机电传动控制总复习

一、 选择题

1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和__动态转矩_之和所平衡。

2、机电传动系统稳定工作时中如果TM>TL，电动机旋转方向与TM相同，转速将产生的变化是 加速 。

3、机电传动系统中如果TM

5、设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机转矩TM与n__一致、_的方向为_正向__。

6、_位能转矩__的作用方向恒定，与运动方向无关。

7、起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性是_位能型恒转矩__。 8、下面哪个部分是属于直流电动机的定子部分？励磁绕组

9、复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是 一部分串联其他的并联 。 10、直流电动机最常用的启动方式是_降压启动_。

11、_调压调速__的调速方式可以实现对恒转矩型负载的无极调速。 12、直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变_Φ__。 13、直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变__ U __。 14、τm是反映机电传动系统_机械惯性_的物理量。 15、加快机电传动系统的过渡过程，可以减少_ GD2 _。

16、绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩__不一定_。 17、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__增加__。 18、一台三相异步电动机运行时转差率为s?0.25，此时通过气隙传递的功率有 25%的转

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子铜耗 。

19、绕线式三相异步电动机，转子串电阻起动时 起动转矩增大，起动电流减小 20、设计在f1?50Hz电源上运行的三相感应电动机现改为在电压相同频率为60Hz的电网上，其电动机的 Tst减小，Tmax减小 。

21、三相异步电动机带动一定负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机转矩___不变____。

22、鼠笼式异步电动机不采用__逐级切除启动电阻__方法启动。

23、负载工作点不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点。

24、三相交流异步电动机采用能耗制动时，应采取的方法是 切断三相电源，并在定子二相绕组中通入直流电

25、不能用于交流鼠笼式异步电动机的调速控制方法是 串级调速 。

26、普通晶闸管导通之后，要恢复其阻断状态，应该采取的措施是 阳极电压取反 27、带电阻性负载的单相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为__2U2、___，最大反向电压为__2U2____。

28、带电阻性负载的单相半波可控整流电路中，?的移向范围是__0~?___，而对应的?的变化范围为___0~?___。

29、带电阻性负载的三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为__2U2____，最大反向电压为___6U2____。

30、在单闭环直流调速系统中，若要组成有静差的调速系统，则调节器应采用_ P调节器__。

31、在单闭环直流调速系统中，若采用比例调节器，闭环系统的静态转速降与开环系统转速降的关系为_1/（1+K）倍__。

32、正常运转的直流无差调速系统，当△U=0时，系统将 在给定转速下运转 。 33、消除交流伺服电动机“自转”现象的方法是？ 增加转子导条的电阻

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34、对一台确定的步进电动机而言，其步距角决定于__电机的通电方式____。 35、步进电动机转角与脉冲电源的关系是__与电源脉冲数成正比_____ 36、步进电动机的主要性能指标不包含 启动转矩 。 37、决定电动机容量的主要因素是_电动机的过载能力____。 38、下列电器哪一种不是自动电器？ 组合开关 39、接触器的常态是指？ 线圈未通电情况

40、电压继电器的线圈与电流继电器的线圈相比，特点是 电压继电器的线圈匝数多、导线细、电阻大 。

41、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( 关断状态 )

42、若增大SPWM逆变器的输出电压基波频率，可采用的控制方法是 增大正弦调制波频率

43、将直流电能转换为交流电能馈送给交流电网的变流器是 有源逆变器 。 44、单相半波可控整流带电阻性负载R电路，设变压器二次侧相电压有效值为U2，则直流电流平均值为 0.225U2(1?cos?) 。 R45、晶闸管串联时，为达到静态均压，可在晶闸管两端并联相同的 电阻

46、采用交流接触器、按钮等构成的鼠笼式异步电动机直接启动控制电路，在合上电源开关后，电动机启动、停止控制都正常，但转向反了，原因是 引入电动机的电源相序错误 。

47、在鼠笼式异步电动机反接制动过程中，当电动机转速降至很低时，应立即切断电源，防止 电动机反转 。

二、 48、接触器的文字符号是 KM 。 三、 填空题

1. 机电传动系统的发展经历了 成组拖动 、单电动机拖动和 多电动机拖动 三个阶

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段。

2. 生产机械的机械特性指电动机轴上的 负载转矩 和 转速 之间的函数关系。 3. 直流电动机的结构包括 定子 和 转子 两部分。

4. 直流发电机按励磁方法来分类，分为 他励 、并励、串励和 复励 四种。 5. 直流发电机的重要运行特性是 空载特性 和 外特性 。

6. 直流他励电动机的制动状态分为 反馈制动 、反接制动和 能耗制动 三种形式。 7. 直流他励电动机的反接制动分为 电源反接制动 和 倒拉反接制动 两种。 8. 直流电动机的启动方法有 降压启动 和 电枢电路外串启动电阻 。 9. 要有效地缩短过渡过程的时间，应设法 减少GD2 和 加大动态转矩Td 。 10. 11. 12. 13.

常用的交流电动机有 三相异步电动机 和 同步电动机 。 三相鼠笼式异步电动机的启动方式有 全压启动 和 降压启动 。 三相鼠笼式异步电动机常用的调速方式 变极调速 和变频调速 。

直流电动机常用的调速方法有改变电枢电路外串电阻、 改变电枢电压 和 改

变主磁通 。 14.

电气控制系统中常设的保护环节是 短路保护 、 过电流保护 、长期过载保

护、零电压与欠电压保护和弱励磁保护。 15. 16.

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 阳极电压降到零或反向 ，阻断后它所承受

的电压大小决定于 电源电压 。 17. 18. 19. 20.

我国规定的标准短时工作制运行时间是 10min 、 30min 、60min及90min。 我国对顶专供重复短时工作制的标准暂载率为 15% 、 25% 40%及60%。 交流异步电动机常用的调速方法有 调压 、 改变极对数 、 变频 。 异步电动机，现运行在正向电动状态，现采用电 源反接制动停车，则应把 电动

机三相电源的相序改变 ，当转速接近零时，应 将电源切断 。

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21. 在脉动磁场作用下的单相异步电动机是没有 启动 能力，所以为了解决这一问

题，经常采用 电容分相式（或罩极式单相） 异步电动机。 22. 23. 24.

自动调速系统的动态技术指标为 最大超调量 、 过渡过程时间 、 震荡次数 。 伺服电动机是将 电 信号转换成 轴上的转角或转速 信号的控制电机。 单闭环直流调速系统，放大器采用比例调节器，则该系统是一个 有静差调速 系

统。

25. 三相异步电机转速为n，定子旋转磁场的转速为n1，当n?n1时为 电动 运行状态；当n?n1时为 发电 运行状态；当n与n1反向时为 电磁制动 运行状态。

四、 判断题

3√、典型生产设备的机械特性中，反抗转矩方向总是与运动方向相反。 5√、机电传动系统中低速轴转矩大，高速轴转矩小。

6√在机电传动系统的运动方程式中，位能转矩符号有时为正、有时为负。

9√直流他励电动机启动前必须先加励磁电流在运转过程中决不允许励磁电路断开或励磁电流为零

13√直流他励电动机的弱磁调速常常和降压调速配合使用，以扩大调速范围。 18√直流电动机的机械特性曲线是描述电机的转矩与转速关系的曲线。 19√缩短机电传动系统过渡过程时间应设法减少GD2。

21√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时，不能采用星形——三角形启动。 31√三相异步电动机转子和旋转磁场之间的转速差是保证转子旋转的主要因素。 32√转子电路传电阻的调速方法只适用于绕线式异步电动机。

33√带变动负载时电动机用等值法初选容量后，还必须效验其启动转矩和过载能力。 36√很多场合中，同一套晶闸管电路即可实现整流，又可实现逆变。

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37√晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用。 39√直流电器的线圈能串联使用。

41√直流接触器比交流接触器更适用于频繁操作的场合。 42√交流电器的线圈能接入与其额定电压相等的直流电源中使用。

43√单闭环无静差调速系统，是按偏差进行控制的，能减少偏差并最终消除偏差。 45√变频器基频以下的变频调速时，要求U/f保持常数。 47√变频调速系统属于转差功率不变型调速系统。

50√带变动负载时电动机用等值法初选容量后，还必须效验其启动转矩和过载能力。 51√电器控制中熔断器的作用是防止电气线路短路。 53√力矩电动机一般转速比较低。

54√伺服电动机是将电信号转换成轴上的转角或转速信号的控制电机

55√当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在关断状态。

五、 分析与简答题

1. 请简述机电传动系统稳定运行的条件。

a) 电动机的机械特性曲线n=f（TM）和生产机械的特性曲线n=f（TL）有交点（即拖动系统的平衡点）；

b) 当转速大于平衡点所对应的转速时，TM＜TL，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有TM－TL＜０。而当转速小于平衡点所对应的转速时，TM＞TL，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有TM－TL＞０。 2. 请解释机电传动系统稳定运行的含义。 a) 是系统应能以一定速度匀速运转

b) 是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行速度稍有

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变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。 3. 请简述并励发电机电压能建立的条件。 a) 发电机的磁极要有剩磁；

b) 起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同； c) 励磁电阻不能过大。

4. 请简述电动机制动的稳定制动和过渡制动状态的共同点和不同点。 a) 两种制动状态的区别在于转速是否变化

b) 两种制动状态的相同点在于电动机发出的转矩与转速方向相反。 5. 请简述直流他励电动机的三种制动方式的接线方法。 a) 反馈制动为正常接法；

b) 反接制动：电源倒拉反接改变电枢电压的极性；倒拉反接制动在电枢电路内串入附加电阻；

c) 能耗制动将外部电枢电压降为零，并将电枢串接一个附加电阻短接。

6. 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？因电枢加上额定电压，而电枢电阻很小，故IST?UN很大。 Ra7. 对电动机的启动有哪些主要要求？1启动转矩大，电流小2平滑，安全可靠3简单方便，功耗小

8. 直流他励电动机启动时，若在加上励磁电流之前就把电枢电压加上，这时会产生什么后果（从TL=0和TL=TN两种情况加以说明）？ 1 .TL=0时飞车 2. TL=TN时电枢电流很大。

9. 有静差调节系统和无静差调节系统的含义是什么？

a) 依靠被调量（如转速）与给定量之间的偏差来进行调节，使被调亮接近不变，但又必须具有偏差（即?U?0）的反馈控制系统，即有静差调节系统。该系统中采用比例调节器。

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b) 依靠偏差进行调节，使被调量等于给定量（即?U?0）的反馈控制系统，即无静差调节系统。该系统中采用比例积分调节器。 10.

什么是整流器？什么是逆变器？什么是有源逆变器？什么是无源逆变器？

a) 交流电变成直流电的装置称为整流器，反之称为逆变器

b) 把直流电逆变为同频率的交流电反馈到电网去，称为有源逆变器；把直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载，则成为无源逆变器。 11.

对晶闸管触发电路产生触发脉冲有哪些要求。

1足够大的触发电压和电流2有一定的脉冲宽度3不触发时的输出电压小，最好为负，前沿要陡4与主电路同步 12.

什么叫调速范围？什么叫静差度？这两项静态指标之间有何关系？

a) 调速范围是指电动机在额定负载下最高转速和最低转速之比，即D?nmax/nmin； b) 静差率是指负载由理想空载转速到额定负载所对应的转速降落于理想空载转速之比，即S??n/n0

c) D与S之间是相互关联的，调速范围是指在最低转速时还能满足给定静差率要求的转速可调范围；对静差率要求越小，允许的调速范围也越小。 13.

试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速？减速？还是匀速？（图中箭头方

向为转矩的实际作用方向）

TMTMnTLTM>TLnTLTM>TLTMnTLTLnTMTM=TLTM

a）加速 b）减速 c）减速 d）加速 14.

在图中，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？

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n12n12Tn12n21T

TT

1、2、4稳定运行，3不稳定运行。

15. 在电动机控制线路中，已装有接触器，为什么还要装电源开关？它们的作用有何不同？

答：电源开关如铁壳开关、自动空气开关一般不适宜用来频繁操作和远距离控制，而一般的电动机控制都有这方面的要求。交流接触器适用于频繁地遥控接通或断开交流主电路，它具有一般电源所不能实现的遥控功能，并具有操作频率高、工作可靠和性能稳定等优点。但交流接触器保护功能较差，不具备过载、短路等保护功能，而这些功能又是通常电动机控制回路所必须的。一般电源开关，特别是自动空气开关，它的保护机构完善齐全，能对电动机进行有效保护。所以需由两者配合使用才能做到控制灵活、保护齐备。

16. 热继电器能否作短路保护？为什么？

答：热继电器不能作短路保护。因为热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及操作机构传递信号的惰性原因，使热继电器从过载开始到触头动作需要一定的时间，也就是说，即使电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬时动作，因此热继电器不能用作短路保护。

17. 直流调速系统如下图所示，试分析是何种调速系统？有哪些反馈？并分析当负载增加后，系统的调整过程。（四道题目，图分别是P309图11.9的速度负反馈、P312图11.10

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的电压负反馈、P313图11.11的电压负反馈和电流正反馈系统、P315图11.13电流截止负反馈）。

调整过程可参考下面电压负反馈调速系统的形式：

18. 在变压变频的交流调速系统中，给定积分器的作用是什么？

答：给定积分器是一个具有限幅的积分环节，它将给定的正、负阶跃信号转换成正、负斜坡信号。正斜坡信号使启动过程变得平稳，实现软启动；负斜坡信号使停车过程变得平稳。 六、 计算题

1. 有一直流电动机脉宽调速系统（PWM-M）, 若外加电源电压U(E)=100V，脉冲频率

f=4000HZ，在脉冲周期内全导通时的理想空载转速n01=1000r/min，如要求电动机的理

想空载转速n02=400r/min，问：此系统在一脉冲周期内的导通时间（脉冲宽度）T1应是多少？

11?s?0.25msf4000解：

T（n01?n02）0.25(1000?400)故T1??ms?0.175ms2n012?1000因T?2. 一台三相异步电动机，定子绕组接到频率为f1?50Hz的三相对称电源上，已知它运行在额定转速nN?960r/min。问： （1） 该电动机的极对数p是多少？ （2） 额定转差率SN是多少？

（3） 额定转速运行时，转子电动势的频率f2是多少？

解：（1） 已知异步电动机额定转差率较小，现根据电动机的额定转速nN?960r/min，便可判断出它的同步转速n0?1000r/min。于是p?60f160?50??3 n01000 10

（2）额定转差率SN?n0?nN1000?960??0.04 n01000 （3）转子电动势的频率f2 f2?SNf1?0.04?50Hz?2Hz

3. 有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：P2N?10KW,nN?1460r/min,UN?380V，

?接法，?N?0.868，cos?N?0.88，Tst/TN?1.5，Ist/IN?6.5。试求：

1定子磁极数p；2额定输入电功率PIN，额定电流IN；3采用Y—?换接启动时的启动电流和启动转矩。

解：（1）现根据电动机的额定转速nN?1460r/min，便可判断出它的同步转速

n0?1500r/min。于是p?60f160?50??2 n01500 （2）P1N?（3）IstYTstY?PN?N?P1011.521NKW?11.52KW IN??A?20A 0.8683UNcos?3?380?0.88Ist6.5INPN6.5?2010?103??A?A?43.3A TN?9.55?9.55N?m?65.4N?m 333nN1460Tst1.5TN1.5?65.4??N?m?32.7N?m 3334. 有一直流调速系统，n01?1450r/min，n02?145r/min，?nN?10r/min，试求：系统的调速范围和系统允许的静差度。解：系统的调速范围D?系统允许的静差度S?S2??nN10??0.069 n02145nmaxn01??nN1450?101440????10.67 nminn02??nN145?101355如图所示，在单相半波可控整流电路中，设负载为纯电阻，交流电源电压U2为220V，输出的直流平均电压

Ud=50V，输出电流平均值Id=20A。试求：

1晶闸管的控制角2电流有效值Ie。 解：（1）根据Ud?0.45U22Ud1?cos?2?50100 故 cos???1??1??1?0??90? 20.45U20.45?22099（2）单项半波纯电阻的电流波形系数K=2.22，故电流有效值 Ie?KId?2.22?20A?44.4A 5. 一台直流他励电动机，其额定数据为：PN?17KW,nN?1500r/min,UN?220V， IN?91A，

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Ra?0.22?。试求：1额定转矩TN；2直接启动时的启动电流Ist；3如果采用降压启动，

启动电流仍限制为额定电流的两倍，电源电压应为多少？解：（1）额定转矩

PN17?103TN?9.55?9.55N?m?108.2N?m

nN15006. （2）直接启动时的启动电流Ist?UUN220???A?1000A（3）降压启动时Ist?2IN故电源

Ra0.22Ra电压 U?2INRa?2?91?0.22V?40V

7. 一台直流他励电动机，其额定数据为：PN?2.2KW,nN?1500r/min,UN?110V， ??0.8，

Ra?0.4?。试求：1.额定转矩TN，额定电枢电流IN；TN?14N?m， IN?PN?25A 2.UN?直接启动时的启动电流Ist；Ist?275A 3.如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？

?? IstUUN?110??2IN 故Rst?N?Ra???0.4???1.8?， Ra?Rad2IN?2?25?8．一台50Hz、八极的三相感应电动机，额定转差率sN?0.04，问该机的同步转速是多少？当该机运行在700r/min时，转差率是多少？当该机运行在800r/min时，转差率是多少？当该机运行在起动时， 转差率是多少？ 解 同步转速 n1?60f160?50?r/min?750r/min p4 额定转速 nN?(1?sN)n1?(1?0.04)?750r/min?720r/min

当n?700r/min时，转差率 s?当n?800r/min时，转差率 s?n1?n750?700??0.067 n1750n1?n750?800???0.067 n1750n1?n750??1 n1750当电动机起动时，n?0，转差率 s?

9. 一台三相四极50Hz感应电动机，PN?75kW，nN?1450r/min，UN?380V，IN?160A，

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定子Y接法。已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的90%，pCu1?pCu2，pFe?2.1kW。试计算额定运行时的电磁功率、输入功率和功率因数。解 转差率

s?PP1500?1450?0.0333 输出转矩 T2?9.552?9.55N?494.2N?m

1500nnN电磁功率 Pem?Tem?1?T2494.22??1500?1??kW?86.21kW 0.90.960转子铜耗 pCu2?sPem?0.0333?86210W?2870W 定

子

铜

pCu1?pCu2?2870W输入功率

P)W?91180W 1?(pCu1?pFe)?Pem?(2870?2100?86210功率因数 cos?1?P13UNIN?911803?380?160?0.867

10. 有一电阻性负载，需要直流电压Ud=70V、电流Id=30A供电，若采用单相半波可控整

Ud?0.45U2流电路，直接接在220V的交流电网上，试计算晶闸管的导通角θ。解：

?1?cos??

2??65.5? 晶闸管的导通角θ =180-65.5=114.5°

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