機電控制技術(shù)考試試卷(2008A)

1、東南大學(xué)考試卷（A卷）課程名稱機電控制技術(shù)考試學(xué)期 07- 08- 3 得分適用專業(yè) 機械設(shè)計制造及自動化考 試形式 閉卷 考試時間長度 120分鐘一、 選擇題（每小題1分，共10分）1、吊車在勻速提升重物時，對電機而言，其負(fù)載的機械特性屬于（C ）A、恒功率B、直線型C、恒轉(zhuǎn)矩D、離心機型2、地鐵機車使用的直流電機，啟動階段需要較大的牽引力，當(dāng)達(dá)到一定速度后，牽引力較小，速度能迅速上升, 該電機使用的勵磁方法為（B ）A、他勵B、串勵C、并勵D、復(fù)勵3、電機的反饋制動是指（C ）A、通過測速發(fā)電機的反饋信號，控制好制動速度B、通過速度繼電器的反饋作用，在電機速度接近零時恰好撤消制動力矩C、電

2、機速度降低的過程中，電機繞組中有電能反饋到電源D、電機制動時，動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谕獠侩娮枭?、力矩電機的特點是轉(zhuǎn)速低和力矩大，其原因是（D ）A、相對于普通電機，增大了繞組電壓和輸入電流B、相對于普通電機，增加了體積C、相對于普通電機，使用更多的導(dǎo)體材料D、相對于普通電機，做成扁平結(jié)構(gòu)，使有效匝數(shù)增加5、直流電磁機構(gòu)線圈因誤接入同電壓等級的交流電源后，則（B or C ）A.銜鐵振動B.銜鐵不動（直流電阻大，吸合力?。〤.線圈電流過大（交流在鐵芯中形成渦流）D.工作正常6、下面四個電力電子器件中，屬于全控型電力電子器件的是（D ）A.二極管B.單向晶閘管C.雙向晶閘管D. IGBT7、單相全

3、波整流電路存在有源逆變的若干基本條件中，不包括（D ）A、必須是全控橋已負(fù)載必須具有較大感性C、控制角a >90°D必須有續(xù)流二極管8、直流調(diào)速系統(tǒng)中用以補償電樞電阻壓降引起的轉(zhuǎn)速波動的環(huán)節(jié)是（B ）A、電壓負(fù)反饋B、電流正反饋C、電流截止負(fù)反饋D、電壓微分負(fù)反饋9、普通三相異步電動機作為變頻電機使用，則不宜在很低轉(zhuǎn)速長期運行，因為（A ）A、發(fā)熱量大，散熱條件差B、伴隨額定電壓下降，輸出功率低C、異步電機在低速時功率因數(shù)低D、最大轉(zhuǎn)矩降低，易堵轉(zhuǎn)10、兩相兩拍步進(jìn)電動機的步距角為1.8。；如改為兩相四拍，其步距角為（C ）A、3.6 °B、1.8 °C、0

4、.9 °、填空題（每格1分，共10分）D、1.51、晶閘管維持導(dǎo)通的條件為VA>Vk, I>IH2、三相交流異步電機、單相異步電機及兩相交流伺服電機在運行期間，它們內(nèi)部磁場的變化規(guī)律分別為圓形1分2分1分2分2分GD2 = 87.4Nm2, n M=2500r/min ,脈動 和橢圓3、一臺四極三相異步電動機，電源頻率為60Hz,滿載時電動機的轉(zhuǎn)差率為0.02,電動機的異步轉(zhuǎn)速為1764rpm、轉(zhuǎn)子電流頻率1.2 Hz。4、他勵直流電動機如果勵磁電路開路，則輕負(fù)載啟動會導(dǎo)致 飛車,重負(fù)載啟動時會導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)。5、在步進(jìn)電機控制系統(tǒng)中，環(huán)行分配器的作用是指令脈沖變?yōu)橥娤嘈颍ɑ?/p>

5、轉(zhuǎn)向、步距角） 。6、帶速度負(fù)反饋的控制系統(tǒng)，若閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)增益為K,則與閉環(huán)之前的系統(tǒng)相比，其調(diào)速范圍D擴大為原來的 1+K 倍。 三、簡答題（每小題8分，共32分）1、單相異步電機帶動離心式負(fù)載，有調(diào)速要求。（1）試在同一坐標(biāo)下畫出該電機及負(fù)載的機械特性曲線示意圖,并解釋其自動穩(wěn)速的原理；（2）試解釋調(diào)壓調(diào)速并給出一種實現(xiàn)方法。答：（1）畫圖完全正確2分；故轉(zhuǎn)速能自動穩(wěn)定,n = TM : TL =' n 乩n、= TmTl = n（2）自耦變壓器、雙向晶閘管調(diào)壓電路、串電阻（任一方法均可）2分說明、或直觀地在圖中標(biāo)出不同電壓對應(yīng)的不同轉(zhuǎn)速1分2、有一臺三相異步電動機，正常啟動運

6、行為接法，在額定電壓Un下啟動時，其啟動轉(zhuǎn)矩 Tst=TN（TN為額定轉(zhuǎn)矩）；若采用Y-換接啟動，試問當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl=35%Tn時，電動機能否啟動？為什么？解：Y -接法，電壓為 Un/J3; TST =(!)2Tst=1tn 九 33.33%Tn6 分33因負(fù)載Tl =35%Tn >TsT ,不能啟動3、說明電容分相式單相交流電動機的工作原理，啟動方法及改變轉(zhuǎn)向的方法。答：電容分相式電動機有兩相繞組；其中的一相A接交流電源，另一相 B串接電容后接至同一相交流電源；單相電機中有旋轉(zhuǎn)磁場出現(xiàn)，可以啟動電機；啟動后，如果接電容的繞組脫離電源，電機內(nèi)部只有脈動磁場，但也能維持運行;反轉(zhuǎn)只要啟動

7、時 A、B繞組對調(diào)，啟動時的磁場旋轉(zhuǎn)方向相反，可以反向啟動 上述要點在敘述中基本完整即可滿分；如果有欠缺，但有接線圖示意，按對學(xué)生有利的原則給分。4、直流調(diào)速系統(tǒng)中一般設(shè)置哪些反饋環(huán)節(jié)？作用是什么？答：電流（截止）負(fù)反饋一一滿足轉(zhuǎn)矩特性時，保證電機和電源的安全；速度負(fù)反饋一一轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定：有兩種實現(xiàn)方法：1利用測速發(fā)電機的電壓反饋2 （電樞）電壓負(fù)反饋、電流正反饋的結(jié)合電壓微分負(fù)反饋一一抑制調(diào)速過程中的劇烈波動；電流微分負(fù)反饋一一避免電流的波動產(chǎn)生超調(diào)。每答到一個2分，答4個或以上者給滿分。四、設(shè)計、計算題（每題12分，共48分）1、有一機電傳動系統(tǒng)如圖所 示，已知 每根軸的飛輪 慣量

8、和轉(zhuǎn) 速分別 為GD2=245Nm,n i=1000r/min , GD2=735Nm,n L=500r/min ,負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tl = 98Nm , 電動機拖動轉(zhuǎn)矩 Tm= 29. 4Nm 電動機拖動生產(chǎn)機械運動時的傳動效率y c = 0.9 。試求：(1 )生產(chǎn)機械軸的加速度是多少？(2)生產(chǎn)機械軸上加裝飛輪慣量GD= 612.5 Nm2的飛輪，此時生產(chǎn)機械軸加速度是多少？解法一：傳動比j1 =2500/1000=2.5j2 =2500/500 =54負(fù)載轉(zhuǎn)矩向電機軸簡化：Tl =Tlcj98 一 一98 =21.78 Nm0.9 5共5頁第7頁(1)飛輪轉(zhuǎn)矩向電機軸簡化:22GDZ = G

9、DmGD； GD2-22 ' -22 j245 = 87.4 2 2.5735522= 87.4 39.2 29.4 = 156 Nm2由運動方程Tm -Tl = GDdndnTm -Tl375dt2_GDZ /37537陋口3I?156根據(jù)傳動比，折算到生產(chǎn)機械軸就是dnLdtdn 1118.32 dt=3.66 (rpm/s)(2)機械軸加裝飛輪慣量后:GDZ2 =GDZ +612.5:2j2二 156612.552_2= 180.5 NmdndtGDz2/3759438)=15.83180.5同理:dnLdn 1dtdt j21=15.83 =3.166 (rpm/s)5解法二：

10、將飛輪慣量向生產(chǎn)機械簡化，則j1 = 2500/500 = 5 j2 = 1000/500 = 2222222GDz = jGDM j2GDGDldnTm -Tl375(132.3-98)2dtGDZ/3753900=3.30(rpm/s)2 _2 _ 2=5 87.4 2 245 735 = 3900 Nm電機拖動轉(zhuǎn)矩向負(fù)載軸等效Tm = cTm j1 =0.9 29.4 5=132.3 Nm(2)加裝飛輪慣量后 GDZ2 =GD2 +612.5 = 3900+612.5 =4512.5 Nm2dndtt.一P 10解：(1)pN =3=11.52 kWIN n 0.868(2) Sinn0

11、 - nn。1500-1460 二 0.02671500(3)1 N11.52 1031.732 380 0.88= 19.89 A=2.85(rpm/s)Tm -Tl _ 375(132.3 98)GDz2/375 4512.5（兩種方法存在一定的誤差，這是由于折算目標(biāo)軸不同。按任一種給分）2、有一臺三相鼠籠式異步電動機，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=10kW, nN=1460r/min, un=380V, 接法，刈N =0 . 868,COS 中N=0. 88, Tst /Tn=1 . 5, I st / I N =6 . 5。試求:額定輸人電功率 Pin；額定轉(zhuǎn)差率Sn；額定電流In；輸出的額定

12、轉(zhuǎn)矩 Tn ；采用Y 換接啟動時的啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩。(4)TnPn10 103= 9.55=9.5565.41 NmnN1460(5) Tst；： =65.41 1.5 =98.1 Nm丁 1.1TsTy =TsT. = 98.1 =32.71 Nm331st,：. =6.5In =6.5 19.89 -129.28 A,1 ,1I sTy = I sT = - 129.28 = 43.08 A33但根據(jù)沈浴康等的電機與電器北京理工大學(xué)出版社1994的147-148頁的結(jié)論:1 sty1ST ： 一 1.732129.28 =74.64 A本題（1） - （4）每個得1.5分，（5）中4個結(jié)

13、果每個1.5分2、傳動系統(tǒng)用到一臺三相交流異步電動機，需要正反轉(zhuǎn)控制、短路保護(hù)和過載保護(hù)等，正反轉(zhuǎn)之間切換需要延時3秒；控制電路用 PLC為核心。試畫出該電機的主電路、PLC控制電路和繼電器梯形圖（時間繼電器使用T40,接通延時型，分辨率 100ms）。解：主電路、控制電路如下，各 4分PLC梯形圖（下頁）說明：（4分）M0.0,M0.1分別是正、反轉(zhuǎn)的輔助繼電器；Q0QQ0.1實際控制正反轉(zhuǎn)。T40為正反轉(zhuǎn)延時共用如果熱繼電器為常閉觸點（通常是如此），則圖中I0.3用常開符號M0.04、有一單相半波可控整流電路，其交流電源電壓U2= 220V,負(fù)載電阻Rl= 10 ，試求輸出電壓平均值 Ud的調(diào)節(jié)范圍，當(dāng)a =兀/3時，輸出電壓平均值 Ud、電流平均值Id為多少？并選擇晶閘管（確定反向耐壓、通態(tài)平均 電流兩項指標(biāo)，不考慮安全系數(shù)）。解：1 co