中國(guó)計(jì)量學(xué)院-機(jī)電傳動(dòng)控制期末試題真題A(附答案)解讀

1、中國(guó)計(jì)量學(xué)院20042005學(xué)年第2學(xué)期機(jī)電傳動(dòng)控制課程試卷第丄頁(yè)共厶頁(yè)中國(guó)計(jì)量學(xué)院20042005學(xué)年第2學(xué)期機(jī)電傳動(dòng)控制課程試卷第丄頁(yè)共厶頁(yè)中國(guó)計(jì)量學(xué)院20042005學(xué)年第2學(xué)期機(jī)電傳動(dòng)控制課程考試試卷（A）開(kāi)課二級(jí)學(xué)院：機(jī)電工程，考試時(shí)間:2005年5月26日8時(shí)一、填空題：（25分，每空1分）1三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有：制動(dòng)、制動(dòng)、制動(dòng)。TOC o 1-5 h z直流發(fā)電機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩方向與發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,因此電磁轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)矩，與原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩相平衡。3改變直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的方法有：（1）將反接，使電流方向改變；（2）將反接，彳電流方向改變。交流伺服電動(dòng)機(jī)消除“自轉(zhuǎn)”所采用的方

2、法是。熔斷器用于保護(hù)，熱繼電器用于保護(hù)，它們都是利用來(lái)工作的。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩角特性中，當(dāng)失調(diào)角等于度時(shí)，電磁力矩最大。7.三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向是從轉(zhuǎn)至。在時(shí)間繼電器中，總表示延時(shí)（閉合、斷開(kāi)）的（動(dòng)合、動(dòng)斷）觸點(diǎn)。在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電磁力矩隨著頻率的增高而（增大、下降）。在n=0，即s=1（電動(dòng)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)瞬間）時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)轉(zhuǎn)（最大、最?。?，所以這時(shí)轉(zhuǎn)子回路電流頻率等于。伺服電動(dòng)機(jī)與普通電動(dòng)機(jī)相比具有如下特點(diǎn)：；(2)(3)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)與制動(dòng)兩種運(yùn)行狀態(tài)的根本區(qū)別是：二、分析簡(jiǎn)答題(18分，每題3分)1為什么三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)隨著轉(zhuǎn)速的增加而增大？2深槽

3、式異步電動(dòng)機(jī)為什么可以改善啟動(dòng)性能？3試述電動(dòng)機(jī)容量選擇的原則。4交流電磁鐵的鐵芯為什么要設(shè)置短路環(huán)？5同步電動(dòng)機(jī)為什么要采用異步啟動(dòng)法？6接觸器的主觸頭、輔助觸頭和線圈各接在什么電路中？如何連接？三、簡(jiǎn)單計(jì)算題(21分，每題3分)一臺(tái)直線異步電動(dòng)機(jī)，已知電源頻率為50Hz,極距為10cm,額定運(yùn)行時(shí)的滑差率為0.04,試求其額定速度。中國(guó)計(jì)量學(xué)院20042005學(xué)年第2學(xué)期機(jī)電傳動(dòng)控制課程試卷第亠頁(yè)共亠頁(yè)中國(guó)計(jì)量學(xué)院20042005學(xué)年第2學(xué)期機(jī)電傳動(dòng)控制課程試卷第亠頁(yè)共亠頁(yè)臺(tái)磁阻式電磁減速同步電動(dòng)機(jī)，定子齒數(shù)為48,極對(duì)數(shù)為2,電源頻率為50Hz,轉(zhuǎn)子齒數(shù)為50,試求電機(jī)的轉(zhuǎn)速。有一起重機(jī)

4、，重復(fù)短時(shí)工作，P=12kW,工作時(shí)間1min,停車時(shí)間3min,如果選用連續(xù)工作制的普通電動(dòng)機(jī)，試問(wèn)電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)選多大？一臺(tái)五相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其步距角為1.5o/0.75o，試問(wèn)該電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)是多少?5.如圖所示，電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J二2.5kgm2,轉(zhuǎn)速n=900r/min；中間傳動(dòng)MM軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J二2kgm2，轉(zhuǎn)速n=300r/min；生產(chǎn)機(jī)械軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣J二16kgm2,11L轉(zhuǎn)速n=60r/min。試求折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。L6有一臺(tái)籠形異步電動(dòng)機(jī)，Pe二20kW，f二65，如果變壓器容量為560kVA，問(wèn)能否直接起動(dòng)?臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓220V，頻率60

5、H，轉(zhuǎn)速1140r/min,求電動(dòng)機(jī)的極數(shù)z轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)子電流的頻率。四、試述下面三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制電路的工作原理。（8分）五、一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)重物勻速上升時(shí)將電樞電源突然反接，試?yán)脵C(jī)械特性從機(jī)電過(guò)程分析：從反接開(kāi)始到系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間，電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了幾種運(yùn)行狀態(tài)？最后在什么狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？畫出電動(dòng)機(jī)、負(fù)載機(jī)械特性和系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)變化示意圖。（6分）六、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的U=220V,I=122A,R=0.15Q,R.=110Q,n=960r/min。如保持eeafe額定轉(zhuǎn)矩不變，采用在電樞電路中串入電阻調(diào)速，使轉(zhuǎn)速下降到750r/min，

6、求需在電樞電路中串入電阻R的阻值？（6分）c七、一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓380V,頻率50赫茲，額定功率40kW,額定轉(zhuǎn)速1470r/min,額定負(fù)載時(shí)的功率因數(shù)0.88，額定負(fù)載時(shí)的電機(jī)效率為90%,A型接法，I/1=6.5,stNT/T=1.2；求：stN1直接啟動(dòng)時(shí)的I、T；stst2若采用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)，設(shè)降壓比為0.8，求電源線路中通過(guò)的啟動(dòng)電流和電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（10分）八、怎樣改變單相電容電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？試畫出電路。（6分）ee中國(guó)計(jì)量學(xué)院20042005學(xué)年第2學(xué)期機(jī)電傳動(dòng)控制課程試卷(A)參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)課二級(jí)學(xué)院：機(jī)電工程，學(xué)生專業(yè):機(jī)械，教師:周銘一、填空

7、題：(25分，每空1分)1反饋反接能耗2相反阻3電樞電源電樞勵(lì)磁電源勵(lì)磁4短路保護(hù)過(guò)載保護(hù)電流的熱效應(yīng)5增大轉(zhuǎn)子回路電阻使Sm16907電流超前相電流滯后相8斷開(kāi)動(dòng)斷9下降10最大f111調(diào)速范圍寬廣，伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓改變，能在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實(shí)現(xiàn)迅速啟動(dòng)、停轉(zhuǎn)；控制功率小，過(guò)載能力強(qiáng)，可靠性好。12電動(dòng)狀態(tài)電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)方向相同，制動(dòng)時(shí)相反。、分析簡(jiǎn)答題(18分，每R3分)co&p二二2202+(sX20)2隨著轉(zhuǎn)速增加s減小，轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)增大。2.深槽式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能得以改善的原理，是基于電流的集膚效應(yīng)。啟動(dòng)時(shí)，s=1,電流的分布主要決定于電抗

8、，所以導(dǎo)體中電流密度的分布深層電抗最大，電流密度最小；上層電抗最小，電流密度最大，集膚效應(yīng)使電流集中于導(dǎo)體上部、結(jié)果是相當(dāng)于導(dǎo)體有效截面減小轉(zhuǎn)子有效電阻增加，使啟動(dòng)電流減小，而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。但在正常運(yùn)行時(shí)，s極小，轉(zhuǎn)子電流頻率甚小，轉(zhuǎn)于電抗變得很小，集膚效應(yīng)就不顯著，電流在導(dǎo)體中差不多均勻分布，使轉(zhuǎn)于繞組的電阻自動(dòng)減小，此時(shí)的情況與普通鼠籠式電動(dòng)機(jī)幾乎無(wú)差別。3(1)發(fā)熱：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高工作溫度等于或小于電動(dòng)機(jī)絕緣的允許最高工作溫度。(2)過(guò)載能力：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，必須具有一定的過(guò)載能力(3)啟動(dòng)能力。機(jī)電傳動(dòng)控制課程試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)第頁(yè)共出頁(yè)交流電磁鐵鐵心如果

9、沒(méi)有短路環(huán)，電磁吸力就有過(guò)零點(diǎn)，吸合時(shí)會(huì)發(fā)生顫抖；設(shè)置短路環(huán)，阻礙磁通變化，使二部分磁通有一定相位差，電磁力的變化減小。同步電動(dòng)機(jī)如果直接啟動(dòng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度大，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向時(shí)刻交變，轉(zhuǎn)子啟動(dòng)困難。應(yīng)采用異步啟動(dòng)法，先啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，等到速度接近同步轉(zhuǎn)速，再將轉(zhuǎn)子拉入同步。接觸器的主觸頭串聯(lián)在主電路中，輔助觸頭接在控制電路中，一般用于自鎖和互鎖，線圈串聯(lián)在控制線路中。三、簡(jiǎn)單計(jì)算題(21分，每題3分)1.v=2f(1-s)=2*50*0.1(1-0.04)=9.6(m/s)2.=50=25Z-Z50-48rsn=1500/25=60(r/min)t13.s=p=0.2

10、5t+11+3p0isi025等效負(fù)載功率P=P=12=6(kW)s1s4電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z=磐=-3560-=48BKm1.5x5根據(jù)動(dòng)能守恒進(jìn)行折算：J=J+J/(/)2+J/(/)2ZM1M1LML=2.5+2/(900/300)2+16/(900/60)2=2.79(kgm2)6判斷電機(jī)能否直接起動(dòng)的依據(jù)是滿足公式：Iq3+I44PIq訂=6.5，P3560+十一+7.754P44x20e所以滿足上面的公式，此電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng)。機(jī)電傳動(dòng)控制課程試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)7n二60fi36001p當(dāng)p=1時(shí)，n1=3600r/min當(dāng)p=2時(shí)，n=1800r/min當(dāng)p=3時(shí)，n=1200r

11、/min而n2=1140r/min所以應(yīng)選p=3,此時(shí)件=1200（亦。n一nS=2n11200一11402=0.05,1200f=sf=0.05x60=3H.21Z四、按下啟動(dòng)按鈕1SB,KM得電并自鎖，KM之動(dòng)合主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)帶有全部啟動(dòng)電阻接入電源開(kāi)始啟動(dòng)，KM之動(dòng)合輔助觸點(diǎn)使時(shí)間繼電器1KT得電，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已升到一定值，此時(shí)1KT的延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)才閉合，使1KMa得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，一則切除一段啟動(dòng)電阻1R,使電動(dòng)機(jī)加速啟動(dòng)，二則接通2KT。再經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已進(jìn)一步上升，2KT的延時(shí)閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)才閉合，使2KMa得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)將全部啟動(dòng)電

12、阻切除，而使轉(zhuǎn)子繞組短接，電動(dòng)機(jī)再一次加速啟動(dòng)，直到正常運(yùn)行。2KMa的動(dòng)斷觸點(diǎn)使1KT、1KMa失電，從而延長(zhǎng)了這兩個(gè)電器的壽命和節(jié)約了電能。（整個(gè)動(dòng)作順序、功能敘述正確得8分）五、1.反接開(kāi)始電磁轉(zhuǎn)矩方向相反，因?yàn)檗D(zhuǎn)速不能突變，運(yùn)行點(diǎn)由a到b,進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)；合成轉(zhuǎn)矩方向相下，拖動(dòng)系統(tǒng)上升的速度下降，直至速度為0，到達(dá)c點(diǎn)，再進(jìn)入第三象限，為電動(dòng)狀態(tài)；下降速度越來(lái)越大，至d點(diǎn)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，再進(jìn)入第四象限，為反饋制動(dòng)狀態(tài)。（2分）最后在反饋制動(dòng)狀態(tài)下，運(yùn)行到e點(diǎn)，建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。（2分）電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性、負(fù)載機(jī)械特性和系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)變化示意圖。h（2分）六、串入電阻前：I=?fR120二

13、2A二122-2二110A機(jī)電傳動(dòng)控制課程試卷參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)E二UIR=220110 x0.15二203.5V（2分）aeaaECnn750廠._T7串入電阻調(diào)速后：=E=因此E=159VECnn960aaEee由于額定轉(zhuǎn)矩不變，T=CI，所以I保持不變。（2分）eTaaUE220159E=UIR所以R=e一=0.510aeaaaI120aR=RR=0.510.15=0.360（2分）caa七、1.直接啟動(dòng)時(shí)的I=6.5IstN=6.5Pev3U耳cospN6.5x40 x10001.732x380 x0.90 x0.88=498.8（A）（3分）T=1.2T=1.2stN=312（NM）；（3分）1-P1.2x40 x1000=1.2e=2兀n2kx1470/60602.采用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)，降壓比為0.8,電源線路中通過(guò)的啟動(dòng)電流I=0.82x498.8=319.2（A）（2分）st電動(dòng)