機電傳動控制考試計算題練習終極版

1、1. 如圖所示，某車床電力拖動系統(tǒng)中，已知：切削力F=2000N,工件直徑d=150mm,電動機轉(zhuǎn)速n=1450r/min,減速箱的三級速比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,各級的傳動效率都是c=0.9。求（1）切削功率 3.796kw （2）電動機輸出功率 5.2kw （3）系統(tǒng)總飛輪轉(zhuǎn)矩（折算到電動機軸上） 4.55 Nm2 （4）忽略電動機空載轉(zhuǎn)矩時，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩 34.3 Nm （5）車床開車，但未切削時，若電動機加速度dn/dt=800r/(min·s),

2、忽略電動機空載轉(zhuǎn)矩，但不忽略傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)矩損耗，求電動機的電磁轉(zhuǎn)矩。 19 Nm2.有一臺他勵直流電動機，已知：UN220V，IN53.8A，nN1500r/min，Ra0.7。（1）直接啟動時啟動電流是多少；如果希望把啟動電流限制在額定電流的2倍，需要串入多大的啟動電阻。（2）如果負載轉(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.異步電動機固有機械特性的計算 見課后練習題。4.一臺他勵直流電動機額定功率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。拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負載運行，負載轉(zhuǎn)矩為61Nm,忽略空載

3、轉(zhuǎn)矩，求：（1） 穩(wěn)定拖動負載時的電動機轉(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，進行能耗制動，制動起始電樞最大電流取為250A，試求電樞應串多大電阻及穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速，并畫出制動的機械特性。0.734 -1266r/min 6. 有一臺他勵直流電動機，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）電動機拖動額定負載的最低轉(zhuǎn)速是多少； （2）調(diào)速范圍； （3）拖動額定負載在最低速下運行時，電樞回路的輸入、輸出功率各是多少？7

4、.如圖單相全控橋式帶續(xù)流二極管的阻感負載電路。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的表達式。若阻值R=10，電源電壓U2=220V，試根據(jù)電路工作在=60°時，計算二極管及晶閘管的額定值（負載電流平直，電壓、電流取2倍余量）8.一臺他勵直流電動機，PN=18KW，UN=220V，IN=94A，nN=1000r/min，Ra=0.15.試計算串4級啟動電阻啟動時的各級電阻的阻值；并計算過渡過程曲線。解：（1）確定啟動電流 電阻級數(shù)I1=1.9IN I2=1.1IN=100 啟動級數(shù)R1第一級（串所有電阻啟動的機械特性串的

5、電阻值）=1.222公比 各級電阻是：r4=0.10343 r3=0.17475 r2=0.29523 r1=0.49881根據(jù)串入的電阻算出各機械特性，算出各級過渡過程時間根據(jù)各級電阻，算出各級機械特性，利用過渡過程時間的計算公式 算出每級速度變化所需要的時間 及過渡過程時間9.一臺他勵直流電動機，PN=30KW，UN=110V，IN=319A，nN=1000r/min，Ra=0.025.工作機械為吊車。電動機轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=58Nm2。折算到電動機軸上的拖動系統(tǒng)的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2z=12Nm2，負載轉(zhuǎn)矩TL=0.85Nm，制動轉(zhuǎn)矩TM=1.8Nm。采用能耗制動。試求：能耗制動的附加電阻

6、0.155 制動的機械特性曲線 ；10.一臺他勵直流電動機，PN=30KW，UN=220V，IN=158A，nN=750r/min，Ra=0.1.電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=69Nm2.折算到電動機軸上的拖動系統(tǒng)的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2z=15Nm2，電動機的負載轉(zhuǎn)矩TL=293Nm。試求：位能性負載倒拉反接制動下放，轉(zhuǎn)速為nc=-500r/min時的附加電阻是多少。并繪制固有特性及倒拉反接的人為特性。3.06 位能性負載電源反接的制動電流IB=2IN時附加電阻，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載供電。(1.) 試給電感負載加上續(xù)流二極管，并說明續(xù)流二極管的用處。有了續(xù)流二

7、極管，整流輸出的波形、電壓平均值Ud與控制角的關(guān)系和帶純阻性負載時一樣，負載電流波形則與帶感性負載時一樣，當電感很大時，電流波形將接近于一條平行于橫軸的直線 （5分）(2.) 試畫出負載電壓的波形，負載電流的波形，并寫出負載電壓平均值的計算公式。設(shè)60。5.解釋同步電動機的啟動方式；電容分相式異步電動機的啟動原理；罩極式異步電動機的啟動原理。 變頻啟動；均輔助電動機啟動;異步啟動法：在轉(zhuǎn)子磁極的極掌上裝有和鼠籠式繞組相似的啟動繞組。啟東時先不加入直流磁場，只在定子上加上三相對稱電壓可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使鼠籠式繞組內(nèi)感生電動勢，產(chǎn)生電流，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。等轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再在勵磁繞組通入直流勵磁電

8、流，產(chǎn)生固定極性的磁場，在定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子勵磁磁場相互作用下，可把轉(zhuǎn)子拉入同步。轉(zhuǎn)子達到同步轉(zhuǎn)速后，啟動繞組與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，無相對運動，啟動繞組中不產(chǎn)生電動勢與電流。電容分相式異步電動機的啟動原理：啟動時開關(guān)閉合，使兩繞組電流相位差90，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，電動機轉(zhuǎn)起來；轉(zhuǎn)動正常以后，離心開關(guān)被甩開，啟動繞組被切斷電動機就成為單相運行了。罩極式異步電動機的啟動原理：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，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。12.解釋三相異步電動機能耗制動的工作原理。能耗制動

9、是在電動機停止切除定子繞組三相電源的同時，定子繞組接通直流電源，產(chǎn)生靜止磁場，利用轉(zhuǎn)子感應電流與靜止磁場的相互作用，產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩進行制動。13.理解運動方程的列寫條件，會用運動方程判斷系統(tǒng)運動狀態(tài)。會計算系統(tǒng)的過渡過程時間。 過渡過程時間：t=若Td是常數(shù)，則t=14.直流電動機的各種機械特性的計算（固有特性，制動特性，啟動特性）15.異步電動機的各種調(diào)速方式的工作原理及特點一、變極對數(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改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速目的，特點如下：具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；有級調(diào)速，級差較大，不能獲得

10、平滑調(diào)速；可以與調(diào)壓調(diào)速、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級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降機、起重設(shè)備、風機、水泵等。 二、變頻調(diào)速 變頻調(diào)速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。特點： 效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗； 應用范圍廣，可用于籠型異步電動機； 調(diào)速范圍大，特性硬，精度高； 技術(shù)復雜，造價高，維護檢修困難。 本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)壓調(diào)速：當改變電動機的定子電壓時，可以得到一組不同的機械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。調(diào)壓調(diào)速的特點：調(diào)壓調(diào)速線路簡單，易實現(xiàn)自動控制；調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功

11、率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低。調(diào)壓調(diào)速一般適用于100KW以下的生產(chǎn)機械。轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速：繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動機的轉(zhuǎn)差率加大，電動機在較低的轉(zhuǎn)速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡單，控制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調(diào)速，機械特性較軟。串級調(diào)速：繞線異步電動機轉(zhuǎn)子電路串接電動勢電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速：滑差電動機調(diào)速16.晶閘管的工作原理及導通關(guān)斷條件。工作原理：晶閘管在工作過程中，它的陽極（A）和陰極（K）與電源和負載連接，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

12、電力電子器件，它的工作條件如下：1. 晶閘管承受反向陽極電壓時，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向阻斷狀態(tài)。2. 晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。這時晶閘管處于正向?qū)顟B(tài)，這就是晶閘管的閘流特性，即可控特性。3. 晶閘管在導通情況下，只要有一定的正向陽極電壓，不論門極電壓如何，晶閘管保持導通，即晶閘管導通后，門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用。4. 晶閘管在導通情況下，當主回路電壓（或電流）減小到接近于零時，晶閘管關(guān)斷晶閘管導通條件：門極G加觸發(fā)信號，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算公式。單相全控橋：電路圖三相半波整流：電路圖阻性負載感性負載18.逆變產(chǎn)生的條件及工作原理。工作原理：S1-S4是橋式電路的四個臂。當開關(guān)S1、S4閉合時，S2、S3斷開時，負載電壓