自动控制元件及线路考题

哈工大20**/20**学年春季学期自动控制元件及线路考试题题号一二三四五六七八九十总分附加题分数一、控制系统由哪几部分组成？各有什么作用？（画出系统组成框图）（8分）二、什么是电枢反应?对机械特性有什么影响？（画出相应的机械特性曲线）（5分）三、直流电机有几种工作状态？电压与反电势，电流，电磁转矩，转速，能量关系，在各状态下如何？（6分）四、（1）变压器空载时主磁通是φm，当加上负载后主磁通是多少？（2）一台变比为k=2的变压器，原边额定电压为110V，额定频率为50Hz，问能否接到以下电源上，并说明原因？(6分)a．直流110V；b．交流220V，f=50Hz；c．交流220V，f=100Hz；五、什么是自转现象？如何消除两相伺服电机自转现象？画出相应的机械特性曲线分析。（8分）班号姓名注意行为规范，遵守考试纪律！六、交流电机有几种调速方法？都是什么？变频调速时为什么要变频变压？画出变频调速时的机械特性曲线？（T—n）（8分）七、用磁场的方法分析三相交流电机发生一相断相时，机械特性和电流如何变化？（5分）八、三相磁阻式步进电机有62个齿，计算单拍、双拍制的步距角，并写出正反转的通电顺序，50个脉冲后电机轴分别转过多少度？（8分）九、分析步进电机在高频下运行时转距下降的原因，并画出斩波恒流功放电路，分析该电路的工作过程（画出有关波形），指出该电路的特点。（12分）十、为什么要加关断缓冲网络，画出该网络，分析工作过程。（8分）十一、在测量元件中，说说精度，分辨率的概念以及它们的关系？（6分）十二、有一个功率管，在感性负载下，工作电压200V，电流15A，工作频率20KHz，占空比80%，通态压降1.5V，开通时间1.5us，关断时间2us，该功率管的损耗是多少？（5分）十三、有一对完全相同的直流电机组成电动机——发电机组，激磁电压为110V，电枢电压100V,电枢电阻为Ra=75Ω，当电动机电枢加100V电压时，电动机的电枢电流为0.1A，机组的转速为3000r/min，问：（15分）（1）发电机空载时的电枢电压为多少？（2）电动机的供电电源为110V电压源，电源的内阻为25Ω，而发电机接上0.5kΩ负载时，机组的转速是多少？参考答案1.框图如下。执行元件，驱动控制对象，控制或改变被控量（输出量）。测量元件，将被测量检测出来并转换成另一种容易处理和使用的量（例如电压）。放大元件将微弱信号放大。功率放大元件的输出信号具有较大的功率，可以直接驱动执行元件。补偿元件（校正元件）改善系统的性能，使系统能正常可靠地工作并达到规定的性能指标。2.由于电枢磁场的存在，使气隙中的合成磁场与磁极磁场的大小、方向不同，这一现象叫电枢反应。电枢反应使机械特性产生非线性，见图。3.1)电动机状态外加电压：大于电枢感应电势，方向相反。电流：正值，小于堵转电流，与感应电势相反。电磁转矩：方向与转速相同，电动机的特点。能量关系：电能转化为机械能。转速：低于空载转速。2)发电动机状态外加电压：小于感应电势，方向相反。电流：与感应电势方向相同（负）。电磁转矩：与电机转速n相反，是制动转矩（负）。能量关系：机械能转化为电能。转速：高于理想空载转速。发电机状态的特点。3)能耗制动状态外加电压：零。电流：与电势同向。电磁转矩：与电机转速n相反，是制动转矩（负）。能量关系：机械能转化为电能和热能。4)反接制动状态外加电压：与感应电势同向。电流：与外电压、感应电势同向。大于堵转电流。电磁转矩：大于堵转转矩。方向与转速相反。能量关系：电能和机械能转化成热能。4.(1)仍是。（2）都不行。a.变压器不能接直流。b.电压超过额定值，升高。c.工作频率超过额定值，损耗增加。5.两相电机运行时，当1相通电而另1相电压为零时，电机仍继续转动不停，称自转。增加转子电阻可消除自转。转子电阻小，有自转的机械特性见图a。转子电阻大，无自转的机械特性见图a。6.由60(1)fnsp知，（1）变频调速。（2）变极数调速。（3）变转差率调速。4.44UEfW，额定值时Φ已接近饱和。若f变小而U不变，Φ急剧增大，导致电流急剧增大，使电机过热损坏。7.一相断定时，磁场由圆磁场变为椭圆甚至脉振磁场，使机械特性的转矩峰值下降，导致电机转速下降，电流增大。应立即断电，以防烧坏电机。8.（62个齿）123603601.9350.9686236232bb，9.由于绕组电感的影响，电机在高频工作时，电枢的电流达不到希望值，从而导致转矩下降。另外，涡流损耗增加，也是功率和转矩下降的一个因素。当脉冲分配器输出导通信号时，高电压经向电机绕组供电，因所加电压较高，所以电流上升较快。当电流超过给定值时，比较器输入端的取样电压超过给定电压，比较器输出低电平，从而IC1也输出低电平，关断高压管。此时电流按续流回路流动，电流下降。当取样电阻上的电压小于给定电压时，比较器又输出高电平，高压管导通，电源又开始向绕组供电，电流又开始上升。电流就稳定在由给定电平所决定的数值附近。在绕组导通时间内，电源电压是间断式供电，因此具有很高的效率。另一个优点是减轻电机共振现象。10.由于电感，开关管工作时有高压产生，损坏开关管。关断缓冲电路可减小高电压，减小电流冲击。1）T饱和导通后，电流沿回路1经T流入地。2）当A点电压0.7VAUU且T没有饱和导通时，电流沿回路2流动，包括T刚开始导通时的反向冲击电流。3）T重新饱和导通后，L和C的放电电流沿回路1和3经T流入地。11.精度：测量值与真实值的接近程度。分辨率：测量时显示的最小量。一般精度高，分辨率也高。但分辨率高精度不一定高。12.饱和导通时1151.50.818WP关断时的动态损耗63220015210201060W2P开启时的动态损耗633200151.510201045W2P总损耗123186045123WPPPP13.（1）100750.192.5VaaEE（2）2300060aeEK0.295V/(rad/s)0.295Nm/AetKK，对电动机有11110aaaetaeLUEIRTKITTT对发电机有2222()aaaLLtaLLEIRRTKITT代入数据得2765r/minn