機(jī)電傳動控制復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、 機(jī)電傳動控制復(fù)習(xí)重點(diǎn)一：知識點(diǎn) 1 .加快機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程的方法要想加快機(jī)電傳動系統(tǒng)過渡過程，即減少過渡時間，應(yīng)設(shè)法減小系統(tǒng)的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2和增大動態(tài)轉(zhuǎn)矩Td.2 .直流電機(jī)的感應(yīng)電勢： 與電動機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)，稱電勢常數(shù) 為每一對極的磁通（WB）n為電樞轉(zhuǎn)速（r/min）E為電動勢（V）直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩： 與電動機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)，稱轉(zhuǎn)矩常數(shù),=9.55k為每一對極的磁通（WB）Ia為電樞總電流（A）3.直流發(fā)電機(jī)的分類直流發(fā)動機(jī)的運(yùn)行受勵磁繞組連接方法的影響，因此直流發(fā)電機(jī)按歷次方法來分類，分為他勵，并勵，串勵和復(fù)勵發(fā)電機(jī)。他勵調(diào)節(jié)方法中改變電動機(jī)電樞供電電壓屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。P3

2、84.三項(xiàng)異步電動機(jī)為什么叫做異步？定子通三相電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，異步是指磁場旋轉(zhuǎn)與電動面轉(zhuǎn)子不是同步的，磁場比轉(zhuǎn)子提前一定的角度5.為什么轉(zhuǎn)子頻率即產(chǎn)生電流的頻率6.電機(jī)直接啟動，反轉(zhuǎn)啟動的優(yōu)缺點(diǎn)，意義，特性直接啟動的優(yōu)點(diǎn)：是所需設(shè)備少，啟動方式簡單，成本低。電動機(jī)直接啟動的電流是正常運(yùn)行的5倍左右，理論上來說，只要向電動機(jī)提供電源的線路和變壓器容量大于電動機(jī)容量的5倍以上的，都可以直接啟動。這一要求對于小容量的電動機(jī)容易實(shí)現(xiàn)，所以小容量的電動機(jī)絕大部分都是直接啟動的，不需要降壓啟動。缺點(diǎn)：對于大容量的電動機(jī)來說，一方面是提供電源的線路和變壓器容量很難滿足電動機(jī)直接啟動的

3、條件，另一方面強(qiáng)大的啟動電流沖擊電網(wǎng)和電動機(jī)，影響電動機(jī)的使用壽命，對電網(wǎng)不利，所以大容量的電動機(jī)和不能直接啟動的電動機(jī)都要采用降壓啟動。反接制動常用于位能性負(fù)載（如起重機(jī)），限制重物下放速度。7. =60f/p同步轉(zhuǎn)速與電流頻率成正比而與磁極對數(shù)成反比8. S=-n/由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于同步轉(zhuǎn)速，所以把這種電動機(jī)稱為異步電動機(jī)，S稱為轉(zhuǎn)差率9. 異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性（P64）三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性有固有的機(jī)械特性和人為的機(jī)械特性之分。1、固有機(jī)械特性：它上面有4個特殊點(diǎn)。（1）電動機(jī)在沒有任何負(fù)載情況下的空轉(zhuǎn)，即T=0，n=(S=0)此時轉(zhuǎn)速最大，此點(diǎn)即電動機(jī)的理想空載點(diǎn)。（2）電動機(jī)在

4、有負(fù)載情況下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，即T= n=(S=)此時為電動機(jī)的額定工作點(diǎn)。=9.55/ =-/(符號均為額定狀態(tài))（3）電動機(jī)在剛啟動的時刻，即沒有轉(zhuǎn)起來，所克服轉(zhuǎn)子自重時轉(zhuǎn)矩的時候，此點(diǎn)為電動機(jī)的啟動工作點(diǎn)。（4）電動機(jī)在拖動負(fù)載最大轉(zhuǎn)矩時，速度也比較適中時，此點(diǎn)位電動機(jī)的臨界工作點(diǎn)。在此時電壓如果過低或有巨大沖擊負(fù)載，就會造成電動機(jī)停機(jī)。2、人為機(jī)械特性（1）電壓降低電動機(jī)在運(yùn)行時，如電壓降低太多，會大大降低它的過載能力與啟動轉(zhuǎn)矩，甚至是電動機(jī)發(fā)生帶不動負(fù)載或者根本不能啟動的現(xiàn)象。此外就是啟動后電機(jī)也會被燒壞。（2）定子電路接入電阻，此時最大轉(zhuǎn)矩要比原來的大；轉(zhuǎn)子電路串電阻或改變定子電源頻率，

5、此時啟動轉(zhuǎn)矩要增大，最大轉(zhuǎn)矩不變。1011.按時間原則控制的異步電動機(jī)定子繞組串接電阻啟動電路二：習(xí)題2.3 試列出以下幾種情況下系統(tǒng)的運(yùn)動方程式，并說明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是加速、減速還是勻速？（圖中箭頭方向表示轉(zhuǎn)矩的實(shí)際作用方向） 答：a勻速，b減速，c減速，d加速，e減速，f勻速2.11 如圖所示，曲線1和2分別為電動機(jī)和負(fù)載的機(jī)械特性，試判斷哪些是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？哪些不是？答：（d）不是穩(wěn)定運(yùn)動點(diǎn)，其余都是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。 4.6有一臺三相異步電動機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如圖所示1）線電壓為380v時，三相繞組如何接法？2）求，p,和;3)額定負(fù)載時電動機(jī)輸入功率是多少？型號/KW/V滿載時(r/min

6、)滿載時/A滿載時%滿載時Y132s-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0解 線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法. TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 Nm Tmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 Nm Ist/IN=6.5 Ist=46.8A一 般nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/min SN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04 P=60f/ n0=60*50/1000=3 =PN/P輸入 P輸

7、入=3/0.83=3.614.11有一臺三相異步電動機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如圖所示/KW/V(r/min)%403801470900.96.51.22.0三角形1）當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250N*m時，在U=和U=0.8兩種情況下，電機(jī)能否啟動？TN=9.55 PN/ nN=9.55*40000/1470 =260NmTst/TN=1.2 Tst=312NmTst=KR2U2/（R22+X202） =312 Nm312 Nm>250 Nm 所以U=UN時 電動機(jī)能啟動。當(dāng) U=0.8U時 Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202） =0.64*312 =199 Nm Tst<TL所以電動機(jī)

8、不能啟動。2）欲采用Y/換接啟動，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.450.35兩種情況時，電機(jī)能否啟動？TstY=Tst/3=1.2* TN /3 =0.4 TN當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45 TN時電動機(jī)不能啟動 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.35 TN時電動機(jī)能啟動3）若采用子偶變壓器降壓啟動，設(shè)降壓比為0.64，求電源線路中通過的啟動電流和電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩IN= PN/ UNN cosN3 =40000/1.732*380*0.9*0.9 =75A Ist/IN=6.5 Ist=487.5A降壓比為0.64時電流=K2 Ist=0.642*487.5=200A電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩T= K2 Tst=0.642312=127.8 Nm

9、機(jī)電傳動課后重點(diǎn)習(xí)題及參考答案3.3 一臺他勵直流電動機(jī)所拖動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL=常數(shù)，當(dāng)電樞電壓附加電阻改變時，能否改變其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下電樞電流的大?。繛槭裁?？這是拖動系統(tǒng)中那些要發(fā)生變化？ 答：T=KtIa u=E+IaRa當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時,電樞電流大小不變.轉(zhuǎn)速n與電動機(jī)的電動勢都發(fā)生改變. 3.10一臺他勵直流電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=6.5KW,U N=220V, I N=34.4A, n N=1500r/min, Ra =0.242,試計算出此電動機(jī)的如下特性： 固有機(jī)械特性；答：n0=UNnN/(UN-INRa) =220*1500/220-34.4*0.242 =

10、 1559r/min TN=9.55PN/nN =9.55*6500/1500 =41.38Nm3.11為什么直流電動機(jī)直接啟動時啟動電流很大？答： 因?yàn)門st=UN/Ra，Ra很小，所以Tst很大，會產(chǎn)生控制火花，電動應(yīng)力，機(jī)械動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使電網(wǎng)保護(hù)裝置動作，切斷電源造成事故，或電網(wǎng)電壓下降等。故不能直接啟動。3.12他勵直流電動機(jī)直接啟動過程中有哪些要求？如何實(shí)現(xiàn)？答：他勵直流電動機(jī)直接啟動過程中的要求是1 啟動電流不要過大,2不要有過大的轉(zhuǎn)矩.可以通過兩種方法來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的啟動一 是降壓啟動，要求電流Ist（1.52）IN .二是在電樞回路內(nèi)串接外加電阻啟動.3.13 直流他勵電動機(jī)啟

11、動時，為什么一定要先把勵磁電流加上？若忘了先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通，這是會產(chǎn)生什么現(xiàn)象（試從TL=0 和TL=TN兩種情況加以分析）？當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速下，若突然將勵磁繞阻斷開，此時又將出現(xiàn)什么情況？答：直流他勵電動機(jī)啟動時,一定要先把勵磁電流加上使因?yàn)橹鞔艠O靠外電源產(chǎn)生磁場.如果忘了先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通，TL=0時理論上電動機(jī)轉(zhuǎn)速將趨近于無限大,引起飛車, TL=TN時將使電動機(jī)電流大大增加而嚴(yán)重過載.3.16 直流電動機(jī)用電樞電路串電阻的辦法啟動時，為什么要逐漸切除啟動電阻？如切出太快，會帶來什么后果？答：如果啟動電阻一下全部切除,在切除瞬間,由于機(jī)械慣

12、性的作用使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變,在此瞬間轉(zhuǎn)速維持不變,機(jī)械特性會轉(zhuǎn)到其他特性曲線上,此時沖擊電流會很大,所以采用逐漸切除啟動電阻的方法.如切除太快,會有可能燒毀電機(jī).3.19直流電動機(jī)的電動與制動兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何在？答：電動機(jī)的電動狀態(tài)特點(diǎn)是電動機(jī)所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相同.制動狀態(tài)特點(diǎn)使電動機(jī)所發(fā)的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相反4.4 當(dāng)三相異步電動機(jī)的負(fù)載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？答：因?yàn)樨?fù)載增加n減小,轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速( n0-n)增加,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁感線切割的速度提高,于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢增加,轉(zhuǎn)子電流特增加,.定子的感應(yīng)電動使因?yàn)檗D(zhuǎn)子

13、的電流增加而變大,所以定子的電流也隨之提高.4.6 有一臺三相異步電動機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。試求：線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法？求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；額定負(fù)載時電動機(jī)的輸入功率是多少？答： 線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法. TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 Nm Tmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 Nm Ist/IN=6.5 Ist=46.8A一 般nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/min SN= (n0-

14、nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04 P=60f/ n0=60*50/1000=3 =PN/P輸入 P輸入=3/0.83=3.614.14 異步電動機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？答： 調(diào)壓調(diào)速 這種辦法能夠無級調(diào)速，但調(diào)速范圍不大 轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速 這種方法簡單可靠，但它是有機(jī)調(diào)速，隨著轉(zhuǎn)速降低特性變軟，轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比，低速時損耗大。 改變極對數(shù)調(diào)速 這種方法可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，雖然體積稍大，價格稍高，只能有機(jī)調(diào)速，但是結(jié)構(gòu)簡單，效率高特性高，且調(diào)速時所需附加設(shè)備少。 變頻調(diào)速 可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，是一種很好的調(diào)速方法。4.1

15、9 異步電動機(jī)有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點(diǎn)？答:異步電動機(jī)有三種反饋制動,反接制動和能耗制動反饋制動當(dāng)電動機(jī)的運(yùn)行速度高于它的同步轉(zhuǎn)速,即n1.>n0時一部電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài).這時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機(jī)狀態(tài)時的方向相反.電流改變了方向,電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向.反接制動 電源反接改變電動機(jī)的三相電源的相序,這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),這種方法容易造成反轉(zhuǎn).倒拉制動出現(xiàn)在位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時候,例如起重機(jī)放下重物時,機(jī)械特性曲線如下圖,特性曲線由a到b,在降速最后電動機(jī)反轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)竭_(dá)d時,T=TL系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài),能耗制動 首先將三項(xiàng)交流電源斷開,接著立即將一

16、個低壓直流電圓通入定子繞組.直流通過定子繞組后,在電動機(jī)內(nèi)部建立了一個固定的磁場,由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流,該電流域恒定磁場相互作用產(chǎn)生作用方向與轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,此時運(yùn)動系統(tǒng)儲存的機(jī)械能被電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中. 424 同步電動機(jī)的工作原理與異步電機(jī)的有何不同？異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有直流電流勵磁,它所需要的全部磁動勢均由定子電流產(chǎn)生,所以一部電動機(jī)必須從三相交流電源吸取滯后電流來建立電動機(jī)運(yùn) 行時所需要的旋轉(zhuǎn)磁場,它的功率因數(shù)總是小于1的,同步電動機(jī)所需要的磁動勢由定子和轉(zhuǎn)子共同產(chǎn)生的當(dāng)外加三相交流電源的電壓一定時總的磁通不變

17、,在轉(zhuǎn)子 勵磁繞組中通以直流電流后,同一空氣隙中,又出現(xiàn)一個大小和極性固定,極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵磁磁場,這兩個磁場的相互作用,使轉(zhuǎn)子北電樞旋轉(zhuǎn) 磁場拖動著一同步轉(zhuǎn)速一起轉(zhuǎn)動. 4.25 一般情況下，同步電動機(jī)為什么要采用異步啟動法？答：因?yàn)檗D(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時,加以直流勵磁,產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場,并以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,兩者相吸,定子旋轉(zhuǎn)磁場欲吸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,但由于轉(zhuǎn)子的慣性,它還沒有來得及轉(zhuǎn)動時旋轉(zhuǎn)又到了極性相反的方向,兩者又相斥,所以平均轉(zhuǎn)矩為零,不能啟動.4.26 為什么可以利用同步電動機(jī)來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)？答：當(dāng)直流勵磁電流大于正常勵磁電流時,電流勵磁過剩,在交流方面不僅無需電源供電,而且還可

18、以向電網(wǎng)發(fā)出感性電流與電感性無功功率,正好補(bǔ)償了電網(wǎng)附近電感性負(fù)載,的需要.使整個電網(wǎng)的功率因數(shù)提高.5.1 通過分析步進(jìn)電動機(jī)的工作原理和通電方式，可得出哪幾點(diǎn)結(jié)論？答：步進(jìn)電動機(jī)的位移和輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比,這就不會引起誤差的積累.其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率和步矩角有關(guān),控制輸入脈沖數(shù)量,頻率即電動機(jī)各組的接通次序,可以得到各種需要的運(yùn)行特征.5.4 步進(jìn)電動機(jī)的步距角之含義是什么？一臺步進(jìn)電動機(jī)可以有兩個步距角，例如，3o/1.5o，這是什么意思？什么是單三拍、單雙六拍和雙六拍？答：每當(dāng)輸入一個電脈沖時,電動機(jī)轉(zhuǎn)過的一個固定的角度,這個角度稱之為步矩角.一臺步進(jìn)電動機(jī)有兩個步矩角,說明它有兩種通電

19、方式, 3o得意思是單拍時的步矩角. 1.5o得意思是單雙拍或雙拍似的步矩角單三拍:每次只有一相繞阻通電,而每個循環(huán)只有三次通電單雙六拍:第一次通電有一相繞阻通電,然后下一次又兩相通電,這樣交替循環(huán)運(yùn)行,而每次循環(huán)只有六次通電 雙三拍:每次又兩相繞阻通電,每個循環(huán)由六次通電5.5 一臺五相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，采用五相十拍運(yùn)行方式時，步距角為1.5o，若脈沖電源的頻率為3000Hz，試問轉(zhuǎn)速是多少？（此題答案我覺得有點(diǎn)小問題，要么把換算成弧度制，要么將2換成360，最后結(jié)果750 r/min）答：n=f*60/2 =1.5*3000*60/2*3.14 =42993.6r/min 轉(zhuǎn)速是42993.6r/min5.10 步距角小、最大靜轉(zhuǎn)距大的步進(jìn)電動機(jī)，為什么啟動頻率和運(yùn)行頻率高？答：n=f*60/2f=n/ *30 越小運(yùn)行f就越高6.7 電磁繼電器與接觸器的區(qū)別主要是什么？答：接觸器是在外界輸入信號下能夠自動接通斷開負(fù)載主回路.繼電器主要是傳遞信號,根據(jù)輸入的信號到達(dá)不同的控制目的.6.8 電動機(jī)中的短路保護(hù)、過電流保護(hù)和長期過載（熱）保護(hù)有何區(qū)別？答：電動機(jī)中的短路保護(hù)是指電源線的電線發(fā)生短路,防止電動機(jī)過大的電樞電路而損壞.自動切斷電源的保護(hù)動作.過電流保護(hù)是指當(dāng)電動機(jī)發(fā)生嚴(yán)重過載時,保護(hù)電動機(jī)不超過最大許可電流.長期過載保護(hù)是指電動機(jī)的短時過載保護(hù)是可以的,但長