機(jī)電傳動(dòng)控制考試計(jì)算題練習(xí)終極版

1、1. 如圖所示，某車床電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，已知：切削力F=2000N,工件直徑d=150mm,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min,減速箱的三級(jí)速比j1=2,j2=1.5,j3=2,各轉(zhuǎn)軸的飛輪轉(zhuǎn)矩為GD2M=3.5Nm2, GD21=2Nm2, GD22=2.7Nm2, GD23=3.5Nm2,各級(jí)的傳動(dòng)效率都是c=0.9。求（1）切削功率 3.796kw （2）電動(dòng)機(jī)輸出功率 5.2kw （3）系統(tǒng)總飛輪轉(zhuǎn)矩（折算到電動(dòng)機(jī)軸上） 4.55 Nm2 （4）忽略電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 34.3 Nm （5）車床開車，但未切削時(shí)，若電動(dòng)機(jī)加速度dn/dt=800r/(mins),忽略電動(dòng)機(jī)空

2、載轉(zhuǎn)矩，但不忽略傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗，求電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。 19 Nm2.有一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，已知：UN220V，IN53.8A，nN1500r/min，Ra0.7。（1）直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流是多少；如果希望把啟動(dòng)電流限制在額定電流的2倍，需要串入多大的啟動(dòng)電阻。（2）如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，將電樞電壓降低一半，系統(tǒng)穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速是多少？3.異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的計(jì)算 見課后練習(xí)題。4.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率PN=22kW,額定電壓UN=220V,額定電流IN=115A,額定轉(zhuǎn)速nN=3000r/min,電樞回路總電阻Ra=0.1。拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為61Nm,忽略空載轉(zhuǎn)矩，求：（

3、1） 穩(wěn)定拖動(dòng)負(fù)載時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；3032 或3033 r/min（2） 電樞回路串入0.5電阻后的轉(zhuǎn)速；2372r/min（3） 在固有特性下，進(jìn)行能耗制動(dòng)，制動(dòng)起始電樞最大電流取為250A，試求電樞應(yīng)串多大電阻及穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速，并畫出制動(dòng)的機(jī)械特性。0.734 -1266r/min 6. 有一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，已知：PN13kW,UN220V，IN69.7A，nN1500r/min，Ra0.224。采用串電阻調(diào)速，若要求系統(tǒng)的靜差度S=30%，求：（1）電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載的最低轉(zhuǎn)速是多少； （2）調(diào)速范圍； （3）拖動(dòng)額定負(fù)載在最低速下運(yùn)行時(shí)，電樞回路的輸入、輸出功率各是多少？7.如圖單相全

4、控橋式帶續(xù)流二極管的阻感負(fù)載電路。設(shè)電流id平直，畫出在正弦電壓供電，并求出流過晶閘管電流的有效值IVT及流過續(xù)流二極管電流有效值IVD的表達(dá)式。若阻值R=10，電源電壓U2=220V，試根據(jù)電路工作在=60時(shí)，計(jì)算二極管及晶閘管的額定值（負(fù)載電流平直，電壓、電流取2倍余量）8.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=18KW，UN=220V，IN=94A，nN=1000r/min，Ra=0.15.試計(jì)算串4級(jí)啟動(dòng)電阻啟動(dòng)時(shí)的各級(jí)電阻的阻值；并計(jì)算過渡過程曲線。解：（1）確定啟動(dòng)電流 電阻級(jí)數(shù)I1=1.9IN I2=1.1IN=100 啟動(dòng)級(jí)數(shù)R1第一級(jí)（串所有電阻啟動(dòng)的機(jī)械特性串的電阻值）=1.222公比

5、 各級(jí)電阻是：r4=0.10343 r3=0.17475 r2=0.29523 r1=0.49881根據(jù)串入的電阻算出各機(jī)械特性，算出各級(jí)過渡過程時(shí)間根據(jù)各級(jí)電阻，算出各級(jí)機(jī)械特性，利用過渡過程時(shí)間的計(jì)算公式 算出每級(jí)速度變化所需要的時(shí)間 及過渡過程時(shí)間9.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=30KW，UN=110V，IN=319A，nN=1000r/min，Ra=0.025.工作機(jī)械為吊車。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=58Nm2。折算到電動(dòng)機(jī)軸上的拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2z=12Nm2，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0.85Nm，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩TM=1.8Nm。采用能耗制動(dòng)。試求：能耗制動(dòng)的附加電阻 0.155 制動(dòng)的機(jī)械特

6、性曲線 ；10.一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=30KW，UN=220V，IN=158A，nN=750r/min，Ra=0.1.電動(dòng)機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=69Nm2.折算到電動(dòng)機(jī)軸上的拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2z=15Nm2，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=293Nm。試求：位能性負(fù)載倒拉反接制動(dòng)下放，轉(zhuǎn)速為nc=-500r/min時(shí)的附加電阻是多少。并繪制固有特性及倒拉反接的人為特性。3.06 位能性負(fù)載電源反接的制動(dòng)電流IB=2IN時(shí)附加電阻，并繪制其人為特性。1.2611.用三相半波可控整流電路給大電感負(fù)載供電。(1.) 試給電感負(fù)載加上續(xù)流二極管，并說(shuō)明續(xù)流二極管的用處。有了續(xù)流二極管，整流輸出的波形、電

7、壓平均值Ud與控制角的關(guān)系和帶純阻性負(fù)載時(shí)一樣，負(fù)載電流波形則與帶感性負(fù)載時(shí)一樣，當(dāng)電感很大時(shí)，電流波形將接近于一條平行于橫軸的直線 （5分）(2.) 試畫出負(fù)載電壓的波形，負(fù)載電流的波形，并寫出負(fù)載電壓平均值的計(jì)算公式。設(shè)60。5.解釋同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式；電容分相式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理；罩極式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理。 變頻啟動(dòng)；均輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng);異步啟動(dòng)法：在轉(zhuǎn)子磁極的極掌上裝有和鼠籠式繞組相似的啟動(dòng)繞組。啟東時(shí)先不加入直流磁場(chǎng)，只在定子上加上三相對(duì)稱電壓可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使鼠籠式繞組內(nèi)感生電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生電流，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。等轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，再在勵(lì)磁繞組通入直流勵(lì)磁電流，產(chǎn)生固定極性的磁場(chǎng)，

8、在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)相互作用下，可把轉(zhuǎn)子拉入同步。轉(zhuǎn)子達(dá)到同步轉(zhuǎn)速后，啟動(dòng)繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)繞組中不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)與電流。電容分相式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理：?jiǎn)?dòng)時(shí)開關(guān)閉合，使兩繞組電流相位差90，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)；轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后，離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被切斷電動(dòng)機(jī)就成為單相運(yùn)行了。罩極式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理：定子通入電流以后，部分磁通通過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流，短路環(huán)中的電流阻礙磁通變化，致使有短路環(huán)的部分和沒有短路環(huán)的部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。12.解釋三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的工作原理。能耗制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)停止切除定子繞

9、組三相電源的同時(shí)，定子繞組接通直流電源，產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的相互作用，產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行制動(dòng)。13.理解運(yùn)動(dòng)方程的列寫條件，會(huì)用運(yùn)動(dòng)方程判斷系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。會(huì)計(jì)算系統(tǒng)的過渡過程時(shí)間。 過渡過程時(shí)間：t=若Td是常數(shù)，則t=14.直流電動(dòng)機(jī)的各種機(jī)械特性的計(jì)算（固有特性，制動(dòng)特性，啟動(dòng)特性）15.異步電動(dòng)機(jī)的各種調(diào)速方式的工作原理及特點(diǎn)一、變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法 這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來(lái)改變籠型電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)達(dá)到調(diào)速目的，特點(diǎn)如下：具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性良好；無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡(jiǎn)單、控制方便、價(jià)格低；有級(jí)調(diào)速，級(jí)差較大，不能獲得平滑調(diào)速；可以與調(diào)壓調(diào)速

10、、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。 本方法適用于不需要無(wú)級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、升降機(jī)、起重設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵等。 二、變頻調(diào)速 變頻調(diào)速是改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。特點(diǎn)： 效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗； 應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動(dòng)機(jī)； 調(diào)速范圍大，特性硬，精度高； 技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難。 本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場(chǎng)合。三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)壓調(diào)速：當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn)：調(diào)壓調(diào)速線路簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電

11、阻中，效率較低。調(diào)壓調(diào)速一般適用于100KW以下的生產(chǎn)機(jī)械。轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速：繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。串級(jí)調(diào)速：繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串接電動(dòng)勢(shì)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速：滑差電動(dòng)機(jī)調(diào)速16.晶閘管的工作原理及導(dǎo)通關(guān)斷條件。工作原理：晶閘管在工作過程中，它的陽(yáng)極（A）和陰極（K）與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。晶閘管為半控型電力電子器件，它的工作條

12、件如下：1. 晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向阻斷狀態(tài)。2. 晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。這時(shí)晶閘管處于正向?qū)顟B(tài)，這就是晶閘管的閘流特性，即可控特性。3. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，只要有一定的正向陽(yáng)極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導(dǎo)通，即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用。4. 晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓（或電流）減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷晶閘管導(dǎo)通條件：門極G加觸發(fā)信號(hào)，主端子A、K之間加正向電壓，且使得主端子間的正向電流大于擎住電流。關(guān)斷的條件：使主端子間的正向電流小于維持電流。17.單相全控橋及三相半波整流電路的電路原理圖 整流電壓的波形及計(jì)算公式。單相全控橋：電路圖三相半波整流：電路圖阻性負(fù)載感性負(fù)載18.逆變產(chǎn)生的條件及工作原理。工作原理：S1-S4是橋式電路的四個(gè)臂。當(dāng)開關(guān)S1、S4閉合時(shí)，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)