《机电传动控制》复习

考试题型说明与要求一、简答题(9题*6分=54分)答出要点，简要解释，不要求原话二、计算题(2题*12分=24分)公式利用正确，计算精确到小数点后两位三、分析作图题(2题*11分=22分)主电路、控制电路、PLC接线图、梯形图基本概念电磁感应定律中产生感应电动势的方法。线圈中的磁链发生变化可能由两个方面的原因引起的：1磁通本身由交流电产生，即磁通本身随着时间在变化。2磁通本身虽然不变，由于线圈与间有相对运动使得中的磁链发生改变。3切割电动势。三相交流电机的调速方法。三相交流电机的调速方法主要有四种：改变定子电压U1、定子电路串入电阻或电抗、转子电路串入电阻或电抗、定子电源频率f1等。直流电机为什么不允许直接启动，有什么危害。对直流电动机而言，在未启动之前n=0,E=0,而Ra一般很小。当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流为：这个电流很大，一般情况下能达到其额定电流的（10～20）倍。过大的启动电流危害很大.对电动机本身、机械系统、供电电网造成重要影响，因此，不允许直接启动。分析判断题试列出以下几种情况下系统的运动方程式，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）机电传动系统稳定运行的充分必要条件是什么？下图中，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？稳定运行的充要条件是：1）生产机械的机械特性曲线与电动机的机械特性曲线有交点；2）在平衡点对应的转速之上应保证TMTL;在平衡点对应的转速之下应保证TMTL。计算题某台他励直流电动机，额定功率为22kW，额定电压为220V，额定电流为115A，额定转速为1500r/min，电枢回路总电阻为0.1，忽略空载转矩，电动机带额定负载运行时，要求把转速降到1000r/min，计算：（1）采用电枢串电阻调速需串入的电阻值；（2）采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少；（3）上述两种调速情况下，电动机的输入功率与输出功率（输入功率不计励磁回路之功率）；（4）若采用弱磁升速调速，要求负载转矩为0.6，转速升到为2000r/min，此时磁通应该降到额定值的多少倍。三、出题范围本书全部内容的基础部分绪论、直流电机、交流电机的机械特性、机电控制方式为重点内容纯记忆知识点较少，注重对知识的掌握和临场发挥各章重点如后第二章机电传动系统动力学基础单轴机电传动系统的运动学方程及多轴机电传动系统的参数折算方法机电传动系统的负载特性机电传动系统的过渡过程的影响因素机电传动系统稳定运行的条件1、下图中，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？（a)、c）、(b)、(e)符合条件，为稳定平衡点；（(d)不符合条件，不是稳定平衡点2、试列出以下几种情况下系统的运动方程式，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）dtdnGDTTLM3752习题与思考2.3试列出以下几种情况下（见图2.3）系统的运动方程式，并针对各系统说明：(1)T,TL的性质和符号，并带入运动方程。(2)运动状态是加速，减速还是匀速？T=TLTTLTTLTTLTTLTTTTTTTLTLTLTLTLTLnnnnnnnnnTTTTLTLTLT=TLTTLTTL符号性质T+拖动转矩TL+制动转矩运动方程：状态：匀速T-制动转矩加速TL+拖动转矩运动方程：T-制动转矩减速TL+拖动转矩运动方程：22/min0375NmrLNmNmsGDdnTTdt22/min0375NmrLNmNmsGDdnTTdt22/min0375NmrLNmNmsGDdnTTdt第三章、直流电机直流电机按励磁方式的分类机械特性的计算与绘制直流电机为什么不允许直接启动，有什么危害直流电机的启动与调速方法直流电机制动的方式例3.1一台Z2系列的他激直流电动机，PN=22KW,UN=220V,IN.=116AnN=1500r/min，试计算并绘制：（1）固有机械特性（2）电枢回路串Rad=0.4Ω电阻的人为机械特性；（3）电源电压降至为100V时人为特性（4）弱磁至Φ=0.8ΦN时的人为特性322002210220116220000.750.750.1961162201160.9160.13215002201667min0.1320.196166716671.189.55()9.550.132NNNaNNNaeNNNeNaeNUPRURKnUrnKRnnTTTK解：（1）固有特性：（2）串入Rad的人为特性：在直角坐标系标出理想空载点和额定工作点，连接直线，如图3.8中1所示0220.1960.4166716673.589.55()9.550.132aadeNRRnnTTTK其人为特性曲线如图2所示（3）降低电源电压的人为特性：221000.9167581.18T9.55()0.1329.550.132aeNeNRUnTTKK其人为特性曲线如图3所示（4）弱磁时的人为特性：221000.19620831.840.89.55(0.8)0.80.1329.55(0.1320.8)NaeNeNURnTTTKK其人为特性曲线如图4所示图3.8改变不同参数时的人为特性0TLTn208316677584123答：在电动机未启动之前n=0，E=0，而Ra很小。所以将电动机直接接入电网并施加电压启动电流很大，一般达到额定电流的10—20倍。这样大的启动电流使电动机在换向过程中产生危险地火花，烧坏整流子，同时过大的电枢电流产生过大的电动应力，还可能引起绕组的损坏，而且产生与启动电流成正比例的启动转矩，会在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲击，使机械传动部件损坏。限制直流电动机的启动电流，一般有两种方法：直流电动机一般为什么不允许直接启动？如直接启动会发生什么问题？应采用什么方法启动比较好？一是降压启动，即在启动的瞬间，降低供电电源电压，随着转速n的升高，反电势E增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压UN时，电动机达到所要求的转速。二是在电枢回路内串接外加电阻启动，此时启动电流Ist=UN/(Ra+Rst)将受到外加启动电阻Rst的限制，随着电动机转速n的升高，反电势E增大，再逐步切除外加电阻一直到全部切除，电动机达到所要求的转速。不能改变3.3一台他励电动机所拖动的负载转矩TL=常数，当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？为什么？这时拖动系统中的哪些量必然要发生变化？0taatLLTKITIKTTTT常数taaE=U-RLTTKa常数常数不变电枢电压或电枢附加电阻改变时I不变这时拖动系统反电势I一定发生改变3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1,如负载转矩TL=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化？是等于，小于还是大于E1？UR,,U,aaLtaaLEITTKIRTa1不变时,则IEEE3.6已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5kW,UN=220V,nN=1500r/min,ŋN=88.5%，试求该电机的额定电流和额定转矩。NNNPP7.5100038.5222088.5%9.55n7.510009.5547.751500NNNNNNNNNUIIAUPPTNm3.8一台他励直流电动机的名牌数据为：PN=5.5kW,UN=110V,IN=62AnN=1000r/min，试绘制出它的固有机械特性曲线：答：221106255000.750.750.2662nNNUPRan21100.26620.0941000NNeNNURakn011011700.094minNNeUrnK55009.559.5552.531000NNNPTNMNnn0nNTNT答：3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5kW,UN=220V,IN=34.4A，nN=1500r/min,Ra=0.242Ω，试计算出此电动机的如下特性：（1）固有机械特性；（2）电枢附加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性；（3）电枢电压为UN/2时的人为机械特性；（4）磁通φ=0.8φN时的人为机械特性。02200.24234.4(1)0.12815002201718min0.12865009.559.5541.381500NNNNNNNURaKenUrnKePTNmn222(2)860min9.55()(3)86064796min9.55()42174.51002074.5min9.55()NaaNaURRrnTKeKeURrnTKeKeURrnTKeKe第3章直流电机的工作原理及特性3.19有一台他励直流电动机：PN=10kW,UN=220V,IN=53.8A，nN=1500r/min,Ra=0.29Ω，试计算：（1）直接启动瞬间的堵转电流Iu；（2）若限制起动电流不超过2IN，采用电枢串电阻启动时，应串入启动电阻的最小值是多少？若用降压启动，最低电压应为多少？习题与思考uuaxNxaNxxaN1)n0,0,220I758.60.292)n0E022201.752253.82253.80.2931.2vNNaNNNNUEURIUUARRURIUIURIURIURI当直接启动瞬间串联电阻时，当直接启动瞬间，（R+R）R用降压启动时nn0nNTNT3.20有一台他励直流电动机：PN=18kW,UN=220V,IN=94A，nN=1500r/min,在额定负载下，求：（1）想降至800r/min稳定运行，外串联多大电阻？采用降压方法，电源电压应降至多少伏？（2）想升速到1100r/min稳定运行，弱磁系数φ/φN为多少？212ad22209418000Ra=0.750.750.22794Ra2200.227940.19910002201105min0.199180009.559.55171.91000R9.55()0.445NNNNNNeNNeNNNaNNeeadadUIPIUIKnUrnKPTNmnRRUTKKRUK答：固有特性：串电阻n=调压：n=1229.55()179.7vmin9.55()0.0210.0210.1060.199aNeeNaNeeNeeNRTKUrURTKKKKe（2）n=1100n=得:Knn0TNTnR13.22有一台他励直流电动机：PN=21kW,UN=220V,IN=115A，nN=980r/min,Ra=0.1Ω，拖动恒转矩负载运行，弱磁调速时φ从φN调到0.8φN，问：（1）调速瞬间电枢电流是多少？（TL=TN）（2）若TL=TN和TL=0.5TN，调速前后的稳态转速各是多少？12200.111.5208.5208.50.213980n0.82200.80.2139805300.1NaNNaNeNNNNaeNNNeNNaUERIEURIVEKnUIRKnUKnARa）调速前：调速瞬间不变I3.22有一台他励直流电动机：PN=21kW,UN=220V,IN=115A，nN=980r/min,Ra=0.1Ω，拖动恒转矩负载运行，弱磁调速时φ从φN调到0.8φN，问：（1）调速瞬间电枢电流是多少？（T