1、- 1 -机电传动与控制一、填空题1、凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换、和调节目的的电气元件统称为电器。2、电器按工作电压等级分为低压电器和高压电器。3、低压电器是指，工作电压在交流 1200V 或直流在 1500V 以下的各种电器。4、高压电器是指，工作电压在交流 1200V 或直流在 1500V 以上的各种电器。5、电器按用途分为控制电器、主令电器、保护电器、配电电器和执行电器。6、电器按工作原理分为电磁式电器和非电量控制电器。7、电磁式电器大多主要由感测部分（电磁机构）和执行部分（触头系统）组成。8、电磁机构是电磁式电器的感测部分，它的
2、主要作用是将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作，从而完成接通和分断电路。9、电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁等组成。10、常用的磁路结构分为衔铁沿棱角转动的拍合式铁心、衔铁沿轴转动的拍合式铁心、衔铁直线运动的双 E 型直动式铁心。11、电磁式电器分为直流和交流两大类，都是利用电磁感应原理制成。12、吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。13、所谓电磁铁的吸力特性，是指电磁吸力 Fat 随衔铁与铁心间气隙 变化的关系曲线。14、所谓电磁铁的反力特性，是指反作用力 Fr 随衔铁与铁心间气隙 变化的关系曲线。15、交流电磁铁装短路环的作用是消除振动和噪声。16、电器的触头主要有桥式触头和指形触头两种
3、结构型式。17、常用的灭弧方法有电动力灭弧、磁吹灭弧、灭弧罩灭弧和栅片灭弧等。18、常用的开关电器主要有刀开关、转换开关、断路器和漏电保护断路器。19、刀开关由操作手柄、触刀、静插座和绝缘底板组成。20、刀开关按刀数分为单极、双极和三极。21、转换开关又称组合开关。22、断路器俗称自动开关，是用于低压配电电路不频繁通断控制，在电路发生短路、过载或欠电压等故障时，能自动分断故障电路，是低压配电线路中应用广泛的一种保护电器。23、漏电保护断路器是一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。24、熔断器是用于配电线路的严重过载和断路保护。25、熔断器的安秒特性是指熔断器的熔断时间与熔断电流的关
4、系曲线。26、熔断器的类型主要有：插入式、螺旋式、封闭管式和新型熔断器四种。27、选择熔断器时，其额定电压应大于或等于线路的工作电压。28、熔体额定电流电流的大小与负载的大小及性质有关。29、主令电器是自动系统中专用于发布控制指令的电器。30、主令电器按作用分为控制按钮、位置开关、万能转换开关和主令控制器等。31、行程开关是一种利用生产机械的某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。32、接近开关又称无触点行程开关，是以不直接接触方式进行控制的一种位置开关。33、万能转换开关是一种多档位、控制多回路的组合开关，用于控制电路发布控制指令或用于远距离控制。34、接触器能频繁地接通或断开交直流主电
5、路，实现远距离自动控制。35、接触器有交流接触器和直流接触器两类。36、继电器是根据某种输入信号接通或断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。37、继电器按输出形式分为有触点和无触点两类。- 2 -38、继电器按用途分为控制用和保护用继电器。39、时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触头延时接通和断开的自动控制电器。40、时间继电器按延时方式分为通电延时型和断电延时型两类。41、热继电器是利用电流的热效应原理实现电动机的过载保护，具有反时限保护特性。42、速度继电器主要用于笼型异步电动机的反接制动控制，主要由转子、定子和触头三部分组成。43、电气系统图一般有三种：
6、电气原理图、电器布置图、电气安装接线图。44、国家标准局颁布的 GB4728-84 表示“电器图用图形符号”、GB6988-87 表示“电气制图”和GB7159-87 表示“电气技术中的文字符号制订通则”。45、绘制电气原理图时按主电路和辅助电路两部分进行绘制。46、三相笼型异步电动机一般有全压起动和减压起动两种方式。47、常用的减压起动有定子串电阻、星形-三角形换接、自耦变压器及延边三角形起动。48、三相笼型异步电动机制动方法有机械制动和电气制动两大类。49、三相笼型异步电动机电气制动方法有反接制动和能耗制动两大类。50、反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，
7、因而产生制动转矩的一种制动方法。51、所谓能耗制动，就是在电动机脱离三相电源之后，定子绕组上加一个直流电压，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。52、电气控制系统中常用的保护环节有短路保护、过载保护、零电压及欠电压保护及弱磁保护等。53、常用的断路保护元件有熔断器和断路器等。54、55、56、PLC 按结构形式分为整体式和模块式 PC。57、PLC 按 I/O 点数和存储容量分为小型、中型和大型。58、PLC 按功能分为低档机、中档机和高档机。59、PLC 的主机是由 CPU、存储器、I/O 单元和电源单元组成。60、PLC 的存储器分程序存储器和用户（应用软件）存储器、数据存储
8、器。61、PLC 控制系统主要由 I/O 扩展模块和扩展单元、I/O 特殊功能模块、编程器及外围设备等组成。62、输入接口电路的输入方式有直流输入、交流输入和交直流输入三种。63、PC 的编程器主要由键盘、显示屏、工作方式选择开关和外存储器接口等部件组成。64、通常 PLC 一个扫描周期分三个阶段进行，即输入采样、用户程序执行阶段和输出刷新，三个阶段周期重复循环进行。65、PLC 的编程语言有梯形图、指令表、顺序功能图、级式、逻辑图和高级编程语言。66.三相异步电动机根据转子绕组的结构型式分为鼠笼式转子 和绕线式转子 电动机。67.三相异步电动机主要由定子(静止部分) 和转子(旋转部分)两部分
9、组成。根据转子绕组的结构不同，分为鼠笼式和绕线式电动机。68.异步电动机转子旋转方向总是与旋转磁场的方向相同。69.旋转磁场的旋转方向与三相电源的相序一致。要使旋转磁场反转，只要把接到 定子 绕组上的任意两根电源线 对调即可实现。70.一台在工频电源作用下的两极三相异步电动机，其旋转磁场的转速为 3000 r/min，当磁极对数P=2 或 3 时，旋转磁场的转速为 1500 或 1000 r/min。 71.所谓转差率，就是转速差 与同步转速的比值，其数学表达为 s=(n1-n)/n1 。72.异步电动机的转子转速总是低于 同步转速。73.一台四级异步电动机，通入工频三相交流电，若转差率 S=
10、4%，则电动机的转速为 1440 r/min，同步转速为 1500 r/min。- 3 -74.三相鼠笼式异步电动机稳定运行时，如果负载加重，则电动机转速降低 ，而电磁转矩将 增大 ，直到转矩平衡，电动机将以较 低 的转速重新稳定运行。如果阻力矩超过最大转矩，则电动机的转速将很快 下降 ，直到 停止运行 。75.直流电动机由 定子 和 转子 （又称 电枢 ）两个主要部分组成。76.直流电动机按照主磁极绕组（又称励磁绕组）与电枢绕组连接方式的不同可分为 并励式 、 串励式 、他励式 、 复励式 。77.若三相笼式异步电动机铭牌上电压为 380V/220V，当电源电压为 380V，定子绕组应接成
11、Y 形；当电源电压为 220V 时，定子绕组应接成 形。78.一台三相交流电机通入三相对称电流后产生的磁势具有幅值大小不变及旋转速度为 60f1/p r/min 的特点。79. 常用于机械设备的电气工程图有三种：电气原理图、电器元件布置图和电器元件接线图。其中，电气原理图一般分主电路 、控制电路两部分画出，当电路图垂直布置时，电源线应 水平 （垂直/水平）画，其它电路水平画,控制电路的耗能元件画在电路的 下 端。 80.笼型异步电动机降压起动常用的方法有定子串电阻降压起动、星形三角形降压起动和自耦变压器降压起动。 81.机床电气控制中常用的制动方法有电气制动和能耗制动。82.在电气控制中“停止
12、”和“急停”按钮的颜色必须为 红 色，起动按钮的颜色为 绿 色。83.电弧是一种气体放电现象，电弧的存在既妨碍了电路及时可靠的分断，又使触头受到磨损。低压电器中常用的灭弧方法有电动力灭弧、磁吹灭弧、栅片灭弧和灭弧罩灭弧等。84.常用的控制继电器有速度继电器、时间继电器、压力继电器、热继电器等。85.电磁式低压电器是利用电磁感应现象实现低压电器功能的电器。就其结构而言，大都由三部分组成，电磁机构、触头系统及灭弧装置。86.电磁式低压电器中的触头结构形式主要由单断点指形触头和双断点桥式触头，后者的灭弧效果好。87.接触器的主要参数有额定电压、额定电流、吸引线圈额定电压、分断能力、操作频率等。88.
13、热继电器在电路中主要对交流电动机起过载保护，但不能做瞬时过载保护，更不能做短路保护。对于可逆运行和频繁通断的电动机，不宜采用热继电器保护，必要时可采用装入电动机内部的 温度继电器。对于三角形接法的电动机，必须采用带断相保护的热继电器。89. PLC 采用的是周期性循环扫描的工作方式，其工作过程可分为输入采样阶段、程序执行阶段和 输出刷新阶段。90. PLC 的主要性能指标有 I/O 点数、扫描速度、存储器容量等。91. PLC 控制器的输出有三种形式：继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出。92. PLC 从结构上可分为整体式和模块式两种。93. PLC 通常提供的编程语言有：梯形图、语句表、顺序
14、功能流程图、功能块图等。94. S7-200 系列的 PLC 的程序由用户程序、数据块、参数快组成。95. S7-200 PLC 为用户提供了三种类型的定时器：接通延时定时器、带记忆接通延时定时器、断电延时定时器。96. 在 S7-200 PLC 中，接通延时定时器的实际定时时间是设定值与分辨率的乘积，当前值等于设定值时，定时器的位为“ON” ，当前值仍连续计数到 32767。97. S7-200 PLC 为用户提供了三种类型的计数器：增计数器、减计数器、增减计数器。98可编程控制器的存储器可以分为系统程序存储器、用户程存储器序及数据存储器等三种。99S7-200 PLC 寻址方式有立即寻址、
15、直接寻址、间接寻址。- 4 -二、单项选择题1.三相异步电动机旋转磁场的转速是（ B ）A 额定转速 B 同步转速2. 三相异步电动机在正常工作时,转子的转速总是( B ）A 大于同步转速 B 小于同步转速 C 等于同步转速3. 一台三相异步电动机铭牌上标明额定转速 nN=960/min,电源频率 f=50Hz,则该电动机的磁极数为 （ C ）A 2 极 B 4 极 C 6 极 D 8 极4. 一般三相异步电动机旋转磁场的旋转方向是三相电源的（ B ） A 相位 B 相序 C 频率 D 电压值5. 在电源电压和频率一定的条件下,三相异步电动机从启动到稳定运行整个过程中,它的电磁转矩T 与转子电
16、流 I2,转子功率因数 COS2 的关系，准确的说法应是 （ C ）A T 随着 I2 的增大而增大 B T 随着 COS2 的增大而增大C T 随着 I2COS2 的增大而增大 6. 三相异步电动机启动的必要条件是 （ B ）A TstTm B TstTL C TstTN D Tst=TN7. 三相异步电动机铭牌上的功率因数 COS 是指下列哪种电压与电流之间相位差的余弦值 ( B )A 额定工况下定子线电压与线电流 B 额定工况下定子相电压与相电流 C 额定工况下转子相电压与相电流8. 电动机等速运转的条件是 ( D )A TTL B TTN D T=TL 9. 某三相鼠龙式异步电动机的额
17、定电压为 380/220V,接法为 Y/r,如果电源电压为 380V,则电动机定子绕组应采用 ( A )A 星形接法 B 三角形接法 C 前两者均可 D 延边三角形10. 三相异步电动机的电磁转矩达到最大值 Tm 是在 （ B ）A 启动瞬间 B 启动后某时刻 C 达到额定转速后 D 停止瞬间11. 当电源频率和电动机的结构一定时，三相异步电动机的转矩与 （ B ）A 加在定子绕组上的电压成正比 B 加在定子绕组上的电压的平方成正比C 所加电压无关 D 与加在定子绕组电压成反比12. 单相异步电动机不能自行启动的原因是 （ D ）A 电源为单相 B 磁极数太少 C 电能太少 D 单相正弦电流通
18、过定子绕组时，产生的是交流脉动磁场三、简答题1.为了检查三相电动机是否过载，常用电流表测量其线电流，观察它是否超过铭牌上的额定电流值。如果被测试的电动机定子绕组是接成三角形的，那么是否要把测得的数据换算成相电流，再与铭牌上的额定电流进行比较，以确定它是否过载？答：三相异步电动机不管是星型接法,还是三角形接法,其铭牌上的额定电流是指它的线电流,用电流表测得电动机的线电流,可以直接与铭牌上数据比较,不必进行换算。2.异步电动机在低于额定电压下运行，这对电动机寿命有何影响？- 5 -答： 异步电动机电源电压下降,若负载转矩不变,则定子电流必然增大.如果电动机拖动的负载较小,除起动转矩有所降低外,不会
19、影响电动机的寿命.但如果电动机满载运行,由于电源电压低于额定电压;会使电动机电流超过额定值,影响电动机的寿命.3.为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？答：电动机在未启动前 n=0,E=0,而 Ra 很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.Ist=U N/Ra4.他励直流电动机有哪些方法进行调速？它们的特点是什么？答：他励电动机的调速方法：（1）电枢电路外接电阻 Rad特点：在一定负载转矩下，串接不同的电阻可以得到不同的转速，机械特性较软，电阻越大则特性越软，稳定性越低，载空或轻载时，调速范围不大，实现无级调速困难，在调速电阻上消耗大量电量。（2）改变电动机电枢电压特
20、点： 当电压连续变化时转速可以平滑无级调速，一般只能自在额定转速以下调节，调速特性与固有特性相互平行，机械特性硬度不变，调速的稳定性较高，调速范围较大，调速时因电枢电流与电压无关，属于恒转矩调速，适应于对恒转矩型负载。可以靠调节电枢电压来启动电机，不用其它启动设备，（3）改变电动机主磁通特点：可以平滑无级调速，但只能弱词调速，即在额定转速以上调节，调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制，调速范围不大，调速时维持电枢电压和电流步变，属恒功率调速。5. 异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？ 调压调速 这种办法能够无级调速，但调速范围不大 转子电路串电阻调速 这种方法简单可靠，但它
21、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。 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。 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。6.电动机的选择包括哪些内容？答：电动机的选择包括:（1）电动机的类型的选择（2）电动机容量选择（3）电动机电压等级的选择（4）电动额定转速的选择 (5) 电动机结构型式的选择7.选择电动机的容量时主要应考虑哪些因素？答：（1）发热:电动机在运行的实际最高工作温度 max 等于或小于电动机的最高工作温度 a。（2
22、）过载能力 :所选电动机的最大转矩 Tmax或最大电流 Imax必须大于运行过程中可能出现的最大负载电流 ILmax和最大负载转矩 Tlmax。（3）启动能力：必须使电动机能可靠启动 TL UN/ (Ra+Rst) Rst1.68启动转矩 K e=(U N-INRa)/nN =0.066Ia= UN/ (Ra+Rst) =52.9AT=KtIa=9.55*0.066*52.9 =33.34Nm5. 异步电动机, , , , =975r/min, =0.8, =50Hz,试问该电75NPkW380V19NIANncosNf机的极对数 P,额定转差率 和额定负载时的效率各为多少?S解： 9/min
23、Nnr1/mir=0.025 =3!1S1605Nfpn=79.021kW3cos389.73NpUI=94.9%10%P6. 三相异步电动机 2P=4, ,在额定负载下，保持 常数，将定子频率降至Nn=140rmin1Ef25HZ 时，电动机的调速范围和静差率各是多少？答： 2P=4 1n=50ri560inr16027infnpmi179miNnr- 9 -maxini1402.96ND060%11%875Nn7. 一台三相绕线转子异步电动机有关数据为： P=KW,N1Nn2rmi,I=48A,求：（1）额定转矩；（2）最大转矩；（3）NNm2N2=90.5%,cos=0.85,.4,E=
24、13V,IA.最大转矩对应的转差率； 解：（1） 79.80NNPTmn（2） max2.4.3.5N（3） 750NS2 210.4.10.83mm8. 有一台 50Hz 的感应电动机，其额定转速 nN 730r min，试求该机的额定转差率？s = (ns-nN) /ns = 750-730/750=0.026679. 有一台 50HZ、三相、四极的感应电动机转子的转差率 s=5%，试求：（1）转子电流的频率；（2）转子磁动势相对于转子的转速；（3）转子磁动势在空间的转速。解(1)转子电流的频率f2 = sf1 =0.0550=2.5Hz(2)转子磁动势相对于转子的转速n2=60f2/p=
25、(602.5)/2=75r/min (3) 转子磁动势在空间的转速n2 + n = n2+ns(1-s)=1500r/min10. 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。试求：线电压为 380V 时，三相定子绕组应如何接法？求 n0,p,SN,TN,Tst,Tmax 和 Ist；额定负载时电动机的输入功率是多少？ 线电压为 380V 时，三相定子绕组应为 Y 型接法. TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm满载时型号 PN/kW UN/V nN/rmin-1 IN/A N100 cosIst/IN Tst/TNTmax/TNY132S-6 3 220/380
26、960 12.8/7.2 83 0.75 6.5 2.0 2.0- 10 -Tst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 NmTmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 NmIst/IN=6.5 Ist=46.8A一般 nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/minSN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n0=60*50/1000=3 =P N/P 输入P 输入 =3/0.83=3.61KW11.有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：PN/kW nN/rmin-1 UN/V N100 cos N Ist/IN
27、Tst/TN Tmax/TN 接法40 1470 380 90 0.9 6.5 1.2 2.0 当负载转矩为 250Nm 时，试问在 U=UN 和 U=0.8UN 两种情况下电动机能否启动？TN=9.55 PN/ nN=9.55*40000/1470=260NmTst/TN=1.2Tst=312NmTst=KR2U2/（R 22+X202）=312 Nm 312 Nm250 Nm 所以 U=UN 时 电动机能启动。当 U=0.8U 时 Tst=（0.8 2）KR 2U2/（R 22+X202）=0.64*312 =199 NmTstTL 所以电动机不能启动。 欲采用 Y- 换接启动,当负载转矩
28、为 0.45 TN 和 0.35 TN 两种情况下, 电动机能否启动？TstY=Tst /3=1.2* TN /3=0.4 TN当负载转矩为 0.45 TN 时电动机不能启动当负载转矩为 0.35 TN 时电动机能启动 若采用自耦变压器降压启动，设降压比为 0.64，求电源线路中通过的启动电流和电动机的启动转矩。IN= PN/ UN N cos N3=40000/1.732*380*0.9*0.9=75AIst/IN=6.5Ist=487.5A降压比为 0.64 时电流=K 2 Ist=0.642*487.5=200A电动机的启动转矩 T= K2 Tst=0.642312=127.8 Nm 12.一台直流他励电动机，其额定数据为： =17kW,，额定电压 =220V，额定转速NPNUnN=1500r/min，Ra=0.22。试求：(1) 额定转矩 TN； (2) 直接启动时的启动电流 Ist；(3) 如果要使启动电流不超过额定电流的两倍，求启动电阻为多少？此时启动转矩为多少？
