机电控制技术考试试卷(2008A)

PAGE共6页第3页东南大学考试卷（A卷）课程名机电控制技术考试学0得分适用专机械设计制造及自动化考试形闭卷考试时间长度120分学号学号姓名选择题（每小题1分，共10分）1、吊车在匀速提升重物时，对电机而言，其负载的机械特性属于（C）A、恒功率 B、直线型C、恒转矩 D、离心机型2、地铁机车使用的直流电机，启动阶段需要较大的牵引力，当达到一定速度后，牵引力较小，速度能迅速上升，该电机使用的励磁方法为 （B） A、他励 B、串励 C、并励 D、复励3、电机的反馈制动是指 （C） A、通过测速发电机的反馈信号，控制好制动速度 B、通过速度继电器的反馈作用，在电机速度接近零时恰好撤消制动力矩 C、电机速度降低的过程中，电机绕组中有电能反馈到电源 D、电机制动时，动能转变为电能消耗在外部电阻上4、力矩电机的特点是转速低和力矩大，其原因是 （D） A、相对于普通电机，增大了绕组电压和输入电流 B、相对于普通电机，增加了体积C、相对于普通电机，使用更多的导体材料D、相对于普通电机，做成扁平结构，使有效匝数增加5、直流电磁机构线圈因误接入同电压等级的交流电源后，则（BorC）A.衔铁振动 B.衔铁不动(直流电阻大，吸合力小) C.线圈电流过大（交流在铁芯中形成涡流）D.工作正常6、下面四个电力电子器件中，属于全控型电力电子器件的是（D）A．二极管 B．单向晶闸管C．双向晶闸管 D．IGBT7、单相全波整流电路存在有源逆变的若干基本条件中，不包括 （D）必须是全控桥 B、负载必须具有较大感性 C、控制角α>90° D、必须有续流二极管8、直流调速系统中用以补偿电枢电阻压降引起的转速波动的环节是 （B） A、电压负反馈 B、电流正反馈 C、电流截止负反馈 D、电压微分负反馈9、普通三相异步电动机作为变频电机使用，则不宜在很低转速长期运行，因为 （A） A、发热量大，散热条件差 B、伴随额定电压下降，输出功率低 C、异步电机在低速时功率因数低 D、最大转矩降低，易堵转10、两相两拍步进电动机的步距角为1.8°；如改为两相四拍，其步距角为 （C） A、3.6° B、1.8° C、0.9° D、1.5°二、填空题（每格1分，共10分）1、晶闸管维持导通的条件为VA>VK，I>IH。2、三相交流异步电机、单相异步电机及两相交流伺服电机在运行期间，它们内部磁场的变化规律分别为圆形、脉动和椭圆。3、一台四极三相异步电动机，电源频率为60Hz，满载时电动机的转差率为0.02，电动机的异步转速为1764rpm、转子电流频率1.2Hz。4、他励直流电动机如果励磁电路开路，则轻负载启动会导致飞车，重负载启动时会导致堵转。5、在步进电机控制系统中，环行分配器的作用是指令脉冲变为通电相序（或转向、步距角）。6、带速度负反馈的控制系统，若闭环系统的开环增益为K，则与闭环之前的系统相比，其调速范围D扩大为原来的1+K倍。三、简答题（每小题8分，共32分）单相异步电机带动离心式负载，有调速要求。（1）试在同一坐标下画出该电机及负载的机械特性曲线示意图，并解释其自动稳速的原理；（2）试解释调压调速并给出一种实现方法。答：（1）画图完全正确2分；故转速能自动稳定，3分（2）自耦变压器、双向晶闸管调压电路、串电阻（任一方法均可）2分说明、或直观地在图中标出不同电压对应的不同转速1分2、有一台三相异步电动机，正常启动运行为△接法，在额定电压UN下启动时，其启动转矩Tst=TN(TN为额定转矩)；若采用Y-△换接启动，试问当负载转矩TL=35%TN时，电动机能否启动？为什么？解：Y-接法，电压为；6分因负载，不能启动2分3、说明电容分相式单相交流电动机的工作原理，启动方法及改变转向的方法。答：电容分相式电动机有两相绕组；1分其中的一相A接交流电源，另一相B串接电容后接至同一相交流电源；2分单相电机中有旋转磁场出现，可以启动电机；1分启动后，如果接电容的绕组脱离电源，电机内部只有脉动磁场，但也能维持运行；2分反转只要启动时A、B绕组对调，启动时的磁场旋转方向相反，可以反向启动2分上述要点在叙述中基本完整即可满分；如果有欠缺，但有接线图示意，按对学生有利的原则给分。4、直流调速系统中一般设置哪些反馈环节？作用是什么？答：电流（截止）负反馈——满足转矩特性时，保证电机和电源的安全；速度负反馈——转速的自动调节和稳定：有两种实现方法：1利用测速发电机的电压反馈2（电枢）电压负反馈、电流正反馈的结合电压微分负反馈——抑制调速过程中的剧烈波动；电流微分负反馈——避免电流的波动产生超调。每答到一个2分，答4个或以上者给满分。四、设计、计算题（每题12分，共48分）有一机电传动系统如图所示，已知每根轴的飞轮惯量和转速分别为GDM2＝87.4Nm2,nM=2500r/min，GD12=245Nm2,n1＝1000r/min，GDL2=735Nm2,nL=500r/min，负载转矩TL=98Nm,电动机拖动转矩TM＝29．4Nm，电动机拖动生产机械运动时的传动效率ηc=0.9。试求：(l）生产机械轴的加速度是多少？

(2）生产机械轴上加装飞轮惯量GD2＝612.5Nm2的飞轮，此时生产机械轴加速度是多少？解法一：传动比负载转矩向电机轴简化：（1）飞轮转矩向电机轴简化：由运动方程得根据传动比，折算到生产机械轴就是（2）机械轴加装飞轮惯量后：同理：解法二：将飞轮惯量向生产机械简化，则电机拖动转矩向负载轴等效（1）（2）加装飞轮惯量后（两种方法存在一定的误差，这是由于折算目标轴不同。按任一种给分）2、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，=0．868，COS=0．88，=1．5，=6．5。试求：①额定输人电功率PlN；②额定转差率SN；③额定电流IN；④输出的额定转矩TN；=5\*GB3⑤采用Y一△换接启动时的启动电流和启动转矩。解：（1）（2）（3）（4）（5）但根据沈浴康等的《电机与电器》北京理工大学出版社1994的147-148页的结论：本题（1）-（4）每个得1.5分，（5）中4个结果每个1.5分传动系统用到一台三相交流异步电动机，需要正反转控制、短路保护和过载保护等，正反转之间切换需要延时3秒；控制电路用PLC为核心。试画出该电机的主电路、PLC控制电路和继电器梯形图（时间继电器使用T40,接通延时型，分辨率100ms）。解：主电路、控制电路如下，各4分PLC梯形图（下页）说明：（4分）M0.0,M0.1分别是正、反转的辅助继电器；Q0.0,Q0.1实际控制正反转。T40为正反转延时共用如果热继电器为常闭触点（通常是如此），则图中I0.3用常开符号有一单相半波可控整流电路，其交流电源电压U2＝220V，负载电阻RL＝10Ω，试求输出电压平均值Ud的调节范围，当α＝π/3时，输出电压平均值Ud、电流平均值Id为多少？并选择晶闸管