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机电传动控制期末考试试卷及答案

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a) b) c)

反馈制动为正常接法;

反接制动:电源倒拉反接改变电枢电压的极性;倒拉反接制动在电枢电路内串入附加电阻; 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。

6. 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大?

因电枢加上额定电压,而电枢电阻很小,故I ST

UN

Ra

很大。

7. 对电动机的启动有哪些主要要求?

a) b) c)

启动转矩大,电流小 平滑,安全可靠 简单方便,功耗小

8. 直流他励电动机启动时,若在加上励磁电流之前就把电枢电压加上,这时会产生什么后果(从

TL=0 和

TL=TN 两种情况加以说明)? a) b) a) b)

TL=0 时飞车

TL=TN 时电枢电流很大。

9. 有静差调节系统和无静差调节系统的含义是什么?

依靠被调量 (如转速) 与给定量之间的偏差来进行调节, 使被调量接近不变, 但又必须具有偏差 (即

无静差调节系统

U 0 )的反馈控制系统,即 有静差调节系统 。该系统中采用 比例调节器 。

等于 给定量(即

依靠偏差进行调节,使被调量 系统中采用 比例积分调节器 。

U 0)的反馈控制系统,即

。该

10. 什么叫调速范围?什么叫静差度?这两项静态指标之间有何关系?

a) b)

调速范围是指电动机在额定负载下最高转速和最低转速之比

,即 D

nmax / nmin ;

即 Sn / n0

静差率是指负载由理想空载转速到额定负载所对应的转速降落于理想空载转速之比,

c)

D 与 S 之间是相互关联的,调速范围是指在最低转速时还能满足给定静差率要求的转速可调范围;对静差率要求越小,允许的调速范围也越小。

11. 试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速?减速?还是匀速?(图中箭头方向为转矩的实际作用方

向)

T M

TM

n

n

TL TM>TL

TL

TM>TL

a)

b)

T M

n

T L

T L

n

TM

TM

TM=T L

c)

d)

a)加速 b)减速 c)减速 d)加速

12. 在图中,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?

n

2

n

2

1

1

T

n

2

T

n

2

1

1

T

T

1、 2、 4 稳定运行, 3 不稳定运行。

二、计算题

1. 有一直流电动机脉宽调速系统(

期内全导通时的理想空载转速

PWM-M ) , 若外加电源电压

T1 应是多少?

U (E)=100V ,脉冲频率 f=4000H Z,在脉冲周

n01=1000r/min ,如要求电动机的理想空载转速

n02=400r/min ,问:此系统在

一脉冲周期内的导通时间(脉冲宽度)

因 T

1 f

1 4000

s 0.25ms

解:

故 T1

T( n01 n02) 0.25(1000 400)

2n01

2 1000

ms 0.175ms

2. 一台三相异步电动机,定子绕组接到频率为f1 50Hz 的三相对称电源上,已知它运行在额定转速

nN 960r / min 。问:

( 1) 该电动机的极对数 p 是多少? ( 2) 额定转差率 SN 是多少?

( 3) 额定转速运行时,转子电动势的频率f 2 是多少?

解:( 1) 已知异步电动机额定转差率较小,现根据电动机的额定转速 的同步转速 n0 1000r / min 。于是

nN 960r / min ,便可判断出它

p

60 f1

60 50

1000

3

n0

( 2)额定转差率

SN

n0 nN

1000 960

1000

0.04

n0

( 3)转子电动势的频率

f2

f 2 SN f1

3. 有一台三相鼠笼式异步电动机,

0.04 50Hz 2Hz

其额定数据为: P2N 10 KW , nN 1460r / min ,U N 380V ,

接法,

N

0.868 , cos N 0.88, Tst / TN 1.5 , I st / I N 6.5 。试求:

( 1) 定子磁极数 p;

( 2) 额定输入电功率 PIN,额定电流 I N; ( 3) 采用 Y — 换接启动时的启动电流和启动转矩。

解:( 1)现根据电动机的额定转速

nN 1460 r / min ,便可判断出它的同步转速 n0 1500r / min 。于

是 p

60 f1 n0

60 50 1500

N

2

( 2) P1N

PN 10

0.868

KW

11.52KW

I N

P

1 N

3U N cos

11.52 A 20 A 3 380 0.88

6.5 20 A 43.3A

3 1.5 65.4

N m 32.7N m

( 3) I stY

I st

T

T3

st

6.5I N A

3 1.5TN

stY

3 3

01

3

4. 有一直流调速系统,

系统允许的静差度。

解:系统的调速范围

n

1450r / min , n02

145r / min , nN

10r / min ,试求:系统的调速范围和

D

nmax nmin

n01 n02

nN 1450 nN

10 10

1440 135

145

10.67

系统允许的静差度

S

S2

nN 10 145

n

0.069

02

5. 如图所示,在单相半波可控整流电路中,设负载为纯电阻,交流电源电压

电压 U d=50V ,输出电流平均值 I d=20A 。试求:

U2 为 220V ,输出的直流平均

T

VS

u2

u1

R

Ud

I d

( 1) 晶闸管的控制角 ( 2) 电流有效值 I e 。

解:( 1)根据 U d 0.45U 2 1 cos

故 cos

2

1

2U d

2 50 0.45

220

1

100 99

1 0

0.45U 2

90

(2)单项半波纯电阻的电流波形系数 K=2.22 ,故电流有效值

I e KI d 2.22 20A

6. 一台直流他励电动机,其额定数据为:

44.4A

PN 17 KW , nN 1500r / min , U N 220V , I N

91A ,

Ra 0.22 。试求:

( 1) 额定转矩 TN ;

( 2) 直接启动时的启动电流

I st ;

( 3) 如果采用降压启动,启动电流仍限制为额定电流的两倍,电源电压应为多少?解:( 1)额定转矩

TN 9.55 PN

nN

9.55 17 103 N m 108.2N m

1500

(2)直接启动时的启动电流

I st UNRa

220 A 0.22

1000A

(3)降压启动时

I

U

st

2I N

Ra

故电源电压

U 2I N Ra 2 91 0.22V 40V

7. 一台直流他励电动机,其额定数据为:

PN 2.2KW , nN

1500r / min , U N 110V ,

0.8 ,

Ra 0.4 。试求:

( 1) 额定转矩 TN ,额定电枢电流

IN;TN

14 N m , I N

PN U N

25 A

( 2) 直接启动时的启动电流

I st ; I st 275 A

( 3) 如果要使启动电流不超过额定电流的

I

2 倍,求启动电阻为多少欧?

U N

st

2I N

RR

a故 Rst

U N

ad

2I N

Ra

110 2 25

0.4

1.8 ,

8.一台 50Hz 、八极的三相感应电动机,额定转差率 sN 0.04 ,问该机的同步转速是多少?当该机运行在

700r / min 时,转差率是多少?当该机运行在 800r / min 时,转差率是多少?当该机运行在起动时,

是多少? 解

转差率

同步转速

n1

60 f1 p

60 50

4

r / min 750r / m i n

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