03年05年自動控制元件本科期末試題

03年05年自動控制元件本科期末試題哈工大2024年春季學(xué)期

自動掌握元件及線路試題

一、多項選擇：以下各題有一個或多個正確答案，請選擇正確答案標號填于題后答案中。（20

分）

1.電機和變壓器中鐵芯采納硅鋼片迭壓而成是為了（）

A?減小磁滯損耗B.增加導(dǎo)磁率C.減小渦流損耗D.增加耦合系數(shù)

答案（）

2.通常直流電機定子包括

A.電刷

B.換向器B.電樞繞組D.激磁繞組

答案（）

3.直流電機和感應(yīng)式異步電機的轉(zhuǎn)子鐵芯采納（）

A.硬磁材料

B.順磁材料

C.抗磁材料

D.軟磁材料

答案（）

4.一磁阻式步進電機正常運行時每步步距誤差可達0.2度，若該電機正常運轉(zhuǎn)100步，

總的轉(zhuǎn)角誤差是（選出最明確的答案）

A.小于等于20度

B.小于等于10度

C.大于等于10度

D.小于等于0.2度

答案（）

5.直流電機換向火花隨以下狀況增大

A.電樞電流增大

B.電機轉(zhuǎn)速增大

C.電機負載轉(zhuǎn)矩增大

D.電樞電壓提高

E.換向器表面變粗糙答案（）

6.一電源變壓器原邊空載電流隨以下狀況增大

A.變壓器鐵芯磁阻減小

B.變壓器鐵芯磁阻增加

C.變壓器原邊線圈匝數(shù)增加

D.變壓器鐵芯氣隙增大

答案（）

7.兩相溝通伺服電機轉(zhuǎn)予繞組回路電阻選的較大是為了

A.提高電機效率

B.增加電機轉(zhuǎn)矩

C.使電機機械特性具有良好的線性度

D.消退單相自轉(zhuǎn)

答案（）

8.直流電動機有以下工作狀態(tài)

A.電動機狀態(tài)

B.過流運行狀態(tài)

C.發(fā)電機狀態(tài)

D.反接制動狀態(tài)

E.能耗制動狀態(tài)

F.欠負荷狀態(tài)

9.選出正確項

A.增量式光電編碼器應(yīng)用時不用查找零位

B.自整角機是測量角位移的元件

C.感應(yīng)同步器是測量電流的元件

D.異步電機的換向器和電刷機構(gòu)較直流電機簡潔

E.力矩電機電樞（轉(zhuǎn)子）長度與直徑之比較小

F.通常三相異步電動機堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小于最大轉(zhuǎn)矩

G.異步電動機輸出最大功率消失在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速時

H.光電編碼器（光柵）是一種位移測量元件

I.直流電動機轉(zhuǎn)子依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)

J.將輸入三相電機的三相溝通電源中任意兩相對掉就可以轉(zhuǎn)變該電機的轉(zhuǎn)向

答案（）

二、簡答題（30分）

1）推導(dǎo)直流電機機械特性，并依據(jù)該特性分析有幾種調(diào)速方案？它們是什么？

（10分）

2）一電源變壓器原邊為220V，50Hz溝通，有三個副邊繞組，其額定值分別為：副邊一為8V,15A;副邊二為12V,5A;副邊三為24V,10A。求該變壓器原邊的額定電流

Ie=？（5分）

3）畫出直流電機的動態(tài)方框圖？（5分）

4）畫出一個溫度閉環(huán)自動掌握系統(tǒng)原理方框圖（10分）

三、計算分析題（25分）

1）一溝通異步電機已知額定轉(zhuǎn)速ne=1200（rpm）,電源頻率為f=50Hz，問這是幾極電機？額定轉(zhuǎn)差率Se=？（5分）

2）—直流電機，額定電壓Ua=220V,額定電流Ia=0.8A,額定轉(zhuǎn)速n=3600（rpm），電樞電阻Ra=50Q,空載阻轉(zhuǎn)矩T0=0.02N-M,求該電動機的額定負載轉(zhuǎn)矩Te和抱負空載轉(zhuǎn)速n。？在上述狀況下，輸出轉(zhuǎn)矩為1N-m時轉(zhuǎn)速ni=?（10分）

3）—四相磁阻式步進電機，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為Zr=50（齒），請計算出單拍制和雙拍制的步距角Bb1=?和8b2=?，并分別列出單相（或雙）單拍制時，正、反向旋轉(zhuǎn)要求的通電挨次和一個雙拍制時的通電挨次。（10分）

四、論述（25分）

1）論述三相異步電動機的調(diào)速方法（從方法、特點及掌握性能等方面）（12分）2）綜述驅(qū)動直流電機的功率放大器（從類型、特點及選用等方面）（13分）

參考答案

3.框圖為

7(C,D)8(A,C,D,E)9(B,E,F,H,J)

二、1.n

CTRa'調(diào)電壓。磁通，電阻。

、1

(B)2(A,D)3(D)4(D)5(A,B,C,D,E)6(B,D)

81512524101.91A

2.2201e

4.

1111

Ra-^-sLai―■

弋

1

三、1.n

6^(1

p

s),p=2,4極電機,

型400.2

1500

2.Te0.362Nm,no461rad/s=4400r/min,山236rad/s=2255r/min。

11n

60f1

P

(1s)

(1)轉(zhuǎn)變極對數(shù)p

(2)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)差率s。

Q(s)

3.b11.8°,b20.9°

四、1.n

叫PS~

T=---------------------------------------------------------------------

2臥［?口+?尸+5+文'尸】

在恒轉(zhuǎn)矩（及恒功率）時轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)差率s又有下列幾種方法：I）轉(zhuǎn)變定子繞組的端電壓Ui，主要用于風(fēng)機類負載。2）在定子回路中串入外加電阻或電抗，以轉(zhuǎn)變ri或xi，

用于線繞式。3）在轉(zhuǎn)子回路串入外加電阻、電感或電容，以轉(zhuǎn)變r2或x2，用于線繞

式。4）在轉(zhuǎn)子回路中引入外加電動勢也可轉(zhuǎn)變s。

（3）轉(zhuǎn)變電源頻率fi，變頻調(diào)速。有較高的效率，寬的調(diào)速范圍

和平滑的調(diào)速特性，機械特性見圖。調(diào)速性能可與直流電動機相媲

美，是目前應(yīng)用最廣的溝通調(diào)速方式。變頻調(diào)速需要具有調(diào)頻兼調(diào)

壓功能的變頻裝置。目前市場上已消失了各種性能良好、工作牢靠

的變頻裝置，并已應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域。

（4）矢量掌握，性能好，裝置簡單

2.常用的直流功率放大器有三種：線性（比例式）功率放大器、開關(guān)式功率放大器和晶閘管功率放大器。

一般功率為100W以下時可以選用線性功率放大器，25?5000W時可選用開關(guān)式功率放大器，500W以上時選用晶閘管功率放大器。

線性功率放大器，線性度好，失真小，電磁干擾和噪音小，本身功耗大，輸出電流和功率小，用于小功率系統(tǒng)。

PWMF關(guān)功率放大器的優(yōu)點是效率高，晶體管損耗小，輸出功率大。缺點是由于開關(guān)動作而產(chǎn)生噪音和電磁干擾。常用于中小功率系統(tǒng)。

晶閘管功率放大器功率大，用于中、大功率裝置

一.(20分)1.1臺永磁直流力矩電機，反電勢系數(shù)Ke2V/(rad/s),摩擦轉(zhuǎn)矩Tf0.2Nm，轉(zhuǎn)動慣量J4103kg?m2，電感La0.02H。連續(xù)堵轉(zhuǎn)時電流Ii5A，電壓Ui20V。

(1)求機電時間常數(shù)m，電磁時間常數(shù)e，連續(xù)堵轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩T1。(2)

電樞

電壓U2=25V，求起動時的輸出轉(zhuǎn)矩T20和此電壓對應(yīng)的空載轉(zhuǎn)速20

o

(3)電機轉(zhuǎn)速310rad/s，電磁轉(zhuǎn)矩T32Nm時，求電樞電壓U3和輸出

轉(zhuǎn)矩T30o(4)

寫出該電機的傳遞函數(shù)(S)/Ua(s)o

2.

輸入信號是電樞電壓ua，輸出信號是電機轉(zhuǎn)角

a繪出直流電動機動態(tài)框

圖，標出la(S)，Ea(s),Tem(s),及擾動力矩-(S)o

注意行為規(guī)范

遵守考場紀律

3.繪出直流電動機電樞掌握的調(diào)整特性和機械特性曲線，標出始動電壓、抱負空載轉(zhuǎn)速

和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，標出電動機、發(fā)電機和反接制動狀態(tài)。

4.直流電動機的主要優(yōu)點和缺點是什么?

5.電機鐵心多用硅鋼片疊壓而成。采納片狀材料的目的是什么？

6.性能優(yōu)良的永磁直流力矩電動機現(xiàn)在一般采納什么永磁材料？

7.與直流伺服電動機相比，直流力矩電動機的Ke、Kt有什么特點？電樞的幾何外形有

什么特點？

二.（20分）

1.異步電動機等效電路圖中r2-—s上的熱損耗表示什么？

s