機電傳動控制習(xí)題集及解答

1、機 電 傳 動 控 制習(xí)題解答機械工程學(xué)院 郝昕玉習(xí)題集及解答第1章 概 述1-1什么是機電傳動控制？機電傳動與控制的發(fā)展各經(jīng)歷了哪些階段?答：從廣義上講，機電傳動控制就是要使生產(chǎn)機械設(shè)備、生產(chǎn)線、車間甚至整個工廠都實現(xiàn)自動化；具體地講，就是以電動機為原動機驅(qū)動生產(chǎn)機械，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，實現(xiàn)生產(chǎn)機械的啟動、停止及調(diào)速，滿足各種生產(chǎn)工藝過程的要求，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。因此，機電傳動控制，既包含了拖動生產(chǎn)機械的電動機，又包含了控制電動機的一整套控制系統(tǒng)。例如，一些精密機床要求加工精度達百分之幾毫米，甚至幾微米，重型鏜床為保證加工精度和控制粗糙度，要求在極慢的穩(wěn)速下進給，即要求在很寬的范圍內(nèi)調(diào)

2、速；軋鋼車間的可逆式軋機及其輔助機械，操作頻繁，要求在不到一秒鐘時間內(nèi)就得完成從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過程，即要求能迅速地啟動、制動和反轉(zhuǎn)；對于電梯和提升機則要求啟動和制動平穩(wěn)、并能準確地停止在給定的位置上；對于冷、熱連軋機以及造紙機的各機架或分部，則要求各機架或各分部的轉(zhuǎn)速保持一定的比例關(guān)系進行協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)；為了提高效率，由數(shù)臺或數(shù)十臺設(shè)備組成的生產(chǎn)自動線，要求統(tǒng)一控制和管理。諸如此類的要求.都是靠電動機及其控制系統(tǒng)和機械傳動裝置來實現(xiàn)的。它主要經(jīng)歷了四個階段：最早的機電傳動控制系統(tǒng)出現(xiàn)在20世紀韌，它僅借助于簡單的接觸器與繼電器等控制電器，實現(xiàn)對控制對象的啟動、停車以及有級調(diào)速等控制，它的控制速度慢，控

3、制精度差，30年代出現(xiàn)了電機放大機控制，它使控制系統(tǒng)從斷續(xù)控制發(fā)展到連續(xù)控制，連續(xù)控制系統(tǒng)可隨時檢查控制對象的工作狀態(tài)，并根據(jù)輸出且與給定量的偏差對控制對象進行自動調(diào)整，它的快速性及控制精度都大大超過了最初的斷續(xù)控制，并簡化了控制系統(tǒng)，減少了電路中的觸點，提高了可靠性，使生產(chǎn)效率大力提高；40年代50年代出現(xiàn)了磁放大器控制和大功率可控水銀整流器控制；可時隔不久，于50年代末期出現(xiàn)了大功率固體可控整流元件晶閘管，很快晶閘管控制就取代了水銀整流器控制，后又出現(xiàn)了功率晶體管控制，由于晶體管、晶閘管具有效率高、控制特性好、反應(yīng)快、壽命長、可靠性高、維護容易、體積小、重量輕等優(yōu)點，它的出現(xiàn)為機電傳動自動

4、控制系統(tǒng)開辟了新紀元；隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，計算機的應(yīng)用特別是微型計算機的出現(xiàn)和應(yīng)用，又使控制系統(tǒng)發(fā)展到一個新階段采樣控制，它也是一種斷續(xù)控制，但是和最初的斷續(xù)控制不同，它的控制間隔(采樣周期)比控制對象的變化周期短得多，因此，在客觀上完全等效于連續(xù)控制，它把晶閘管技術(shù)與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)緊密地結(jié)合在一起，使晶體管與晶閘管控制具有強大的生命力。20世紀70年代韌，計算機數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控機床和加工中心，這不僅加強了自動化程度，而且提高了機床的通用性和加工效率，在生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)機器人的誕生，為實現(xiàn)機械加工全盤自動化創(chuàng)造了物質(zhì)基礎(chǔ)，80年代以來，出現(xiàn)了由數(shù)控機床、工業(yè)

5、機器人、自動搬運車等組成的統(tǒng)一由中心計算機控制的機械加工自動線柔性制造系統(tǒng)(FMS)，它是實現(xiàn)自動化車間和自動化工廠的重要組成部分。機械制造自動化高級階段是走向設(shè)計、制造一體化，即利用計算機輔助設(shè)計(CAD)與計算機輔助制造(CAM)形成產(chǎn)品設(shè)計和制造過程的完整系統(tǒng)，對產(chǎn)品構(gòu)思和設(shè)計直至裝配、試驗和質(zhì)量管理這一全過程實現(xiàn)自動化。為了實現(xiàn)制造過程的高效率、高柔性、高質(zhì)量，研制計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)(CIMS)是人們今后的任務(wù)。1-2機電傳動控制系統(tǒng)有哪五大基本要素?各具有什么功能？答：雖然隨著機電傳動系統(tǒng)的要求不同，其控制系統(tǒng)也不同。但是歸納起來，它們通常是由五大要素與功能組成的，即由機械裝置（結(jié)構(gòu)

6、功能）、執(zhí)行裝置（驅(qū)動功能和能量轉(zhuǎn)換功能）、傳感器與檢測裝置（檢測功能）、動力源（運轉(zhuǎn)功能）、信息處理與控制裝置（控制功能）五部分組成，如圖1-1所示。1.機械裝置（結(jié)構(gòu)功能）機械是由機械零件組成的、能夠傳遞運動并完成某些有效工作的裝置。機械由輸入部分、轉(zhuǎn)換部分、傳動部分、輸出部分及安裝固定部分等組成。通用的傳遞運動的機械零件有齒輪、齒條、鏈輪、蝸輪、帶、帶輪、曲柄及凸輪等。兩個零件互相接觸并相對運動就形成了運動副。由若干運動副組成的具有確定運動的裝置稱為機構(gòu)。就傳動而言，機構(gòu)就是傳動鏈。為了實現(xiàn)機電傳動控制系統(tǒng)整體最佳的目標，從系統(tǒng)動力學(xué)方面來考慮，傳動鏈越短越好。因為在傳動副中存在“間隙非

7、線性”，根據(jù)控制理論的分析，這種間隙非線性會影響系傳感器與檢測裝置（檢測功能）信息處理與控制裝置（控制功能）動力源（運轉(zhuǎn)功能）執(zhí)行裝置（驅(qū)動和能量轉(zhuǎn)換功能）機械裝置（結(jié)構(gòu)功能）能）圖1-1 控制系統(tǒng)五大要素與功能統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性。另外，傳動件本身的轉(zhuǎn)動慣量也會影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在數(shù)控機床中之所以存在“半閉環(huán)控制”，其原因就在于此。據(jù)引，提出了“軸對軸傳動（d-d傳動）”，如電動機直接傳動機床的主軸，軸就是電動機的轉(zhuǎn)子，從而出現(xiàn)了各種電主軸。這對執(zhí)行裝置提出了更高的要求：如機械裝置、執(zhí)行裝置及驅(qū)動裝置之間的協(xié)調(diào)與匹配問題。必須保留一定的傳動件時，應(yīng)在滿足強度和剛度的前提下，力

8、求傳動裝置細、小、巧，這就要求采用特種材料和特種加工工藝。2.執(zhí)行裝置（驅(qū)動功能和能量轉(zhuǎn)換功能）執(zhí)行裝置包括以電、氣壓和液壓等作為動力源的各種元器件及裝置。例如，以電作為動力源的直流電動機、直流伺服電動機、三相交流異步電動機、變頻三相交流電動機、三相交流永磁伺服電動機、步進電動機、比例電磁鐵、電磁粉末離合器/制動器、電動調(diào)節(jié)閥及電磁泵等；以氣壓作為動力源的氣動馬達和氣缸；以油壓作為動力源的液壓馬達和液壓缸等。選擇執(zhí)行裝置時，要考慮執(zhí)行裝置與機械裝置之間的協(xié)調(diào)與匹配，如在需要低速、大推力或大扭矩的場合下，可考慮選用液壓缸或液壓馬達。為了實現(xiàn)機電控制系統(tǒng)整體最佳的目標，實現(xiàn)各個要素之間的最佳匹配，

9、已經(jīng)研制出將電動機與專用控制芯片、傳感器或減速器等合為一體的裝置，如德國西門子公司的變頻器與電動機一體化的高頻電機，日本東芝公司的電動機和傳感器一體化的永磁電動機等。近年來，出現(xiàn)了許多新型執(zhí)行裝置，如壓電執(zhí)行器、超聲波執(zhí)行器、靜電執(zhí)行器、機械化學(xué)執(zhí)行器、光化學(xué)執(zhí)行器、磁伸縮執(zhí)行器、磁性液體執(zhí)行器、形狀記憶合金執(zhí)行器等。特別是一些微型執(zhí)行器的出現(xiàn)，如直徑為0.1mm的靜電執(zhí)行器，這些新的機電傳動技術(shù)的出現(xiàn)大大促進了微電子機械的發(fā)展。3.傳感器與檢測裝置（檢測功能）傳感器是從被測對象中提取信息的器件，用于檢測機電控制系統(tǒng)工作時所要監(jiān)視和控制的物理量、化學(xué)量和生物量。大多數(shù)傳感器是將被測的非電量轉(zhuǎn)換

10、為電信號，用于顯示和構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器的發(fā)展趨勢是數(shù)字化、集成化和智能化。為了實現(xiàn)機電傳動控制系統(tǒng)的整體優(yōu)化，在選用或研制傳感器時，要考慮傳感器與其他要素之間的協(xié)調(diào)與匹配。例如，集傳感檢測、變送、信息處理及通信等功能為一體的智能化傳感器，已廣泛用于現(xiàn)場總線控系統(tǒng)。4.動力源（運轉(zhuǎn)功能）動力或能源是指驅(qū)動電動機的“電源”、驅(qū)動液壓系統(tǒng)的液壓源和驅(qū)動氣壓系統(tǒng)的氣壓源。驅(qū)動電動機常用的“電源”包括直流調(diào)速器、變頻器、交流伺服驅(qū)動器及步進電動機驅(qū)動器等。液壓通常稱為液壓站，氣壓通常稱為空壓站。使用時應(yīng)注意動力與執(zhí)行器、機械部分的匹配。5.信息處理與控制裝置（控制功能）機電傳動控制系統(tǒng)的核心是信息

11、處理與控制。機電傳動控制系統(tǒng)的各個部分必須以控制論為指導(dǎo)，由控制器（繼電器、可編程控制器、微處理器、單片機、計算機等）實現(xiàn)協(xié)調(diào)與匹配，使整體處于最優(yōu)工況，實現(xiàn)相應(yīng)的功能。在現(xiàn)代機電一體化產(chǎn)品中，機電傳動系統(tǒng)中控制部分的成本已占總成本的50%。特別是近年來微電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，目前，越來越多的控制器使用具有微處理器、計算機的控制系統(tǒng)，輸入/輸出、通信功能也越來越大。1-3什么叫開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)？答：輸出量只受輸入量控制的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。輸出量同時受輸入量和輸出量控制，即輸出量對系統(tǒng)有控制作用，這種存在反饋回路的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。那些以交、直流伺服電

12、動機的角位移作為輸出量，用圓光柵作為反饋元件的系統(tǒng)則稱為半閉環(huán)系統(tǒng)。目前使用中的CNC機床絕大多數(shù)均為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。1-4機電一體化傳動系統(tǒng)的設(shè)計方法有哪些？各有什么特點？答：機電傳動控制系統(tǒng)是由相互制約的五大要素組成的具有一定功能的整體，不但要求每個要素具有高性能和高功能，更強調(diào)它們之間的協(xié)調(diào)與配合，以便更好地實現(xiàn)預(yù)期的功能。特別是在機電一體化傳動系統(tǒng)設(shè)計中，存在著機電有機結(jié)合如何實現(xiàn)，機、電、液傳動如何匹配，機電一體化系統(tǒng)如何進行整體優(yōu)化等問題，以達到系統(tǒng)整體最佳的目標。機電一體化傳動系統(tǒng)的設(shè)計方法有如下幾種：1.模塊化設(shè)計方法機電傳動控制系統(tǒng)由相互制約的五大要素的功能部件組成，也可以設(shè)

13、計成由若干功能子系統(tǒng)組成，而每個功能部件或功能子系統(tǒng)又包含若干組成要素。這些功能部件或功能子系統(tǒng)經(jīng)過標準化、通用化和系列化，就成為功能模塊。每一個功能模塊可視為一個獨立體，在設(shè)計時只需了解其性能規(guī)格，按其功能來選用，而無須了解其結(jié)構(gòu)細節(jié)。2.柔性化設(shè)計方法將機電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)中完成某一功能的檢測傳感元件、執(zhí)行元件和控制器作成機電一體化的功能模塊，如果控制器具有可編程的特點，則該模塊就成為柔性模塊。3.取代設(shè)計方法取代設(shè)計又稱為機電互補設(shè)計方法。該方法的主要特點是利用通用或?qū)Ｓ秒娮悠骷〈鷤鹘y(tǒng)機械產(chǎn)品中的復(fù)雜機械部件，以便簡化結(jié)構(gòu)，獲得更好的功能和特性。4.融合設(shè)計方法融合設(shè)計方法是把機電一體

14、化產(chǎn)品的某些功能部件或子系統(tǒng)設(shè)計成該產(chǎn)品所專用的。用這種方法可以使該產(chǎn)品各要素和參數(shù)之間的匹配問題考慮得更充分、更合理、更經(jīng)濟、更能體現(xiàn)機電一體化的優(yōu)越性。融合法還可以簡化接口，使彼此融為一體。5.系統(tǒng)整體優(yōu)化設(shè)計方法系統(tǒng)整體設(shè)計法是以優(yōu)化的工藝為主線，以控制理論為指導(dǎo)，以計算機應(yīng)用為手段，以系統(tǒng)整體最佳為目標的一種綜合設(shè)計方法。第2章 機電傳動控制的數(shù)學(xué)模型2-1 簡述機電傳動控制的數(shù)學(xué)建模的意義以及其數(shù)學(xué)模型的種類。答：l.數(shù)學(xué)模型的概念及其建立意義數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述。由于系統(tǒng)從初始狀態(tài)向新的穩(wěn)定狀態(tài)過渡過程中，系統(tǒng)中的各個變量都要隨時間而變化，因而在描述系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模

15、型中不僅會出現(xiàn)這些變量本身，而且也包含這些變量的各階導(dǎo)數(shù)，所以，系統(tǒng)的動態(tài)特性方程式就是微分方程式，它是表示系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的最基本的形式。在研究與分析一個機電控制系統(tǒng)時，不僅要定性地了解系統(tǒng)的工作原理及特性，而且還要定量地描述系統(tǒng)的動態(tài)性能。通過定量的分析與研究，找到系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及參數(shù)與系統(tǒng)性能之間的關(guān)系。這樣，在系統(tǒng)不能按照預(yù)先期望的規(guī)律運行時，便可通過對模型的分析，適當?shù)馗淖兿到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使其滿足規(guī)定性能的要求。另外，在設(shè)計一個系統(tǒng)的過程中，對于給定的被控對象及其控制任務(wù)，可以借助數(shù)學(xué)模型來檢驗設(shè)計思想，以構(gòu)成完整的系統(tǒng)。這些都離不開數(shù)學(xué)模型。2描述機電控制系統(tǒng)靜、動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型常

16、用的模型有：時域模型、復(fù)數(shù)域模型和頻域模型。2-2 簡述傳遞函數(shù)的物理含義與作用。答：傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的?？刂葡到y(tǒng)的零初始條件有兩方面的含義： (1) 指輸入量是在0時才作用于系統(tǒng)，因此，在=時輸入量及其各階導(dǎo)數(shù)均為零； (2) 指輸入量加于系統(tǒng)之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，即輸出量及其各階導(dǎo)數(shù)在=時的值也為零，現(xiàn)實的工程控制系統(tǒng)多屬此類情況。 因此，傳遞函數(shù)可表征控制系統(tǒng)的動態(tài)性能，并可用來求解出輸入量給定時系統(tǒng)的零初始條件響應(yīng)。2-3 求圖2-34所示電路網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。圖2-34 習(xí)題3圖2-4 求圖2-35所示機械平移系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并畫出它們的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。圖2-35 習(xí)

17、題4圖第3章 機電傳動系統(tǒng)的驅(qū)動電動機3-1 直流電動機是如何轉(zhuǎn)動起來的？答：電樞由原動機驅(qū)動在磁場中旋轉(zhuǎn)，電樞線圈的兩根有效邊便切割磁力線，感應(yīng)出電動勢。線圈隨電樞鐵心在轉(zhuǎn)動時，每一有效邊中的電動勢是交變的，即在N極下是一個方向，當它轉(zhuǎn)到S極下是另一個方向。但由于電刷A總是同與N極下的一邊相連的換向片接觸，而電刷B總是同與S極下的一邊相連的換向片接觸，因此在電刷上就出現(xiàn)一個極性不變的電動勢或電壓。在電刷AB之間加上直流電壓U，電樞線圈中的電流流向為：N極下的有效邊中的電流總是一個方向，而S極下的有效邊中的電流總是另一個方向。這樣兩個有效邊中受到的電磁力的方向一致，電樞開始轉(zhuǎn)動。通過換向器可以

18、實現(xiàn)線圈的有效邊從一個磁極（如N極）轉(zhuǎn)到另一個磁極下（如S極）時，電流的方向同時發(fā)生改變，從而電磁力或電磁轉(zhuǎn)矩的方向不發(fā)生改變。電磁轉(zhuǎn)距是驅(qū)動轉(zhuǎn)距，其大小也為：T=KTIa。電動機的電磁轉(zhuǎn)距T必須與機械負載轉(zhuǎn)矩T1及空載損耗轉(zhuǎn)距T0相平衡。即T=T1+ T0。另外當電樞繞組在磁場中轉(zhuǎn)動時，線圈中也要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E，這個電動勢的方向與電流或外加電壓的方向相反，稱之為反電動勢。其大小為：E=kEn方向與Ia相反。3-2 一臺直流電動機，磁路飽和。當電機負載后，電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)方向移動一個角度。試分析在此種情況下電樞磁動勢對氣隙磁場的影響。答：略。3-3 試分析在下列情況下，直流電動機的電樞電流和轉(zhuǎn)

19、速有何變化（假設(shè)電機不飽和）。（1）電樞端電壓減半，勵磁電流和負載轉(zhuǎn)矩不變；（2）電樞端電壓減半，勵磁電流和輸出功率不變；（3）勵磁電流加倍，電樞端電壓和負載轉(zhuǎn)矩不變；（4）勵磁電流和電樞端電壓減半，輸出功率不變；（5）電樞端電壓減半，勵磁電流不變，負載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的平方而變化。答：由公式，可分析。3-4 單相異步電動機主要分為哪幾種類型，簡述罩極電動機的工作原理。答：根據(jù)獲得旋轉(zhuǎn)磁場方式的不同，單相異步電動機可分為分相電動機和罩極電動機兩大類型。罩極電動機的定子一般都采用凸極式的，工作繞組集中繞制，套在定子磁極上。在極靴表面的1/31/4處開有一個小槽，并用短路銅環(huán)把這部分磁極罩起來，故稱罩極

20、電動機。短路銅環(huán)起了起動繞組的作用，稱為起動繞組。罩極電動機的轉(zhuǎn)子仍做成籠型，如圖3-24(a)所示。圖3-24單相罩極電動機(a)繞組接線圖；(b)相量圖當工作繞組通人單相交流電流后，將產(chǎn)生脈動磁通，其中一部分磁通，不穿過短路銅環(huán)，另一部磁通則穿過短路銅環(huán)。由于與都是由工作繞組中的電流產(chǎn)生的，故與同相位并且由脈動磁通在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢它滯后90。由于短路銅環(huán)閉合，在短路銅環(huán)中就有滯后于為角的電流產(chǎn)生，它又產(chǎn)生與同相的磁通，它也穿鏈于短路環(huán)，因此罩極部分穿鏈的總磁通為，如圖3-24(b)所示。由此可見，未罩極部分磁通與被罩極部分磁通，不僅在空間而且在時間上均有相位差，因此它們的合成磁場將

21、是一個由超前相轉(zhuǎn)向滯后相的旋轉(zhuǎn)磁場(即由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分)，由此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其方向也為由未罩極轉(zhuǎn)向罩極部分。3-5三相異步電動機起動時，如果電源一相斷線，這時電動機能否起動?如繞組一相斷線，這時電動機能否起動，Y聯(lián)結(jié)和聯(lián)結(jié)情況是否一樣，如果運行中電源或繞組一相斷線，能否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，有何不良后果?答： 電源一相斷線，電動機無論是Y 接線或接線，均成為單相運行，就相當于一臺單相異步電動機，它產(chǎn)生脈動磁動勢，而脈動磁動勢可分解成大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢，由于起動初瞬，轉(zhuǎn)子是靜止的，兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢以相同的速率截切轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢、電流和電磁轉(zhuǎn)矩，顯然兩個轉(zhuǎn)矩大小

22、相等、方向相反，其合成總轉(zhuǎn)矩為零，故無起動轉(zhuǎn)矩，電動機不能起動。如果繞組一相斷線，對Y 接電動機仍為單相運行，故也不能起動。而接線電動機卻成為兩面相運行，它產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，旋轉(zhuǎn)磁動勢有起動轉(zhuǎn)矩，故能起動。如果運行中電源或繞組一相斷線，即使成單相運行，電動機仍能按原方向旋轉(zhuǎn)（只要此時的電磁轉(zhuǎn)矩仍大于負載轉(zhuǎn)矩），因為這時兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢中必有一個與原來轉(zhuǎn)向相同，它對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率為，而另一個，由于, 因此由相反方向旋轉(zhuǎn)磁動勢所產(chǎn)生的有功分量電流很?。┛顾拢?，這使它所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩減小，則，結(jié)果轉(zhuǎn)子總轉(zhuǎn)矩減小，若它仍大于負載轉(zhuǎn)矩，則轉(zhuǎn)子就沿原方向旋轉(zhuǎn)。 上述各種情況， 對電機都不利，若成單相運行，無

23、法起動，呈堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，電流急劇增大而會燒壞繞組。若運行中缺相，電機雖能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)（若此時電磁轉(zhuǎn)矩仍大于負載轉(zhuǎn)矩），由于反向電磁轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)果，使總轉(zhuǎn)矩減?。ǔ隽p?。?，若負載轉(zhuǎn)矩不變，電機就處于過載狀態(tài)，繞組過熱，時間長同樣會燒毀繞組。3-6試比較單相異步電動機和三相異步電動機的Tem-s曲線，著重就以下各點比較：(1)當s=O時的轉(zhuǎn)矩；(2)當s=1時的轉(zhuǎn)矩；(3)最大轉(zhuǎn)矩；(4)在有相同轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率；(5)當1<s<2時的轉(zhuǎn)矩。3-7什么叫自轉(zhuǎn)現(xiàn)象?兩相伺服電機如何防止自轉(zhuǎn)?答：交流伺服電機一般是兩相交流電機，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。交流伺服電機的轉(zhuǎn)子有籠形和杯形兩種，無論哪一種

24、轉(zhuǎn)子，它的轉(zhuǎn)子電阻都做得比較大，其目的是使轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使它在控制繞組不加電壓時，能及時制動，防止自轉(zhuǎn)。交流伺服電機的定子為兩相繞組，并在空間相差90°電角度。兩個定子繞組結(jié)構(gòu)完全相同，使用時一個繞組作勵磁用，另一個繞組作控制用。當控制電壓和勵磁電壓的幅值相等時，控制二者的相位差也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。與普通兩相異步電動機相比，伺服電機有較寬的調(diào)速范圍；當勵磁電壓不為零，控制電壓為零時其轉(zhuǎn)速也應(yīng)為零；機械特性為線性并且動態(tài)特性較好。為達到上述要求，伺服電機的轉(zhuǎn)子電阻應(yīng)當大，轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)當小。3-8直流伺服電機的勵磁電壓下降，對電機的機械特性和調(diào)節(jié)特性有何影響?答：機械特性是指在控

25、制電樞電壓保持不變的情況下，直流伺服電機的轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系。當電樞電壓為常值時，式(3-30)可寫成 (3-31)式中， ，。對上式應(yīng)考慮兩種特殊情況：當轉(zhuǎn)矩為零時，電機的轉(zhuǎn)速僅與電樞電壓有關(guān)，此時的轉(zhuǎn)速為直流伺服電機的理想空載轉(zhuǎn)速，理想空載轉(zhuǎn)速與電樞電壓成正比，即 (3-32)當轉(zhuǎn)速為零時，電機的轉(zhuǎn)矩僅與電樞電壓有關(guān)，此時的轉(zhuǎn)矩稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與電樞電壓成正比，即 (3-33)圖3-28為給定不同的電樞電壓得到的直流伺服電機的機械特性。從機械特性曲線上看，不同電樞電壓下的機械特性曲線為一組平行線，其斜率為-k。從圖中可以看出，當控制電壓一定時，不同的負載轉(zhuǎn)矩對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)速。直流伺

26、服電機的調(diào)節(jié)特性是指負載轉(zhuǎn)矩恒定時，電機轉(zhuǎn)速與電樞電壓的關(guān)系。當轉(zhuǎn)矩一定時，根據(jù)式(3-30)可知，轉(zhuǎn)速與電壓的關(guān)系也為一組平行線，如圖3-28所示，其斜率為1ke。圖3-28 電樞控制的直流伺服電機機械特性 圖3-29直流伺服電機的調(diào)節(jié)特性當轉(zhuǎn)速為零時，對應(yīng)不同的負載轉(zhuǎn)矩可得到不同的起動電壓U。當電樞電壓小于起動電壓時，伺服電機將不能起動。、第4章 機電控制系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)4-1 傳感器由那兩部分組成?各自的定義是什么？答：傳感器一般由敏感元件和傳感元件兩個基本部分組成，有時還加上輔助電源。傳感器中直接感受被測量（一般為非電量），并輸出與被測量成確定關(guān)系的其它量（包括電量）的元件稱為敏感元

27、件，其中有一部分敏感元件（如膜片和波紋管，把被測壓力轉(zhuǎn)變成為位移量等）是把那些不能用現(xiàn)有技術(shù)直接變換成電量的被測量，預(yù)先變換成另一種易于變換成電量的非電量，然后再經(jīng)傳感元件將它們變換成電量。感受由敏感元件輸出的，與被測量成確定關(guān)系的另一種非電量，然后輸出電量的元件稱為傳感元件。例如差動式壓力傳感器中，傳感元件不直接感受壓力，而是感受由敏感元件傳來的與被測壓力成確定關(guān)系的銜鐵的位移量，然后輸出電量。有的敏感元件直接輸出電量，那么敏感元件和傳感元件就合二為一了，加熱電偶和熱敏電阻等傳感器。4-2 傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標及各自的定義是什么？答：在靜態(tài)測量中，輸入信號不隨時間變化而變化，由此所確定的

28、輸入輸出關(guān)系稱為靜態(tài)特性。傳感器靜態(tài)特性的參數(shù)主要有線性度、靈敏度、滯后量和重復(fù)性誤差。標定曲線與擬合直線的接近程度稱為線性度，線性度的好壞；通常用線性度誤差表示。輸入信號變化x后，輸出信號穩(wěn)定后也相應(yīng)變化y，輸出變化量與輸入變化量的比值稱為靈敏度，用S表示，即式中：b擬合直線斜率。當輸入信號逐漸增大、而后又逐漸減小時，對應(yīng)同一信號值會出現(xiàn)不同的輸出信號。在全量程范圍內(nèi)，對應(yīng)于同一輸入信號的前后兩個輸出信號的最大差值為H，如圖4-3a所示，滯后量可用最大輸出差值H對滿量程輸出yn的百分比表示，即式中 H對應(yīng)于同一輸入信號的前后兩個輸出信號的最大差值；yn滿量程輸出；h滯后量。重復(fù)性表示輸入量按

29、同一方向（增加或減少）變化時，在全量程內(nèi)重復(fù)進行測試時所得到的各特性曲線的重復(fù)程度，如圖4-3b所示。一般采用輸出最大不重復(fù)誤差與滿量程yn的百分比來表示重復(fù)性指標，即式中 最大不重復(fù)誤差； yn滿量程； 重復(fù)性。4-3 試述感應(yīng)同步器的工作原理及分類。答：感應(yīng)同步器的工作原理與旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理相似。當勵磁繞組與感應(yīng)繞組間發(fā)生相對位移時，由于電磁耦合的變化，感應(yīng)繞組中的感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化，感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器就是利用這個特點進行測量的。所不同的是，旋轉(zhuǎn)變壓器是定子、轉(zhuǎn)子間的旋轉(zhuǎn)位移，而感應(yīng)同步器是滑尺和定尺間的直線位移。4-4 試述旋轉(zhuǎn)變壓器的工作方式。答：兩種典型的工作方式：（

30、1）鑒相工作方式，給定子的兩個繞組分別通以同幅、同頻但相位差n2的交流勵磁電壓，即u1sUmsintu1cUmcost=Umsin(t+/2)這兩個勵磁電壓在轉(zhuǎn)子繞組中都產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，并疊加在一起,因而轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電壓為這兩個電壓的代數(shù)和。圖4-5 正弦余弦旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖（a）轉(zhuǎn)子 （b）定子圖4-6 一個轉(zhuǎn)子繞組短接的旋轉(zhuǎn)變壓器 u2k u1s sin+ k u1c cos =k Umsint sin+ kUmcost cos= kUmcos(t ) （4-7）同理，假如轉(zhuǎn)子逆向轉(zhuǎn)動，可得 u2= kUmcos(t +) （4-8）由式（4-7）和（4-8）可以看出，轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角

31、和轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角之間有嚴格的對應(yīng)關(guān)系，這樣，只要檢測出轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角，就可知道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角。由于旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子是和被測軸聯(lián)接在一起的，故被測軸的角位移也就得到了。 （2）鑒幅工作方式，給定子的兩個繞組分別通以同頻、同相位但幅值不同的交流勵磁電壓，即 u1s=Usmsintu1c=Ucmsint其中，幅值分別為正、余弦函數(shù)Usm=UmsinUcm=Umcos則在轉(zhuǎn)子上的疊加感應(yīng)電壓為 u2k u1s sin+ k u1c cos =k Umsinsinsint + kUmcoscossint = kUmcos( )sint （4-9）同理，如果轉(zhuǎn)子逆向運動，可得 u2kUmcos( +)si

32、nt （4-10）由式（4-9）和（4-10）可以看出，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的幅值隨轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角而變化，測量出幅值即可求得轉(zhuǎn)角，即可得角位移： 4-5 試述光電管的結(jié)構(gòu)和工作原理。答：圖4-9a所示為光電管的典型結(jié)構(gòu)。在一個真空管內(nèi)裝入兩個電極光陰極與光陽極。光陰極涂料貼附在玻璃泡內(nèi)壁上，陽極為一根金屬絲或一只金屬環(huán)，它置于圓柱面中心軸上。當光陰極受到適當?shù)墓饩€照射后，便有電子逸出，與此同時這些電子被具有一定電位的陽極吸收，因而光電管內(nèi)就有電子流動，外電路（圖4-9b）便產(chǎn)生電流，此電流的大小與光通量成正比，電流在R上產(chǎn)生的電壓輸出與光照的強弱成函數(shù)關(guān)系。光電管的特性主要取決于光陰極的材料。不同材料對

33、同一波長的光有不同的靈敏度，同一種材料對不同波長的光線靈敏度也不一樣，這一特點叫做光電管的光譜特性，圖4-10a、b所示分別為銀氧銫和銻銫陰極材料對不同波長光線靈敏度的變化情況。因此對不同顏色的光應(yīng)選用不同材料的光電管。 （a） （b）圖 4-9 光電管結(jié)構(gòu)原理（a)光電管的典型結(jié)構(gòu)；（b)外電路1-陰極 2-陽極 （a） （b）圖 4-10 光電管的光譜特性（a）銀氧銫陰極材料的光譜特性（b） 銻銫陰極材料的光譜特性4-6 試述磁電式轉(zhuǎn)速計的測速原理及類型。磁電式傳感器又稱感應(yīng)式傳感器或電動式傳感器，它利用電磁感應(yīng)原理，將被測機械量轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電動勢輸出。磁電式傳感器主要用來測量直線速

34、度和轉(zhuǎn)速。 根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當線圈與磁場之間有相對運動時，線圈切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e，此時 式中 W線圈匝數(shù)； d/dt一線圈耦合的磁通對時間的變化率：磁電式轉(zhuǎn)速計分開式和閉式兩種。4-7 試述物位測量儀表的類型。答：物位測量儀表有很多類型，按它的工作原理可分為直讀式、浮力式、壓力式、電學(xué)式、光學(xué)式、核輻射式等等。這些物位儀表大多是借助各類傳感器，利用介質(zhì)與空氣有不同的密度、導(dǎo)電性能、介質(zhì)性能、傳聲性能、透光性能、吸收和輻射的性能等進行測量。按測量方式可分為接觸式測量和非接觸式測量。4-8 電容式傳感器可分為哪幾類?答：電容式傳感器是將被測量（如位移、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的

35、一種傳感器：具有零漂小、結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快、可作接觸式、也易實現(xiàn)非接觸式測量等一系列優(yōu)點，因而廣泛用于位移、壓力、振動及液位等測量中。電容式傳感器包含有位移、壓力傳感器等。4-9 試述電阻應(yīng)變片的工作原理。答：電阻應(yīng)變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成。應(yīng)變片的工作原理基于金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體的電阻隨著它所受機械變形（伸長或縮短）的大小而發(fā)生變化的現(xiàn)象。4-10 壓電片疊在一起的特點及連接方式是什么?答：略。第5章 繼電接觸控制系統(tǒng)設(shè)計5-1 何謂電磁式電器的吸力特性與反力特性？為什么吸力特性與反力特性的配合應(yīng)使兩者盡量靠近為宜？答：吸力特性是指電磁吸力Fat隨銜鐵與鐵心間氣

36、隙的關(guān)系曲線。為使電磁機構(gòu)能正常工作，吸力特性與反力特性配合必須得當。在銜鐵吸和過程中，其吸力特性必須始終處于反力特性上方，即吸力要大于反力，反之銜鐵釋放時，吸力特性必須位于反力特性下方，即反力要大于吸力。5-2 單相交流電磁鐵的短路環(huán)斷裂或脫落后，在工作中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？答：短路環(huán)斷裂或脫落后，會出現(xiàn)振動和噪聲。因為單相交流電磁鐵的電磁吸力Fat=Fo-Focos2wt為一恒定分量和一交變分量合成。而電磁反力Fr是不變的。這樣Fat會隨著時間的變化大于Fr或小于Fr，出現(xiàn)振動和噪聲。5-3 三相交流電磁鐵要不要裝短路環(huán)？為什么？答：三相交流電磁鐵產(chǎn)生的電磁吸力是三個單相作用是的合力。

37、可見，三相交流電磁鐵的電磁吸力是一恒定量3Fo,故不用裝短路環(huán)。5-4 為什么把觸頭設(shè)計成雙斷口橋式結(jié)構(gòu)？答：1）橋式觸頭的兩個觸點串于同一條電路中，電路的接通與斷開由兩個觸點共同完成。由于兩對觸點的分流作用，使觸頭有利于通斷更大的電流。2）有利于電動力滅弧。5-5 交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什么在線圈中產(chǎn)生很大的沖擊電流？而直流接觸器會不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？為什么？答：交流接觸器的線圈匝數(shù)少，純電阻小。在起動是鐵心氣隙大，電抗小，所以通過的勵磁線圈的起動電流與氣隙s成正比，會達到工作電流的十幾倍。而直流接觸器的線圈匝數(shù)比交流勵磁線圈多，電阻大。直流接觸器的線圈電流與氣隙無關(guān)，故沒有沖擊電流

38、。5-6 交流電磁線圈誤接入直流電源，直流電磁線圈誤接入交流電源，會發(fā)生什么問題，為什么？答：1）由于交流電磁線圈匝數(shù)少，阻抗小，所以交流線圈誤接入直流電源上，將因線圈電阻小而流過大電流將線圈燒壞。2）由于直流電磁線圈的鐵心沒有短路環(huán)，所以誤接入交流電源會產(chǎn)生振動，噪聲。5-7 線圈電壓為220V的交流接觸器誤接入380V電源上會發(fā)生什么問題？為什么？答：線圈電壓為220V的交流接觸器誤接入380V電源上，由于大于其額定電壓，造成其電流增大，時間長了會使線圈過熱而燒壞5-8 從接觸器的結(jié)構(gòu)上，如何區(qū)分交流還是直流接觸器？答：交流接觸器直流接觸器鐵心結(jié)構(gòu)硅鋼片疊鉚而成，短路環(huán)整塊鋼材或工程純鐵線

39、圈形狀短而厚的矮胖型，設(shè)線圈骨架高而薄的瘦長形，不設(shè)線圈骨架觸頭形狀橋式觸頭和和指形觸頭指形觸頭觸頭數(shù)量三或四對主觸頭主為單級或雙級，指形觸頭輔助觸頭兩對常開兩對常閉點接觸的橋式滅弧方式電動力滅弧，縱縫滅弧，柵片滅弧磁吹滅弧適用范圍頻繁起動制動的場合5-9 中間繼電器和接觸器有何異同？在什么情況下可以用中間繼電器來代替接觸器起動電動機？答：中間繼電器和接觸器的相同之處是兩者輸入量都是電壓，輸出量都是接點的通斷，電磁機構(gòu)基本相同。不同之處是中間繼電器為不頻繁操作電器，接點容量一般較小，主要用于控制電路；而接觸器用于頻繁控制操作，主要用于主電路，接點容量比較大。如果電動機容量較小，并且不頻繁起動，

40、可以用中間繼電器起動電動機。5-10 熔斷器的額定電流，熔體的額定電流和熔體的極限電流三者有何區(qū)別？答：熔斷器的額定電流是熔斷器座的額定運行電流，運行電流只能小于等于該值熔體的額定電流：熔斷器內(nèi)熔絲的額定運行電流，也就是你熔斷器所保護的電流，超過的話，熔斷器就會熔斷熔體的極限的分段電流：熔體所能分斷的最大短路電流，該熔體只能分斷小于等于這個值的短路電流。5-11 電動機的起動電流很大，當電動機起動時，熱繼電器會不會動作？為什么？答：如果熱繼電器整定正確在電動機起動時不會動作。這是因為熱繼電器的動作是由雙金屬片受熱彎曲的原理而動作的，具有一定的熱慣性，起到延時作用。電動機的起動電流大，但時間短，

41、所發(fā)熱不能使熱繼電器動作。5-12 既然在電動機的主電路中裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器？裝有熱繼電器是否就可以不裝熔斷器？5-13 是否可用過電流繼電器來做電動機的過載保護？為什么？答：不能。因為過載保護應(yīng)為反時限保護特性，而過電流繼電器的動作特性為瞬動特性。5-14 JS7-A型時間繼電器觸頭有哪幾種？畫出它們的圖形符號。答：共三種：1）通電延時接點 2）斷電延時接點 3）瞬動接點通電延時 斷電延時 瞬動 常開接點 常閉接點5-15 電氣原理中QS，F(xiàn)U，KM，KA，KI，KT，SB，SQ分別是什么電器元件的文字符號？答：QS刀開關(guān) FU熔斷器 KM接觸器 KA中間繼電器，KI過電流繼電

42、器 KT時間繼電器 SB按鈕 SQ行程開關(guān)5-16 電氣原理圖中，電器元件的技術(shù)數(shù)據(jù)如何標注？答：一般用小號字體注在電器代號下面。5-17 常用的電氣控制系統(tǒng)圖有哪幾種？答：電器控制系統(tǒng)圖的表示方法有：電氣原理圖、電氣接線圖、電器布置圖。5-18 電氣接線圖的繪制原則主要有哪些？答：1）各電氣元件均按實際安裝位置繪出，元件所占圖面按實際尺寸以統(tǒng)一比例繪制，盡可能符合電器的實際情況。2）一個元件中所有的帶電部件均畫在一起，并用點劃線框起來，即采用集中表示法。3）各電氣元件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致，并符合國家標準。4）各電氣元件上凡是需接線的部件端子都應(yīng)繪出，并予以編號，各接線端子

43、的編號必須與電氣原理圖上的導(dǎo)線編號相一致。5）繪制安裝接線圖時，走向相同的相鄰導(dǎo)線可以繪成一股線。5-19 電動機點動控制與連續(xù)運轉(zhuǎn)控制的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)是什么？其主電路又有何區(qū)別?答：所謂點動控制是指：按下按鈕，電動機轉(zhuǎn)動，松開按鈕，電動機停轉(zhuǎn)，這種控制就叫點動控制，它能實現(xiàn)電動機短時轉(zhuǎn)動，常用于機床的對刀調(diào)整和電動葫蘆等。連續(xù)運轉(zhuǎn)控制是指對電動機的控制具有連續(xù)性。電動機點動控制與連續(xù)運轉(zhuǎn)控制的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)是看有沒有自鎖環(huán)節(jié)。但其主電路沒什么區(qū)別。5-20 何為互鎖控制？實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)互鎖控制的方法有哪兩種？它們有何不同？答：將任何一個接觸器的輔助常閉觸點串入對應(yīng)另一個接觸器線圈電路中，則其中

44、任何一個接觸器先通電后，切斷了另一個接觸器的控制回路，即使按下相反方向的起動按鈕，另一個接觸器也無法通電，這種利用兩個接觸器的輔助常閉觸點互相控制的方式，叫電氣互鎖，或叫電氣聯(lián)鎖。起互鎖作用的常閉觸點叫互鎖觸點?！罢７础薄罢赐！钡膬煞N互鎖控制。5-21 電動機可逆運行控制電路中何為機械互鎖？何為電氣互鎖？答：略。5-22 電動機常用的保護環(huán)節(jié)有哪些？通常它們各由哪些電器來實現(xiàn)其保護？答：短路保護熔斷器；過載保護熱繼電器；過電流保護過電流繼電器；零電壓及欠電壓保護繼電器、接觸器；弱磁保護欠電流繼電器。5-23 何為電動機的欠電壓與失電壓保護？接觸器和按鈕控制電路如何實現(xiàn)欠電壓與失電壓保護的？

45、答：欠電壓、失電壓保護：通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。當電源電壓由于某種原因而嚴重欠電壓或失電壓（如停電）時，接觸器KM斷電釋放，電動機停止轉(zhuǎn)動。當電源電壓恢復(fù)正常時，接觸器線圈不會自行通電，電動機也不會自行起動，只有在操作人員重新按下起動按鈕后，電動機才能起動。5-24 畫出具有熱繼電器過載保護的籠型異步電動機正常運轉(zhuǎn)的控制線路。答：如下圖5-25 如何決定異步電動機是否可采用直接起動法？答：由于直接起動時起動電流較大，而過大的起動電流在短時間內(nèi)會在線路上造成較大的電壓損失，使負載端的電壓降低，影響臨近負載的正常工作。一臺電動機能否直接起動，有一定的規(guī)定。有的地區(qū)規(guī)定：用電單位如有獨立的變

46、壓器容量的20%時允許直接起動；如果電動機不經(jīng)常起動，它的容量小于變壓器的30%時允許直接起動。如果沒有獨立的變壓器（與照明共用），電動機直接起動時產(chǎn)生的電壓降不應(yīng)超過5%。二、三十千瓦的異步電動機一般都采用直接起動。5-26 敘述異步電動機星形三角形起動法的優(yōu)缺點及適用場合。答：與其他減壓相比，量形一三角形減壓起動投資少，線路簡單，操作方便，但起動轉(zhuǎn)矩小，起動轉(zhuǎn)矩為三角形連接直接起動的 1/3，故適用于空載或輕載狀態(tài)下的起動，并且僅當正常運行時采用三角形接法的電動機才可采用這種起動方法。5-27 什么叫反接制動？什么叫能耗制動？各有什么特點，適用場合？答：反接制動是利用改變電動機電源的相序，

47、使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場，因而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩的一種制動方法。反接制動的特點是制動迅速，效果好，沖擊大，通常僅適用于10KW以下的小容量電動機。能耗制動，是在電動機脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個直流電壓，即通入直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和靜止磁場的作用以達到制動的目的。能耗制動比反接制動消耗的能量少，其制動電流也比反接制動電流小得多，但能耗制動的制動效果不及反接制動的那么明顯，同時需要直流電源，控制線路也較復(fù)雜，通常適用于電動機容量較大和起動，制動頻繁的場合。5-28 為什么在異步電動機脫離電源后，在定子繞組中通入直流電，電動機能迅速停止？答：利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用以達到

48、制動的目的。直流的磁場是固定的，而轉(zhuǎn)子由于固性繼續(xù)在原方向轉(zhuǎn)動。根據(jù)右手定則和左手定則可知轉(zhuǎn)子電流與固定磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電動機轉(zhuǎn)動的方向相反，因而起制動作用。制動轉(zhuǎn)矩的大小與直流的大小有關(guān)。支流的大小一般為電動機額定電流的0.51倍。5-29 設(shè)計一個控制電線路，要求第一臺電動機起動10S后，第二臺電動機自動起動，運行5S后，第一臺電動機停止并同時使第三臺電動機自行起動，再運行15S后，電動機全部停止。答：（參考方案）5-30 有一臺三級皮帶運輸機，分別由M1，M2，M3三臺電動機拖動，其動作順序如下：1）起動時要求按M1M2M3順序起動。2）停車時要求按M3M2M1順序停車。3）上述

49、動作要求有一定時間間隔。解：（參考方案）5-31 為兩臺異步電動機設(shè)計一個控制線路，其要求如下：1）兩臺電動機互不影響地獨立操作。2）能同時控制兩臺電動機的起動和停止。3）當一臺電動機發(fā)生過載時，兩臺電動機均停止。解：5-32 現(xiàn)有一雙速電動機，試按下述要求設(shè)計控制線路。1）分別用兩個按鈕操作電動機的高速起動和低速起動，用一個總停按鈕操作電動機的停止；2）起動高速時，應(yīng)先接成低速然后經(jīng)延時后再換接到高速；3）應(yīng)有短路保護與過載保護。5-33 設(shè)計一小車運行的控制線路，小車由異步電動機拖動，其動作程序如下：1）小車由原位開始前進，到終點后自動停止；2）在終端停留2min后自動停止；3）要求能在前

50、進或后退途中任意位置都能停止或起動。5-34 某機床主軸電動機M1，要求M1：1）進行可逆運行；2）可正向點動、兩處起動、停止；3）可進行反接制動；4）有短路和過載保護。試畫出其電氣線路圖。5-35 有兩臺電動機M1、M2，要求：1）按下控制按鈕SB1電動機正轉(zhuǎn)，過10s后電動機自動停止，再過15s電動機自動反轉(zhuǎn)；2）M1、M2能同時或分別停止。3）控制電路應(yīng)有短路、過載和零壓保護環(huán)節(jié)。試畫出其電氣線路第6章 可編程控制器原理6-1什么是可編程控制器(PLC)？與繼電器控制和微機控制相比它的主要優(yōu)點是什么？答：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，他采用了可編程

51、序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都較易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。與微機控制相比的優(yōu)點：可以直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，必須具有很強的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。與繼電器：在“可編程”方面有著質(zhì)的區(qū)別，繼電器通過硬件或硬接線的變更來改變程序，而PC引入了微處理導(dǎo)體存儲器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進行編程，能靈活的修改，即用軟件方式來實現(xiàn)“可編程”的目的。6-2 PLC基本單元(主機)有哪幾部分組成？各部分的作用是什

52、么？答：（1）CPU是運算與控制的中心，完成以下任務(wù)：接收從編程器上位機或其他外圍設(shè)備輸入用戶程序數(shù)據(jù)等信息用掃描方式接收輸入設(shè)備的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入指定輸入存儲單元或數(shù)據(jù)寄存器中診斷電源，PC內(nèi)部電路和編程過程中存在的語法錯誤在PC進入運行狀態(tài)后，從存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)指令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)控制電路，分時分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取傳送組合比較和交換動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運算或算術(shù)運算等任務(wù)。根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容，再由輸出寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控制制表打印或數(shù)據(jù)通信等外部功能（2）存儲器，PC主機

53、內(nèi)容配有兩種不同類型的存儲器，即：系統(tǒng)存儲器（ROM區(qū)），用以固化PC生產(chǎn)廠家編寫的各種系統(tǒng)工作程序，相當于個人計算機的操作系統(tǒng)，在很大程度上它決定該種PC的性能與質(zhì)量，用戶無法更改和調(diào)用。系統(tǒng)工作程序有三種類型：系統(tǒng)管理程序；用戶程序編輯和指令解釋程序；標準子程序與調(diào)用管理程序用戶存儲器（RAM區(qū)），包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來存放（或記憶）用戶程序執(zhí)行過程中使用ON/OFF狀態(tài)量或數(shù)據(jù)量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)（3）輸入輸出單元（I/O單元）I/O單元又稱為I/O接口電路，PC程序執(zhí)行過程中需調(diào)用的各種開關(guān)量（狀態(tài)量）,數(shù)字量或模擬量等各

54、種外部信號或設(shè)定量，都是通過輸入電路進入PC。而程序執(zhí)行結(jié)果又是通過輸出電路送到控制現(xiàn)場實現(xiàn)外部控制功能PC與通用計算機I/O電路起著類似的作用。即電平轉(zhuǎn)換，速度匹配，驅(qū)動功率放大，信號隔離等。并且，PC產(chǎn)品的I/O單元是顧及其工作環(huán)境和各種要求而經(jīng)過精心設(shè)計和制造的（4）電源單元PC對供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。允許電源電壓額定值在+10%-15%范圍內(nèi)波動。也有用支流24V供電。PC內(nèi)部有一個高質(zhì)量開關(guān)型穩(wěn)壓電源，用于對CPU，I/O單元供電，還可為外部傳感器提供DC24V電源6-3 PLC內(nèi)部存儲空間可分為哪幾部分？各部分的存儲內(nèi)容是什么？答：存儲器，PC主機內(nèi)容配有兩種

55、不同類型的存儲器，即：系統(tǒng)存儲器（ROM區(qū)），用以固化PC生產(chǎn)廠家編寫的各種系統(tǒng)工作程序，相當于個人計算機的操作系統(tǒng)，在很大程度上它決定該種PC的性能與質(zhì)量，用戶無法更改和調(diào)用。系統(tǒng)工作程序有三種類型：系統(tǒng)管理程序；用戶程序編輯和指令解釋程序；標準子程序與調(diào)用管理程序用戶存儲器（RAM區(qū)），包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來存放（或記憶）用戶程序執(zhí)行過程中使用ON/OFF狀態(tài)量或數(shù)據(jù)量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)6-4 FX2N系列PLC內(nèi)部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？答：（1）輸入繼電器X，專用于接受和存儲（記憶，對應(yīng)輸入映象寄存器的某一位）外部開關(guān)量信號，它能提供無數(shù)對常開，常閉觸點用于內(nèi)部編程。每一個輸入繼電器線圈與PC的一個輸入端子相聯(lián)。地址為X0X177，最多可達128點，輸入響應(yīng)時間為10ms（2）輸出繼電器Y，有兩個作用，a,提供無數(shù)對常開，常閉觸點用于內(nèi)部編程；b,提供一副常開觸點驅(qū)動外部負載（輸出響應(yīng)時間為10ms）輸出繼電器的狀態(tài)只能由程序驅(qū)動，外部信號不能直接改變其狀