機(jī)電傳動(dòng)控制考試試卷及答案

1、機(jī)電傳動(dòng)控制期末考試試卷及答案一、分析與簡(jiǎn)答題1.請(qǐng)簡(jiǎn)述機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線n=f(T)和生產(chǎn)機(jī)械的特性曲線n=f(T)有交點(diǎn)ML(即拖動(dòng)系統(tǒng)的平衡點(diǎn))；當(dāng)轉(zhuǎn)速大于平衡點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，TVT，即若干擾使轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)干擾ML消除后應(yīng)有TTV0。而當(dāng)轉(zhuǎn)速小于平衡點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，TT，即若干擾MLML使轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有TT0oML2請(qǐng)解釋機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的含義。是系統(tǒng)應(yīng)能以一定速度勻速運(yùn)轉(zhuǎn)是系統(tǒng)受某種外部干擾作用(如電壓波動(dòng)、負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)等)而使運(yùn)行速度稍有變化時(shí)，應(yīng)保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復(fù)到原來的運(yùn)行速度。3.請(qǐng)簡(jiǎn)述并勵(lì)發(fā)電機(jī)電壓能建立的條件。發(fā)電機(jī)

2、的磁極要有剩磁；起始勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向與剩磁磁場(chǎng)的方向相同；勵(lì)磁電阻不能過大。4請(qǐng)簡(jiǎn)述電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的穩(wěn)定制動(dòng)和過渡制動(dòng)狀態(tài)的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。兩種制動(dòng)狀態(tài)的區(qū)別在于轉(zhuǎn)速是否變化兩種制動(dòng)狀態(tài)的相同點(diǎn)在于電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反。請(qǐng)簡(jiǎn)述直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的三種制動(dòng)方式的接線方法。反饋制動(dòng)為正常接法；反接制動(dòng)：電源倒拉反接改變電樞電壓的極性；倒拉反接制動(dòng)在電樞電路內(nèi)串入附加電阻；能耗制動(dòng)將外部電樞電壓降為零，并將電樞串接一個(gè)附加電阻短接。為什么直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流很大？因電樞加上額定電壓，而電樞電阻很小，故I二UN很大。STRa對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)有哪些主要要求？啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，電流小平滑，安全

3、可靠C)簡(jiǎn)單方便，功耗小直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，若在加上勵(lì)磁電流之前就把電樞電壓加上，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么后果(從T=0和T=T兩種情況加以說明)？LLNT=0時(shí)飛車LT=T時(shí)電樞電流很大。LN有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)的含義是什么？依靠被調(diào)量(如轉(zhuǎn)速)與給定量之間的偏差來進(jìn)行調(diào)節(jié)，使被調(diào)亮接近不變，但又必須具有偏差(即AU鼻0)的反饋控制系統(tǒng)，即有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用比例調(diào)節(jié)器。依靠偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，使被調(diào)量等于給定量(即AU二0)的反饋控制系統(tǒng)，即無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用比例積分調(diào)節(jié)器。什么叫調(diào)速范圍？什么叫靜差度？這兩項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)之間有何關(guān)系？調(diào)速范圍是指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下最高轉(zhuǎn)速和最低

4、轉(zhuǎn)速之比，即D=n/n；maxmin靜差率是指負(fù)載由理想空載轉(zhuǎn)速到額定負(fù)載所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落于理想空載轉(zhuǎn)速之比，即S=An/n0C)D與S之間是相互關(guān)聯(lián)的，調(diào)速范圍是指在最低轉(zhuǎn)速時(shí)還能滿足給定靜差率要求的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍；對(duì)靜差率要求越小，允許的調(diào)速范圍也越小。試說明圖中幾種情況下系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是加速？減速？還是勻速？(圖中箭頭方向?yàn)檗D(zhuǎn)矩的實(shí)際作用方向)a)b)c)d)a)加速b)減速c)減速d)加速12.在圖中，曲線1和2分別為電動(dòng)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？1箭頭方向?yàn)檗D(zhuǎn)矩的實(shí)際作用方向)a)b)c)d)a)加速b)減速c)減速d)加速12.在圖中，曲線1和2分別

5、為電動(dòng)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？1、2、4穩(wěn)定運(yùn)行，3不穩(wěn)定運(yùn)行。、計(jì)算題1.有一直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)(PWM-M),若外加電源電壓U(E)=100V,脈沖頻率f=4000H，在脈沖周期內(nèi)全導(dǎo)通時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速n=1000r/min，如要求電動(dòng)Z01機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速n=400r/min，問：此系統(tǒng)在一脈沖周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間(脈沖寬02度)T應(yīng)是多少?111因T=s=0.25ms解:f4000故T(n+n)0.25(1000+400)ni_故/=0102=ms=0.175ms12n2x1000012.一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組接到頻率為f=50Hz的三相對(duì)稱電

6、源上，已知J1它運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速1)n=960r/min。問：N該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)P是多少?2)3)解：(1)額定轉(zhuǎn)差率S是多少？N額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率f是多少？2已知異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)差率較小，現(xiàn)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n二960r/min，N便可判斷出它的同步轉(zhuǎn)速n二1000r/min。于是02)額定轉(zhuǎn)差率(3)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率f23.有一臺(tái)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為I/1二6.5。試求:Nst1)定子磁極數(shù)pI/1二6.5。試求:Nst1)定子磁極數(shù)p；2)額定輸入電功率Pm額定電流與3)采用YA換接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。解：(1)現(xiàn)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n二1460r/m

7、in，便可判斷出它的同步轉(zhuǎn)速NstP二10KW,n二1460r/min,U二380V，A接法，耳二0.868，cos申二0.88，TIT=1.5，st2NNNNNstN60f60 x50_n=1500r/mm。于疋p=1=20n15000(2)p二PKW二11.52KW1N耳0.868N(3)I=L=倍A=化0A=43.3AstY3334.有一直流調(diào)速系統(tǒng)，4.有一直流調(diào)速系統(tǒng)，n01-1450r/minn=145r/min，An=10r/min，試求：系統(tǒng)02N的調(diào)速范圍和系統(tǒng)允許的靜差度。解：系統(tǒng)的調(diào)速范圍系統(tǒng)允許的靜差度5.一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為：P二17KW,n二1500r/

8、min,U二220V，NNNI二91A，NI二91A，NR二0.220。試求:1)額定轉(zhuǎn)矩T；N2)直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流I；st3)解：(1)3)解：(1)額定轉(zhuǎn)矩如果采用降壓?jiǎn)?dòng)，啟動(dòng)電流仍限制為額定電流的兩倍，電源電壓應(yīng)為多少？2)直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流3)降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)故電源電壓U二21R二2x91x0.22V二40VNa6.一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為：P=2.2KW,n=1500r/min,U=110V，NN耳=0.8R=0.40。試求:a1)額定轉(zhuǎn)矩T，額定電樞電流I；NNT=14Nm，N=6.一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為：P=2.2KW,n=1500r/min,U=110V，N

9、N耳=0.8R=0.40。試求:a1)額定轉(zhuǎn)矩T，額定電樞電流I；NNT=14Nm，N=25ANU耳N2)3)如果要使啟動(dòng)電流不超過額定電流的2倍，求啟動(dòng)電阻為多少歐？st丄乞-0.40=1.80，12x25丿8.臺(tái)50Hz、八極的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)差率s=0.04，問該機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N是多少？當(dāng)該機(jī)運(yùn)行在700r/min時(shí)，轉(zhuǎn)差率是多少？當(dāng)該機(jī)運(yùn)行在800r/min時(shí)，轉(zhuǎn)差率是多少？當(dāng)該機(jī)運(yùn)彳丁在起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)差率是多少?同步轉(zhuǎn)速n=60厶=60X50r/min=750r/min1p4額定轉(zhuǎn)速n=（1一s）n=（1一0.04）x750r/min=720r/minN當(dāng)n二700r/min時(shí),轉(zhuǎn)差

10、率n一n750一700s=t=0.067n7501當(dāng)n二800r/min時(shí),轉(zhuǎn)差率n一n750一800s=t=-0.067n7501當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),n=0，轉(zhuǎn)差率s=型=1n75019.一臺(tái)三相四極50Hz感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，P=75kW，n=1450r/min，U=380V，NNNI=160A，定子y接法。已知額定運(yùn)行時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩的90%，p=p，NCu1Cu2p=2.1kW。Fe試計(jì)算額定運(yùn)行時(shí)的電磁功率、輸入功率和功率因數(shù)。轉(zhuǎn)差率s=l500一I450=0.03331500輸出轉(zhuǎn)矩PPT=9.55-=9.55=494.2Nm2nnN電磁功率P=T0=20emem10.91=4942x2

11、X1500kW=86.21kW0.960直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流I；I=275Astst轉(zhuǎn)子銅耗p=sPCu2em=0.0333x86210W=2870W定子銅耗p=p=2870WCu1Cu2輸入功率P=(p+p)+P=(2870+2100+86210)W=91180W1Cu1Feem功率因數(shù)cos9=P911800867=0.8671NNx380 x16010.有一電阻性負(fù)載，需要直流電壓Ud=70V、電流卩皿供電，若采用單相半波可控整流電路，直接接在220V的交流電網(wǎng)上，試計(jì)算晶閘管的導(dǎo)通角e。解：u=0.45U(1+C0Sa)d22a=65.5a=65.5、計(jì)算題：(選做一道題，要求寫出主要

12、計(jì)算步驟及結(jié)果，共15分)一臺(tái)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)額定功率P=2.2kW，頁(yè)定電壓U=220V，頁(yè)定電流I=12.2A,NNN額定轉(zhuǎn)速n=3000r/min，最大勵(lì)磁功率P=68.2W。NfN試求：(】)最大勵(lì)磁電流i;(2)額定運(yùn)行時(shí)的電樞電流i;aNfNaN(3)額定轉(zhuǎn)矩T；(4)額定運(yùn)行時(shí)的效率耳。TOC o 1-5 h zNN2、有一臺(tái)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為：P=10kW,n=1460r/min,2NNU=380V，A接法，耳NNC1)額定輸入功率P1N(4)輸出的額定轉(zhuǎn)矩卩=0.868U=380V，A接法，耳NNC1)額定輸入功率P1N(4)輸出的額定轉(zhuǎn)矩卩N*.stNstN；(2

13、)額定轉(zhuǎn)差率s；(3)額定電流i; HYPERLINK l bookmark14 o Current Document NN；(5)米用Y-A換接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。NTP68.2人I=fN=A=0.31AfTP68.2人I=fN=A=0.31AfU220NI=I-I=(12.2-0.31)A=11.89AaNNfN9552.2x103Nm=7Nm30001答案：(1)最大勵(lì)磁電流2)額定運(yùn)行時(shí)的電樞電流3)額定轉(zhuǎn)矩PT=9.55(NnN(4)額定運(yùn)行時(shí)的效率2答案：P=p=旦kW=11.52kW1N耳0.868NS=Ln=15001460=0.027Nn150003)INP1N4)T

14、N5）11.52_115a二20A3Ucos9弋33)INP1N4)TN5）11.52_115a二20A3Ucos9弋3x380 x0.88N=9.55p二9.55x10X10Nm二65.4Nmn1460NI6.5I=s=n=43.3A33T1.5TT=st=n=32.7NmstY33stY四、計(jì)算題1.有一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)P二29kW，U二440V，I二76A，n二1000r/min，NNNNR二0.3760，采用降低電源電壓及弱磁調(diào)速，要求最低理想空載轉(zhuǎn)速an二250r/min，最高理想空載轉(zhuǎn)速n二1500r/min，試求：（1）T=T時(shí)的最低0min0maxN轉(zhuǎn)速及此時(shí)的靜差率。（2）拖

15、動(dòng)恒功率負(fù)載p=p時(shí)的最高轉(zhuǎn)速。（3）調(diào)速范圍。2N解:采用降低電源電壓調(diào)速時(shí)對(duì)應(yīng)于基速以下，基速以上采用弱磁調(diào)速。(1)AnN440一76X376二0.411，1000UNCeN閒二1070.6r/min，An=1070.6一1000=70.6r/min，Nn二nAn二25070.6二179.4r/min，5=706二28.24%。min0minNn0min(2)拖動(dòng)恒功率負(fù)載p二p時(shí)應(yīng)采用弱磁調(diào)速。2Nn=1500r/min，n=1070.6r/min，0max0N00maxC二0.713C，eeNP=T0=T0，n=1402.5r/min。NNNmax0.7130.713C二UN/n0m

16、axC二C二0.411x二0.293,eU/neNeNn15003）調(diào)速范圍應(yīng)將兩種方法合并考慮。1402.5max179.4二7.82。min三相異步電動(dòng)機(jī)p=28kW，u=380V，n=950r/min，cosQ=0.88，f=50Hz，額定NNNNN運(yùn)行時(shí)，p+p二2.2kW，p=1.1kW，忽略p。試求（1）額定轉(zhuǎn)差率s；（2）總機(jī)cu1FemsN械功率P、電磁功率P和轉(zhuǎn)子銅損耗p;(3)輸入功率p及效率耳；(4)定子額定mMcu21N電流I。1NQn=950r/minn=1000r/min解：(1)cn-n1000-950皿S=n=0.05Nn10001(2)P=P+p=28X103

17、+1.1X103=29.1kWP=M=30.63kWp=-PP=M=30.63kWp=-P=0.05X29.1=1.53kW1-S1-0.05cu21-Sm1-0.05N=56.68A3x380 x0.88(3)P=P+p+p=30.63+2.2=32.83kW32.83x103132.83x103=p1N3Ucos0六、計(jì)算題（要求寫出主要步驟每題10分）1六、計(jì)算題（要求寫出主要步驟每題10分）有臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)為：PN=5.5kW,UN二Uf=220V,nN=1500r/min,n=0.8,Ra=0.2Q。試求:額定轉(zhuǎn)矩TN額定電樞電流IaN；額定電樞電流時(shí)的反電勢(shì)；直接啟動(dòng)

18、時(shí)的啟動(dòng)電流；若使啟動(dòng)電流為三倍的額定電流，則電樞應(yīng)串人多大的啟動(dòng)電阻?此時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為多少？解:1.TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35N.mIaN=pN/(nUN)=31.25AE=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V4.Ist=UN/Ra=220/0.2=1100A5.Ist二UN/(Ra+Rad)W3IsNRad上UN/3IaN-Ra=220/(3*31.25)-0.2=2.15QTst二KtIst=(9.55E/nN)3IaN=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6N.m2.某一調(diào)速系統(tǒng)在高速時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速nol=1450r/m