《机电传动控制》部分简答题

第二章

2-1从运动方程式中怎样看出系统是处于加速的、减速的、稳定的和静止的工作状态。

T M>T L加速运动T M

2-1 试说明机电传动系统运动方程式中的拖动转矩、制动转矩、静态转矩和动态转矩的概念。拖动：由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的；静态：由生产机械产生的负载转矩；动态转矩：拖动转矩减去静态转矩。

第三章

3-1直流电动机的主要结构部件有哪些?各有什么作用

直流电动机包括定子和转子两部分，定子部分由主磁极、换向极、机座和电刷装置等部分组成作用是产生主磁场和在机械上支撑电极。转子部分主要有电枢铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部分组成。其作用是使转子绕组与外电路接通，将直流电流引入或引出。电刷数目一般等于主磁极的数目。

3-2如何判断直流电动机是运行于发电机状态还是电动机状态？它的能量转换关系有何不同？

原动机拖动直流电机的电枢旋转，则从电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，电机将机械能转换成为电能而成为发电机，如在电刷上加直流电压，将电能输入电枢，则从电机轴上输出机械能，拖动生产机械，将电能转换称为机械能而成为电动机。

3-3直流电动机有哪几种励磁方式？在不同的励磁方式下，负载电流、电枢电流和励磁电流三者之间的关系如何？

他励和自励，自励又分为并励、串励和复励。

他励：电枢电流Ia和负载电流If相等

并励：电枢电流Ia。励磁电流为If ，经过负载供给电机的总电流为I，

直流发电机：I a＝I＋I f 直流电机：Ia ＝I－I f

串励：电机：Ia ＝I＝If

3-4 一台他励直流电动机带动横转矩负载运行，在励磁不变的情况下，若电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？

当电枢电压或电枢附加电阻改变时，电枢电流大小不变，转速N与电动机的电动势都发生改变。T=K tФI a U=E+I a R a

3-5 一台他励直流电动机带动恒转矩负载运行，如果增加它的励磁电流，说明电势，电枢电流、电磁转矩和转速将如何变化？

T=K tФI a I a增大Ф减弱T不变E N=U N-I a R a E N减小。转速变化

3-9 为什么直流电动机一般不允许直接启动？他励直流电动机如何实现启动？

若直接在电枢中加上额定直流启动，则启动电流很大，可达额定电流的10～20倍。这样大的启动电流，不仅会烧坏绕组，其产生的过大的启动转矩还会损坏机械传动部件，因此直流电动机只能在很小容量且有一定余量时才可以采用直接启动

他励直流电动机启动：限流启动：降低电枢电压和电枢回路串电阻

3-10 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？当电动机运行在额定转速下突然将励磁绕组断开，将出现什么情况？

直流他励电动机启动时，一定要先把励磁电流加上是因为主磁极靠外电源产生磁场，如果忘了先把励磁绕组的电源开关合上就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大，引起飞车，T L=T N时将使电动机电流大大增大而严重过载。

第四章

4-1 三相异步电动机的转子没有外加电源为什么会旋转？怎样改变它的旋转方向？

（1）通电后，三相异步电动机的定子绕组产生旋转磁场

（2）转子线圈切割磁力线，产生感生电流，感生电流使转子产生一个磁场

（3）定子线圈产生的磁场与转子磁场相互作用，使转子受力转动。

只要把定子绕组接到电源的三根导线任意两根对调即可改变旋转方向

4-2 三相异步电动机旋转磁场的转速与哪些因素有关？

n = 60f/p电动机的级数和电源频率有关。

4-4 什么是三相异步电动机的转差率？额定转差率大约为多少？

转差率用来表示转子的转速与旋转磁场的转速n0相差的程度s= n0-n/n0

4-5 将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？

如果将电子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调，例如将B,C两根线对调，即使B 相遇C相绕组中电流的相位对调，此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为ACB向逆时针方向旋转，与未对调的旋转方向相反。

4-6为什么三相异步电动机的转速只低于同步转速?

当定子绕组接通三相正弦交流电时，转子便逐步转动起来，但其转速不可能达到同步转速。如果转子转速达到同步转速，则转子导体与旋转磁场之间就不再存在相互切割运动，也就没有感应电动势和感应电流，也就没有电磁转矩，转子转速就会变慢。因此在电动机运行状态下转子转速总是低于其同步转速。

4-7 三相异步电动机若转子绕组开路,定子通以三相电流,会产生旋转磁场吗?转子是否会转动?为什么?

会产生旋转磁场.因为旋转磁场是由定子绕组产生的.转子不会转动,转子没有对应磁极,因为有感应电动势而无感应电流

4-8 异步电动机是怎样旋转起来的?它的转速与旋转磁场的转速有什么关系?

定子接上交流电源后，形成旋转磁场，依靠电磁感应作用，使转子绕组感生电流，产生电磁转矩，实现电机旋转。s= n0-n/n0 转速n 旋转磁场转速n0

4-9 三相异步电动机的定子、转子铁芯为什么都要用多层硅钢片叠压制成？

减小涡流损耗和磁滞损耗。降低铁芯发热，因为绕组通过电流后会产生感应磁场，感应磁场在铁芯中形成感应电动势，产生感应电流，而多层硅钢片间彼此绝缘，减小过流面积，减小发热

4-10 三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载启动时，启动电流是否相同？启动转矩是否相同？

启动电流和启动转矩都相同，T st=K*R2U2/(R22+X202) I=4.44f1N2/R与U,R2,X20有关

4-11 三相异步电动机在一定负载下运行时，若电源电压降低，则电动机的转矩、电流与转速将如何变化？

若电源电压降低，电动机的转矩减小，电流也减小，转速不变

4-12 为什么直流电动机不容许直接启动，而三相异步电动机可以直接启动？

当三相异步电动机有独立变压器供电的情况下，若电动机启动频繁，电动机功率小玉变压器容量的20%时允许直接启动，若电动机功率小于变压器的30%允许直接启动。若没有独立变压器启动比较频繁，就根据经验公式来算。

4-14 试说明三相异步电动机转轴机械负载增加时电动机的转速、定子电流和转子电流如何变化？

电动机的转速降低，转差率增大，转子感应电动势和感应电流增大，根据磁动势平衡关系，定子电流也增大。

4-16 三相一步电动机正在运行时，转子突然卡住，这是电动机的电流会如何变化？对电动机有何影响？

电动机的电流会迅速增加，如果时间稍长惦记有可能烧毁

4-17 三相异步电动机直接启动时，为什么启动电流很大，而启动转矩却不大？

启动电流很大的原因是：刚启动时，转差率s最大，转子电动势E也最大，因而启动电流很大。启动转矩不大的原因有两方面：一是因电磁转矩取决于转子绕组电流的有功分量，启动时，s=1，转子漏电抗最大，转子侧功率因数很低（0.3左右），因而，启动时转子绕组电流有功分量很小；二是启动电流大又导致定子绕组的漏阻抗压降增大，若供电电源容量小，还会导致电源输出电压下降，其结果均使每极气隙磁通量下降，进而引起启动转矩的减小。

4-18 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一跟线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？

三相一步电动机断了一跟电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。故其作用相互抵消，合转矩为零，因而转子不能自行启动，而在运行时断了一线，仍能继续转动方向的转矩大于反向转矩，这两种情况都会使电动机的电流增加。

4-19改变三相异步电动机的电源频率时，其机械特性如何变化？

在额定频率f N以下调速时，电动机启动转矩增大，最大转矩过载能力不变，在额定频率以上，电压不变频率上升，磁通必下降。

4-23异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？

1、调压调速这种办法能够无极调速，但调速范围不大

2、转子电路串电阻调速这种办法简单可靠，但是有级调速，随着转速降低，机械特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大

3、改变级对数调速这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大就爱个高。只能有级调速。但是结构简单。效率高特性高，且调速时所需附加设备少

4、变频调速可以实现连续的改变电动机的转矩是一种很好的调速方法。

4-25使用三相异步电动机快速停车,可采用哪几种制动方法?如何改变制动的强弱?

反接制动电源反接，倒拉反接，回馈制动正向反向能耗制动

4-27 试说明三相异步电动机定子相序突然改变时，电动机的降速过程

突然改变定子绕组三相电源的相序，即电源反接，这是就改变了旋转磁场的方向，从而使转子绕组中感应电势、电流和电磁转矩都改变了方向，因机械惯性，转子转向未变，电磁转矩与转子的旋转方向相反，电动机处于制动状态，这种制动称为电源反接制动。

5-1什么是交流伺服电动机的自转现象？怎么样克服这一现象？

自转是伺服电动机转动时控制电压取消，转子利用剩磁电压单相供电，转子继续转动

客服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大，使电动机在失去控制信号，即成单相运行时，正转矩或负转矩的最大值均出现在SM＞1的地方，当转速N为正时，电磁转矩T为负，当N为负时，T为正，即去掉控制电压后，单向供电似的电磁转矩的方向总是与转子转向相反，所以是一个制动转矩。可使转子迅速停止不会存在自转现象

6-2 电动机的功率选择应遵循哪些基本原则?不同工作制下电动机功率如何选择？

1、允许温升，过载能力，启动能力

连续运行方式下，负载恒定时电动机功率可更具负载功率PL选择，P N≥P L非恒定负载，一般采用等值法，来计算电动机的功率，根据温升相同的原则，把实际的非恒定负载化成一等效恒定负载，根据得到的等效恒定负载来确定电动机的功率

短时工作制按照实际工作时间选择与10 30 60 90分钟标准持续时间相接近的电动机。如果差别较大，根据等效法，将T P下的实际负载功率P P转换成T S下的功率P S使P N≥P S。

连续工作制等值法计算等效电流，再按照电动机过载运行选择额定功率P N≥P P/K

重复短时工作制下P SN≥P S

根据运行方式选择电动机发热情况和电动机过载能力选择

9-1晶闸管的导通条件?晶闸管由导通转变为阻断的条件为?

导通条件:晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压,晶闸管的阳极和控制极通时加正向电压时导通后晶闸管的电流决定于限流电阻决定使用时由负载(电压不变)

变为阻断条件爱你当减少阳极电压货增加负载电阻时,阳极电流随之减少.当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化为阻断状态

10 调速指标:静态动态

静态技术指标静差度调速范围调速的平滑性

动态最大超调量过渡过程时间振荡次数调节时间上升时间

步进电动机控制方式

开环:串行并行闭环

直流他励电动机启动：降低电枢电压启动电枢回路串电阻启动都是降低启动电流

调速：改变电枢电路外串电阻R ad改变电动机电枢供电电压U 不变改变电动机主磁通Φ

制动：反接（电源、倒拉）能耗回馈

机械特性指电机在一定的电枢电压和励磁电压下，转速与输出转矩之间的函数关系。

直流调速系统：电流截至负反馈环节的作用在过载时使电动机转速迅速下降为零电流不再增大实现过载保护

直流他励电动机反转要使电动机反转，必须改变电磁转矩的方向，而电磁转矩的方向由磁通方向和电枢电流的方向决定。所以，只要将磁通Φ或任意一个参数改变方向，电磁转矩即可改变方向。在控制时，通常直流电动机的反转实现方法有两种：

（1）改变励磁电流方向保持电枢两端电压极性不变，将励磁绕组反接，使励磁电流反向，磁通Φ即改变方向。

（2）改变电枢电压极性保持励磁绕组两端的电压极性不变，将电枢绕组反接，电枢电流即改变方向。

三相鼠轮异步电动机启动：直接启动（全压）降压启动：（定子回路串对称三相电阻货电抗器降压）Y-△降压启动。自耦变压器降压启动软启动

调速：变频变级对数变转差率（调压调速变级对数调速变频调速）

制动反接制动回馈制动电源、倒拉反接制动回馈正向、反向回馈能耗制动

为了改变三相交流异步电动机的旋转方向只需将定子绕接到电源的三根导线中的任意两根对调

交流电机采用调压调速时采用转速负反馈闭环系统：保证低速时机械特性硬。满足一定的静差率，获得较宽的调速范围。保证一定的过载能力

电气控制系统常用的保护环节：短路保护，弱励磁保护过电流保护长期过载保护零电压欠电压保护

晶闸管主要参数:断态重复峰值电压U DRM反向重复峰值电压U RRM额定通态平均电流I T维持电流I N