机电传动与控制
习题及答案
一、填空题
1.多轴拖动系统折算为单轴系统时，转矩折算依据折算前后功率不变的原则，转动惯量和飞轮转矩与运动系统的动能有关，可根据动能守恒原则进行折算。
2.生产机械的典型机械特性可以归纳为以下几种：恒转矩型、恒功率型、离心式通风机型和直线型。
3.要有效地缩短机电传动系统过渡过程的时间，应设法减小转动惯量和提高
动态转矩。
4.机电传动系统中，低速轴的转矩大，高速轴的转矩小。
5.生产机械对电动机调速系统提出的主要静态技术指标有调速范围、静差度、和平滑性。
6.直流电动机通过改变电源的正负极性来改变旋转方向，交流电动机通过
改变定子三相交流电的通电相序来改变旋转方向。
7.直流电动机常用的调速方法有改变电枢电压U 、改变电枢电路外串电阻Rad 和改变电动机主磁通 。
8. 三异步电动机主要由定子和转子构成。定子又称磁极，转子又称电枢。
9.一台三相异步电动机接入50Hz三相对称电源，额定运行时S=0.04，则此时转子感应电流的频率为 2 Hz。
10.三相交流异步电动机按照转子的结构可分为绕线式异步电动机和鼠笼式式异步电动机。
11.三相鼠笼式异步电动机的制动方法有回馈制动、反接制动和能耗制动三种。
12.单相异步电动机无自启动能力，常采用电容分相法和罩极法进行启动。
13.测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件，它的输出电压与转速成正比。
14.同步电动机常采用异步启动法进行启动。
15.晶闸管的导通条件是阳极加正向电压与控制极加正向电压，晶闸管由导通转变为阻断的条件是阳极正向电压降低到一定值（或断开或反向）。
16.变频调速系统可以分为交交变频调速与交直交变频调速两大类。
二、判断题
1.要加快机电传动系统的过渡过程，应设法减小飞轮惯量和加大动态转矩。（√）
2.位能性恒转矩是一种转矩方向随转速方向的改变而改变的转矩。（X ）
3.无论直流电机作电动机使用还是作发电机使用，转矩T和电动势E所起的作用是一样的。（X ）
4.位能性恒转矩是一种转矩大小和方向都不改变的转矩。（√）
5.直流电动机不允许直接启动，是因为启动电流很大。（√）
6.直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变U。（X ）
7.绕线式异步电动机可以采用转子回路串电阻方法启动。（√）
8.鼠笼式异步电动机的可以采用转子回路串电阻的方法启动。（X ）
10.单相异步电动机可以通过电源线换接的方法实现正反转变换。（X ）
11. 直流调速系统的调速范围越大，则静差率也越大。（√）
12. 测速发电机的输出电压与转速成正比。（√）
13. 直流它励电动机启动时，要先加励磁电流再接通电枢电源。（√）
14. 三相异步电动机在运行时断了一根电源线，仍能继续转动。（√）
15.对直流电动机而言，负载增加就是指电枢电流增大。（√）
16. 在脉动磁场作用下单相异步电动机没有启动能力。（√）
17.三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，则电动机的电流会减小。（X）
18. 直流电动机不允许直接启动，是因为启动转矩很大。（X ）
19. 串励电动机不允许空载启动，因为理想空载转速趋近于无穷大。（√）
20. 单相异步电动机可以通过电源线换接的方法实现正反转变换。（X ）
21.能耗制动法可以避免反接制动存在的电动机反向启动的危险。（√）
22.直流他励电动机启动时，要先加励磁电流再接通电枢电源。（√）
23.采用积分调节器在调速系统中能够消除系统的静态偏差。（√）
24.直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变U。（√）
25. 三相鼠笼式异步电动机在相同的电源电压下，空载启动比满载启动的启动转
矩小。（X ）
26.反馈制动用于下放重物时，串接的附加电阻越大，转速越高。（√）
27.机电传动系统中低速轴的转矩小，高速轴的转矩大。（X ）
28.开环调速系统的精度比闭环调速系统的精度大。（X ）
29.同步电动机必须采用异步启动法启动。（√）
30.反馈制动法是比较常用的准确停车的方法。（X ）
三、分析题
1. 在下图中，曲线1和2分别为电动机与生产机械的机械特性曲线，试采用力矩平衡方程分析系统工作点A点是否为稳定平衡点。要求说明原因。
答：由动力学方程：dt
d J T T L N ω=- ，可知： A 图：当n ,>n A 时，T M
B 图：当n ,>n A 时，T M
C 图：当n ,>n A 时，T M
D 图：当n ,>n A 时，T M >T L ；n , 2. 如图所示，试问：①在开关S 闭合前灯泡亮不亮？为什么？ ②在开关S 闭 合后灯泡亮不亮？为什么？ ③再把开关S 断开后灯泡亮不亮？为什么？ 答：1）在开关S 闭合前灯泡不亮。晶闸管的导通 条件是晶闸管阳极和控制极同时加正向电压，开关 S 闭合前，控制极无控制信号，晶闸管不导通。 2）在开关S 闭合后灯泡会亮。晶闸管的阳极 和控制极同时加正向电压，晶闸管导通。 3）再把开关S 断开后，灯泡仍旧亮。晶闸管 导通以后，控制极就失去控制作用。晶闸管仍旧导 通。直到晶闸管承受反压，回复截至状态。 3. 可控硅的导通条件是什么？如图所示，若在t 1时刻合上开关S ，t 2时刻断开开 关S ，试画出负载电阻R 上的电压波形。 答：1）晶闸管的导通条件是阳极和 控制极同时加正向电压，导通以后， 控制极就失去控制作用。当阳极正 向电压降低到一定值，晶闸管关断。 2）t 1时刻VS 的阳极，控制极都 承向正电压，所以VS 导通，U 2加到电阻R 上，当U 2为负时，VS 关断。 下一个周期，当U 2为正时，阳极与控制极都承向正压，VS 又再次导通， U R = U 2。 （A ） （B ） （C ） （D ） n 4.试分析如图所示系统，当负载增加时，系统如何实现自我调节？该系统能否实 现无静差调节，为什么？ 答：该系统为直流单闭环无静差调速系统，当负载T L ↑→n ↓→U Tg ↓→U f ↓，因 给定电压U g 不变，所以△U=U g －Uf 会↑，△U ↑→Uk ↑→α↓→Ud ↑→n ↑。 该系统能够实现无静差调节，因为系统中的调节器采用了PI 调节器，PI 调 节器是一个典型的无差元件,它在系统出现偏差时动作以消除偏差.当偏差为零 时停止动作。在调节过程结束时,可控整流电压Ud 稳定在一个大于U d1的新的数 值U d2上，增加的那一部分电压正好补偿由于负载增加引起的那部分主回路压降。 四、问答题 1、直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁 绕组的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从TL=0 和TL=TN 两种情况加以分析）？ 答：直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上，因为电动机的主磁极需 要依靠外电源来产生磁场。如果忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接 通，因为定子铁芯有剩磁，剩磁磁通Φ较小，由直流电动机的机械特性方程： 可知剩磁较小，剩磁所产生的启动转矩也较小，理想空载转速会很大。 当 T L =0 时，理论上电动机转速将上升到机械强度所不允许的值，甚至趋 近于无限大，引起飞车现象； 当 T L = T N 时，电动机启动转矩较小，远远小于负载转矩，电动机无法启动， 将使电动机电流大大增加，远远大于额定电流，而使电机严重过载，出现堵转（闷 车）现象。 2.直流电动机能否直接启动？为什么？可以采用哪些方法启动？ 答：直流电动机不能直接启动。 a t t e a e I K T T K K R K U n φφφ=-=,2 因为启动瞬间，n=0，E=0，由电压平衡方程U=E+I a R a 可知启动电流I st = a N R U ， 因R a 很小，则I st 将很大，能达到额定电流的10～20倍。过大的启动电流会产生 以下不良影响：1）换向困难，产生危险火花； 2）产生过大的电动应力和启动转矩，易损坏传动部件； 3）可能使电网上的保护装置动作，造成事故，或使电网电压下降，影响其他用电器。所以直流电动机不允许直接启动。 由I st =U N /R a 可知，直流电动机可采用两种方法启动： ①降压启动 ②电枢电路串接外加电阻启动。 3.他励直流电动机有哪些方法进行调速？它们的特点是什么？ 答：他励电动机的调速方法有：改变电枢电路外串电阻R ad ，改变电动机电枢供电电压，改变电动机主磁通。 第一改变电枢电路外串接电阻，特点：在一定负载转矩下，串接不同的电阻可以得到不同的转速，机械特性较软，电阻越大则特性越软，稳定性越低，空载或轻载时，调速范围不大，实现无级调速困难，在调速电阻上消耗大量电量。 第二改变电动机电枢供电电压，特点：机械特性曲线与固有特性曲线相互平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大，当电压连续变化时，转速可以平滑无级调速。一般只能在额定转速以下调节，调速时因电枢电流与电压无关，属于恒转矩调速，适合于恒转矩型负载。可以靠调节电枢电压来启动电机，不用其它启动设备。 第三改变电动机主磁通，特点：机械特性较软，稳定性较低，可以平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转速以上调节，调速范围不大。调速时，维持电枢电压和电流不变，属恒功率调速。 4.他励直流电动机有哪些制动方法？它们的特点是什么？ 答：直流电动机常用的制动方法有三种：反馈制动，反接制动和能耗制动。 反馈制动：当电动机的运行速度高于它的同步转速，即n1>n0时电动机处于发电状态，这时电枢切割磁场的方向与电动状态时的方向相反，电流改变了方向，电磁转矩也随之改变方向。回馈电能给电网。 反接制动：电源反接制动，改变电动机的电源极性，电流改变了方向，电磁转矩也由正变到负，这种方法容易造成反转，制动转矩较大，常用于快速正反转的场合。 倒拉反接制动出现在位能负载转矩超过电磁转矩时候，例如起重机放下重物时。 能耗制动：首先将电源断开，接着立即将一个大电阻串入电枢绕组，加快能量的消耗。所以电动机转速迅速下降，此时运动系统储存的机械能被消耗在转子电路的电阻中。机械特性曲线过原点，转速为0时，转矩也为0，制动准确，耗能，常用于准确停车。 5. 三相鼠笼式异步电动机的制动方法有哪些？各有何特点？ 答：异步电动机有三种制动方式：反馈制动，反接制动和能耗制动。 反馈制动：当电动机的运行速度高于它的同步转速，即n 1.>n 0时，电动机处于发 电状态，感生电流方向改变，电磁转矩也随之改变方向，形成制动。特点：转速 较高，回馈电能给电网。 反接制动：电源反接制动，改变定子三相电流的相序，就改变了旋转磁场的方向， 电磁转矩由正变到负。特点：制动转矩大，可快速制动，但容易造成反转，常用 于快速正反转的场合。 倒拉反接制动出现在位能负载转矩超过电磁转矩时，特点：可以不同的速度下放 重物，但对负载估计不足可使位能负载上升，速度稳定性差。 能耗制动：首先将三相交流电源断开，接着将一个低压直流电源通入定子绕组， 在电动机内部建立了一个固定的磁场，旋转的转子导体内产生的感应电流与恒定 磁场相互作用，产生作用方向与转子实际旋转方向相反的转矩，形成制动。特点： 速度稳定性好，制动准确，常用于准确停车，但耗能。 6. 请问直流他励电动机的人为机械特性有哪几种？请说明每种人为机械特性 的特点。 答：由电动机的机械特性方程 ： n n T K K R K U n t e a e -=-=02φ φ 知：可通过改变电枢电压， 改变励磁磁通，改变电枢电路串电阻三种方法来获得人为机械特性。 (1) 改变电枢外加电压 理想空载转速n0随着电压的降低而降低。机械特性曲线与固有特性相互平行， 机械特性硬度不变，是一组平行线。 (2) 改变励磁磁通 理想空载转速n0随着主磁通的降低而增加，调速特性较软。 (3) 电枢电路串电阻 理想空载转速n0不变，机械特性硬度变软，是一组射线，在一定负载转矩下， 串接不同的电阻可以得到不同的转速，机械特性较软，电阻越大则特性越软，稳 定性越低。 7. 结合交流异步电动机的机械特性曲线分析，在负载转矩不变的情况下，若电 源电压降低了，此时电动机稳定运行时的转矩、电流及转速如何变化？ 答：当电源电压降低时，电动机机械特性曲线如图所 示，此时电压U 降低，转速下降，但在稳态时，因负载 转矩TL 不变，所以电磁转矩TN =TL 不变；因n 降低， s 增加，所以电流I 增加。 当电源电压U 下降较多时，机械特性曲线与负载特性曲 线无交点，此时，电动机将无法拖动负载，电机转速下 降直至停车，造成堵转，电流很大，会烧坏电机。 8. 一般同步电动机为什么要采用异步启动法？ 答：同步电动机的转子加以直流励磁，产生固定磁场；当定子接上三相交流电， 产生了旋转磁场，并以同步转速转动。电动机开始启动时，两者相吸，定子旋转磁场欲吸着转子转动，但由于转子的惯性，它还没有来得及转动时旋转磁场却已转到了极性相反的方向，两者又相斥，所以平均转矩为零，同步电动机不能启动，所以同步电动机要采用异步启动法来启动。 9. 晶闸管的导通与关断的条件是什么？ 答：若晶闸管的控制极（门极）不加电压，则晶闸管的阳极无论加正向电压还是反向电压，晶闸管均不导通。晶闸管阳极和控制极同时加正向电压，才能导通。晶闸管导通以后，控制极就失去控制作用，当阳极正向电压降低到一定值（或断开或反向），晶闸管关断。 10. 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一线，为什么仍能继续转动？这两种情况会对电动机产生什么影响？ 答：三相异步电动机断了一根电源线后，相当于接了一个单相电源，此时电动机定子绕组产生的磁场为脉动磁场。脉动磁场可以分解为两个旋转方向相反，大小相等的旋转磁场，两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的电磁转矩。在电动机转速为0时，方向相反的两个转矩大小相等，合转矩为零，因而转子不能自行启动。而在运行时断了一线，电机已偏离启动点，合转矩不为零，在合转矩作用下，电机能自行加速到稳定运行状态，所以电机仍能继续转动，这两种情况都会使电动机的电流增加。 11. 三相鼠笼式异步电动机的启动方法有哪些？ 答：三相鼠笼型异步电动机的启动方式主要有两种： (1)全压直接启动 即将电动机的定子绕组通过闸刀开关直接接入电源，在额定电压下进行启动。该法适用于中、小容量的异步电动机启动。 (2)降压启动 启动时先降低电压，当转速接近额定值时，再恢复到额定电压。适用于启动时负载转矩不大的情况，如轻载或空载。常用的降压启动方式有：定子串电阻或电抗器降压启动；Y —△降压启动；自耦变压器降压启动。 12. 一台电扇通电后不能启动，但经外力拨动下可以正常运转，你认为可能是什么故障，为什么？ 答：电扇中的电动机为单相异步电动机，单相异步电动机接单相电源后产生的磁场为脉动磁场，可以分解为两个旋转方向相反的旋转磁场，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，因而单相异步电动机没有启动能力，转子不能自行启动，必须采用电容分相或罩极等方法启动，但单相电动机一旦启动，它能自行加速到稳定运行状态。该风扇不能启动是因为启动电容发生故障，无法启动，但经外力拨动下可以正常运转，是因为外力的作用使电动机偏离启动点，电动机在磁场的作用下可以自行加速到稳定运行状态。 五、计算题 1.一台直流他励电动机，其额定数据如下：P N =5.5KW ，U N =220V ， I N =31.25A ，R a =0.4Ω，n N =1000r/min ，如果这台电动机在额定负载下运行，试求：（1）电动机的固有机械特性；（2）当电动机电枢电压降为110V 时，电动机的转速是多少？ 解：① ② ∵T L = T N =52.525, 当U=U N /2=110时 ∴ 2.一台直流他励电动机，其额定数据如下：kW .P N 22=，V U N 220=，A .I N 412=,Ω71.R a =, min /1500r n N =如果这台电动机在额定转矩下运行，试求： （1）电动机的电枢电压降至180V 时，电动机的转速是多少？ （2）电枢回路串入附加电阻Ω2=ad R 时，电动机的转速是多少？ 解：m N 14m N 1500 102.255.9n P 55.9T T 3N N N ?=??=== （1）此时Ω71180.R ,V U a == 11N a N N N e e m i n r /V 13.0min r /V 1500 7.14.12220n R I U K K --?=??-=-=Φ=Φ A /m N 24.1A /m N 13.055.9K 55.9K K e N t t ?=??=Φ=Φ=Φ 则 1122160241130--??=???==min r /m N .min r /m N ..K K K K N t e t e ΩΩΦΦ 故 min /r 1236min /r 1416.07.113.0180T K K R K U n N 2t e a N e =?? ? ???-=Φ-Φ= T T T K K R K U n t e a e N 97.01060982.1*2075.04.02075.02202-=-=-=∴φφ2075.010004.0*25.31220=-=-=N a N N e n R I U K φ525.521000 5500*55.955.9982.12075.0*55.955.9======N N N e t n P T K K φφ479525.52*97.02117397.0210602=-=-=-=T T K K R K U n t e a e N φφ （2）电枢回路总电阻()Ω=Ω+=+=7.327.1R R R ad a 而 1130-?==min r /V .K K N e e ΦΦ 则 122160-??==min r /m N .K K K K N t e t e ΩΦΦ 故 m in /r 1368m in /r 1416.07.313.0220T K K R R K U n N 2N t e ad a N e =?? ? ???-=Φ+-Φ= 3.有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：P N =10KW ，n N =1450r/min ，U N =380V ，?接法，ηN =0.875，cos N ?=0.87，T st /T N =1.4，I st /I N =7。 试求：（1）输出的额定转矩T N ； （2）当负载转矩为40N.m 时，该电动机能否采用Y-?换接启动，为什么？。 解：① T N = 9.55 P N /n N =9.55×104／1450=65.86N·m （4分） ② 当U=U N 时，T st =1.4T N = 1.4 × 65.86 = 92.2 N·m ∵ Y-△启动时，T st ＇= T st /3 = 92.2/3 = 30.73 N·m ∵ T st ＇< T L = 40 Nm ∴ 电动机不能采用Y-?换接启动。 （1）如果负载转矩为510.2Nm ，试问在U=U N 时能否带载启动？ （2）采用Y －Δ换接启动时，求启动电流和起动转矩？ 解：（1）由T N ＝9.55P N / n N =290.4N.M Tst ＝1.9T N =551.8N.M 当U ＝Un 时，Tst=551.8Nm>510.2Nm 可以启动 （2）由P N ＝ 3 U N I N η Cosφ 则I N =P N /( 3 U N I N η Cosφ) =84.2(A) Y －Δ换接启动时， 这时 I stY =(1/3)I stΔ=(7/3)I N =196.5(A) T stY =(1/3)T stΔ=551.8/3=183.9(N.M) 《机电传动控制与PLC技术》课程实验教学大纲 课程名称 机电传动控制与PLC技术 课程学时 40 课程学分 2.5 课程属性 专业选修课 适用专业 自动化、电气工程及其自动化专业 课程性质 非独立设置的实验课程 先修课程 电机学、电机与拖动、工厂供电等 一、课程简介 本课程主要介绍常用控制电器的结构、原理、用途及型号 电气控制的基本线路 典型生产设 备电气控制系统 PLC的基本原理 三菱PLC的基本指令及顺序控制指令、功能指令 PLC的通信与 联网技术 PLC正确选用及PLC控制系统的简单设计。 二、课程实验目的 1、进行实验基本技能的训练 2、巩固、加深并扩大所学的基本理论知识 培养解决实际问题的能力 3、培养实事求是、严肃认真细致踏实的科学作风和良好的实验习惯 为将来从事生产和科学实验打 下必要的基础。 三、实验方式及基本要求 电气控制实验要求3-4人一组 按要求完成规定的实验项目 PLC实验要求单人单机实验 按要 求完成规定的实验项目。 要求能独立完成规定的实验项目 学会继电接触器控制线路的分析和设计方法 会观察实验现 象 会设计简单的控制险路 有解决简单控制线路故障的能力 掌握编程器、编程软件的使用 能 阅读和分析实际PLC程序与梯形图 能进行简单的程序设计 运行、调试、维护可编程序控制器系 统。 四、实验报告要求 实验报告是实验工作的全面总结 要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来 报告要求简明扼要 字迹工整 分析合理。图表整齐清楚 线路图要用铅笔及绘图仪器绘制 不应徒手描 画。报告包括以下几项内容 1、实验名称、专业、班级、姓名、同组者名称、实验台号、实验日期、交报告日期。 2、实验目的 3、实验线路图 4、实验设备 《机电传动与控制》第01章在线测试 《机电传动与控制》第01章在线测试 剩余时间： 55:24 答题须知：1、本卷满分20分。 2、答完题后，请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷，否则无法记录本试卷的成绩。 3、在交卷之前，不要刷新本网页，否则你的答题结果将会被清空。 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、机电传动系统处于动态时，系统中必然存在一个动态转矩Td ，当Td ＞0时，表示系统处于B A 、匀速运行状态 B 、加速运行状态 C 、减速运行状态 D 、静止状态 2、用拖动转矩Tm 、制动转矩TL 和动态转矩Td 表示的转矩平衡方程式可以写为A A 、Tm －TL ＝ Td B 、Tm+ TL ＝ Td C 、Td －TL ＝ Tm D 、Td +Tm ＝ TL 3、生产机械的机械特性中，因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩属于D A 、直线型转矩 B 、通风机型转矩 C 、位能转矩 D 、反抗转矩 4、下面对机电传动系统稳定运行的描述正确全面的是C A 、系统以某一速度运行运行 B 、系统静止或以某一个速度稳定运行 C 、系统能以一定速度匀速运转，且系统受某种外部干扰 作用而使运行速度稍有变化时，保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行状态。 D 、系统处于静止状态 5、下列关于机电传动系统中的负载转矩TL 的描述正确的是B A 、假定电动机某一转动方向为正，负载转矩TL 与转速n 的方向一致时为正向 B 、假定电动机某一转动方向为正，负载转矩TL 与转速n 的方向相反时为正向 C 、若TL 与n 符号相反，则表示TL 的作用方向与n 相同，TL 为制动转矩 D 、若TL 与n 符号相同，则表示TL 的作用方向与n 相反， TL 为拖动转矩 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、典型的机械负载特性类型有下来哪几种ABCD A 、恒转矩型机械特性 B 、离心式通风机型机械特性 C 、直线型机械特性 D 、恒功率型机械特性 2、在多轴传动系统中，依据动能守恒原则进行折算的参量是ABCD A 、负载转矩 B 、转动惯量 C 、飞轮转矩 D 、动态转矩 3、下来描述中的机械负载特性属于恒转矩型的为AB A 、机床加工过程中切削力所产生的负载转矩 B 、卷扬机起吊重物时所产生的负载转矩 1、如图所示，判断哪组是正确的。 （a ）L M T T > (b) L M T T = (c) L M T T < A ：图（a ）M T 为正，是拖动转矩，加速状态 B ：图（b ）M T =L T ，匀速状态 C ：图（c ）M T 为正，L T 为负，减速状态 2、关于交流电动机调速方法正确的有： A ：变频调速； B ：改变磁通调速； C ：改变转差率调速； D ：定子串电阻调速 3、三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会 。 A ：减少； B ：增加； C ：等于零。 4、三相鼠笼异步电动机在相同电源电压下，空载启动比满载启动的启动转 矩 。 A ：相同； B ：大； C ：小。 5、如下图所示，曲线1和曲线2分别为电动机和负载的机械特性。试问：电 动机能否在A 点稳定运行 A ：能； B ：不能； C ：不能确定 6．恒功率型机械特性为负载转矩与转速成： A 正比; B 反比。 7、有一台三相异步电动机，正常运行时为?接法，在额定电压下启动，其 N st T T 2.1=，若采用?-Y 换接启动，试问当负载转矩N L T T %35=，电动机能否 启动 A ：能； B ：不能； C ：不能确定 8．三相异步电动机的何种制动又叫发电制动。 A 反接制动； B 反馈制动； C 能耗制动 9．晶体管直流脉宽调速系统比晶闸管直流调速系统动态响应速度： A 高； B 低； C 一样。 10、直流电动机当电枢回路中串接电阻后，其固有的机械特性曲线是： A ：由（0，no ）出发的一簇向下倾斜的直线； B ：一簇平行于固有特性曲线的人为特性曲线； C ：；由（0，no ）出发的一簇向上倾斜的直线； D ：不确定； 11、下列方法中哪一个不是消除交流伺服电动机“自转”的方法： 机电传动控制基础复习题 1. 机电传动系统的主要组成部分。 机电传动系统由电动机、电气控制电路以及电动机 2.电动机自动控制方式大致可分为哪三种？ 断续控制、连续控制和数字控制三种。 3. 三相异步电动机的定子绕组的连接方式有哪两种？ 星形联接和三角形连接。 4. 三相异步电动机的转速的计算公式？和运动部件相互联系的传动机构三大部分构成。 ())s (p f s n n -= -=16011 0 5. 三相异步电动机的起动电流I st 为额定电流I N 的4~7倍。 6. 请画出三相异步电动机的机械特性曲线，并在图中指出反映电动机工作的特殊运行点。 见教材第7页，图1.9 三相异步电动机的固有特性。 7. 三相异步电动机起动方法有哪几种？ 直接起动、降压起动以及绕线型电动机转子串电阻起动。 8. 三相异步电动机的制动方法有哪几种？ 能耗制动，反接制动和回馈制动。 9. 常用的低压电器由哪几种？ 答：1) 执行电器，如电磁铁、接触器。2)检测电器，如按钮开关、行程开关、电流及电压继电器、速度继电器等；3) 控制电器，如中间继电器、时间继电器；4) 保护电器，如热继电器、熔断器、低压断路器(自动空气开关)。 10. 电气设备图纸有哪三类？ 电气控制原理图、电气设备位置图和电气设备接线图。 11．电气原理图的绘制原则？ 12．常见基本控制电路的工作原理和工作过程？（正反转控制电路/起动控制电路/制动控制电路）——本题以正反转为例说明 答：正反转控制原理：使用两个接触器使通入电动机的三相电源中的任意两相交换。 动作过程：正转-停止-反转 按下正转按钮SB2，接触器KM1的线圈得电自锁，电动机正转。 按下停止按钮SB1，接触器KM1的线圈失电，电动机停转。 按下反转按钮SB3，接触器KM2的线圈得电自锁，电动机反转。 13. 异步电动机反接制动的原理？ 改变异步电动机定子中三相电源的相序，使定子产生反向旋转磁场作用于转子，从而产生强力制动力矩。 14. 异步电动机能耗制动的方法及原理？ 能耗制动方法:切断电机主电源后，立即在电动机定子绕组中通入恒定直流。 能耗制动原理:恒定直流产生恒定磁场，转子切割恒定磁场产生感应电流再与恒定磁场作用产生制动转矩，迅速消耗电动机的转动动能，实现制动。 15. 双速电动机调速原理？ 改变极对数p。 16.指出下图中的点动和长动按钮？ 17. 互锁的概念及实现方法？ 互锁实际上是一种联锁关系，但它强调触点之间的互锁关系(即：要求两个动作互相排斥时使用) 。最典型的互锁是电动机正、反转之间的互锁。实现方法是：将己方的常闭触点串入对方的线圈之前。 18．常见的电气保护环节有哪些？热继电器起什么保护作用？ 答：常见的电气保护环节有：短路保护、过载保护、零压与欠压保护、过流保护。 热继电器起过载保护的作用。 19. 变速时的瞬时电动控制的作用是什么？ 保证变速后，齿轮的良好接触。 27. 无级调速静态技术指标主要有哪两项？ 答：主要有静差率和调速范围两项 28. 静差度的定义？ 1. 引言 1.1 课程设计的目的： 电气控制系统是由各种低压电器和PLC 控制器按一定要求组成的控制系统。通过机电传动系统课程设计，进一步掌握各种低压电器和PLC 的结构原理、选用及使用；正确处理使用中出现的各种问题；了解器件和系统之间的关系；培养正确的设计思想、理论联系实际的工作作风、分析问题和解决问题的能力、运用标准与规范的能力、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。 1.2 课程设计的内容及要实现的目标： 如图所示： 图1. 模型图 主要内容包括： 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能; 3. 运用功能指令进行PLC 控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 程序结构与控制功能自行设计； 5. 进行系统调试，实现机械手臂搬运加工流程的控制要求。 要实现的目标： 有两部机械对工作物进行加工，对象由输送带A 送到加工位置，然后由机械手将加工物送至工作台1的位置进行第一次加工，当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹 起送至工作台2进行第二步加工：当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，然后由7段数码管显示加工完成的数量。 15 左移 ST4 14 上升 YA3 ST1 图2. 机械手工艺流程图 机械手工作前应位于原点，不同的位置分别装有行程开关。ST1为下限为开关，ST2为上限位开关，ST3为右极限位开关，ST3为左限位开关。 机械手的上、下、左、右移动以及工件的夹紧，均由电磁阀驱动气缸来实现。电磁阀YA1通电，机械手下降；电磁阀YA2通电，夹紧工件；电磁阀YA3通电，机械手上升；电磁阀YA4通电，电磁阀右移；电磁阀YA5通电，机械手左移。 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大 答：电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小，所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流将很大。I st=U N/R a 他励直流电动机启动过程中有哪些要求如何实现 答：他励直流电动机启动过程中的要求是：1启动电流不要过大；2不要有过大的转矩。 可以通过两种方法来实现：1 降压启动2 在电枢回路内串接外加电阻启动 （1）他励直流电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上 答：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。 （2）若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0和T L=T N两种情况加以分析） 答：如果忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，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加而严重过载。 （3）当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况 答：当电动机运行在额定转速下，如果突然将励磁绕组断开，转速为零，导致停车。 一台他励直流电动机的技术数据为：P N=, U N=U f=110V, n N=1500r/min, N=, R a=, R f= ①求额定电枢电流I aN ； P N=U N I aNN 2200=110×I aN × I aN =25A ②求额定励磁电流I fN； U f =R f I fN I fN=110/= ③求励磁功率P f； P f =UfI fN = ④求额定转矩T N ； T N=n N=14Nm ⑤求额定电流时的反电动势； E N=U N-I N R a =*25=100V ⑥求直接启动时的启动电流； I st=U N/R a=110/=275A ⑦如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，那么启动电阻为多少此时启动转矩又为多少启动电阻 2I N>U N /(R a+R st) R st> 启动转矩 K e φ=(U N-I N R a)/n N= 机电传动与控制期末考试及答案一：选择题：（从下列各题备选答案中选出正确答案） 1、关于交流电动机调速方法不确的有：（D ） 。：图（C）T M为正，T L为负，减速状态 3、延时闭合的动合触点是： A:变频调速； B C:改变转差率调速； D 2、如图所示，判断哪组是正确的 :改变磁通调速; :定子串电阻调 速。 (A ) T M ：：： T L 人：图（a）T M为正，是拖动转矩，加速状态 B :图（b） T M =T L，匀速状态 （B ） 4、三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会B 。 A:减少； B :增加； C :等于零。 5、三相鼠笼异步电动机在相同电源电压下，空载启动比满载启动的启动转矩A 。A :相同；B :大； C 小。 6、如下图所示，曲线1和曲线2分别为电动机和负载的机械特性。试问：电动机能否在A点稳定运行？ (A ) “ A:能； B :不能； C :不能确定 8三相异步电动机的何种制动又叫发电制动。(B) A反接制动；B反馈制动；C能耗制动。 9、有一台三相异步电动机，正常运行时为厶接法，在额定电压下启动，其T st =1.2T N，若采用T -厶换接启动，试问当负载转矩 T L =35%T N，电动机能否启动？A A:能；B :不能；C :不能确定 10..恒功率型机械特性为负载转矩与转速成: A正比；B 反比。 11、集中控制台一般放在离机床较远的地方，可以在控制台也可以在机床现场进行操作，实现的控制是： （B） A:集中控制 B :分散控制 C:联合控制 D :点动控制 12、直流电动机当电枢回路中串接电阻后，其固有的机械特性曲线是：（A ） 人：由（0，no）出发的一簇向下倾斜的直线； B：—簇平行于固有特性曲线的人为特性曲线； C:;由（0, no）出发的一簇向上倾斜的直线； D:不确定； 13、下列方法中哪一个不是消除交流伺服电动机“自转”的方法： （A ） A:增大转子转动惯量； B :增大转子电阻； C:减小转子转动惯量； 14、电源线电压为380V,三相鼠笼型异步电动机定子每相绕组的额定电压为220V寸，能否采用星形一三角形启动？B A.能 B. 不能 C. 不一定 15、机电传动系统稳定工作时中如果T M>T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是—。 （B ） A.减速?加速 习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由 生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即 静态）的工作状态。 试列出以下几种情况下（见题图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减 速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） TM TL TL TM N TM=TL TM< TL TM-TL<0说明系统处于减速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L M>L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原 则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？ 因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=ω2 为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 如图（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=, 转速n M=900r/min; 中间传动轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=+2/9+16/225= .如图（b）所示，电动机转速n M=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J1= J2=4，卷筒直径D=,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力F=100N,电动机的费轮转距GD2M= m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=*2n/60= rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=4*4*2=s v=ωD/2=2*=s T L=ηC n M=*100**950= GD2Z=δGD M2+ GD L2/j L2 =*+100*322 = 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。 在题图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 第二章机电传动系统的动力学基础 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和 静态的工作状态。 T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速， T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加 速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2.11 在题2.11图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点 第三章 3.1为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗.. 3.5 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N=180kW, U N=230V,n =1450r/min,ηN=89.5%，试求： N ①该发电机的额定电流； ②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η =ηN） P N=U N I N 180KW=230*I N I N=782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N100/ηN P=87.4KW 3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N=7.5KW, U N=220V, n =1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。 N P N=U N I NηN 7500W=220V*I N*0.885 I N=38.5A T N=9.55P N/n N =47.75Nm 3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a 3.14直流串励电动机能否空载运行?为什么？ 串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足以 第四章 5.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z，满载时电 动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470 r/min, 转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 H Z 5.2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？ 如果将定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A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反. 5.3 有一台三相异步电动机，其n N=1470r/min,电源频率为50H Z。设 在额定负载下运行，试求： ①定子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min ②定子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min ③转子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min ④转子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min ⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。 0 r/min 5.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？ 因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高. 5.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此 时电动机的转矩、电流及转速有无变化？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. 5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。 试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？ ②求n0,p,S N,T N,T st,T max和I st； ③额定负载时电动机的输入功率是多少？ ①线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法. ②T N=9.55P N/n N=9.55*3000/960=29.8Nm 平面磨床电气控制 湖南工业大学 课程设计 资料袋 机械工程学院（系、部） 2012 ~ 2013 学年第二学期 课程名称机电控制技术课程设计指导教师吴吉平职称教授学生姓名陈谷专业班级机设1005 学号 10405700420 题目平面磨床的电气控制 成绩起止日期 2013 年 6 月 14 日～ 2013 年 6 月 23 日 目录清单 湖南工业大学 课程设计任务书 2012 —2013 学年第二学期 机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业 5 班课程名称：机电控制技术课程设计 设计题目：平面磨床的电气控制 完成期限：自 2013 年 6 月 14 日至 2013 年 6 月 23 日共 1 周 指导教师（签字）： 2013 年 6 月 14 日 系（教研室）主任（签字）： 2013年 6 月 24 日 机床电气控制技术 设计说明书 平面磨床的电气控制 起止日期： 2013 年 6月 14 日至 2013年 6月 23 日 学生姓名陈谷 班级机设1005 学号10405700420 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院 2013年 6月23日 目录 一、设计要求 0 二、电力拖动及控制要求 (1) 三、平面磨床电气控制电路 (3) 3.1主电路 (3) 3.2控制电路 (3) 3.3联锁、保护环节 (4) 3.4电磁吸盘控制电路 (5) 3.5照明电路与去磁器 (5) 四、平面磨床控制电路图及其解析 (6) 4.1选用控制线路的设计方法 (6) 4.2.继电器——接触器控制线路 (7) 五、电器元件的选用 (11) 5.1电气元件选择的原则 (11) 5.2按钮、组合开关的选用 (11) 5.3接触器的选用 (12) 5.4热继电器的选择 (12) 5.5熔断器的选择 (13) 5.6控制变压器的选择 (13) 六、可编程控制器PLC控制系统的设计 (16) 6.1控制线路的改造及PLC的选用 (16) 6.2PLC的外部接线 (17) 七、设计总结 (19) 参考文献 (20) 3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 答：电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小，所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流将很大。I st=U N/R a 3.12他励直流电动机启动过程中有哪些要求？如何实现？ 答：他励直流电动机启动过程中的要求是：1启动电流不要过大；2不要有过大的转矩。 可以通过两种方法来实现：1 降压启动2 在电枢回路内串接外加电阻启动 3.13（1）他励直流电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？ 答：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。 （2）若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0和T L=T N两种情况加以分析）？ 答：如果忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，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加而严重过载。 （3）当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况？ 答：当电动机运行在额定转速下，如果突然将励磁绕组断开，转速为零，导致停车。 3.15一台他励直流电动机的技术数据为：P N=2.2kW, U N=U f=110V, n N=1500r/min, ?N=0.8, R a=0.4?, R f=82.7? ①求额定电枢电流I aN ； P N=U N I aN?N 2200=110×I aN ×0.8 I aN =25A ②求额定励磁电流I fN； U f =R f I fN I fN=110/82.7=1.33A ③求励磁功率P f； P f =UfI fN =146.3W ④求额定转矩T N ； T N=9.55P N/n N=14Nm ⑤求额定电流时的反电动势； E N=U N-I N R a =110V-0.4*25=100V ⑥求直接启动时的启动电流； I st=U N/R a=110/0.4=275A ⑦如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，那么启动电阻为多少？此时启动转矩又为多少？ 启动电阻 2I N>U N /(R a+R st) R st>1.68? 机械传动控制 考试题型 客观题（填空10*3 、选择10*2’） 主观题（简答3*5 、控制电路分析3*5 、电路设计2*10） 一、概念填空、选择判断、简答 1生产机械的负载特性大致可分为哪几种类型？掌握其特性曲线的特点。（1）恒转矩型负载特性：特点是负载转矩为常量，依照负载转矩与运动方向的关系，可以将恒转矩型的负载转矩分为反抗性恒转矩负载（方向恒与运动方向相反）和位能性恒转矩负载（方向恒定，与运动方向无关）。属于这一类的生产机械有提升机构、提升机的行走机构、皮带运输机以及金属切 削机床等。 （2）离心式通风机型负载特性：这一类型的负载时按离心力原理工作的，如离 心式鼓风机、水泵等的负载转矩T L 与n的二次方成正比T L =Cn2，C为常数。 如图2.5所示 （3）直线型负载特性：直线型负载的负载转矩T L 随n的增加而成正比地增大， 即T L =C*n，C为常数。如图2.6所示。 （4）恒功率型负载特性：恒功率型负载的负载转矩T L 与转速n成反比，即 T L =K/n，或K=T L n∝P（P为常量）。例如车床加工、在粗加工时，切削量大， 负载阻力大，开低速；在精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。当选择这样的加工方式时，不同的转速下，切削功率其余不变。 2直流他励电动机直接启动特点是？直流发电机通常按励磁方法分类。 （1） （2）直流发电机通常按励磁方法来分类，分为他励、并励、串励和复励发电机。 ①他励直流发电机：励磁回路的 电流由外电源供给，与电枢回路 没有电的联系。 ②并励直流发电机：励磁回路与 电枢回路是并联的，励磁回路两 端的电压相等。 ③串励直流发电机：励磁电流与 电枢回路是串联的，励磁回路与 电枢回路的电流相等。 ④复励直流发电机：主极有两个励磁绕组，其一与电枢绕组并联，另一个和电枢绕组串联。 3异步交流电动机直接启动特点是？交流发电机分类、转速、转动方向等问题 （1）a、定子电流大，I st =（5~7）I n 。异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于 转子处于静止状态，定子旋转磁场以最快的相对速度（即同步转速）切割转子导体，在转子绕组中感应到很大的转子电动势和转子电流，从而引起很大的定子电流。 b、启动转矩较小，T st =（0.8~1.5）T N 。启动时s=1，转子功率因素cosφ2很 特点：直流他励电动机直接启动，会有很大的电枢电流，产生很大的冲击转矩。对电源和负载都会产生不良的影响。因此，除非是很小功率的电机，一般不应直接启动。 湖南工业大学 课程设计 资料袋 机械工程学院（系、部）2012 ~ 2013 学年第二学期课程名称机电控制技术课程设计指导教师吴吉平职称教授 学生姓名陈谷专业班级机设1005 学号10405700420 题目平面磨床的电气控制 成绩起止日期2013 年6 月14 日～2013 年 6 月23 日 目录清单 湖南工业大学 课程设计任务书 2012 —2013 学年第二学期 机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业 5 班课程名称：机电控制技术课程设计 设计题目：平面磨床的电气控制 完成期限：自2013 年 6 月14 日至2013 年 6 月23 日共 1 周 指导教师（签字）：2013 年 6 月14 日系（教研室）主任（签字）：2013年 6 月24 日 机床电气控制技术 设计说明书 平面磨床的电气控制 起止日期：2013 年6月14 日至2013年6月23 日 学生姓名陈谷 班级机设1005 学号10405700420 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院 2013年 6月23日 目录 一、设计要求 (1) 二、电力拖动及控制要求 (2) 三、平面磨床电气控制电路 (4) 3.1主电路 (4) 3.2控制电路 (4) 3.3联锁、保护环节 (5) 3.4电磁吸盘控制电路 (6) 3.5照明电路与去磁器 (6) 四、平面磨床控制电路图及其解析 (7) 4.1选用控制线路的设计方法 (7) 4.2.继电器——接触器控制线路 (8) 五、电器元件的选用 (11) 5.1电气元件选择的原则 (11) 5.2按钮、组合开关的选用 (11) 5.3接触器的选用 (12) 5.4热继电器的选择 (12) 5.5熔断器的选择 (13) 5.6控制变压器的选择 (13) 六、可编程控制器PLC控制系统的设计 (15) 6.1控制线路的改造及PLC的选用 (15) 6.2PLC的外部接线 (16) 七、设计总结 (18) 参考文献 (19) 参考答案 第2章机电传动系统的动力学基础 解：已知，传动比j 1=3，j 2=2，，η=。 根据公式（）可得等效负载转矩T L 为 =m 根据公式（）等效飞轮转矩 为 =m 2 解：（a ）、（c ）、（d ）、（e ）稳定系统；（b ）不稳定系统。 第3章电动机的工作原理及机械特性 解：（1）根据公式（）电枢电阻R a 为 = =~(Ω) 在此，取Ra=(Ω) （2）理想空载转速n 0为 （3）额定转矩T N 为 T N =52.5-n N =-1000-n 0=-1127 O n (r/min)T (N·m) -T N =-52.5n N =1000 n 0=1127 解：（1）额定电枢电流I aN为 （2）额定励磁电流I fN为 （3）励磁功率P f为 （4）额定转矩T N为 （5）额定电流时的反电动势E为 （6）直接启动时的启动电流I st为 （7）如果启动电流I st≤2I aN时，那么启动电阻R st为 此时启动转矩T st为 解：（1）额定电压U N=220/380V表示“△”接法的额定电压为220V，“Y”接法的额定电压为380V。因此线电压为380V时，三相定子绕组应采用“Y”接法。 （2） ■极对数p 根据电动机的型号Y132-6知电动机的级数为6，则极对数p=3。 ■同步转速n0为 ■额定转速下的转差率S N为 ■额定转矩T N为 ■启动转矩T st为 由技术参数表可知，T st=2 T N=2×= ■最大转矩T max为 由技术参数表可知，T max=2 T N=2×= ■启动电流I st为 由技术参数表可知， “△”接法：I st==×= “Y”接法：I st==×= （3）额定负载时，电动机的输入功率P I 根据P48，公式（）可得电动机的输入功率P I为 解：（1） ■当定子电路的电源电压U=U N时， 额定转矩 启动转矩T st==×=·m ■当定子电路的电源电压U=时，查P56 表3-2可知， 启动转矩==×=·m 综上，当负载转矩T L=250N·m时，在定子电路的电源电压U=U N的情况下电动机能够正常启动；在定子电路的电源电压U=的情况下电动机不能正常启动。 （2）采用“△”启动时的启动转矩T st△为 T st△= 采用“Y”启动时，启动转矩T stY为 T stY=T st△/3=3= T N 因此，采用Y-△降压启动时，在负载转矩为的情况下，电动机不能正常启动；在负载转矩为的情况下，电动机能正常启动。 （3）采用自耦变压器降压启动，设压降为，查P56 表3-2可知， 启动电流==×= 启动转矩==×= N·m ------单选 通常应用到拖动系统需要迅速而准确地停车及卷扬机重物的恒速下放的场合的制动形式是 收藏 A. 反馈制动 B. 再生制动 C. 能耗制动 D. 反接制动 回答错误!正确答案： C 广泛应用于洗衣机、电风扇等设备上的电动机形式为 收藏 A. 同步电动机 B. 三相线绕式异步电动机 C. 单相异步电动机 D. 三相鼠笼式异步电动机 回答错误!正确答案： C 下列叙述正确的是 收藏 A. 步进电动机的机构形式繁多，工作原理也各不相同 B. 步进电动机结构与一般的旋转电动机不同，没有定子和转子的分别 C. 步进电动机不能把电脉冲信号转换为直线位移 D. 步进电动机是一种将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的机电执行元件 回答错误!正确答案： D 当晶闸管元件阳极与阴极之间加上多大的直流电压时，能使元件导通的控制极最小电流（电压）称为触发电流（电压） 收藏 A. 3V B. 5V C. 10V D. 6V 回答错误!正确答案： D 关于步进电动机通电方式中，“拍”的描述正确的是 收藏 A. 步进电动机每一拍只能有一相电源通电 B. 步进电动机的拍数就是其电源相数 C. 若为三相步进电动机，从一相通电，切换到另一项通电，即为一拍 D. 步进电动机从一种通电状态转换到另一种通电状态就叫做一“拍” 回答错误!正确答案： D 用拖动转矩Tm、制动转矩TL和动态转矩Td表示的转矩平衡方程式可以写为收藏 A. Tm－TL ＝ Td B. Td－TL ＝ Tm C. Tm+ TL ＝ Td D. Td +Tm ＝ TL 回答错误!正确答案： A 下列关于机电传动系统中的负载转矩TL的描述正确的是 收藏 A. 假定电动机某一转动方向为正，负载转矩TL与转速n的方向一致时为正向 B. 假定电动机某一转动方向为正，负载转矩TL与转速n的方向相反时为正向 C. 若TL与n符号相同，则表示TL的作用方向与n相反，TL为拖动转矩 D. 若TL与n符号相反，则表示TL的作用方向与n相同，TL为制动转矩 回答错误!正确答案： B 为了实现生产设备的多点控制，接线的组成原则是 收藏 A. 各启动按钮的常开触点并联，各停止按钮的常闭触点串联 B. 各启动按钮的常开触点串联，各停止按钮的常闭触点并联 C. 各启动按钮的常开触点串联，各停止按钮的常闭触点串联 D. 各启动按钮的常开触点并联，各停止按钮的常闭触点并联 回答错误!正确答案： A 下面那种情况下，可能会发生飞车事故，需要设定相应的保护装置 收藏 机电传动与控制考试样题 一．选择题（从下列各题备选答案中选出一个正确答案，再将其代号写在题后的括号内，每小题2分，共10分） 1．机电传动系统处于动态时，系统中必然存在一个动态转矩Td ，当Td>0时，表示系统处于 （ B ） A 匀速运行状态; B 加速运行状态; C 减速运行状态; D.静止状态 2. 下列启动方法中，不能用于鼠笼式异步电动机的是 （ D ） A 电阻或电抗器降压启动； B 直接启动； C 星形－三角形降压启动； D 转子电路逐级切除启动电阻 3．为了实现生产设备的多点控制，接线的组成原则是 （ A ） A 各启动按钮的常开触点并联，各停止按钮的常闭触点串联 B 各启动按钮的常开触点并联，各停止按钮的常闭触点并联 C 各启动按钮的常开触点串联，各停止按钮的常闭触点并联 D 各启动按钮的常开触点串联，各停止按钮的常闭触点串联 4．下列对他励电动机机械特性的描述，不属于人为特性的是 （ A ） A 在额定电压和额定磁通下，电枢电路内不接任何电阻时的机械特性； B 电枢电路串接电阻时的机械特性； C 降低电源电压时的机械特性； D 改变磁通时的机械特性 5．可工作于交流电源的晶闸管形式是 （ B ） A 可关断晶闸管 B 双向晶闸管 C 大功率晶闸管 D 功率晶闸管 二．填空题（每空1分，共10分） 1．尽管电动机种类繁多、特性各异，生产机械的负载性质也可以各种各样，但从动力学的角度来分析，都应服从动力学的一般规律，即在同一传动轴上电动机的转距T M 、负载转距T L 、转轴角速度w 三者之间符合关系式（1）dt d J T T L M ω=-。 2．在诸如电车下坡这样的过程中，当电动机在负载的拖动下使得电动机的实际转速n 大于其理想空载转速n 0（即n>n 0），电枢电流I a 反向，电磁转矩T 反向变为制动转矩而产生的制动称为（2）反馈制动或再生制动或发电制动；在要求生产机械迅速减速、停车或反向的场合，将电枢电压U 改变方向而产生的制动称为（3）电源反接制动。 3．为了衡量机械特性的平直程度，引进了一个机械特性硬度的概念，记作β，其定义为转距变化dT 与所引起的转速变化dn 的比值。根据β值的不同，可将电动机机械特性分为三类，其中若β→∞时称为（4）绝对硬特性。 4．异步电动机依据电磁感应和电磁力的原理使定子以低于同步转速n 0的转速n 旋转，其转差率S 用n 0和n 表示的关系式为（5）0 0n n n S -= ，转差率是异步电动机的一个重要参数。 5．为适应不同的负载，PLC 可以有多种输出方式，其中双向晶闸管输出方式可用于交流负载，晶体管输出方式用于直流负载；既可用于交流负载，又可用于直流负载的输出方式是（6） 江南大学现代远程教育第三阶段测试卷 考试科目:《机电传动控制》第六章至第八章（总分100分） 时间：90分钟 __________学习中心（教学点）批次：层次： 专业：学号：身份证号： 姓名：得分： 一、选择题（本题共15小题，每小题1分，共15分） 1、( )微处理器被应用到可编步伐控制器中，从而真正成为1一种电子计算机工业控制装置。 A.60年代后期 B.70年代初期 C.70年代中期 D.70年代后期 2、FX2N系列可编步伐控制器提供一个常开触点型的初始脉冲是( )，用于对步伐作初始化。 A.M8000 B.M8001 C.M8002 D.M8003 3、PLC程序中的END指令的用途是( ) A.程序结束，停止运行； B.指令扫描到端点，有故障； C.指令扫描到端点，将进行新扫描； D.A和B 4、PLC的程序编写有哪种图形要领?( ) A.梯形图和流程图 B.图形符号思维规律 C.继电器原理图 D.卡诺图 5、PLC的基本系统需要那些模块组成?( ) A.CPU模块 B.存储器模块 C.电源模块和输入输出模块 D.以上都要 6、PLC的计数器是( ) A.硬件使成为事实的计数继电器 B.一种输入模块 C.一种定时时钟继电器 D.软件使成为事实的计数单元 7、PLC的内部辅助继电器是( ) A.内部软件变量，非现实对象，可屡次使用 B.内部微型电器 C.一种内部输入继电器 D.一种内部输出继电器 8、PLC的输入继电器是( ) A.装在输入模块内的微型继电器 B.现实的输入继电器 C.从输入端口到内部的路线 D.模块内部输入的中间继电器路线 9、PLC的特殊匡助继电器指的是( ) A.提供具备特定功能的内部继电器 B. 断电保护继电器 C.内部定时器和计数器 D.内部状态指示继电器和计数器 10、PLC机的( )输出是无触点输出，用于控制交流负载。《机电传动控制与PLC技术》---实验教学大纲
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