机电传动控制期末考试试卷及答案.doc

1、五、计算题（要求写出主要步骤每题 10 分）1.有台直流他励电动机，其铭牌数据为： PN55kW， UN=Uf=220V，nN=1500rmin，=08，Ra02 。试求： 额定转矩 TN 额定电枢电流 IaN； 额定电枢电流时的反电势； 直接启动时的启动电流； 若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串人多大的启动电阻?此时启动转矩为多少?解：1. TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35 N.m 2. IaN=pN/ (UN)=31.25A 3.E=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V4.Ist=UN/Ra=220/0.2=1100A5.I

2、st=UN/(Ra+Rad) 3IsNRadUN/3IaN-Ra=220/(3*31.25)-0.2=2.15Tst=Kt Ist=(9.55E/nN)3IaN=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6 N.m 2某一调速系统在高速时的理想空载转速 no1=1450rmin，低速时的理想空载转速 n02=100rmin ，额定负载时的转速降nN=50rmin。 试画出该系统的静特性； 求出调速范围 D 和低速时系统的静差度 s2； 在 nmax 与 s2 一定时，扩大调速范围的方法是什么?调速系统中应采取什么措施保证转速的稳定性?解：1.静特性 2. D=nmax/nm

3、in=(n01- nN)/ (n02- nN)=(1450-50)/(100-50)=28S2= nN/n02=0.52.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 换接启动，试问当负载转矩 TL=35TN 时，电动机能否启动?为什么?TstY=1/3*1.2TN=0.4TN0.35TN=TL 3.试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速?减速?还是勾速?( 图中箭头方向为转矩的实际作用方向)一、 分析与简答题1. 请简述机电传动系统稳定运行的条件。a) 电动机的机械特性曲线 n=f（T M）和生产机械的

4、特性曲线 n=f（T L）有交点（即拖动系统的平衡点） ；b) 当转速大于平衡点所对应的转速时，T MT L，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有TMT L。而当转速小于平衡点所对应的转速时，T MT L，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有 TMT L。2. 请解释机电传动系统稳定运行的含义。a) 是系统应能以一定速度匀速运转b) 是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）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速度。3. 请简述并励发电机电压能建立的条件。a) 发电机的磁极要有剩磁；b) 起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同；c) 励磁电阻

5、不能过大。4. 请简述电动机制动的稳定制动和过渡制动状态的共同点和不同点。a) 两种制动状态的区别在于转速是否变化b) 两种制动状态的相同点在于电动机发出的转矩与转速方向相反。5. 请简述直流他励电动机的三种制动方式的接线方法。a) 反馈制动为正常接法；b) 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；c) 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 很大。aNSTRUI7. 对电动机的启动有哪些主要要求？a) 启动转矩大，电流小b) 平滑，安全可靠c) 简

6、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) TL=0 时飞车b) 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？a) 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 ）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。0Ub) 依靠偏差进行调节，使被调量等于给定量（即 ）的反馈控制系统，即无静差调节系统。该0U系统中采用比例积分调节器。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)

7、 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 ；minax/Db) 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，即 0/nSc) 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 MnT M T LT MnT LT M T LT La) b)T MnT M = T LnT M T LT LT LT Mc) d)a）加速 b）减速 c）减速 d）加速12. 在图中，曲

8、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？ n12n12TTn12n12TT1、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（PWM-M）, 若外加电源电压 U(E)=100V，脉冲频率 f=4000HZ，在脉冲周期内全导通时的理想空载转速 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）T 1 应是多少？解： mssnmsf 75.0102)4(5.2401011 ）（故因2. 一台三相异步电动机，定子绕组接到频率为 的三相对称电源上，已

9、知它运行在额定转速Hzf1。问：mi/96rnN（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 f2 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 ，便可判断出min/960rnN它的同步转速 。于是min/10rn31056fp（2）额定转差率04.90nSN（3）转子电动势的频率 f2 HzfN254.123. 有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为： , , ， 接法，KWPN10min/460rnNVUN380， ， ， 。试求：86.0N8.0cosN5.1/NstT5.6/NstI（1）

10、 定子磁极数 p；（2） 额定输入电功率 PIN，额定电流 IN；（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 ，便可判断出它的同步转速 。min/1460rn min/150rn于是 215060nfp（2） KWPN52.186.1AUI 08.30cos31 （3） AIINststY .425.6.mNTststY 7.3.13.4. 有一直流调速系统， ， ， ，试求：系统的调速范围min/4501rnin/4502rin/10r和系统允许的静差度。解：系统的调速范围 67.103541021minaxND系统允许的静差度 69.4502S5.

11、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 U2 为 220V，输出的直流平均电压 Ud=50V，输出电流平均值 Id=20A。试求：（1） 晶闸管的控制角 ；RUdIdVSu2Tu1（2） 电流有效值 。eI解：（1）根据 2cos145.0Ud故 019045.cos2 d90（2）单项半波纯电阻的电流波形系数 K=2.22，故电流有效值AKIde 4.20.6. 一台直流他励电动机，其额定数据为： , , ， ，KWPN17min/50rnNVUN20AIN91。试求：2.0aR（1） 额定转矩 ；NT（2） 直接启动时的启动电流 ；stI（3） 如果采用降压启动，

12、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mNnPTN 2.108157.95. 3（2）直接启动时的启动电流 ARUIast 02.（3）降压启动时 NastII故电源电压 VRUa402.9127. 一台直流他励电动机，其额定数据为： , , ， ，KWPNmin/15rnNVUN108.0。试求：4.0aR（1） 额定转矩 ，额定电枢电流 ； ， NTNIT14APIN25（2） 直接启动时的启动电流 ；stAt275（3） 如果要使启动电流不超过额定电流的 2 倍，求启动电阻为多少欧？ Nadst IRUI2故 ，8.14.051aNstI8一台 、八极的三相

13、感应电动机，额定转差率 ，问该机的同步转速是多少？当该机运行在Hz50 04.Ns时，转差率是多少？当该机运行在 时，转差率是多少？当该机运行在起动时， 转差min/7r min/r率是多少？解 同步转速 i/750i/45061pf额定转速 min/720i/5)04.1()( rrnsN当 时，转差率 mi/70rn 6.1n当 时，转差率 i/8 07.75801ns当电动机起动时， ，转差率 0n119. 一台三相四极 感应电动机， ， ， ， ，定子Hz5kWPN75min/450rnNVUN380AIN160接法。已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的 ， ， 。试计算额定运行时Y

14、%921CupkWFe.的电磁功率、输入功率和功率因数。解 转差率 03.1540s输出转矩 mNnPT2.94.922电磁功率 kWPem 21.866015.0121 转子铜耗 WspeCu 28732定子铜耗 871输入功率 PPemFCu 9180)610()( 功率因数 87.393cos11 NIU10. 有一电阻性负载，需要直流电压 Ud=70V、电流 Id=30A 供电，若采用单相半波可控整流电路，直接接在220V 的交流电网上，试计算晶闸管的导通角 。解： d21cos0.45U晶闸管的导通角 =180-65.5=114.56.四、计算题：（选做一道题，要求写出主要计算步骤及

15、结果，共 15 分）1、一台并励电动机，额定功率 ，额定电压 ，额定电流 ，额定转速kWPN2.VUN20AIN2.1，最大励磁功率 。min/30rnNf68试求：（1）最大励磁电流 ； （2）额定运行时的电枢电流 ；fI aI（3）额定转矩 ； （4）额定运行时的效率 。NTN2、有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为： ， ， ，kP102min/1460rnVUN380接法， ， ， ， 。试求：86.08.0cosN5./NstT5./stI（1）额定输入功率 ； （2）额定转差率 ； （3）额定电流 ；P1 SNI（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

16、矩。NTY四、计算题：（选做一道题，要求写出主要计算步骤及结果，共 15 分）1答案：（1）最大励磁电流 AUPINff 31.02.68（2）额定运行时的电枢电流 Ifa 89.)(（3）额定转矩 mNnTN730.59.（4）额定运行时的效率 003001 821.21NNIUP输 入 的 电 功 率 ）额 定 输 入 功 率 （ 从 电 源 出 的 机 械 功 率 ）额 定 输 出 功 率 （ 轴 上 输2答案：（1） kWN5.86.（2） 027.1400nS（3） AUPIN8.3cos1（4） NmnT4.65405.9. （5） TAIINststYstst 7.32.13.6

17、四、计算题1. 有一台他励直流电动机 ， ， ， ， ，采9NPkW40NUV76NIA10/minNnr0.376aR用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速 ，最高理想空载转速min25/ir，试求：（1） 时的最低转速及此时的静差率。 （2）拖动恒功率负载 时0max5/innrNT 2NP的最高转速。 （3）调速范围。解：采用降低电源电压调速时对应于基速以下，基速以上采用弱磁调速。（1） ， ，0Nn4076.30.411NaeUIRCn， ，0417.6/mi.eNUr ./minNr， 。min0i250.9.4/in0min7.628.4%5N（2）拖动恒功率负载 时应采用弱磁调速。2NP