運(yùn)動控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試（第2版）習(xí)題及答案 項目3

.5.2練習(xí)1.選擇題10個（1）交流同步電動機(jī)是一種恒速驅(qū)動電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電源頻率保持（A）的比例關(guān)系A(chǔ).恒定；B.小于；C.大于；D.隨著負(fù)載大小變化（2）交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）（B）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，從而叫為異步電機(jī)。A.等于；B.小于；C.大于；D.隨著負(fù)載大小變化（3）三相異步電動機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的一種交流電動機(jī)，其負(fù)載時的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)頻率之間的關(guān)系是（D）的。A.恒定；B.大于；C.大于等于；D.隨著負(fù)載大小變化（4）繞線式的異步電動機(jī)能采用轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動和調(diào)速，因此起動性能和調(diào)速性能比鼠籠式異步電機(jī)（A）優(yōu)越。A.優(yōu)越；B.低下；C.相同；D.不確定（5）對于異步電機(jī)，只要電機(jī)參數(shù)不發(fā)生變化，電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方之間的關(guān)系是（A）關(guān)系。A.正比；B.反比；C.指數(shù)；D.不確定（6）交流變頻調(diào)速技術(shù)的原理是把工頻50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成（B）可調(diào)的交流電。A.頻率或電壓；B.頻率和電壓；C.頻率；D.電壓（7）（B）電動機(jī)的轉(zhuǎn)子極數(shù)能自動地跟隨定子極數(shù)的變化。A.繞線式異步；B.鼠籠式異步；C.直流；D.步進(jìn)（8）三相異步電機(jī)的定子繞組三角形聯(lián)結(jié)改接成雙星形聯(lián)結(jié)，寫作△-YY。這時，定子磁場的極對數(shù)（C）A.減少1/4；B.增加1/4；C.減少1/2；D.增加1/2（9）三相異步電機(jī)的定子繞組由單星形聯(lián)結(jié)改接成并聯(lián)的雙星形聯(lián)結(jié)，寫作Y-YY。這時，定子磁場的極對數(shù)（C）A.減少1/4；B.增加1/4；C.減少1/2；D.增加1/2（10）以下設(shè)備功率因數(shù)最低的一個是（C）A.白熾燈；B.電阻爐；C.交流電機(jī)；D.直流電機(jī)（11）根據(jù)供電電源可分為高壓變頻器和低壓變頻器，下列低壓變頻器表述正確的是（B）。A.額定電壓小于480V的變頻器；B.額定電壓小于1000V的變頻器C.額定電壓小于3000V的變頻器；D.額定電壓小于6000V的變頻器（12）三菱FR-E740-1.5K-CHT型變頻器參數(shù)設(shè)定時，要設(shè)定基波頻率，這時應(yīng)該設(shè)置的參數(shù)號為（D）A.Pr.0；B.Pr.1；C.Pr.2；D.Pr.32.填空題（共9題，24空，每空1分，共24分）（1）交流電機(jī)可分同步電機(jī)和異步電機(jī)。同步電機(jī)可劃分：永磁同步電動機(jī)、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同步電動機(jī)。（2）三相異步電動機(jī)的三種起動方法。1）直接起動。2）降壓起動。轉(zhuǎn)子串電阻起動。（3）異步電動機(jī)在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機(jī)械特性稱為固有（自然）機(jī)械特性。機(jī)械特性曲線可分為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)段和非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)段兩部分。（4）三相異步電機(jī)的電氣制動可分為：回饋制動，反接制動及能耗制動三種制動狀態(tài)。（5）三相異步電機(jī)的三種調(diào)速方法：改變電源頻率f調(diào)速；改變定子極對數(shù)p調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速。（6）三相異步電動機(jī)的三種常用的變轉(zhuǎn)差率調(diào)速為：繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速；串級調(diào)速；異步電動機(jī)的定子調(diào)壓調(diào)速。（7）電機(jī)的額定電流：Y/6.73/11.64A表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。（8）效率是指電動機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時輸出的功率對定子輸入功率的比值η。2（9）三菱變頻器型號為：FR-E740-1.5K-CHT，其電壓級數(shù)為3相400伏，變頻器容量為1.5KW。3.簡答題（共7題，共32分）（1）以機(jī)床主軸變頻控制系統(tǒng)為例，簡述常用交流變頻運(yùn)動控制系統(tǒng)的組成。（5分）①電源部分：電源部分負(fù)責(zé)給交流電機(jī)、變頻器、強(qiáng)電控制電路、PLC和控制面板等供電。因變頻器輸出功率的大小不同而異，小功率的多用單相220V，中大功率的采用三相380V電源，本方案采用采用三相380V電源。電路中采用380V/220V變壓器得到220VAC電壓，并采用開關(guān)電源進(jìn)一步得到24VDC電壓。②變頻器主軸電機(jī)控制電路，冷卻電機(jī)控制電路。③強(qiáng)電控制電路：主要用于系統(tǒng)急停、冷卻電機(jī)的起停、主軸電路的上電等。④PLC輸入輸出電路：采用西門子s7-1200型PLC，用于控制強(qiáng)電電路，進(jìn)而控制冷卻電機(jī)起停、控制變頻器上電；控制變頻器的起停、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速；控制指示燈等。⑤控制面板：主要用于強(qiáng)電電路的急停輸入；PLC的起動、停止等輸入和故障指示、正常指示等輸出。（2）繪制三相異步交流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線，并簡述四個特殊點。（6分）1）理想空載工作點電動機(jī)處于理想空載工作點，此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。此時：T=0，n=n0，s=0。2）電動機(jī)額定工作點電動機(jī)額定電壓下以額定轉(zhuǎn)速nN運(yùn)行，輸出額定機(jī)械功率PN時，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上對應(yīng)輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩為額定電磁轉(zhuǎn)矩TN。此時額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為：T=TN，n=nN，s=sN。3）電動機(jī)起動工作點起動工作點的起動轉(zhuǎn)矩反映了異步電機(jī)帶負(fù)載起動時的性能。此時轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率為：T=Tst，n=0，s=1。4）電動機(jī)臨界工作點電機(jī)轉(zhuǎn)矩最大值的點稱為臨界工作點，如圖3-29中的B點。此時轉(zhuǎn)矩（最大轉(zhuǎn)矩）和轉(zhuǎn)差率（臨界轉(zhuǎn)差率）為：T=Tmax，n=nm，s=sm。（3）闡述變頻調(diào)速與直流調(diào)速系統(tǒng)相比具有的五個優(yōu)點。（5分）1）變頻調(diào)速裝置具有大容量化。2）變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，能平滑調(diào)速，其調(diào)速靜態(tài)精度及動態(tài)品質(zhì)好。3）變頻調(diào)速系統(tǒng)可以直接在線起動，起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小，減小了對電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，并具有轉(zhuǎn)矩提升功能，節(jié)省軟起動裝置。4）變頻器內(nèi)置功能多，可滿足不同工藝要求；保護(hù)功能完善，能自診斷顯示故障所在，維護(hù)簡便；具有通用的外部接口端子，可同計算機(jī)、PLC聯(lián)機(jī)，便于實現(xiàn)自動控制。5）變頻調(diào)速系統(tǒng)在節(jié)約能源方面有著很大的優(yōu)勢，是目前世界公認(rèn)的交流電動機(jī)的最理想、最有前途的調(diào)速技術(shù)。其中以風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能效果最為顯著，節(jié)電率可達(dá)到20%～60％。（4）比較軟起動器與變頻器的不同。（3分）軟起動器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。1）變頻器是用于需要調(diào)速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率；2）軟起動器實際上是個調(diào)壓器，用于電機(jī)起動時，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。3）變頻器具備所有軟起動器功能，但它的價格比軟起動器貴得多，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多。（5）說明電機(jī)型號：Y150L－4的含義。（4分）Y：三相異步電動機(jī)；150：機(jī)座中心高，單位為mm；L：機(jī)座長度（L—長機(jī)座）；4：磁極數(shù)（極對數(shù)p=2）。（6）簡述三相異步電機(jī)選型時需考慮到五個方面。（5分）1）種類的選擇選擇電動機(jī)的種類是從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動性能、維護(hù)及價格等方面來考慮的。如沒有特殊要求，一般都應(yīng)采用交流電動機(jī)。只有在不方便采用鼠籠式異步電動機(jī)時才采用繞線式電動機(jī)。2）結(jié)構(gòu)的選擇主要根據(jù)使用環(huán)境考慮：開啟式；防護(hù)式；封閉式；防爆式電機(jī)的選擇。3）安裝結(jié)構(gòu)型式的選擇主要是選擇機(jī)座及端蓋的形式。主要有三種，應(yīng)根據(jù)安裝空間及安裝要求選擇。機(jī)座帶底腳，端蓋無凸緣；機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣；機(jī)座帶底腳，端蓋有凸緣。4）電壓和轉(zhuǎn)速的選擇電動機(jī)電壓等級的選擇，要根據(jù)電動機(jī)類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。Y系列鼠籠式電動機(jī)的額定電壓只有380V一個等級。只有大功率異步電動機(jī)才采用3000V和6000V。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。但通常轉(zhuǎn)速不低于500r/min。因為當(dāng)功率一定時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價格愈貴，且效率也較低。購買一臺高速電動機(jī)，另配減速器方案更合理。5）功率的選擇電動機(jī)的功率應(yīng)與負(fù)載情況相符，選大了雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動機(jī)的效率和功率因數(shù)都不高；選小了就不能保證生產(chǎn)機(jī)械正常運(yùn)行，并使電動機(jī)由于過載而過早地?fù)p壞。（7）簡述選擇變頻器時要考慮到的問題。（4分）1）變頻器類型選擇變頻器可分為通用型和專用型，一般的機(jī)械負(fù)載和要求高過載的情況，選擇通用型變頻器。專用型變頻器又可分為風(fēng)泵專用型、電梯專用型、張力控制專用型等。應(yīng)根據(jù)環(huán)境加以選擇。2）變頻器容量選擇變頻器的容量選擇非常重要。應(yīng)從實際負(fù)荷電流、啟動轉(zhuǎn)矩、控制方式來合理選擇。如負(fù)載是風(fēng)機(jī)、水泵，則選擇風(fēng)泵專用型與電機(jī)同功率即可；深井泵應(yīng)選擇風(fēng)泵專用型比電機(jī)功率大一檔的變頻器。對大慣量負(fù)載，要充分考慮起動轉(zhuǎn)矩，變頻器要比電機(jī)功率加大數(shù)檔。需要注意的是，變頻器的額定容量及參數(shù)是針對一定的海拔高度和環(huán)境溫度而標(biāo)出的，一般指海拔1000m以下，溫度在40℃或25℃以下。若使用環(huán)境超出該規(guī)定，則在確定變頻器參數(shù)、型號時要考慮到環(huán)境造成的降容因素。3）變頻器性價比選擇應(yīng)按實際的負(fù)載特性，以滿足使用要求為準(zhǔn)，以便做到量才使用，經(jīng)濟(jì)實惠。4）變頻器售后服務(wù)選擇變頻器的售后服務(wù)是選擇品牌的關(guān)鍵，進(jìn)口品牌質(zhì)量可靠，價格高，售后服務(wù)好，但是過了保修期，維修的價格非常高。國產(chǎn)品牌質(zhì)量良莠不齊，質(zhì)量好的已和進(jìn)口品牌不相上下，質(zhì)量差的就不好說了。售后服務(wù)好，即使過了保修期，維修價格也算公道。4.計算題（共7題，共32分）（1）有一臺三相異步電動機(jī)，電源電壓的頻率為50HZ，滿載時電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02，求電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。解：①n0=60f/p=60*50/2=1500r/min②因為：S=(n0-n)/n0，可得：0.02=(1500-n)/1500，n=1470r/min。③轉(zhuǎn)子電流頻率：f2=S*f1=0.02*50=1HZ（2）有一臺三相異步電動機(jī)Y132S-6，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。項目PNUN滿載時Ist/INTst/TNTmax/TNnNY/ηNcosφ單位kWVr/minA數(shù)值3220/3809607.2/12.80.830.756.52.02.0

試求：①線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法？

②求TN,Tst,Tmax和Ist；n0,SN,p,

③額定負(fù)載時電動機(jī)的輸入功率是多少？解：①星形接法線電壓是相電壓的根號3倍，線電流與相電流相等。線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法.②TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm；Tst/TN=2，Tst=2*29.8=59.6Nm；Tmax/TN=2.0，Tmax=59.6Nm；Ist/IN=6.5，IN=7.2，Ist=46.8A；

一般nN=(0.94-0.98)n0，n0=nN/0.96=1000r/min；SN=(n0-nN)/n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3③η=PN/PIN，PIN=3/0.83=3.615.實訓(xùn)與設(shè)計（共2題，共20分）（1）正確連接三相異步電動機(jī)與變頻器，設(shè)定變頻器控制的控制參數(shù)Pr.79，Pr.4、Pr.5、Pr.6，Pr.7、Pr.8。說明參數(shù)意義，并觀察現(xiàn)象。變頻器不僅可以進(jìn)行功能參數(shù)的設(shè)定及修改，而且可以顯示報警信息、故障發(fā)生時的狀態(tài)（如故障時的輸出電壓、頻率、電流等）及報警履歷等。（1）頻率設(shè)定與觀察1）接通電源時為監(jiān)視顯示畫面。2）按PU/EXT鍵，設(shè)定PU操作模式，PU燈亮。3）旋轉(zhuǎn)設(shè)定用旋鈕來設(shè)定頻率。4）按SET設(shè)定鍵，頻率設(shè)定完成。5）按RUN鍵啟動運(yùn)行。6）按STOP/RESET鍵停止運(yùn)行。（2）參數(shù)設(shè)定的變更1）與頻率設(shè)定第1）步相同。2）按MODE鍵，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定模式，顯示以前讀出的參數(shù)號碼。3）撥動設(shè)定用旋鈕，選擇要變更的參數(shù)號碼。4）按SET鍵讀出參數(shù)號碼當(dāng)前的設(shè)定值。5）撥動設(shè)定用旋鈕至希望值。6）按SET鍵，完成設(shè)定。撥動設(shè)定用旋鈕，可讀出其它參數(shù)。按SET鍵，再次顯示相應(yīng)的設(shè)定值。按2次SET鍵，則顯示下一