1、復習題第一章1.3試列出以下幾種情況下系統的運動方程式，并說明系統的運行狀態是加速、減速還是勻速?(圖中箭頭方向表示轉矩的實際作用方向)答：1）TM-TL=Td=0勻速 2）TM-TL=Td<0 減速3）-TM-TL=Td<0減速4）TM-TL=Td>0 加速 5）-TM-TL=Td<0 減速 6）-TM+TL=Td=0 勻速1.7一般生產機械按其運動受阻力的性質來分可有哪幾種類型的負載?答：一般分為：恒轉矩負載特性、通風類負載特性和恒功率負載特性三類。1.8反抗靜態特矩與位能靜態轉矩有何區別？各有什么特點?答：反抗靜態特矩與位能靜態轉矩區別在于位能性負載轉矩由拖動系統

2、中某些具有位能的部件產生；反抗性恒轉矩負載特性的特點是，恒值轉矩Tz總是與運動的方向相反，負載特性應落在Tz=f（n）坐標系的第和第三象限內。位能性恒負載轉矩特點是轉矩Tz具有固定的方向，不隨轉速方向改變而改變。轉矩特性應落在Tz=f（n）坐標系的第和第四象限內，表示恒值特性的直線是連續的。1.9在題29圖中，曲線l和2分別為電動機和負載的機械特性，試判斷哪些是系統的穩定平衡點? 哪些不是?答：穩定平衡點條件：1）有交點；2）擾動使速度大于平衡點，有T<Tz；或速度小于平衡點，有T>Tz。故a、b、c和e是平衡點，d不是。第二章2.1什么是三相異步電動機的固有機械特性和人為機械特性

3、?試用公式說明。答：異步電動機在額定電壓和額定頻率下，用規定的接線方式，定子和轉子回路不串任何電阻和電抗時的機械特性稱為固有機械特性，可以用：表示。 在不滿足以上情況下得到的機械特性稱為人為機械特性，可以用：起動轉矩：臨界轉矩： 臨界轉差率：2.2詳細說出三相異步電動機的各種調速方法的優、缺點。P19-22答：1）降低定子電壓U1調速特點：（1）可實現無級調速，但調速范圍有限，且機械特性的斜率隨調速范圍的增大而加大，使轉速穩定性變差；（2）最大轉矩Tmax隨電壓U1下降成平方下降，使電機帶負載能力大大下降，只適用于空載或輕載場合；（3）隨轉速降低，轉差率增大引起定子電流增大，易產生長時間過載運

4、行而使電機壽命降低；（4）屬轉差功率消耗型調速。2）轉子電路串接對稱電阻Rs調速特點：（1）調速范圍比降壓調速大，且機械特性的斜率也隨調速范圍的增大而加大，使得轉速穩定性變差；（2）最大轉矩Tmax不變，負載能力不變；（3）通常采用多段電阻分級控制，屬有級調速；（4）屬轉差功率消耗型調速。3）變頻調速特點：（1）調速范圍大，且額定頻率以下采用恒轉矩調速，額定頻率以上采用恒功率調速；（2）變頻范圍內機械特性斜率保持不變，轉速穩定性好；（3）屬轉差功率不變型調速。4）改變極對數調速特點：（1）適用多級電機，為有級調速；（2）變極時斜率保持不變，轉速穩定性好；（3）屬轉差功率不變型調速。2.3三相異

5、步電動機有哪幾種起動和制動方法?詳細說出他們各自的特點和運用場合。答：啟動：直接起動-起動電流Ist/額定電流IN<=(3/4)+電源總容量/（4*電動機功率），適用鼠籠式小容量電動機； 降壓起動-定子回路串電阻或電抗器-起動轉矩隨定子電壓的平方關系下降，適用輕載；Y-起動-起動轉矩是直接起動時的起動轉矩的1/3，適用工作時為接法的輕載場合； 繞線式異步電動機轉子串電阻起動-起動過程保持較大的加速轉矩，適用大中容量電機重載起動。 制動：能耗制動-能正確停車，且在停車時必須切斷直流電源；反饋制動-發生在n>n0時； 反接制動-制動電流很大，必須在定子回路串電阻而且可能引起反轉；2.4

6、在T=f（n）坐標系中，畫出三相異步電動機的四象限運行圖。P282.5什么是他勵直流電動機的固有機械特性和人為機械特性?試用公式說明。答：當他勵電動機在額定條件下工作，即：電壓U及磁通均為額定值UN及N ，且電樞沒有串聯電阻時得到的機械特性稱為固有機械特性。人為機械特性可用改變電動機參數的方法獲得?？捎霉奖硎緸椋?2.6詳細說出他勵直流電動機的各種調速方法的優、缺點。答：1）電樞串聯電阻調速的特點：（1）可以連續調速，由于斜率隨串聯電阻Rad的增大而加大，所以，調速范圍有限；（2）調速范圍越大，轉速穩定性越差；（3）電樞串聯電阻要消耗能量；（4）通常用多個電阻且并聯開關的電路形式（類似于圖2

7、.41），構成多段有級調速；（5）屬于恒轉矩調速。改變電壓Ud調速的特點：（1）可以連續調速，由于斜率保持不變，所以，調速范圍大；（2）調速范圍內，轉速穩定性不受影響；（3）不消耗能量；（4）需要可調直流電源；（5）屬于恒轉矩調速。3） 磁通減弱調速的特點：（1）n0和斜率隨磁通減弱而加大，適用于恒功率負載；（2）通常在額定轉速以下，采用調壓的恒轉矩調速方式，在額定轉速以上采用弱磁的恒功率調速方式，以擴大調速范圍；（3）不消耗能量；（4）需要可調直流電源；27在實際應用中，為什么常要考慮三相異步電動機的起動能力問題？而他勵直流電動機通常不需考慮起動能力問題？答：他勵直流電動機的特性曲線呈直線狀

8、，且特性斜率比異步電動機大得多，其轉矩隨轉速的降低而增大，當給定的電壓一定，且不采取其他的人為因素，啟動時轉矩最大，不需考慮啟動能力，而只需考慮帶負載能力。三相異步電動機固有特性曲線在啟動時轉矩較小，且當實際負載較大時，難以直接啟動，所以必須考慮啟動能力，2.9在T=f（n）坐標系中，畫出他勵直流電動機的四象限運行圖。2.12單相異步電動機為什么沒有啟動能力？啟動以后為什么可以加速到穩定轉速？答：根據單相異步電動機機械特性曲線，當電動機轉速為0時，其合成轉矩為0，故單相異步電動機沒有啟動能力。當在外力作用下，啟動單相異步電動機，此時轉速不等于0， 根據其特性曲線，其合成電磁轉矩也不為0，且方向

9、與電動機的運行方向一致，即使去掉外力，電動機在該合成電磁轉矩的作用下可被加速到接近同步轉速n0，即單相異步電動機一旦啟動后，就可依靠自身的電磁轉矩加速到穩定的轉速。2.13自轉是一種什么現象？它對伺服電動機的運行有什么危害？通常如何解決自轉問題？答：1）伺服電動機的參數設計得和一般單相異步電動機差不多，它就會和單相異步電動機一樣，電動機一經轉動，即使控制電壓UC=0 ，在單相勵磁下也會繼續轉動，這樣，電動機就失去控制。伺服電動機的這種失控而自行旋轉的現象稱為“自轉”。2）自轉現象會造成伺服電動機失控。3）消除自轉的方法：增大轉子電阻。2.14兩相交流伺服電動機有哪些控制方法？直流伺服電動機又有

10、哪些控制方法？答：兩相交流伺服電動機有三種控制方式：幅值控制即保持控制電壓Uc的相位不變，僅僅改變其幅值來進行控制。相位控制即保持控制電壓Uc的幅值不變，僅僅改變其相位來進行控制。幅相控制同時改變Uc的幅值和相位來進行控制。直流伺服電動機有電樞控制和磁場控制二種控制方式2.15同步電動機與異步電動機相比，在機械特性方面有什么顯著特點？答：與異步電動機相比，同步電機在機械特性方面具有轉速恒定顯著特點，同時還具有功率因素可調和運行效率高等優點。第三章3.3在電動機的主電路中裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器? 答：熔斷器僅能起短路保護作用，對長期過載保護不起作用。而熱繼電器可以起長期過載保護。3.4

11、試設計兩臺電動機Ml，M2電氣控制電路，使其滿足以下要求； (1)M1可以正、反向點動調整控制； (2)M1正向起動之后，才能起動M2；(3)停車時，M2停止后，才能停M1。3.5 試設計一臺潤滑泵電動機控制電路，要求接通電源后，電動機起動，然后定時自動停止，再定時自動起動，持續循環工作。3.6試設計三相異步電動機的Y起動控制電路，要求有短路和長期過載保護，畫出主電路和控制電路。P1033.7 試設計三臺電動機Ml，M2和M3的電源主電路和電氣控制電路，使其滿足以下要求； 1)啟動時：M1啟動后，M2才可以啟動。M2啟動后，M3才可以啟動；2)正常停止時：M3立即停車，延時5S后自動停M2，再

12、延時10S后自動停M1；3)緊急停車時，M1、M2和M3立即全部停車； 4)要求有短路和過載保護； 5)在任一臺電動機因過載而停車的情況下，另二臺電動機也立即停車。第四章4.4選擇電動機的容量時主要應考慮哪些因素?答：選擇電動機的容量主要考慮電動機的發熱情況、過載能力和起動能力三個因素。發熱情況因考慮電機運行時必須保證其時間最高工作溫度不大于電動機繞組絕緣的允許最高工作溫度。過載能力是要考慮電動機的最大轉矩必須大于最大實際負載轉矩。啟動能力是要考慮電動機在啟動時其啟動轉矩必須大于負載轉矩，卻保電動機能可靠啟動。4.5 電動機有哪幾種工作方式？答：電動機有三種工作方式：連續工作制、短時工作制和重

13、復短時工作制。第五章5.1什么是調速范圍? 什么是靜差度？調速范圍與靜差度之間有什么關系? 如何擴大調速范圍？答：調速范圍是指：在滿足生產機械對靜差度要求的前提下，電動機額定負載下的最高轉速nmax與最低轉速nmin之比；靜差度是指：，電動機在額定負載下的轉速減nN與理想空載轉速n0之比；調速范圍與靜差度之間的關系為：D= ( nmax * S2 ) / (nN * ( 1 S2)；可以通過減小nN來增加調速范圍D。5.3什么是直流無差調速系統？與直流有差調速系統相比較，二者在調節器的結構方面有何不同？答：有差調速系統中采用的速度調節器為比例調節器，無差調速系統中采用的速度調節器為比例-積分調

14、節器。有差調速系統的速度給定與速度反饋始終是有誤差的。而無差調速系統的速度給定與速度反饋是無誤差的。因為當誤差為零時，比例調節器的輸入為零，因此其輸出也為零，這將引起增大，從而造成電動機轉速下降，產生誤差。而當比例-積分調節器的輸入為零時，其輸出保持常數，不變，從而維持電動機轉速不變。 5.5生產機械對調速系統提出的靜態、動態技術指標主要有哪些?答：靜態指標：靜差度S、調速范圍D;動態指標：超調量p、過度時間T和振蕩次數N5.6為什么電動機的調速性質應與生產機械的負載特性相適應?兩者如何配合才能算相適應。答：為了充分利用電動機的輸出功率，所以電動機的調速性質應與生產機械的負載特性相適應。當負載

15、為恒功率型的負載特性時，電動機應該采用恒功率型的調速方法； 當負載為恒轉矩型的負載特性時，電動機也應該采用恒轉矩型的調速方法。5.11 電流截止負反饋的作用是什么?答：電流截止負反饋的作用是在不切斷電動機電源的情況下，使電動機的轉速迅速下降為零，處與堵轉狀態，從而起到過載保護作用。截止電流Io=1.5IN，堵轉電流Iao=(22.5)IN。5.15由PI調節器組成的單閉環無靜差調速系統的調速性能已相當理想，為什么在有的場合還要采用轉速、電流雙閉環調速系統呢?答：盡管由PI調節器組成的單閉環無靜差調速系統的調速性能已相當理想，但啟動過程中，隨著轉速的升高，轉速負反饋的作用越來越大，使啟動轉矩越來

16、越小，啟動過程變慢，因此轉速負反饋調速系統不能滿足快速啟動、停止和反向的要求。采用用加大過渡過程中的電流即加大動態轉矩來實現快速啟動、停止和反向的要求，但電流不能超過晶閘管和電動機的允許值。為此，采用轉速電流雙閉環系統，使電動機在啟動過程中，動態轉矩保持不變，即電動機電樞電流不變，且為電動機電樞允許的最大電流，當啟動結束后，使電流回到額定值。 5.17在雙閉環調速系統中轉速調節器的作用是什么?它的輸出限幅值按什么來整定?電流調節器的作用是什么?它的限幅值按什么來整定?答：電流調節器：在電機啟動過程中維持電機允許的最大Imax;速度調節器：維持電動機的轉速恒定。5.25有一直流調速系統，n01=

17、1450 r/min ，n02=145 r/min ，nN = 10 r/min ，試求：系統的調速范圍和系統的靜差度。解：5.26有一閉環直流調速系統，要求調速D=10，額定轉速nN =1000 r/min ，其開環系統的轉速降n =100 r/min，如果要求系統的靜差度S由0.15減到0.05, 則系統的開環放大倍數應如何變化?解：5.27有一直流閉環調速系統，其調速范圍為1500150 r/min ，靜差度S5%，試問：1）系統允許的轉速降為多少？2）若開環系統的靜態轉速降是80r/min ，則閉環系統的開環放大倍數為多少？解：5.28某機床的主軸控制采用直流調速系統，直流電動機為Z2

18、-71型，主要技術數據為PN=10KW ，UN=220V ，IN=55A ，nN=1000 r/min ，Ra=0.1 ，若采用開環控制系統，試求： 1）要求靜差度S10% 時，其調速范圍D為多少？ 2）要求其調速范圍D=2時，其允許的靜差度S為多少？ 3）若調速范圍D=10，靜差度S5 % ，其允許的轉速降為多少？解：5.29某生產設備由直流電動機驅動，電動機的參數為：PN = 30 kw、UN = 220V、IN = 160A、nN = 1000 r/min、Ra =0.3、Ce = 0.15；要求調速范圍D=10 且S<= 3 % ，求：1）若組成開環系統能否達到該技術指標？2）若

19、組成閉環系統，并設Kn=0.05 、KS = 15，則調節器的放大倍數KP和閉環系統的開環放大倍數K至少達到多少大，才能滿足該技術指標？解1：nN = (IN * Ra) / Ce = 320 r/min S = nN / n0 = 320 /1320 = 24 % D = (1000 *0.24 )/ (320 *(1-0.24) = 0.99 < 20答：組成開環系統不能達到該技術指標。解2：若組成閉環系統nNF = (1000*0.03) / (10*(1-0.03) = 3.09 r/min K =nN / nNF 1 = 320 / 3.09 1 = 102 KP = 102/

20、(15*0.05/0.15) = 20 答：當閉環系統的開環放大倍數K不小于102，調節器的放大倍數KP不小于20 ，才能滿足該技術指標。5.30畫出電流截止負反饋的SCR-D直流調速系統的原理框圖。（5分）解： 第六章6.12電壓型變頻和電流型變頻各自有什么特點，分別適合哪些應用領域？答：1)特點：電壓源型變頻器的特點是在直流側并聯一個大電容C，用電容貯能來緩沖電源和負載之間的無功功率傳輸。從直流輸出端看，電源因并聯大電容，其等效阻抗變得很小，大電容又使電源電壓穩定，因此具有恒電壓源特點。逆變器輸出電壓接近矩形波。電流源型變頻器的特點是在直流回路中串入大電感，利用大電感來限制電流的變化，用以

21、吸收無功功率。因串聯了大電感故電源的內阻抗很大，類似于恒電流源。逆變器輸出電流接近矩形波。2)適用場合：電壓源型逆變器由于輸出阻抗小，適用于作為多臺電動機并聯運行時的供電電源，不要求快速加降速的場合。電流源型變頻器則相反，由于濾波電感的作用，系統對負載變化的反應遲緩，適合于一臺變頻器對臺電動機供電的單機運行方式。6.17交一直一交變頻與交一交變頻有何異同?答：交直交變頻器是間接變頻器，首先把定壓定頻的交流電轉換成可調電壓的直流電，然后經逆變轉換成變頻變壓的交流電，用SCR元件的交直交變頻器，由于有中間的直流環節，必須有強迫換流電路，效率低，其變頻范圍比較大。而交交變頻器是直接變頻器，無中間的直

22、流環節，省缺了強迫換流電路，效率高，低頻時電動機轉矩的波動減少，同時受電網頻率的限制，只能輸出低于電網頻率的交流電，變頻范圍小。第七章7-1 實用中的步進電動機為什么采用小步距角?步距角如何確定?答：1）為提高步進電動機的控制精度，滿足生產實際需要，采用小步距角步進電機。 2）7-5 步進電動機環形分配器由什么確定?如何進行設計?答：步進電動機的環行分配器由勵磁繞組相數和工作方式決定。設計的原則是：經分配器輸出的脈沖能保證步進電動機按規定的順序通電。環行分配器可以由硬件和軟件二種形式：硬件環行分配器通常用門電路和雙穩態觸發器、集成脈沖分配器、EPROM和可編程門陣列芯片組成。軟件環行分配器須要

23、設置輸出端口和設計環行分配子程序。7-6 如何修改環行分配器子程序，以實現步進電動機的反向運行?答：將存儲器中建立的環行分配表中存放的通電順序控制字以減地址的形式從輸出端口輸出，當到表首地址時，地址偏移值恢復為表底地址。7-7 什么是單三拍、雙三拍、單雙六拍、五相十拍?六相12極步進電動機，若在單六拍、雙六拍及單雙十二拍通電方式下，步距角各為多少?答：1）單三拍：三相步進電機各相繞組單相輪流通電工作方式；雙三排：三相步進電機各相繞組雙相輪流通電工作方式；單雙六拍：三相步進電機各相繞組單雙相輪流通電工作方式；五相十拍：五相步進電機各相繞組單雙相輪流通電工作方式；2）六相步進電機步距角：單六拍和雙六拍為360/kmz=360/1*6*12=5度; 單雙十二拍為2.5度7-8 有一臺四相反應式步進電動機，其步距角1.8 0.9 ，試問：轉子齒數為多少?寫出四相八拍方式的一個通電順序，并畫出各相控制電壓波形圖；在A相繞組測得電流頻率為400Hz時，其每分鐘的轉速為多少?解：1)齒數：Z=360/(Kmb)=360/(2*4*0.9)=50;2）一個通四相八拍電順序：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA;3）轉速：n=f*b*60/360=