机电传动期末复习范围.docx
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机电传动期末复习范围
一、选择题
A1.电源线电压为380V，三相笼型异步电动机定子每相绕组的额定电压为380V时，能否采用星型——三角形启动？
（）
A.能B.不能
A2.直流电器的线圈能否串联使用？
（）
A.能B.不能
C3.直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变（）
A.KeB.ΦC.U
B4.直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变（）
A.KeB.ΦC.U
B5.交流电器的线圈能否串联使用？
（）
A.能B.不能
B6.直流电器的线圈能否接入与其额定电压相等的交流电源使用？
（）
A.能B.不能
二、填空题
1.直流电动机常用的调速方法有___________、___________、___________、
和___________。
改变电枢电路外串电阻、改变电枢电压、改变主磁通
2.直流电动机的启动方法有___________和___________。
降压启动、电枢电路外串起动电阻
3.______________________是研究机电系统最基本的方程式，它决定着系统运动的特征。
运动方程式
4.在任何情况下，电动机所产生的转矩总是由轴上的___________和___________之和所平衡。
负载转矩（静态转矩）动态转矩
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_____________的方向为正向。
相同
6.若Tm与n的方向相同，Tm为____________,若相反，则为制动转矩。
拖动转矩
7.负载转矩的折算，可根据静态时___________________________原则进行折算。
功率守恒
8.转动惯量和飞轮转矩的折算可根据_______________原则进行折算。
动能守恒
9.同一转轴上_______________和_______________之间的函数关系，成为机电传动系统的负载特性，也就是生产机械的负载特性，有时也称生产机械的机械特性。
10.依据负载转矩与运动方向之间的关系，可以将恒转矩型的负载转矩分为_______________和_______________。
反抗性转矩和位能性转矩。
11.机电传动系统稳定运行包含两重含义：
一是系统应能_____________________________;二是系统受某总外部干扰作用而使运行速度稍有变化时，应保证系统在干扰后能恢复到原来的运行速度。
以一定速度匀速运转。
12.直流电机的结构包括_______________和_____________两部分。
定子和转子
13.直流电机定子的作用是___________________和_____________。
产生主磁场和在机械上支撑电机
14.直流发电机通常按励磁方法来分类，分为____________、_______________、___________和_____________。
他励、并励、串励和复励
15.并励发电机电压能建立的首要条件是发电机的磁极要有_________________。
剩磁
16.三相鼠笼型异步电动机的启动方法有______________________和_________________。
全压启动、降压启动
17.三相鼠笼式异步电动机常用的调速方法为______________________和_________________。
变极调速和变频调速
18.生产机械对电动机调速系统提出的主要动态技术指标有_____________、____________和________________。
最大超调量，震动次数，过渡过程时间
19.生产机械对电动机调速系统提出的主要静态技术指标有_____________、____________和________________。
调速范围、静差度、平滑性
20．三相鼠笼式异步电动机常用_______________进行启动和调速，也可以用______________进行启动。
电阻器，频敏变阻器
21.机电传动系统之所以产生过渡过程，是因为存在着以下三种惯性_______________、____________和________________。
机械惯性、电磁惯性、热惯性
22._________________________直接影响机电传动系统过渡过程的快慢。
机电时间常数
23.机电时间常数是转速达到稳态值的________________所经历的时间。
0.632
24.要有效的缩短过渡过程的时间，应设法减小___________和加大__________
系统的飞轮转矩GD2、动态转矩Td
25.三相异步电动机的定子由__________、__________和__________三部分组成。
铁心、绕组、机座
26.三相异步电动机的转子由铁芯和绕组组成，转子铁芯压装在转轴上，由___________叠压而成。
硅钢片
27.三相异步电动机的工作原理，是基于_______________________和___________________的相互作用。
定子旋转磁场、转子电流
28.直流他励电动机的机械特性线需要求解两个特殊点分别是____________和_______________。
（0,n0）（TN,nN）
29.交流电动机的机械特性曲线的四个特殊点分别是____________、____________、____________和_______________。
理想空载工作点、额定工作点、启动工作点、临界工作点
30.要改变三相异步电动机的旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到电源的三根导线中的_________________________________。
任意两根对调。
31.定子绕组的连接方式的选择需视电源的线电压而定。
如果接入电动机电源的线电压等于电动机的额定相电压，那么它的绕组应接成______________;如果电源的线电压是电动机额定相电压的根号下3倍，那么，它的绕组就应接成_________________。
三角形，星形
32通常电动机的铭牌上标有符号△/Y和数字220/380，前者表示____________________，后者表示对应于不同接法的__________________。
定子绕组的接法线电压值
33.三相异步电动机与变压器的电磁关系类似，定子绕组相当于变压器的_____________，转子绕组相当于_____________。
原绕组、副绕组
34．三相异步电动机的额定功率，是在额定运行的情况下，电动机轴撒谎那个输出的_________________。
机械功率
35．三相异步电动机的额定功率因数，在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子____________与____________之间相位差的余弦。
相电流、相电压
36．三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通φ和转子电流I2相互作用产生的，它与φ和I2的乘积成______________.
正比
37.通常把异步电动机固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比称为电动机的_____________________.
过载能力系数。
38.双鼠笼式电动机的转子具有两个鼠笼绕组，启动时起主要作用的是___________所以又称为启动笼，在正常工作时起主要作用的是________________又成为工作笼。
外笼，内笼
39.异步电动机在一定负载稳定运行的条件下，欲得到不同的转速，其调速方法有：
______________、______________和______________。
改变极对数、改变转差率、改变电源频率
40.单相异步电动机启动方法有两种分别是____________________和______________.
电容分相式、罩极式
41.同步电动机按主磁极的形状分为_____________________和____________________。
隐极式、凸极式
42.伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行元件，将电信号转换为轴上的________________,以带动控制对象。
转角或转速
43.消除“自转”现象的措施是_______________________。
使转子导条具有较大电阻。
44.两相交流伺服电动机的控制方法有三种__________________、_______________和______________。
幅值控制、相位控制、幅值-相位控制
45.改变控制电压Uc和改变磁通φ都可以控制直流伺服电动机的转速和转向，前者称为_____________________后者称为______________________。
电枢控制、磁场控制
46.直线电动机是一种能直接将电能转换为________________的伺服驱动元件。
直线运动
47.编码器是一种旋转式的_____________________的传感器。
检测角位移
48.增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度α，而其与_____________有关。
光栅数
49.差动变压器是______________________位移传感器，它又可称为可调变压器。
电磁感应式
50.感应同步器有_____________________和 _____________两类。
直线位移式、旋转式
51．光栅位移传感器是基于_______________________检测原理进行位移检测的。
莫尔条纹法
52．激光干涉位移传感器是利用光的____________________原理和光的_________效应进行检测的。
相位调制和干涉效应
53.接触器中有两类接触点：
一类是_____________________，另一个是_______________.
常开触点、常闭触点
54．中间继电器的用途有两个一是____________________,二是______________________________。
中间传递信号、同时控制多条线路
55.变压变频调速适合于_____________以下的调速，恒压弱频调速适合于___________以上的调速。
基频、基频
56．电磁转差离合器主要由____________和____________两个旋转部分组成。
电枢、磁极
57.Y/△降压启动定子绕组接成星形时的启动电流等于接成三角形时启动电流的___________.
1/3
58.一般再有独立变压器供电的情况下，若电动机启动频繁，则电动机功率小于变压器容量的________________时允许直接启动；若电动机不经常启动，则电动机功率小于变压器容量的____________时也允许直接启动。
20%、30%
59.直流电机既可用作电动机把_________转化为_____________,也可作为发电机将_________________转换为__________________。
电能、机械能、机械能、电能
60.对于直流发电机而言，换向器的作用是将电枢绕组内感应的____________________转换成电刷间的_________________。
交流电动势、直流电动势
三、名词解释
1.异步电动机固有机械特性：
异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性。
2.接触器：
是在外界输入信号下能够自动地接通或断开带有负载的主电路的自动控制器，它是利用电磁力来使开关打开或闭合的电器。
3.过热继电器：
继电器是根据控制对象的温度变化来控制电流流通的继电器，即是利用电流的热效应而动作的电器。
4.电磁离合器：
利用表面摩擦或电磁感应来传递两个转动体间转矩的执行电器。
5.直接启动：
所谓直接启动将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动。
四、看图判断
1试列出以下几种情况下（见题2.3图）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）
2在题图中，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？
五、问答题
1.多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？
转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？
转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？
因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。
这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。
所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。
转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω,p不变。
转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω
2.研究过渡过程有什么实际意义？
试举例说明之。
为了满足启动,制动,反转和调速的要求,必须研究过渡过程的基本规律,研究系统各参数对时间的变化规律,如转速,转矩,电流等对时间的变化规律,才能正确的选择机电传动装置,为电机传动自动控制系统提供控制原则.设计出完善的启动,制动等自动控制线路,以求改善产品质量,提高生产率和减轻劳动强度.这就是研究过渡过程的目的和实际意义.如造纸机要求衡转矩.
3.直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？
若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从TL=0和TL=TN两种情况加以分析）？
当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时又将出现什么情况？
直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，TL=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车,TL=TN时将使电动机电流大大增加而严重过载.
4.将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？
为什么？
如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反.
5.反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？
反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。
6.他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？
如何实现？
他励直流电动机直接启动过程中的要求是1启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.
7.直流串励电动机能否空载运行?
为什么？
串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足以将绕组元件甩到槽外,还可能串励电动机也可能反转运行.但不能用改变电源极性的方法,因这时电枢电流Ia与磁通φ同时反响,使电瓷转矩T依然保持原来方向,则电动机不可能反转.
8.当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？
因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速（n0-n）增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高.
9.三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？
而在运行时断了一线，为什么仍能继续转动？
这两种情况对电动机将产生什么影响？
三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。
故其作用相互抵消，合转矩为零，因而转子不能自行启动，而在运行时断了一线，仍能继续转动转动方向的转矩大于反向转矩，这两种情况都会使电动机的电流增加。
10.异步电动机有哪几种调速方法？
各种调速方法有何优缺点？
①调压调速这种办法能够无级调速，但调速范围不大
②转子电路串电阻调速这种方法简单可靠，但它是有机调速，随着转速降低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。
③改变极对数调速这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大，价格稍高，只能有机调速，但是结构简单，效率高特性高，且调速时所需附加设备少。
④变频调速可以实现连续的改变电动机的转矩，是一种很好的调速方法。
11.一般情况下，同步电动机为什么要采用异步启动法？
因为转子尚未转动时,加以直流励磁,产生了旋转磁场,并以同步转速转动,两者相吸,定子旋转磁场欲吸转子转动,但由于转子的惯性,它还没有来得及转动时旋转又到了极性相反的方向,两者又相斥,所以平均转矩为零,不能启动.
12.为什么可以利用同步电动机来提高电网的功率因数？
当直流励磁电流大于正常励磁电流时,电流励磁过剩,在交流方面不仅无需电源供电,而且还可以向电网发出点感性电流与电感性无功功率,正好补偿了电网附近电感性负载,的需要.使整个电网的功率因数提高.
13.何谓“自转”现象？
交流伺服电动机时怎样克服这一现象，使其当控制信号消失时能迅速停止？
自转是伺服电动机转动时控制电压取消,转子利用剩磁电压单相供电,转子继续转动.
克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大,使电动机在失去控制信号,即成单相运行时,正转矩或负转矩的最大值均出现在Sm>1的地方.当速度n为正时,电磁转矩T为负,当n为负时,T为正,即去掉控制电压后,单相供电似的电磁转矩的方向总是与转子转向相反,所以是一个制动转矩.可使转子迅速停止不会存在自转现象。
14.为什么直流力矩电动机要做成扁平圆盘状结构？
直流力矩电动机的电磁转矩为T=BIaNlD/2在电枢体积相同条件下,电枢绕组的导线粗细不变,式中的BIaNl/2紧思维常数,故转矩T与直径D近似成正比.电动机得直径越大力矩就越大.
15.永磁式同步电动机为什么要采用异步启动？
因为永磁式同步电动机刚启动时,其定子产生旋转磁场,但转子具有惯性,跟不上磁场的转动,定子旋转时而吸引转子,时而又排斥转子,因此作用在转子的平均转矩为零,转子也就旋转不起来了.
六、计算题
1.如图所示，电动机转速nM=950r/min，齿轮减速箱的传动比J1=J2=4，卷筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力F=100N,电动机的费轮转距GD2M=1.05Nm2,齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。
试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩TL以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。
ωM=3.14*2n/60=99.43rad/s.
提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s
v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s
TL=9.55FV/ηCnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM
GD2Z=δGDM2+GDL2/jL2
=1.25*1.05+100*0.242/322
=1.318NM2
2.如图所示，电动机轴上的转动惯量JM=2.5kgm2,转速nM=900r/min;中间传动轴的转动惯量JL=16kgm2,转速nL=60r/min。
试求折算到电动机轴上的等效专惯量。
折算到电动机轴上的等效转动惯量:
j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15
J=JM+J1/j2+JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2
3.一台并励直流电动机的技术数据如下：
PN=5.5KW,UN=110V,IN=61A,额定励磁电流Ifn=2A,nN=1500r/min,电枢电阻Ra=0.2Ω,若忽略机械磨损和转子的铜耗，铁损，认为额定运行状态下的电磁转矩近似等于额定输出转矩，试绘出它近似的固有机械特性曲线。
n0=UNnN/（UN-INRa）TN=9.55PN/nN
=110*1500/（110-61*0.2）=9.55*5500/1500
=1687r/min=35Nm
1687
4.一台直流他励电动机，其额定数据如下：
PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min,ηN=0.8,Ra=0.4Ω,Rf=82.7Ω。
试求：
①额定电枢电流IAn;
②额定励磁电流IfN;
③励磁功率Pf;
④额定转矩TN;
⑤额定电流时的反电势；
⑥直接启动时的启动电流；
⑦如果要是启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？
此时启动转矩又为多少？
1PN=UNIaNηN
2200=110*IaN*0.8
IaN=25A
2Uf=RfIfN
IfN=110/82.7
=1.33A
③Pf=UfIfN
=146.3W
④额定转矩TN=9.55PN/nN
=14Nm
⑤额定电流时的反电势EN=UN-INRa
=110V-0.4*25
=100V
⑥直接启动时的启动电流Ist=UN/Ra
=110/0.4
=275A
⑦启动电阻2IN>UN/（Ra+Rst）
Rst>1.68Ω
启动转矩Keφ=（UN-INRa）/nN
=0.066
Ia=UN/（Ra+Rst）T=KtIaφ
=52.9A=9.55*0.066*52.9
=33.34Nm
5.一台并励直流电动机的技术数据如下：
PN=5.5KW,UN=110V,IN=61A,额定励磁电流Ifn=2A,nN=1500r/min,电枢电阻Ra=0.2Ω,若忽略机械磨损和转子的铜耗，铁损，认为额定运行状态下的电磁转矩近似等于额定输出转矩，试绘出它近似的固有机械特性曲线。
n0=UNnN/（UN-INRa）TN=9.55PN/nN
=110*1500/（110-61*0.2）=9.55*5500/1500
=1687r/min=35Nm
1687
6.直流他励电动机数据如下：
PN=21kW,UN=220V,IN=115A,nN=980r/min,Ra=0.1Ω，系统折算到电动机轴上的总飞轮转矩GD2=64.7N/m2。
1求系统的机电时间常数τm；
2若电枢电路串接1Ω的附加电阻，则τm变为多少？
3若在上述基础上在将电动机励磁电流减小一半，又变为多少（设磁路没有饱和）？
①N0=nNUN/（UN-INRa）TN=9.55PN/nN
=1034r/min=9.55*21000/980
=205Nm
经过计算Tst=3926Nmτm=GD2n0/375Tst
=64.7*1034/375*3926
=0.04
系统的机电时间常数τm=0.045
②当电枢电路串接1Ω的附加电阻时
Δn=（Rad+Ra）TL/KeKtφKeφ=（UN-INRa）/nN
=0.212
τm=ΔnLGD2/375TL
=（Rad+Ra）GD2/375（Keφ）29.55
=0.438
③若在上述基础上在将电动机励磁电流减小一半,τm=ΔnLGD2/375TL
=（Rad+Ra）GD2/
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