機(jī)電傳動控制習(xí)題集及解答

資料資料.機(jī)電傳動控制習(xí)題解答機(jī)械工程學(xué)院郝昕玉習(xí)題集及解答第1章概述1-1什么是機(jī)電傳動控制？機(jī)電傳動與控制的發(fā)展各經(jīng)歷了哪些階段?答：從廣義上講，機(jī)電傳動控制就是要使生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)線、車間甚至整個(gè)工廠都實(shí)現(xiàn)自動化；具體地講，就是以電動機(jī)為原動機(jī)驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的啟動、停止及調(diào)速，滿足各種生產(chǎn)工藝過程的要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。因此，機(jī)電傳動控制，既包含了拖動生產(chǎn)機(jī)械的電動機(jī)，又包含了控制電動機(jī)的一整套控制系統(tǒng)。例如，一些精密機(jī)床要求加工精度達(dá)百分之幾毫米，甚至幾微米，重型鏜床為保證加工精度和控制粗糙度，要求在極慢的穩(wěn)速下進(jìn)給，即要求在很寬的圍調(diào)速；軋鋼車間的可逆式軋機(jī)及其輔助機(jī)械，操作頻繁，要求在不到一秒鐘時(shí)間就得完成從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過程，即要求能迅速地啟動、制動和反轉(zhuǎn)；對于電梯和提升機(jī)則要求啟動和制動平穩(wěn)、并能準(zhǔn)確地停止在給定的位置上；對于冷、熱連軋機(jī)以及造紙機(jī)的各機(jī)架或分部，則要求各機(jī)架或各分部的轉(zhuǎn)速保持一定的比例關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；為了提高效率，由數(shù)臺或數(shù)十臺設(shè)備組成的生產(chǎn)自動線，要求統(tǒng)一控制和管理。諸如此類的要求.都是靠電動機(jī)及其控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動裝置來實(shí)現(xiàn)的。它主要經(jīng)歷了四個(gè)階段：最早的機(jī)電傳動控制系統(tǒng)出現(xiàn)在20世紀(jì)韌，它僅借助于簡單的接觸器與繼電器等控制電器，實(shí)現(xiàn)對控制對象的啟動、停車以及有級調(diào)速等控制，它的控制速度慢，控制精度差，30年代出現(xiàn)了電機(jī)放大機(jī)控制，它使控制系統(tǒng)從斷續(xù)控制發(fā)展到連續(xù)控制，連續(xù)控制系統(tǒng)可隨時(shí)檢查控制對象的工作狀態(tài)，并根據(jù)輸出且與給定量的偏差對控制對象進(jìn)行自動調(diào)整，它的快速性及控制精度都大大超過了最初的斷續(xù)控制，并簡化了控制系統(tǒng)，減少了電路中的資料資料.. . 資料.觸點(diǎn)，提高了可靠性，使生產(chǎn)效率大力提高；40年代?50年代出現(xiàn)了磁放大器控制和大功率可控水銀整流器控制；可時(shí)隔不久，于50年代末期出現(xiàn)了大功率固體可控整流元件——晶閘管，很快晶閘管控制就取代了水銀整流器控制，后又出現(xiàn)了功率晶體管控制，由于晶體管、晶閘管具有效率高、控制特性好、反應(yīng)快、壽命長、可靠性高、維護(hù)容易、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，它的出現(xiàn)為機(jī)電傳動自動控制系統(tǒng)開辟了新紀(jì)元；隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用特別是微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，又使控制系統(tǒng)發(fā)展到一個(gè)新階段——采樣控制，它也是一種斷續(xù)控制，但是和最初的斷續(xù)控制不同，它的控制間隔（采樣周期）比控制對象的變化周期短得多，因此，在客觀上完全等效于連續(xù)控制，它把晶閘管技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密地結(jié)合在一起，使晶體管與晶閘管控制具有強(qiáng)大的生命力。20世紀(jì)70年代初，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制（CNC）系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心，這不僅加強(qiáng)了自動化程度，而且提高了機(jī)床的通用性和加工效率，在生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人的誕生，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工全盤自動化創(chuàng)造了物質(zhì)基礎(chǔ)，80年代以來，出現(xiàn)了由數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、自動搬運(yùn)車等組成的統(tǒng)一由中心計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械加工自動線——柔性制造系統(tǒng)小乂5）,它是實(shí)現(xiàn)自動化車間和自動化工廠的重要組成部分。機(jī)械制造自動化高級階段是走向設(shè)計(jì)、制造一體化，即利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)^人口）與計(jì)算機(jī)輔助制造^慶乂）形成產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程的完整系統(tǒng)，對產(chǎn)品構(gòu)思和設(shè)計(jì)直至裝配、試驗(yàn)和質(zhì)量管理這一全過程實(shí)現(xiàn)自動化。為了實(shí)現(xiàn)制造過程的高效率、高柔性、高質(zhì)量，研制計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)（CIMS）是人們今后的任務(wù)。1-2機(jī)電傳動控制系統(tǒng)有哪五大基本要素?各具有什么功能？答：雖然隨著機(jī)電傳動系統(tǒng)的要求不同，其控制系統(tǒng)也不同。但是歸納起來，它們通常是由五大要素與功能組成的，即由機(jī)械裝置（結(jié)構(gòu)功能）、執(zhí)行裝置（驅(qū)動功能和能量轉(zhuǎn)換功能）、傳感器與檢測裝置（檢測功能）、動力源（運(yùn)轉(zhuǎn)功能）、信息處理與控制裝置（控制功能）五部分組成，如圖1-1所示。.機(jī)械裝置（結(jié)構(gòu)功能）機(jī)械是由機(jī)械零件組成的、能夠傳遞運(yùn)動并完成某些有效工作的裝置。機(jī)械由輸入部分、轉(zhuǎn)換部分、傳動部分、輸出部分及安裝固定部分等組成。通用的傳遞運(yùn)動的機(jī)械零件有齒輪、齒條、鏈輪、蝸輪、帶、帶輪、曲柄及凸輪等。兩個(gè)零件互相接觸并相對運(yùn)動就形成了運(yùn)動副。由若干運(yùn)動副組成的具有確定運(yùn)動的裝置稱為機(jī)構(gòu)。就傳動而言，機(jī)構(gòu)就是傳動鏈。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電傳動控制系統(tǒng)整體最佳的目標(biāo)，從系統(tǒng)動力學(xué)方面來考慮，傳動鏈越短越好。因?yàn)樵趥鲃痈敝写嬖凇伴g隙非線性”，根據(jù)控制理論的分析，這種間隙非線性會影響系圖1-1控制系統(tǒng)五大要素與功能統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性。另外，傳動件本身的轉(zhuǎn)動慣量也會影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在數(shù)控機(jī)床中之所以存在“半閉環(huán)控制”，其原因就在于此。據(jù)引，提出了“軸對軸傳動（d-d傳動）”，如電動機(jī)直接傳動機(jī)床的主軸，軸就是電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，從而出現(xiàn)了各種電主軸。這對執(zhí)行裝置提出了更高的要求：如機(jī)械裝置、執(zhí)行裝置及驅(qū)動裝置之間的協(xié)調(diào)與匹配問題。必須保留一定的傳動件時(shí)，應(yīng)在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，力求傳動裝置細(xì)、小、巧，這就要求采用特種材料和特種加工工藝。.執(zhí)行裝置（驅(qū)動功能和能量轉(zhuǎn)換功能）執(zhí)行裝置包括以電、氣壓和液壓等作為動力源的各種元器件及裝置。例如，以電作為動力源的直流電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、三相交流異步電動機(jī)、變頻三相交流電動機(jī)、三相交流永磁伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、比例電磁鐵、電磁粉末離合器/制動器、電動調(diào)節(jié)閥及電磁泵等；以氣壓作為動力源的氣動馬達(dá)和氣缸；以油壓作為動力源的液壓馬達(dá)和液壓缸等。選擇執(zhí)行裝置時(shí)，要考慮執(zhí)行裝置與機(jī)械裝置之間的協(xié)調(diào)與匹配，如在需要低速、大推力或大扭矩的場合下，可考慮選用液壓缸或液壓馬達(dá)。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制系統(tǒng)整體最佳的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)要素之間的最佳匹配，已經(jīng)研制出將電動機(jī)與專用控制芯片、傳感器或減速器等合為一體的裝置，如德國西門子公司的變頻器與電動機(jī)一體化的高頻電機(jī)，日本東芝公司的電動機(jī)和傳感器一體化的永磁電動機(jī)等。近年來，出現(xiàn)了許多新型執(zhí)行裝置，如壓電執(zhí)行器、超聲波執(zhí)行器、靜電執(zhí)行器、機(jī)械化學(xué)執(zhí)行器、光化學(xué)執(zhí)行器、磁伸縮執(zhí)行器、磁性液體執(zhí)行器、形狀記憶合金執(zhí)行器等。特別是一些微型執(zhí)行器的出現(xiàn)，如直徑為0.1mm的靜電執(zhí)行器，這些新的機(jī)電傳動技術(shù)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了微電子機(jī)械的發(fā)展。.傳感器與檢測裝置（檢測功能）傳感器是從被測對象中提取信息的器件，用于檢測機(jī)電控制系統(tǒng)工作時(shí)所要監(jiān)視和控制的物理量、化學(xué)量和生物量。大多數(shù)傳感器是將被測的非電量轉(zhuǎn)換為電信號，用于顯示和構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器的發(fā)展趨勢是數(shù)字化、集成化和智能化。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的整體優(yōu)化，在選用或研制傳感器時(shí)，要考慮傳感器與其他要素之間的協(xié)調(diào)與匹配。例如，集傳感檢測、變送、信息處理及通信等功能為一體的智能化傳感器，已廣泛用于現(xiàn)場總線控系統(tǒng)。.動力源（運(yùn)轉(zhuǎn)功能）動力或能源是指驅(qū)動電動機(jī)的“電源”、驅(qū)動液壓系統(tǒng)的液壓源和驅(qū)動氣壓系統(tǒng)的氣壓源。驅(qū)動電動機(jī)常用的“電源”包括直流調(diào)速器、變頻器、交流伺服驅(qū)動器及步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器等。液壓通常稱為液壓站，氣壓通常稱為空壓站。使用時(shí)應(yīng)注意動力與執(zhí)行器、機(jī)械部分的匹配。.信息處理與控制裝置（控制功能）機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的核心是信息處理與控制。機(jī)電傳動控制系統(tǒng)的各個(gè)部分必須以控制論為指導(dǎo)，由控制器（繼電器、可編程控制器、微處理器、單片機(jī)、計(jì)算機(jī)等）實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)與匹配，使整體處于最優(yōu)工況，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。在現(xiàn)代機(jī)電一體化產(chǎn)品中，機(jī)電傳動系統(tǒng)中控制部分的成本已占總成本的50%。特別是近年來微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前，越來越多的控制器使用具有微處理器、計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)，輸入/輸出、通信功能也越來越大。1-3什么叫開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)？答：輸出量只受輸入量控制的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。輸出量同時(shí)受輸入量和輸出量控制，即輸出量對系統(tǒng)有控制作用，這種存在反饋回路的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。那些以交、直流伺服電動機(jī)的角位移作為輸出量，用圓光柵作為反饋元件的系統(tǒng)則稱為半閉環(huán)系統(tǒng)。目前使用中的CNC機(jī)床絕大多數(shù)均為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。1-4機(jī)電一體化傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？答：機(jī)電傳動控制系統(tǒng)是由相互制約的五大要素組成的具有一定功能的整體，不但要求每個(gè)要素具有高性能和高功能，更強(qiáng)調(diào)它們之間的協(xié)調(diào)與配合，以便更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。特別是在機(jī)電一體化傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，存在著機(jī)電有機(jī)結(jié)合如何實(shí)現(xiàn)，機(jī)、電、液傳動如何匹配，機(jī)電一體化系統(tǒng)如何進(jìn)行整體優(yōu)化等問題，以達(dá)到系統(tǒng)整體最佳的目標(biāo)。機(jī)電一體化傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有如下幾種：.模塊化設(shè)計(jì)方法機(jī)電傳動控制系統(tǒng)由相互制約的五大要素的功能部件組成，也可以設(shè)計(jì)成由若干功能子系統(tǒng)組成，而每個(gè)功能部件或功能子系統(tǒng)又包含若干組成要素。這些功能部件或功能子系統(tǒng)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化，就成為功能模塊。每一個(gè)功能模塊可視為一個(gè)獨(dú)立體，在設(shè)計(jì)時(shí)只需了解其性能規(guī)格，按其功能來選用，而無須了解其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。.柔性化設(shè)計(jì)方法將機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)中完成某一功能的檢測傳感元件、執(zhí)行元件和控制器作成機(jī)電一體化的功能模塊，如果控制器具有可編程的特點(diǎn)，則該模塊就成為柔性模塊。3.取代設(shè)計(jì)方法取代設(shè)計(jì)又稱為機(jī)電互補(bǔ)設(shè)計(jì)方法。該方法的主要特點(diǎn)是利用通用或?qū)Ｓ秒娮悠骷〈鷤鹘y(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品中的復(fù)雜機(jī)械部件，以便簡化結(jié)構(gòu)，獲得更好的功能和特性。4.融合設(shè)計(jì)方法融合設(shè)計(jì)方法是把機(jī)電一體化產(chǎn)品的某些功能部件或子系統(tǒng)設(shè)計(jì)成該產(chǎn)品所專用的。用這種方法可以使該產(chǎn)品各要素和參數(shù)之間的匹配問題考慮得更充分、更合理、更經(jīng)濟(jì)、更能體現(xiàn)機(jī)電一體化的優(yōu)越性。融合法還可以簡化接口，使彼此融為一體。5.系統(tǒng)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)法是以優(yōu)化的工藝為主線，以控制理論為指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為手段，以系統(tǒng)整體最佳為目標(biāo)的一種綜合設(shè)計(jì)方法。第2章機(jī)電傳動控制的數(shù)學(xué)模型2-1簡述機(jī)電傳動控制的數(shù)學(xué)建模的意義以及其數(shù)學(xué)模型的種類。答：1.數(shù)學(xué)模型的概念及其建立意義數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)描述。由于系統(tǒng)從初始狀態(tài)向新的穩(wěn)定狀態(tài)過渡過程中，系統(tǒng)中的各個(gè)變量都要隨時(shí)間而變化，因而在描述系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型中不僅會出現(xiàn)這些變量本身，而且也包含這些變量的各階導(dǎo)數(shù)，所以，系統(tǒng)的動態(tài)特性方程式就是微分方程式，它是表示系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的最基本的形式。在研究與分析一個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)時(shí)，不僅要定性地了解系統(tǒng)的工作原理及特性，而且還要定量地描述系統(tǒng)的動態(tài)性能。通過定量的分析與研究，找到系統(tǒng)的部結(jié)構(gòu)及參數(shù)與系統(tǒng)性能之間的關(guān)系。這樣，在系統(tǒng)不能按照預(yù)先期望的規(guī)律運(yùn)

行時(shí)，便可通過對模型的分析，適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使其滿足規(guī)定性能的要求。另外，在設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)的過程中，對于給定的被控對象及其控制任務(wù)，可以借助數(shù)學(xué)模型來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，以構(gòu)成完整的系統(tǒng)。這些都離不開數(shù)學(xué)模型。2描述機(jī)電控制系統(tǒng)靜、動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型常用的模型有：時(shí)域模型、復(fù)數(shù)域模型和頻域模型。2-2簡述傳遞函數(shù)的物理含義與作用。答：傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的?？刂葡到y(tǒng)的零初始條件有兩方面的含義：⑴指輸入量是在t>0時(shí)才作用于系統(tǒng)，因此，在t=0一時(shí)輸入量及其各階導(dǎo)數(shù)均為零；指輸入量加于系統(tǒng)之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，即輸出量及其各階導(dǎo)數(shù)在t=0一時(shí)的值也為零，現(xiàn)實(shí)的工程控制系統(tǒng)多屬此類情況。因此，傳遞函數(shù)可表征控制系統(tǒng)的動態(tài)性能，并可用來求解出輸入量給定時(shí)系統(tǒng)的零初始條件響應(yīng)。2-3求圖2-34所示電路網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。LCi C2uiiiLCi C2uiiiR1Ui2R2U uo(a)(c)(b)(d)圖2-34習(xí)題3圖2-4求圖2-35所示機(jī)械平移系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并畫出它們的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖。(a) (b)圖2-35習(xí)題4圖第3章機(jī)電傳動系統(tǒng)的驅(qū)動電動機(jī)3-1直流電動機(jī)是如何轉(zhuǎn)動起來的？答：電樞由原動機(jī)驅(qū)動在磁場中旋轉(zhuǎn)，電樞線圈的兩根有效邊便切割磁力線，感應(yīng)出電動勢。線圈隨電樞鐵心在轉(zhuǎn)動時(shí)，每一有效邊中的電動勢是交變的，即々N極下是一個(gè)方向，當(dāng)它轉(zhuǎn)到5極下是另一個(gè)方向。但由于電刷人總是同與N極下的一邊相連的換向片接觸，而電刷B總是同與S極下的一邊相連的換句片接觸，因此在電刷上就出現(xiàn)一個(gè)極性不變的電動勢或電壓。在電刷AB之間加上直流電壓U,電樞線圈中的電流流向?yàn)椋篘極下的有效邊中的電流總是一個(gè)方向，而S極下的有效邊中的電流總是另一個(gè)方向。這樣兩個(gè)有效邊中受到的電磁力的方向一致，電樞開始轉(zhuǎn)動。通過換向器可以實(shí)現(xiàn)線圈的有效邊從一個(gè)磁極(如N極)轉(zhuǎn)到另一個(gè)磁極下(如S極)時(shí)，電流的方向同時(shí)發(fā)生改變，從而電磁力或電磁轉(zhuǎn)矩的方向不發(fā)生改變。電磁轉(zhuǎn)距是驅(qū)動轉(zhuǎn)距，其大小也為：T=KT①Ia。電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距T必須與機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1及空載損耗轉(zhuǎn)距丁0相平衡。即丁=丁1+丁0。另外當(dāng)電根繞組在磁場中轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈中也要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢￡,這個(gè)電動勢的方向與電流或外加電壓的方向相反，稱之為

反電動勢。其大小為:E=kE①n方向與Ia相反。3-2一臺直流電動機(jī)，磁路飽和。當(dāng)電機(jī)負(fù)載后，電刷逆電樞旋轉(zhuǎn)方向移動一個(gè)角度。試分析在此種情況下電樞磁動勢對氣隙磁場的影響。答：略。3-3試分析在下列情況下，直流電動機(jī)的電樞電流和轉(zhuǎn)速有何變化（假設(shè)電機(jī)不飽和）。（1）電樞端電壓減半，勵(lì)磁電流和負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變；（2）電樞端電壓減半，勵(lì)磁電流和輸出功率不變；（3）勵(lì)磁電流加倍，電樞端電壓和負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變；（4）勵(lì)磁電流和電樞端電壓減半，輸出功率不變；（5）電樞端電壓減半，勵(lì)磁電流不變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的平方而變化。UR答：由公式n=——r一一a~I,T=C。I可分析。C。C。a mNaee3-4單相異步電動機(jī)主要分為哪幾種類型，簡述罩極電動機(jī)的工作原理。答：根據(jù)獲得旋轉(zhuǎn)磁場方式的不同，單相異步電動機(jī)可分為分相電動機(jī)和罩極電動機(jī)兩大類型。罩極電動機(jī)的定子一般都采用凸極式的，工作繞組集中繞制，套在定子磁極上。在板靴表面的1/3?1/4處開有一個(gè)小槽，并用短路銅環(huán)把這部分磁極罩起來，故稱罩極電動機(jī)。短路銅環(huán)起了起動繞組的作用，稱為起動繞組。罩極電動機(jī)的轉(zhuǎn)子仍做成籠型，如圖3-24白）所示。①1E2①1E2圖3-24單相罩極電動機(jī)（a）繞組接線圖；（功相量圖當(dāng)工作繞組通人單相交流電流后，將產(chǎn)生脈動磁通，其中一部分磁通B1,不穿過短路銅環(huán)，另一部磁通B2則穿過短路銅環(huán)。由于B1與B2都是由工作繞組中的電流產(chǎn)生的，故B1與B2同相位并且①1，①2由脈動磁通B2在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E它滯后B90。。由于短路銅環(huán)閉合，在短路銅環(huán)中就有滯后于E?2 2 ? ? 2為3角的電流I2產(chǎn)生，它又產(chǎn)生與I同相的磁通①2，它也穿鏈于短路環(huán)，因此罩極部分穿鏈的總磁通為幣3=①；十①2，如圖3-24（功所示。由此可見，未罩極部分磁通B1與被罩極部分磁通巾3,不僅在空間而且在時(shí)間上均有相位差，因此它們的合成磁場將是一個(gè)由超前相轉(zhuǎn)向滯后相的旋轉(zhuǎn)磁場（即由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分），由此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其方向也為由未罩極轉(zhuǎn)向罩極部分。3-5三相異步電動機(jī)起動時(shí)，如果電源一相斷線，這時(shí)電動機(jī)能否起動?如繞組一相斷線，這時(shí)電動機(jī)能否起動，Y聯(lián)結(jié)和△聯(lián)結(jié)情況是否一樣，如果運(yùn)行中電源或繞組一相斷線，能否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，有何不良后果?答：電源一相斷線，電動機(jī)無論是丫接線或4接線，均成為單相運(yùn)行，就相當(dāng)于一臺單相異步電動機(jī)，它產(chǎn)生脈動磁動勢，而脈動磁動勢可分解成大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動勢，由于起動初瞬，轉(zhuǎn)子是靜止的，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動勢以相同的速率截切轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢、電流和電磁轉(zhuǎn)矩，顯然兩個(gè)轉(zhuǎn)矩大小相等、方向相反，其合成總轉(zhuǎn)矩為零，故無起動轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)不能起動。如果繞組一相斷線，對Y接電動機(jī)仍為單相運(yùn)行，故也不能起動。而^接線電動機(jī)卻成為兩面相運(yùn)行，它產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，旋轉(zhuǎn)磁動勢有起動轉(zhuǎn)矩，故能起動。如果運(yùn)行中電源或繞組一相斷線，即使成單相運(yùn)行，電動機(jī)仍能按原方向旋轉(zhuǎn)（只要此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩仍大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩），因?yàn)檫@時(shí)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動勢中必有一n-n.s+= <1個(gè)與原來轉(zhuǎn)向相同，它對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率為 n1 ，而另一個(gè)-n-ns-= 1 >1-n1 ,由于s+<s-,因此由相反方向旋轉(zhuǎn)磁動勢所產(chǎn)生的有功分量電流12c°邳2很?。┛梗?s二52所致，這使它所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩Tm；減小，則Tm:m>Tm-,結(jié)果轉(zhuǎn)子總轉(zhuǎn)矩減小，若它仍大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則轉(zhuǎn)子就沿原方向旋轉(zhuǎn)。上述各種情況，對電機(jī)都不利，若成單相運(yùn)行，無法起動，呈堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，電流急劇增大而會燒壞繞組。若運(yùn)行中缺相，電機(jī)雖能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)（若此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩仍大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩），由于反向電磁轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)果，使總轉(zhuǎn)矩減小（出力減?。?，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電機(jī)就處于過載狀態(tài)，繞組過熱，時(shí)間長同樣會燒毀繞組。資料資料.. . 資料.3-6試比較單相異步電動機(jī)和三相異步電動機(jī)的Tem-s曲線，著重就以下各點(diǎn)比較：⑴當(dāng)$=。時(shí)的轉(zhuǎn)矩；（2）當(dāng)$=1時(shí)的轉(zhuǎn)矩；（3）最大轉(zhuǎn)矩；（4）在有相同轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率；（5）當(dāng)1<$<2時(shí)的轉(zhuǎn)矩。3-7什么叫自轉(zhuǎn)現(xiàn)象?兩相伺服電機(jī)如何防止自轉(zhuǎn)?答：交流伺服電機(jī)一般是兩相交流電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子有籠形和杯形兩種，無論哪一種轉(zhuǎn)子，它的轉(zhuǎn)子電阻都做得比較大，其目的是使轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使它在控制繞組不加電壓時(shí)，能及時(shí)制動，防止自轉(zhuǎn)。交流伺服電機(jī)的定子為兩相繞組，并在空間相差90°電角度。兩個(gè)定子繞組結(jié)構(gòu)完全相同，使用時(shí)一個(gè)繞組作勵(lì)磁用，另一個(gè)繞組作控制用。當(dāng)控制電壓和勵(lì)磁電壓的幅值相等時(shí)，控制二者的相位差也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。與普通兩相異步電動機(jī)相比，伺服電機(jī)有較寬的調(diào)速圍；當(dāng)勵(lì)磁電壓不為零，控制電壓為零時(shí)其轉(zhuǎn)速也應(yīng)為零；機(jī)械特性為線性并且動態(tài)特性較好。為達(dá)到上述要求，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻應(yīng)當(dāng)大，轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)當(dāng)小。3-8直流伺服電機(jī)的勵(lì)磁電壓下降，對電機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性有何影響?答：機(jī)械特性是指在控制電樞電壓保持不變的情況下，直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系。當(dāng)電樞電壓為常值時(shí)，式（3-30）可寫成n-n一kT0em（3-31）式中，no-%，k-Rakk。-e -eT對上式應(yīng)考慮兩種特殊情況：當(dāng)轉(zhuǎn)矩為零時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速僅與電樞電壓有關(guān)此，時(shí)的轉(zhuǎn)速為直流伺服電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速，理想空載轉(zhuǎn)速與電樞電壓成正比，即Un-n--0ke(3-32)當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩僅與電樞電壓有關(guān)，此時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與電樞電壓成正比，即UkRTa(3-33)圖3-28為給定不同的電樞電壓得到的直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性。從機(jī)械特性曲線上看，不同電樞電壓下的機(jī)械特性曲線為一組平行線，其斜率為-匕從圖中可以看出，當(dāng)控制電壓一定時(shí)，不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)速。直流伺服電機(jī)的調(diào)節(jié)特性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電壓的關(guān)系。直流伺服電機(jī)的調(diào)節(jié)特性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電壓的關(guān)系。為1/ke。圖3-28電樞控制的直流伺服電機(jī)機(jī)械特性 圖3-29直流伺服電機(jī)的調(diào)節(jié)特性當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，對應(yīng)不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩可得到不同的起動電壓U。當(dāng)電樞電壓小于起動電壓時(shí)，伺服電機(jī)將不能起動。、第4章機(jī)電控制系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)4-1傳感器由那兩部分組成?各自的定義是什么？答：傳感器一般由敏感元件和傳感元件兩個(gè)基本部分組成，有時(shí)還加上輔助電源。傳感器中直接感受被測量（一般為非電量），并輸出與被測量成確定關(guān)系的其它量（包括電量）的元件稱為敏感元件，其中有一部分敏感元件（如膜片和波紋管，把被測壓力轉(zhuǎn)變成為位移量等）是把那些不能用現(xiàn)有技術(shù)直接變換成電量的被測量，預(yù)先變換成另一種易于變換成電量的非電量，然后再經(jīng)傳感元件將它們變換成電量。感受由敏感元件輸出的，與被測量成確定關(guān)系的另一種非電量，然后輸出電量的元件稱為傳感元件。例如差動式壓力傳感器中，傳感元件不直接感受壓力，而是感受由敏感元件傳來的與被測壓力成確定關(guān)系的銜鐵的位移量，然后輸出電量。有的敏感元件直接輸出電量，那么敏感元件和傳感元件就合二為一了，加熱電偶和熱敏電阻等傳感器。4-2傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標(biāo)及各自的定義是什么？答：在靜態(tài)測量中，輸入信號不隨時(shí)間變化而變化，由此所確定的輸入輸出關(guān)系稱為靜態(tài)特性。傳感器靜態(tài)特性的參數(shù)主要有線性度、靈敏度、滯后量和重復(fù)性誤差。標(biāo)定曲線與擬合直線的接近程度稱為線性度，線性度的好壞；通常用線性度誤差表示。輸入信號變化^乂后，輸出信號穩(wěn)定后也相應(yīng)變化△丫，輸出變化量與輸入變化量的比值稱為靈敏度，用5表示，即AyS—二b

Ax式中：b 擬合直線斜率。當(dāng)輸入信號逐漸增大、而后又逐漸減小時(shí)，對應(yīng)同一信號值會出現(xiàn)不同的輸出信號。在全量程圍，對應(yīng)于同一輸入信號的前后兩個(gè)輸出信號的最大差值為H,如圖4-32所示，滯后量可用最大輸出差值H對滿量程輸出丫「的百分比表示，即Hh=x100%yn式中H——對應(yīng)于同一輸入信號的前后兩個(gè)輸出信號的最大差值；yn——滿量程輸出；h 滯后量。重復(fù)性表示輸入量按同一方向（增加或減少）變化時(shí)，在全量程重復(fù)進(jìn)行測試時(shí)所得到的各特性曲線的重復(fù)程度，如由3b所示。一般采用輸出最大不重復(fù)誤差6與滿量程丫口的百分比來表示重復(fù)性指標(biāo)，即5叩二一x100%yn式中5——最大不重復(fù)誤差；yn 滿量程；n——重復(fù)性。4-3試述感應(yīng)同步器的工作原理及分類。答：感應(yīng)同步器的工作原理與旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理相似。當(dāng)勵(lì)磁繞組與感應(yīng)繞組間發(fā)生相對位移時(shí)，由于電磁耦合的變化，感應(yīng)繞組中的感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化，感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器就是利用這個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行測量的。所不同的是，旋轉(zhuǎn)變壓器是定子、轉(zhuǎn)子間的旋轉(zhuǎn)位移，而感應(yīng)同步器是滑尺和定尺間的直線位移。4-4試述旋轉(zhuǎn)變壓器的工作方式。答：兩種典型的工作方式：(1)鑒相工作方式，給定子的兩個(gè)繞組分別通以同幅、同頻但相位差門/2的交流勵(lì)磁電壓，即u1s=Umsin3tuic=Umcos3t=Umsin(3t+n/2)這兩個(gè)勵(lì)磁電壓在轉(zhuǎn)子繞組中都產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，并疊加在一起,因而轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電壓為這兩個(gè)電壓的代數(shù)和。

U1S=U1nsin3ta)U1C，U1S=U1nsin3ta)U1C，COS3t定子b)轉(zhuǎn)子圖4-6一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組短接的旋轉(zhuǎn)變壓圖4-5正弦余弦旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖①）轉(zhuǎn)子 （9定子u2=ku1ssine+ku1ccose=kUmsin3tsine+kUmcos31cose=kUmcos(3t-e)(4-7)同理，假如轉(zhuǎn)子逆向轉(zhuǎn)動，可得u=kUmu=kUmcos(3t+e)（4-8）由式（4-7）和（4-8）可以看出，轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角和轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角之間有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，這樣，只要檢測出轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角，就可知道轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角。由于旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子是和被測軸聯(lián)接在一起的，故被測軸的角位移也就得到了。（2）鑒幅工作方式，給定子的兩個(gè)繞組分別通以同頻、同相位但幅值不同的交流勵(lì)磁電壓，即ujUsmsin3tu1c=Ucmsin3t其中，幅值分別為正、余弦函數(shù)Usm=UmsinaUcm=Umcosa則在轉(zhuǎn)子上的疊加感應(yīng)電壓為u2=ku1ssin。+ku1ccos。=kUmsinasin0sin3t+kUmcosacos0sin3t=kUmcos(a-0)sin3t (4-9)同理，如果轉(zhuǎn)子逆向運(yùn)動，可得u2=kUmcos(a+0)sin3t (4-10)由式(4-9)和(4-10)可以看出，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的幅值隨轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角0而變化，測量出幅值即可求得轉(zhuǎn)角0，即可得角位移：4-5試述光電管的結(jié)構(gòu)和工作原理。答：圖4-9a所示為光電管的典型結(jié)構(gòu)。在一個(gè)真空管裝入兩個(gè)電極——光陰極與光陽極。光陰極涂料貼附在玻璃泡壁上，陽極為一根金屬絲或一只金屬環(huán)，它置于圓柱面中心軸上。當(dāng)光陰極受到適當(dāng)?shù)墓饩€照射后，便有電子逸出，與此同時(shí)這些電子被具有一定電位的陽極吸收，因而光電管就有電子流動，外電路(圖4-99便產(chǎn)生電流，此電流的大小與光通量①成正比，電流在R上產(chǎn)生的電壓輸出與光照的強(qiáng)弱成函數(shù)關(guān)系。

光電管的特性主要取決于光陰極的材料。不同材料對同一波長的光有不同的靈敏度，同一種材料對不同波長的光線靈敏度也不一樣，這一特點(diǎn)叫做光電管的光譜特性，圖4-10a、b所示分別為銀一氧一銫和銻一銫陰極材料對不同波長光線靈敏度的變化情況。因此對不同顏色的光應(yīng)選用不同材料的光電管。(a) ((a) (b)圖4-9光電管結(jié)構(gòu)原理(a)光電管的典型結(jié)構(gòu)；(b)外電路1-陰極2-陽極(a) (b)圖4-10光電管的光譜特性(a)銀一氧一銫陰極材料的光譜特性(b)銻—銫陰極材料的光譜特性4-6試述磁電式轉(zhuǎn)速計(jì)的測速原理及類型。磁電式傳感器又稱感應(yīng)式傳感器或電動式傳感器，它利用電磁感應(yīng)原理，將被測機(jī)械量轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電動勢輸出。磁電式傳感器主要用來測量直線速度和轉(zhuǎn)速。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)線圈與磁場之間有相對運(yùn)動時(shí)，線圈切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e,此時(shí)式中We式中We=—Wd①

dt線圈匝數(shù)；d①/dt一線圈耦合的磁通對時(shí)間的變化率：磁電式轉(zhuǎn)速計(jì)分開式和閉式兩種。4-7試述物位測量儀表的類型。答：物位測量儀表有很多類型，按它的工作原理可分為直讀式、浮力式、壓力式、電學(xué)式、光學(xué)式、核輻射式等等。這些物位儀表大多是借助各類傳感器，利用介質(zhì)與空氣有不同的密度、導(dǎo)電性能、介質(zhì)性能、傳聲性能、透光性能、吸收和輻射的性能等進(jìn)行測量。按測量方式可分為接觸式測量和非接觸式測量。4-8電容式傳感器可分為哪幾類？答：電容式傳感器是將被測量（如位移、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器：具有零漂小、結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快、可作接觸式、也易實(shí)現(xiàn)非接觸式測量等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛用于位移、壓力、振動及液位等測量中。電容式傳感器包含有位移、壓力傳感器等。4-9試述電阻應(yīng)變片的工作原理。答：電阻應(yīng)變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成。應(yīng)變片的工作原理基于金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體的電阻隨著它所受機(jī)械變形（伸長或縮短）的大小而發(fā)生變化的現(xiàn)象。4-10壓電片疊在一起的特點(diǎn)及連接方式是什么？答：略。第5章繼電接觸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5-1何謂電磁式電器的吸力特性與反力特性？為什么吸力特性與反力特性的配合應(yīng)使兩者盡量靠近為宜？答：吸力特性是指電磁吸力尸t隨銜鐵與鐵心間氣隙的關(guān)系曲線。為使電磁機(jī)構(gòu)能正常工作，吸力特性與反力特性配合必須得當(dāng)。在銜鐵吸和過程中，其吸力特性必須始終處于反力特性上方，即吸力要大于反力，反之銜鐵釋放時(shí)，吸力特性必須位于反力特性下方，即反力要大于吸力。5-2單相交流電磁鐵的短路環(huán)斷裂或脫落后，在工作中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？答：短路環(huán)斷裂或脫落后，會出現(xiàn)振動和噪聲。因?yàn)閱蜗嘟涣麟姶盆F的電磁吸力Ft=Fo-Focos2wt為一恒定分量和一交變分量合成。而電磁反力Fr是不變的。這樣Ft會隨著時(shí)間的變化大于Fr或小于尸「，出現(xiàn)振動和噪聲。5-3三相交流電磁鐵要不要裝短路環(huán)？為什么？答：三相交流電磁鐵產(chǎn)生的電磁吸力是三個(gè)單相作用是的合力?？梢姡嘟涣麟姶盆F的電磁吸力是一恒定量3尸。,故不用裝短路環(huán)。5-4為什么把觸頭設(shè)計(jì)成雙斷口橋式結(jié)構(gòu)？答：1）橋式觸頭的兩個(gè)觸點(diǎn)串于同一條電路中，電路的接通與斷開由兩個(gè)觸點(diǎn)共同完成。由于兩對觸點(diǎn)的分流作用，使觸頭有利于通斷更大的電流。2;有利于電動力滅弧。5-5交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什么在線圈中產(chǎn)生很大的沖擊電流？而直流接觸器會不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？為什么？答：交流接觸器的線圈匝數(shù)少，純電阻小。在起動是鐵心氣隙大，電抗小，所以通過的勵(lì)磁線圈的起動電流與氣隙成正比，會達(dá)到工作電流的十幾倍。而直流接觸器的線圈匝數(shù)比交流勵(lì)磁線圈多，電阻大。直流接觸器的線圈電流與氣隙無關(guān)，故沒有沖擊電流。5-6交流電磁線圈誤接入直流電源，直流電磁線圈誤接入交流電源，會發(fā)生什么問題，為什么？答：1）由于交流電磁線圈匝數(shù)少，阻抗小，所以交流線圈誤接入直流電源上，將因線圈電阻小而流過大電流將線圈燒壞。2）由于直流電磁線圈的鐵心沒有短路環(huán)，所以誤接入交流電源會產(chǎn)生振動，噪聲。5-7線圈電壓為220V的交流接觸器誤接入380V電源上會發(fā)生什么問題？為什么？答：線圈電壓為220V的交流接觸器誤接入380V電源上，由于大于其額定電壓，造成其電流增大，時(shí)間長了會使線圈過熱而燒壞5-8從接觸器的結(jié)構(gòu)上，如何區(qū)分交流還是直流接觸器？答：交流接觸器直流接觸器鐵心結(jié)構(gòu)硅鋼片疊鉚而成，短路環(huán)整塊鋼材或工程純鐵線圈形狀短而厚的矮胖型，設(shè)線圈骨架高而薄的瘦長形，不設(shè)線圈骨架觸頭形狀橋式觸頭和和指形觸頭指形觸頭觸頭數(shù)量三或四對主觸頭輔助觸頭兩對常開兩對常閉主為單級或雙級，指形觸頭點(diǎn)接觸的橋式滅孤方式電動力滅孤，縱縫滅孤，柵片滅孤磁吹滅弧適用圍頻繁起動制動的場合5-9中間繼電器和接觸器有何異同？在什么情況下可以用中間繼電器來代替接觸器起動電動機(jī)？答：中間繼電器和接觸器的相同之處是兩者輸入量都是電壓，輸出量都是接點(diǎn)的通斷，電磁機(jī)構(gòu)基本相同。不同之處是中間繼電器為不頻繁操作電器，接點(diǎn)容量一般較小，主要用于控制電路；而接觸器用于頻繁控制操作，主要用于主電路，接點(diǎn)容量比較大。如果電動機(jī)容量較小，并且不頻繁起動，可以用中間繼電器起動電動機(jī)。5-10熔斷器的額定電流，熔體的額定電流和熔體的極限電流三者有何區(qū)別？答：熔斷器的額定電流是熔斷器座的額定運(yùn)行電流，運(yùn)行電流只能小于等于該值熔體的額定電流：熔斷器熔絲的額定運(yùn)行電流，也就是你熔斷器所保護(hù)的電流，超過的話，熔斷器就會熔斷熔體的極限的分段電流：熔體所能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏?，該熔體只能分?jǐn)嘈∮诘扔谶@個(gè)值的短路電流。5-11電動機(jī)的起動電流很大，當(dāng)電動機(jī)起動時(shí)，熱繼電器會不會動作？為什么？答：如果熱繼電器整定正確在電動機(jī)起動時(shí)不會動作。這是因?yàn)闊崂^電器的動作是由雙金屬片受熱彎曲的原理而動作的，具有一定的熱慣性，起到延時(shí)作用。電動機(jī)的起動電流大，但時(shí)間短，所發(fā)熱不能使熱繼電器動作。5-12既然在電動機(jī)的主電路中裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器？裝有熱繼電器是否就可以不裝熔斷器？5-13是否可用過電流繼電器來做電動機(jī)的過載保護(hù)？為什么？答：不能。因?yàn)檫^載保護(hù)應(yīng)為反時(shí)限保護(hù)特性，而過電流繼電器的動作特性為瞬動特性。5-14JS7-A型時(shí)間繼電器觸頭有哪幾種？畫出它們的圖形符號。答：共三種：1）通電延時(shí)接點(diǎn)2）斷電延時(shí)接點(diǎn)3）瞬動接點(diǎn)通電延時(shí) 斷電延時(shí) 瞬動常開接點(diǎn)常閉接點(diǎn)a} 與 ￡） h）U圖147時(shí)間繼電器的符號◎統(tǒng)圈一般符號h）通電延時(shí)線II8斷電砥晴稅圜

出延時(shí)閉合常開服Q或時(shí)新開管用觸去。施時(shí)斷開常開觸頭?■,延時(shí)閉告常團(tuán)觸.去h）就時(shí)常開觸頭i）彈時(shí)常用觸頭5-15電氣原理中QS,FU,KM,KA,KI,KT,SB,SQ分別是什么電器元件的文字符號？答：QS 刀開關(guān)FU 熔斷器KM 接觸器KA 中間繼電器，KI 過電流繼電器 KT 時(shí)間繼電器SB 按鈕SQ 行程開關(guān)5-16電氣原理圖中,電器元件的技術(shù)數(shù)據(jù)如何標(biāo)注？答：一般用小號字體注在電器代號下面。資料資料.. . 資料.5-17常用的電氣控制系統(tǒng)圖有哪幾種？答：電器控制系統(tǒng)圖的表示方法有：電氣原理圖、電氣接線圖、電器布置圖。5-18電氣接線圖的繪制原則主要有哪些？答：1）各電氣元件均按實(shí)際安裝位置繪出，元件所占圖面按實(shí)際尺寸以統(tǒng)一比例繪制，盡可能符合電器的實(shí)際情況。2）一個(gè)元件中所有的帶電部件均畫在一起，并用點(diǎn)劃線框起來，即采用集中表示法。3）各電氣元件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致，并符合標(biāo)準(zhǔn)。4）各電氣元件上凡是需接線的部件端子都應(yīng)繪出，并予以編號，各接線端子的編號必須與電氣原理圖上的導(dǎo)線編號相一致。5）繪制安裝接線圖時(shí)，走向相同的相鄰導(dǎo)線可以繪成一股線。5-19電動機(jī)點(diǎn)動控制與連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)是什么？其主電路又有何區(qū)別?答：所謂點(diǎn)動控制是指：按下按鈕，電動機(jī)轉(zhuǎn)動，松開按鈕，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，這種控制就叫點(diǎn)動控制，它能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)短時(shí)轉(zhuǎn)動，常用于機(jī)床的對刀調(diào)整和電動葫蘆等。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制是指對電動機(jī)的控制具有連續(xù)性。電動機(jī)點(diǎn)動控制與連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)是看有沒有自鎖環(huán)節(jié)。但其主電路沒什么區(qū)別。5-20何為互鎖控制？實(shí)現(xiàn)電動機(jī)正反轉(zhuǎn)互鎖控制的方法有哪兩種？它們有何不同？答：將任何一個(gè)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)串入對應(yīng)另一個(gè)接觸器線圈電路中，則其中任何一個(gè)接觸器先通電后，切斷了另一個(gè)接觸器的控制回路，即使按下相反方向的起動按鈕，另一個(gè)接觸器也無法通電，這種利用兩個(gè)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)互相控制的方式，叫電氣互鎖，或叫電氣聯(lián)鎖。起互鎖作用的常閉觸點(diǎn)叫互鎖觸點(diǎn)。“正^停^反"“正^反^?！钡膬煞N互鎖控制。5-21電動機(jī)可逆運(yùn)行控制電路中何為機(jī)械互鎖？何為電氣互鎖？答：略。5-22電動機(jī)常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有哪些？通常它們各由哪些電器來實(shí)現(xiàn)其保護(hù)？答：短路保護(hù)——熔斷器；過載保護(hù)——熱繼電器；過電流保護(hù)——過電流繼電器；零電壓及欠電壓保護(hù)——繼電器、接觸器；弱磁保護(hù)——欠電流繼電器。5-23何為電動機(jī)的欠電壓與失電壓保護(hù)？接觸器和按鈕控制電路如何實(shí)現(xiàn)欠電壓與失電壓保護(hù)的？答：欠電壓、失電壓保護(hù)：通過接觸器KM的自鎖環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓（如停電）時(shí)，接觸器KM斷電釋放，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，接觸器線圈不會自行通電，電動機(jī)也不會自行起動，只有在操作人員重新按下起動按鈕后，電動機(jī)才能起動。5-24畫出具有熱繼電器過載保護(hù)的籠型異步電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的控制線路。答：如下圖5-25如何決定異步電動機(jī)是否可采用直接起動法？答：由于直接起動時(shí)起動電流較大，而過大的起動電流在短時(shí)間會在線路上造成較大的電壓損失，使負(fù)載端的電壓降低，影響臨近負(fù)載的正常工作。一臺電動機(jī)能否直接起動，有一定的規(guī)定。有的地區(qū)規(guī)定：用電單位如有獨(dú)立的變壓器容量的20%時(shí)允許直接起動；如果電動機(jī)不經(jīng)常起動，它的容量小于變壓器的30%時(shí)允許直接起動。如果沒有獨(dú)立的變壓器（與照明共用），電動機(jī)直接起動時(shí)產(chǎn)生的電壓降不應(yīng)超過5%。二、三十千瓦的異步電動機(jī)一般都采用直接起動。5-26敘述異步電動機(jī)星形—三角形起動法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合。答：與其他減壓相比，量形一三角形減壓起動投資少，線路簡單，操作方便，但起動轉(zhuǎn)矩小，起動轉(zhuǎn)矩為三角形連接直接起動的1/3，故適用于空載或輕載狀態(tài)下的起動，并且僅當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)采用三角形接法的電動機(jī)才可采用這種起動方法。5-27什么叫反接制動？什么叫能耗制動？各有什么特點(diǎn)，適用場合？答：反接制動是利用改變電動機(jī)電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場，因而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩的一種制動方法。反接制動的特點(diǎn)是制動迅速，效果好，沖擊大，通常僅適用于10時(shí)以下的小容量電動機(jī)。能耗制動，是在電動機(jī)脫離三相交流電源之后，定子繞組上加一個(gè)直流電壓，即通入直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和靜止磁場的作用以達(dá)到制動的目的。能耗制動比反接制動消耗的能量少，其制動電流也比反接制動電流小得多，但能耗制動的制動效果不及反接制動的那么明顯，同時(shí)需要直流電源，控制線路也較復(fù)雜，通常適用于電動機(jī)容量較大和起動，制動頻繁的場合。5-28為什么在異步電動機(jī)脫離電源后，在定子繞組入直流電，電動機(jī)能迅速停止？答：利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用以達(dá)到制動的目的。直流的磁場是固定的，而轉(zhuǎn)子由于固性繼續(xù)在原方向轉(zhuǎn)動。根據(jù)右手定則和左手定則可知轉(zhuǎn)子電流與固定磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)轉(zhuǎn)動的方向相反，因而起制動作用。制動轉(zhuǎn)矩的大小與直流的大小有關(guān)。支流的大小一般為電動機(jī)額定電流的0.5——1倍。5-29設(shè)計(jì)一個(gè)控制電線路，要求第一臺電動機(jī)起動105后，第二臺電動機(jī)自動起動，運(yùn)行55后，第一臺電動機(jī)停止并同時(shí)使第三臺電動機(jī)自行起動，再運(yùn)行155后，電動機(jī)全部停止。答：（參考方案）

5-30有一臺三級皮帶運(yùn)輸機(jī)，分別由Ml,M2,M3三臺電動機(jī)拖動，其動作順序如下：1）起動時(shí)要求按乂1-乂2fM3順序起動。2）停車時(shí)要求按M3fM2-M1順序停車。3）上述動作要求有一定時(shí)間間隔。解：（參考方案）

KM1KM25-31為兩臺異步電動機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)控制線路，其要求如下：KMlKWFU4KM1KM25-31為兩臺異步電動機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)控制線路，其要求如下：KMlKWFU4JFLK1）兩臺電動機(jī)互不影響地獨(dú)立操作。2）能同時(shí)控制兩臺電動機(jī)的起動和停止。3）當(dāng)一臺電動機(jī)發(fā)生過載時(shí)，兩臺電動機(jī)均停止。解：

5-32現(xiàn)有一雙速電動機(jī)，試按下述要求設(shè)計(jì)控制線路。1）分別用兩個(gè)按鈕操作電動機(jī)的高速起動和低速起動，用一個(gè)總停按鈕操作電動機(jī)的停止；2）起動高速時(shí)，應(yīng)先接成低速然后經(jīng)延時(shí)后再換接到高速；3）應(yīng)有短路保護(hù)與過載保護(hù)。5-33設(shè)計(jì)一小車運(yùn)行的控制線路，小車由異步電動機(jī)拖動，其動作程序如下：1）小車由原位開始前進(jìn)，到終點(diǎn)后自動停止；2）在終端停留2min后自動停止;3）要求能在前進(jìn)或后退途中任意位置都能停止或起動。5-34某機(jī)床主軸電動機(jī)乂1,要求乂1：1）進(jìn)行可逆運(yùn)行；2）可正向點(diǎn)動、兩處起動、停止；3）可進(jìn)行反接制動；4）有短路和過載保護(hù)。試畫出其電氣線路圖。5-35有兩臺電動機(jī)乂1、乂2,要求：1）按下控制按鈕581電動機(jī)正轉(zhuǎn)，過105后電動機(jī)自動停止，再過15s電動機(jī)自動反轉(zhuǎn)；2）M1、M2能同時(shí)或分別停止。3）控制電路應(yīng)有短路、過載和零壓保護(hù)環(huán)節(jié)。試畫出其電氣線路第6章可編程控制器原理6-1什么是可編程控制器①1。？與繼電器控制和微機(jī)控制相比它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？答：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，他采用了可編程序的存儲器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都較易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。與微機(jī)控制相比的優(yōu)點(diǎn)：可以直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用圍。與繼電器：在“可編程”方面有著質(zhì)的區(qū)別，繼電器通過硬件或硬接線的變更來改變程序，而PC引入了微處理導(dǎo)體存儲器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，能靈活的修改，即用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。6-2PLC基本單元（主機(jī)）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：（1）CPU是運(yùn)算與控制的中心，完成以下任務(wù)：接收從編程器上位機(jī)或其他外圍設(shè)備輸入用戶程序數(shù)據(jù)等信息用掃描方式接收輸入設(shè)備的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入指定輸入存儲單元或數(shù)據(jù)寄存器中診斷電源，PC部電路和編程過程中存在的語法錯(cuò)誤々PC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)指令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)控制電路，分時(shí)分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取傳送組合比較和交換動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位數(shù)據(jù)寄存器的容，再由輸出寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制制表打印或數(shù)據(jù)通信等外部功能（2）存儲器，PC主機(jī)容配有兩種不同類型的存儲器，即：系統(tǒng)存儲器（口?！眳^(qū)），用以固化PC生產(chǎn)廠家編寫的各種系統(tǒng)工作程序，相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，在很大程度上它決定該種PC的性能與質(zhì)量，用戶無法更改和調(diào)用。系統(tǒng)工作程序有三種類型：系統(tǒng)管理程序；用戶程序編輯和指令解釋程序；標(biāo)準(zhǔn)子程序與調(diào)用管理程序用戶存儲器泳人乂區(qū)）,包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來存放（或記憶）用戶程序執(zhí)行過程中使用ON/OFF狀態(tài)量或數(shù)據(jù)量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)（3）輸入輸出單元（1/0單元）I/O單元又稱為1/0接口電路，PC程序執(zhí)行過程中需調(diào)用的各種開關(guān)量（狀態(tài)量）,數(shù)字量或模擬量等各種外部信號或設(shè)定量，都是通過輸入電路進(jìn)入PC。而程序執(zhí)行結(jié)果又是通過輸出電路送到控制現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)外部控制功能PC與通用計(jì)算機(jī)I/O電路起著類似的作用。即電平轉(zhuǎn)換，速度匹配，驅(qū)動功率放大，信號隔離等。并且，PC產(chǎn)品的I/O單元是顧及其工作環(huán)境和各種要求而經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和制造的（4）電源單元PC對供電電源要求不高，可直接采用普通單相交流電。允許電源電壓額定值在+10%-—15%圍波動。也有用支流24V供電。PC部有一個(gè)高質(zhì)量開關(guān)型穩(wěn)壓電源，用于對CPU，I/O單元供電，還可為外部傳感器提供DC24V電源6-3PLC部存儲空間可分為哪幾部分？各部分的存儲容是什么？答：存儲器，PC主機(jī)容配有兩種不同類型的存儲器，即：系統(tǒng)存儲器（口?！眳^(qū)），用以固化PC生產(chǎn)廠家編寫的各種系統(tǒng)工作程序，相當(dāng)于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，在很大程度上它決定該種PC的性能與質(zhì)量，用戶無法更改和調(diào)用。系統(tǒng)工作程序有三種類型：系統(tǒng)管理程序；用戶程序編輯和指令解釋程序；標(biāo)準(zhǔn)子程序與調(diào)用管理程序用戶存儲器泳人乂區(qū)），包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩種，前者用于存放用戶程序，后者用來存放（或記憶）用戶程序執(zhí)行過程中使用ON/OFF狀態(tài)量或數(shù)據(jù)量，以生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)6-4FX2N系列PLC部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？答：（1）輸入繼電器X,專用于接受和存儲（記憶，對應(yīng)輸入映象寄存器的某一位）外部開關(guān)量信號，它能提供無數(shù)對常開，常閉觸點(diǎn)用于部編程。每一個(gè)輸入繼電器線圈與PC的一個(gè)輸入端子相聯(lián)。地址為X0—X177，最多可達(dá)128點(diǎn)，輸入響應(yīng)時(shí)間為10ms（2）輸出繼電器丫，有兩個(gè)作用，2,提供無數(shù)對常開，常閉觸點(diǎn)用于部編程；匕提供一副常開觸點(diǎn)驅(qū)動外部負(fù)載（輸出響應(yīng)時(shí)間為10ms）輸出繼電器的狀態(tài)只能由程序驅(qū)動，外部信號不能直接改變其狀態(tài)地址為丫0—丫177,最多可達(dá)128點(diǎn)(3)輔助繼電器乂，用于狀態(tài)暫存，移位，輔助運(yùn)算及賦予特殊功能等。通常輔助繼電器線圈也是由程序驅(qū)動，也能提供無數(shù)對常開，常閉觸點(diǎn)用于對部編程，但沒有輸出控制能力PC部輔助繼電器一般有三類共1280點(diǎn)：通用型輔助繼電器乂0—乂499共500點(diǎn)掉電保持型輔助繼電器乂500—乂1023共524點(diǎn)特殊用途型輔助繼電器M800—M8255