川大机电控制技术复习题.docx

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川大机电控制技术复习题

《机电控制技术》复习题

一、填空题：

01）一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素和职能组成要素五大组成要素有机结合而成。

02）构成机电一体化系统的组成要素其内部及相互之间都必须遵循接口耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。

03）机电控制技术的核心内容是对电机的控制。

04）从控制目标进行分类，机电控制技术可以分成逻辑控制和运动控制。

05）同一转轴上负载转矩与转速之间的函数关系，称为生产机械的机械特性。

06）多轴机电传动系统折算的原则遵循功率守恒原则和能量守恒原则。

07）机电传动系统产生过渡过程的原因是系统本身是一个惯性系统。

存在机械惯性、电磁惯性和热惯性。

08）改善机电传动系统过渡过程的方法主要有减少系统飞轮惯量GD2和增加动态转矩Td。

09）电机是一种基于电磁感应原理和电磁力定律而实现机电能量转换的机械装置，发电机将机械能转换成电能，电动机将电能转换成机械能。

10）常用电机主要分为驱动电机和控制电机两大类。

11）无论是直流发电机还是直流电动机，由于转子线圈在磁场中转动（作切割磁力线运动），则线圈中必然产生感应电势。

其大小取决于每极磁通量、极对数、电机的转速以及绕组导体数和连接方法。

12）无论是直流发电机还是直流电动机，只要其转子线圈中有电流存在，则处于磁场中的线圈导体必然会受到电磁力的作用。

电动机的电磁转矩与每极磁通量、电枢电流的乘积成正比。

13）直流电机主要由定子、转子、换向器三部分组成。

14）电枢在直流电动机中起的作用是产生电磁转矩感应电势。

15）根据电机励磁方式的不同，直流电机有他励、并励、串励、复励和永磁等形式。

16）在各种励磁方式的电机中，不能空载运行的电机是串励电机。

17）直流电动机常用的调速方法有改变电枢电路外串电阻、改变电枢电压、改变主磁通等。

18）直流电动机如励磁电路开路，则轻负载启动会导致飞车，重负载启动时会导致堵转。

19）直流电动机不允许直接启动，要限制直流电动机的启动电流。

一般有降压启动和在电枢电路内串接外加电阻启动两种方法。

20）电动机的制动状态有稳定的制动状态（位能性负载）和过渡的制动状态（降速或停车制动）两种形式。

21）电动机两种制动状态的区别在于转速是否变化；共同点是电动机发出的转矩T与转速n方向相反。

22）三相异步交流电机定子旋转磁场的转速与定子电流频率成正比，与定子磁极数成反比。

23）三相异步交流电机合成磁场的旋转方向决定于三相绕组电流的相序，电流的相序改变，旋转磁场的转向随之改变。

24）三相鼠笼式异步电动机的启动方法有全压启动和降压启动两种。

25）异步电动机的调速方法主要有改变电源电压U、变磁极对数p；变转差率S（转子电路串电阻）；变电源频率f等几种。

26）同步电动机不能自行启动，须借助其他方法启动，主要异步起动法和辅助电动机起动法两种方法。

27）直流测速发电机在使用中的输出电流、负载电阻、最大转速会影响转速测量正确度。

28）三相交流异步电机和单相异步电机在运行期间，它们内部磁场的变化规律分别为_圆形_和_脉动_。

29）电容分相式单相异步电动机，当断开电容后通电启动，启动时的启动转矩等于零。

30）低压电器按功能用途可分为主令电器、控制电器、保护电器、执行电器四大类。

31）继电器实质上是一种传递信号的电器，它可根据输入的信号达到不同的控制目的。

32）电磁接触器一般由电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座五个部分组成。

33）电气控制系统中常设的保护环节有短路保护、过电流保护、长期过载保护、零电压与欠电压保护、弱励磁保护。

34）码头运煤的皮带运输机的机械特性属于_恒转矩_型。

35）四极三相异步电动机的同步转速为1800转/分，则三相电流的频率为_60_Hz。

36）卷扬机采用绕线式异步电动机拖动提升重物，当到达一定高度时若要重物停止在空中不动，则可采取的方法是转子串电阻。

37）直流电磁机构线圈因误接入同电压等级的交流电源，结果会造成衔铁振动。

38）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。

39）直流电机的一组额定值为：

电压UN=110V，电流IN=15A，转速为nN=1000r/min，效率为88.5%，则输入功率是1.65kW、额定输出转矩是13.945Nm。

40）交流异步电机，若工频为50Hz，额定转速为1450转，则极对数为p为_2_，转差率S等于_0.033_。

二、选择题：

01）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，（A）采用Y—△启动方法。

A.能B.不能C.不确定D.

02）直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变（C）。

A.KeB.ΦC.UD.R

03）从步进电动机的电源脉冲分配器中送出的脉冲电压的顺序，决定了此电机转子的（D）。

A.角位移的大小B.角速度的大小C.角加速度的大小D.角位移的方向

04）三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会（A）。

A.增加B.减小C.等于零D.不确定

05）交流电器的线圈（B）能否接入与其额定电压相等的直流电源中使用。

A.能B.不能C.不确定D.

06）直流电动机调速系统中，若想采用恒功率调速，则可改变（C）

A.UB.KeC.ΦD.R

07）对一台确定的步进电动机而言，其步距角决定于（C）。

A.电源脉冲的频率B.电源脉冲的幅值C.电机的通电方式D.电机的负载大小

08）三相鼠笼式异步电动机在相同电源电压下，空载启动比满载启动的启动转矩（C）。

A.小B.大C.相同D.不确定

09）三相异步电动机带动一定负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机转矩（C）。

A.增加B.减小C.不变D.不确定

10）电源线电压为380V，三相鼠龙型异步电动机定子每相绕组的额定电压为220V时，（B）采用Y—△启动方法。

A.能B.不能C.不确定D.

11）步进电动机转角与脉冲电源的关系是（B）。

A.与电源脉冲频率成正比B.与电源脉冲数成正比

C.与电源脉冲宽度成正比D.与电源脉冲幅值成正比

12）三相鼠笼式异步电动机在运行中断了一根电源线，则电动机的转速（B）。

A.增加B.减少C.停转D.不变

13）加快机电传动系统的过渡过程，可以增大（C）。

A.GD*GDB.转速nC.动态转矩TdD.电源电压

14）直流电器的线圈（B）接入与其额定电压相等的交流电源使用。

A.能B.不能C.不确定D.

15）一台直流他励电动机在稳定运行时，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定值后，电枢反电势E比E1是（B）。

A.增大B.减少C.相等D.不确定

16）加快机电传动系统的过渡过程，可以减少（A）。

A.GD*GDB.转速nC.动态转矩TdD.电源电压

17）线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩（C）。

A.愈大B.愈小C.不一定（可大可小）D.不变

18）三相鼠笼式异步电动机带动一定负载运行时，若电源电压降低，此时电动机转速（B）。

A.增加B.减少C.不变D.不确定

19）在电磁式低压开关电器中，电磁机构比较理想的工作状态是（　A　）。

 A.电磁吸力稍大于弹簧反力           B.弹簧反力稍大于电磁吸力

   C.电磁吸力远大于弹簧反力          D.弹簧反力远大于电磁吸力

20）低压电器开关触点在分断负载电路时可能会出现电弧，则（　A　）。

    A.交流电弧容易熄灭                 B.直流电弧容易熄灭

   C.交流不会产生电弧                 D.直流不会产生电弧

21）自动空气开关（断路器）在电路中可以作 （　D　）。

    A.手动开关       B.过载保护C.短路保护        D.ABC都是

22）交流电磁机构铁芯上的短路环断裂或脱落后，在工作中出现的现象（ A）。

A.衔铁振动        B.衔铁不动   C.线圈电流过大     D.没有变化

23）对于开关非常频繁的电路控制，则接触器线圈更适合选用（ B）。

A.交流     B.直流 C.交流和直流都可以       D.都不是

24）交流线圈接触器上安装短路环的作用是（ B）。

A.短路涡流，降低铁损     B.改善吸合，减小振动C.吸收触点间的电弧

25）如图所示，下列叙述（A）组是正确的。

（a）

（b）

（c）

A.图（a）TM为正，是拖动转矩，加速状态B.图（b）TM=TL，匀速状态

C.图（c）TM为正，TL为负，减速状态D.

26）恒功率型机械特性为负载转矩与转速成（B）。

A.正比B.反比C.相等D.不能确定

27）直流电动机当电枢回路中串接电阻后，其固有的机械特性曲线是（A）。

A.由（0,no）出发的一簇向下倾斜的直线

B.一簇平行于固有特性曲线的人为特性曲线

C.由（0,no）出发的一簇向上倾斜的直线D.不确定

28）在机电传动系统中，把多轴系统折算成单轴系统时，其折算前后负载轴（C）

A.转矩不变B.转速不变C.功率不变D.转动惯量不变

29）在牵引机车上使用的直流电机要求启动阶段特性较软，而负载较轻时速度能迅速上升，则通常该电机使用的励磁方式为（B）。

A.他励B.串励C.并励D.复励

30）换向器在直流发电机中起的作用是（A）。

A.把电枢绕组中的交流电变为电枢出线端的直流电

B.把电枢绕组中的直流电变为电枢出线端的交流电

C.用于改变励磁磁通的方向D.用于改变电磁转矩的方向

31）在电机结构确定的情况下，决定三相电动机的同步转速大小的是（C）。

A.电源电压B.负载大小C.电源频率D.绕组电阻

32）同步电动机通以一定三相交流电源带动负载运行时的转速（C）。

A.随电源电压而变化B.随负载而变化

C.不变D.随励磁电流而变化

33）直流力矩电动机一般都做成粗而扁，其主要目的是（C）。

A.提高转速B.降低控制电压C.提高转矩和过载能力D.减小噪音

34）交流电磁机构线圈因误接入同电压等级的直流电源后，则（C）。

A.衔铁振动B.衔铁不动C.线圈电流过大D.工作正常

35）与普通行程开关相比较，微动开关在使用中的突出优点是（D）。

A.结构尺寸微小B.触点通行电流微小

C.触点分断电压微小D.触点瞬间动作

36）在直流调速系统中，机械特性硬的系统比机械特性软的系统（A）。

A.调速范围宽B.调速范围小C.调速范围一样D.硬度与调速范围无关

37）交流调速系统长期工作在低速状态下，则宜采用的调速方法是（B）。

A.调压调速B.变频调速C.定子串电阻调速D.转子串电阻调速

38）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

39）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

40）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

41）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

42）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

43）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°

44）交流异步电机正转时以反接制动停车，则从制动到停车，电机机械特性曲线在（A）。

A.第I象限B.第II象限C．第III象限D.第II-III-IV象限

45）动力电机带动负载平稳运行的必要条件是，当扰动使n下降，则（B）。

A.TMTLC.TM保持不变D.TL保持不变

46）直流电动机可以通过改变电枢电压的极性而实现正反转，则其励磁方法为（C）。

A.他励B.并励C.串励D.复励

47）关于普通直流电机的人为机械特性，下列叙述中正确的是（C）。

A.UD增大，理想空载转速提高B.If增大，理想空载转速提高

C.电枢串电阻，使机械特性变软

48）交流异步电机中的绕线式电机，当转子绕组接入较大的电阻时，速度先下降到0，再开始反转，则电机的运行状态是（D）。

A.反馈制动B.能耗制动C.倒拉反接制动D.电源反接制动

49）当转速高于理想空载转速，或者手工降速时，速度下降太快，则电机的运行状态是（A）。

A.反馈制动B.能耗制动C.倒拉反接制动D.电源反接制动

50）三相步进电机的步距角标注为1.5°/0.75°,0.75°对应的通电相序为（C）。

A.A-B-C-…B.AB-BC-CAC.A-CA-C-BC-B-AB-…

三、问答题：

01）请解释机电传动系统稳定运行的的含义。

答：

1、系统能以一定速度匀速运转；2、系统受某种外部干扰作用而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行状态。

02）机电传动系统稳定运行的充要条件是什么？

右图中曲线1和2分别是电动机和负载的机械特性，试判断其是否能稳定运行。

答：

第一：

电动机的机械特性曲线n=f（TM）和生产机械的特性曲线n=f（TL）有交点（即拖动系统的平衡点）。

第二：

当转速大于平衡点所对应的转速时,应有TM

对应的转速时,应有TM>TL。

对于所示系统，1、2、4能稳定运行；

3不能稳定运行。

03）简述并励发电机电压能建立的条件。

答：

并励发电机电压能建立的条件：

1）首要条件是发电机的磁极要有剩磁。

2）其次是励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同。

3）励磁回路的电阻应小于与电机运行转速相对应的临界电阻。

04）直流他励电动机制动状态分为哪三种形式？

请简述三种制动状态的接线方式。

答：

1）能耗制动：

将外部电枢电压降为零，并将电枢串接一个附加电阻短接。

2）反馈制动：

正常接法，将电动机的实际转速大于其理想空载转速。

3）反接制动：

电源反接制动是改变电枢电压的极性；倒拉反接制动是在电枢电路中串

入附加电阻。

05）当异步电动机拖动额定转矩的负载运行在固有特性曲线上时，如果把电压降低为0.8UN,会不会出现危险？

为什么？

答：

当然会出现危险。

因为当电压U↓→Φ↓，电机从稳定点a过渡到稳定点b运行时，

n↓→S↑→cosφ2↓，从T=KmΦI2cosφ2=TN=TL=常数，可知，当U=UN时，I2会是额定值，而当U↓时，I2要增大，并且I2大于其额定值，从而导致电机发热、进而烧坏。

06）如图所示，他励直流电动机运行在a、b、c、d、e点时，各点处于什么运行状态？

答：

a点：

正向电动状态

b点：

反接制动状态

c点：

反向电动状态

d点：

反向反馈制动状态

e点：

倒拉反接制动状态

07）三相异步电动机反接制动时为什么电流很大？

应当采取什么措施限制电流过大?

答：

三相异步电动机反接制动时，旋转磁场突然反向旋转，由于机械惯性的原因，电动机转子转速不能立刻发生变化，此时转差率s大于1，转子导体切割磁力线的速度很快，因而电流很大。

采取措施：

鼠笼式电动机常在定子电路中串接电阻，绕线式电动机在转子电路中串接电阻。

08）简述直流他励电动机的人为机械特性。

答：

对于下式，人为地改变其中的可变参数，就可以改变电机的机械特性，这样得到的电机机械特性称为人为机械特性。

一般有三种人为机械特性：

1）电枢回路中串电阻（改变电阻Ra）；2）改变电枢电压U；3）改变磁通Φ。

09）请简述三相异步电动机的工作原理。

答：

三相异步电动机由转子和定子构成。

定子绕组通入三相交流电流→产生旋转磁场

→切割转子绕组→转子绕组产生感应电势→转子中产生感应电流→转子电流与磁场作用

→产生电磁转矩→电机运转

10）当负载TL一定时，三相异步电动机可通过改变最大电磁转矩Tmax、转差率S、交流电源频率f、磁极对数p进行调速，请问可通过什么方法来改变这些参数？

答：

改变Tmax是通过变电动机电源电压；改变S是通过变绕线式异步电动机的转子电阻；改变f是通过变频器；改变p是通过变极对数电机来实现。

11）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；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；单相电机中有旋转磁场出现，可以启动电机；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；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。

12）单相异步电动机为什么没有启动转矩？

常采用哪些方法启动？

答：

因为单相交流电产生脉动磁场，而不产生旋转磁场，所以TM=0而无法启动。

常采用电容分相式和罩极式两种启动方法进行启动。

13）为什么电动机的起动电流很大？

当电动机起动时，热继电器会不会动作？

为什么？

答：

电动机从静态变成动态并达到额定转速时需要很大的力，一般起动电流是额定电流的5～7倍。

当电动机起动时，热继电器不会动作。

因为热继电器有热惯性，起动瞬间不会动作。

14）既然在电动机的主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器？

装有热继电器是否可以不装熔断器？

为什么？

答：

不可以。

熔断器是串接在被保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能迅速自动熔断，切断电路，保护导线和电气设备不致损坏。

而热继电器由于热惯性，当电路短路时不能立即动作使电路迅速断开，因此，不能作短路保护。

15）电气原理图中QS、FU、KM、KI、KT、SB、SQ分别是什么电气元件的文字符号？

答：

QS：

刀开关，转换开关；

FU：

熔断器；

KM：

接触器；

KI：

电流继电器；

KT：

时间继电器；

SB：

按钮开关；

SQ：

行程开关，接近开关。

17）继电器接触器控制线路中一般应设哪些保护？

各有什么作用？

短路保护和过载保护有什么区别？

答：

一般应设置的保护有：

1）过载保护：

避免电动机长期超载导致的绕组温升超过允许值而损坏绕组绝缘。

2）短路电流保护：

避免巨大的短路电流损坏电器设备。

3）零压和欠压保护：

避免电源电压过低引起的电器的误动作，和电源电压恢复后电

动机的自行起动。

4）弱磁保护：

避免因磁场减弱或消失时引起电动机“飞车”现象。

短路保护与过载保护的区别：

短路保护也叫接地保护，是当电路中某处的相对电压为零时而采取的断路保护。

过载保护是电流保护，就是说如果电路中的电流超过额定电流时采取的断路保护。

18）三相异步电动机的启动要求有哪些？

答：

1）启动转矩大；2）启动电流越小越好；3）启动平滑加速；

4）启动设备安全可靠，力求简单方便；5）启动过程功率损耗小。

19）有一台三相异步电动机，正常运行时为△接法，在额定电压UN下启动时，其启动转矩Tst=1.2TN（TN为额定转矩），若采用Y-△启动，试问当负载转矩TL=35%TN时，电动机能否启动？

为什么？

答：

采用Y-△启动时，其启动转矩TstY=1/3Tst=1/31.2TN=0.4TN>0.35TN=TL

所以能够启动。

20）分析下图所示机电系统的运行状态是加速、减速还是匀速？

是上升还是下降？

答：

a为匀速上升；b为减速上升；c为减速上升；d为加速上升；e为减速上升；f为加速下降

四、计算题：

（两种类型）

01、一台直流他励电动机，额定功率

，额定电压

，额定电流

，额定转速

，最大励磁功率

。

试求：

（1）最大励磁电流

；

（2）额定运行时的电枢电流

；

（3）额定转矩

；（4）额定运行时的效率

。

解：

（1）最大励磁电流:

（2）额定运行时的电枢电流:

（3）额定转矩:

（4）额定运行时的效率:

02、有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：

，

，

，采用

接法，

，

，

，

。

试求：

（1）额定输入功率

；

（2）额定转差率

；

（3）额定电流

；（4）输出的额定转矩

；

（5）采用

换接启动时的启动电流和启动转矩。

解：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

五、阅读分析及设计题

01）试说明下图电路的功能（是什么控制电路），并分析其工作原理。

答：

是一台三相异步电动机能耗制动的控制电路。

其工作过程：

（1）按1SB，1KM的线圈得电，1KM常开触点闭合，自锁、M启动，正常工作。

（2）按2SB，1KM的线圈失电，1KM常开触点断开，M电源断开；

2KM的线圈得电，2KM常开触点闭合、自锁；M接入直流电源进行能耗制动后停转；KT的线圈得电延时，KT常闭触点断开，2KM的线圈失电，2KM常开触点断开，KT的线圈失电，M脱离直流电源停转。

02）试说明下图电路的功能（是什么控制电路），并分析其工作原理。

答：

该图所示电路是异步电动机的Y-△降压启动控制电路。

其工作过程如下：

03）试说明下图电路的功能（是什么控制电路），并分析其工作原理。

答：

是一台三相异步电动机降压启动的控制电路。

其工作过程如下：

04）试设计一个工作台前进、退回的控制线路。

工作台由电动机M拖动，行程开关1ST、2ST分别装在工作台的原位和终点。

要求：

①能自动实现前进→后退→停止到原位；

②工作台前进到达终点后停一下再后退；

③工作台在前进中人为地立即后退到原位；

④有短路保护和长期过载保护。

要求绘出主电路和控制电路。

05）试设计一条自动运输线，该运输线上有两台电动机，1M拖动运输机，2M拖动卸料机。

要求：

①1M先启动后，才允许2M启动；

②2M先停止，经一段时间后1M才自动停止，2M还可单独停止；

③两台电动机均有短路保护和长期过载保护。

要