机电传动控制总复习题及答案.ppt

机电传动控制 工学院 复习题及解答 1 直流电动机调速系统中 若想采用恒功率调速 则可改变 U Ke 答 答 降压启动 电枢串电阻 变极 变频 2 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 小 大 相同 3 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 增加 减少 不变 答 4 直流电动机的启动方法有和 5 三相鼠笼式异步电动机常用的调速方法有和 UDRM URRM IT IH 6 晶闸管的几个主要参数是 和 其中 UDRM为断态重复峰值电压 在控制极断路时 可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压 其数值规定比正向转折电压小100V URRM为反向重复峰值电压 在控制极断路时 可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压 其数值规定比反向击穿电压小100V IT为额定通态平均电流 额定正向平均电流 在环境温度不大于40 和标准散热及全导通条件下 晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流 在一个周期内 的平均值 简称额定电流 IH为维持电流 在规定的环境温度和控制极断路时 维持元件继续导通的最小电流 7 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 因单相交流电产生脉动磁场 不产生旋转磁场 所以Tst 0 常采用电容分相式和罩极式两种启动方法 8 电流截止负反馈的作用是什么 试画出其转速特性n f Ia 并加以说明 转折点电流I0 堵转电流Ia0 比较电压Ub如何选 9 试说明图示几种情况下 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 答 图 a 所示为减速 图 b 所示为减速 图 c 所示为加速 图 d 所示为减速 10 如图所示 曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性 试问 电动机能否在A点稳定运行 为什么 答 能 因为当n nA时 TMTL 11 电源线电压为380V 三相鼠笼式异步电动机定子每相绕组的额定电压为380V时 能否采用星形 三角形启动 能 不能 答 12 直流电动机调速系统中 若想采用恒转矩调速 则可改变 Ke U 答 答 13 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 增加 减小 等于零 14 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 15 三相鼠笼式异步电动机的启动方法有和 全压启动 降压启动 16 晶闸管的导通条件是与 晶闸管由导通转变为阻断的条件是 阻断后它所承受的电压大小决定于 阳极加正向电压 控制极加正向电压 阳极电压降到零或反向 电源电压 17 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 35 TN时 电动机能否启动 为什么 答 18 对电动机的启动有哪些主要要求 答 启动转矩大 电流小 平滑 安全可靠 简单方便 功耗小 19 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 试从TL 0和TL TN两种情况加以说明 答 TL 0时飞车 TL TN时电枢电流很大 20 有台他励直流电动机 其铭牌数据为 PN 5 5kW UN Uf 220V nN 1500r min 0 8 Ra 0 2 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 则电枢应串入多大的启动电阻 此时启动转矩为多少 答 答 21 电源线电压为380V 三相鼠笼式异步电动机定子每相绕组的额定电压为220V时 能否采用星形 三角形启动 能 不能 22 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 增加 减少 停转 答 23 加快机电传动系统的过渡过程 可以增大 GD2 n TM 答 24 三相鼠笼式异步电动机降压启动方法有 和 定子串电阻 星形 三角形 自耦变压器 25 晶闸管可控整流电路的负载常有 和 26 何谓恒转矩调速和恒功率调速 答 在调速过程中维持转矩不变的调速 叫恒转矩调速 在调速过程中维持功率不变的调速 叫恒功率调速 27 如图所示 图中各物理量的方向均是实际方向 试在圆内标明哪些作发电机 标G 运行 哪些作电动机运行 标M 运行 电阻 电感性 反电动势 G G M M 28 何谓整流器 何谓逆变器 何谓有源逆变器 何谓无源逆变器 试用简单电路图说明无源逆变器的工作原理 答 交流电变为直流电的装置 称为整流器 反之称为逆变器 把直流电逆变为同频率的交流电反馈到电网去 称为有源逆变器 把直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载 则称为无源逆变器 无源逆变器的工作原理如图所示 29 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大 答 因电枢加上额定电压 而电枢电阻很小 故 很大 30 有台他励直流电动机 如图所示 其铭牌数据为 PN 5 5kW UN Uf 220V nN 1500r min 0 8 Ra 0 2 Rf 110 试求 额定励磁电流IfN 励磁功率Pf 额定转矩TN 额定电枢电流IaN 额定电枢电流时的反电所势 直接启动时的启动电流 若使启动电流为三倍的额定电流 则电枢应加多大的启动电阻 答 答 a 为改变磁通 时的人为机械特性 b 为改变电枢电压U的人为机械特性 c 为电枢回路串电阻的人为机械特性 31 问答题 以下三个图形是他励直流电动机的三种人为机械特性 请说明是哪三种 a b c 32 一台他励直流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 增大 减少 相等 答 33 加快机电传动系统的过渡过程 可以减少 GD2 n TM 答 34 绕线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 愈大 愈小 不一定 可大可小 答 35 三相鼠笼式异步电动机带动一定负载运行时 若电源电压降低了 此时电动机转速 增加 减少 不变 答 36 三相绕线式异步电动机常用进行启动和调速 也可用进行启动 电阻器 37 三相鼠笼式异步电动机的电气制动停转方法有和 频敏变阻器 38 对晶闸管触发脉冲的要求主要有 和 反接制动 39 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 45 TN时 电动机能否启动 为什么 足够大的触发电压和电流 能耗制动 有一定的脉宽度 不触发时的输出电压小最好为负 前沿要陡 与主电路同步 答 40 一般同步电动机为什么要采用异步启动法 41 有一台三相鼠笼式异步电动机 其额定数据为 P2N 10kW nN 1460r min UN 380V 接法 N 0 868 cos N 0 88 Tst TN 1 5 Ist IN 6 5 试求 答 由于一般同步电动机的电源频率高 f 50Hz 转子有惯性 来不及被定子的旋转磁场所吸引 就又被旋转磁场相斥 所以没有启动转矩 故要采用异步启动法 定子磁极对数p 额定输入电功率PIN 额定转差率SN 额定电流IN 输出的额定转矩TN 采用Y 换接启动时的启动电流和启动转矩 当负载转矩为30N m时 该电动机能否采用Y 换接启动 解 因TstY 32 7N m 30N m TL 故该电动机能采用Y 法启动 42 电力拖动系统若是多轴系统 需要作哪两项折算才能把多轴系统简化为单轴系统 43 为什么他励直流电动机不许加额定电压直接启动 答 负载转矩 飞轮矩 答 额定电压全部加在电枢绕组内阻上 启动电流很大 电动应力 机械冲击很大 44 试描述直流电机主磁通磁路 答 两个主磁极铁心 两个空气隙 电枢铁心 机座 45 三相异步电动机旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子空气隙如何分布 答 正弦 46 说明三相异步电动机的额定功率 额定电压和额定电流的意义 答 额定功率是指电动机轴上输出的额定机械功率 额定电压和额定电流指定子额定线电压和线电流 47 一台三相异步电动机 m 2 2 nN 1450r min 求T 0 8TN时电动机转速 答 答题要点 SN 0 0333 Sm 0 139 S 0 026 n 1460 7r min 48 变极对数调速时应同时注意什么 答 对调B和C相接线 49 带变动负载时电动机容量的选择要用 等值法 什么是 等值法 答 把实际变化负载化成一等效的恒定负载 而两者温升相同 50 生产机械的负载特性有哪四种 答 恒转矩 泵类 直线型 恒功率 51 机电传动系统稳定运行的条件是哪两条 答 1 T TL 2 在T TL处 dT dn dTL dn 52 当他励直流电动机工作在固有机械特性上 电枢外加电压和什么量相平衡 答 反电动势E 电枢绕组电阻Ra上压降 53 三相异步电动机可变损耗和不变损耗有哪些 答 可变损耗 定子绕组铜损 转子绕组铜损 不变损耗 定子铁心铁损 机械功率损耗 54 三相异步电动机额定转速nN 960r min 求额定转差率SN 答 SN 0 04 55 三相异步电动机变频调速应注意什么 答 必须同时降压 保持U f 常数 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 试述晶闸管直流调速原理 71 直流电动机变电枢电压调速 调速范围D和哪些因素有关 这些因素是如何影响D的 答 答题要点 给定电压Ug可调速 TL变化时 n自动变化过程 放大器作用 使 U微小变动便得到很大控制 使EGT Ug 即n基本不变 答 答题要点 1 nmax 即nN 2 给定的S2 S2大 D也大 3 nN nN越小 D越大 72 一台生产机械 要求调速范围D 3 调速极数2 6 重载启动 短时工作或重复短时工作 请确定调速方案 73 电动机调速性质如何与生产机械负载特性匹配 答题要点 绕线式异步电动机 转子串电阻调速 答题要点 恒转矩负载应选恒转矩性质调速方式 恒功率负载应选恒功率性质调速方式 74 直流电动机调速系统中 电流截止负反馈作用是什么 答题要点 电流正常时 负反馈截止 电流超过额定值一定量时 负反馈起作用 使转速迅速降低 以保护电动机 75 某一调速系统在高速时的理想空载转速n01 1850r min 低速时的理想空载转速n02 150r min 额定负载时的转速降 nN 50r min 试求 调速范围D和低速时系统的静差度S2 写出系统的调速范围D 静差度S2 最高转速nmax和转速降 nN四者之间的关系 在nmax一定时 扩大调速范围的方法是什么 答 在nmax与S2一定时 扩大调速范围的方法是减少 nN 76 生产机械对电动机调速系统提出的主要静态指标有 和 调速范围 静差度 平滑度 77 有静差调节和无静差调节系统的含义是什么 答 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 但又必须有偏差 即 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 依靠偏差进行调节 使被调量等于给定量 即 U 0 的反馈控制系统 即无静差调节系统 该系统中采用比例积分调节器 78 积分调节器为什么能消除静态误差 答 只要系统受干扰时出现偏差 U 0 积分调节器就开始积分 它的输出使被调量变化 力图恢复受干扰前的数值 当完全恢复后 U 0 积分调节器能维持此过程中积分的数值 所以可消除静差 79 已知可控整流电路的电流波形有如图所示的三种形状 阴影部分为导通区 各种波形的最大值均为Im 试计算各种波形电流平均值Id1 Id2 Id3 电流有效值Ie1 Ie2 Ie3 它们的波形系数K1 K2 K3和允许的电流平均值IT1 IT2 IT3 如果选用额定通态平均电流IT 100A的晶闸管 问是否能满足要求 答 因K1 1 57 所以 100A晶闸管的允许电流平均值小于100A 故不能满足要求 对于图 b 因K2 1 57 所以 100A晶闸管的允许电流平均值大于100A 故能满足要求 对于图 c 因K3 1 57 所以 100A晶闸管的允许电流平均值小于100A 故不能满足要求 答 80 无静差直流调速系统可采用 比例调节器 比例积分调节器 积分调节器 81 判断对错 如果错 试改正 他励直流电动机调速时 改变主磁通调速方式属于恒转矩调速方式 而改变电枢串电阻和改变电枢电压的调速方式都属于恒功率调速方式 答 错 他励直流电动机调速时 改变主磁通调速方式属于恒功率调速方式 而改变电枢串电阻和改变电枢电压的调速方式都属于恒转矩调速方式 82 判断对错 如果错 试改正 他励直流电动机调速时 改变主磁通调速只能在额定转速以下调 而改变电枢串电阻和改变电枢电压的调速方式都是在额定转速以上调 答 错 他励直流电动机调速时 改变主磁通调速只能在额定转速以上调 而改变电枢串电阻和改变电枢电压的调速方式都是在额定转速以下调 83 回答 直流电机的转子铁心为什么要采用1 1 5mm钢片叠压 答 因为转子铁心在主磁通下旋转时 会产生磁滞和涡流 发热 为了减少磁滞损耗 采用硅钢软磁材料 为了减少涡流损耗 采用1 1 5mm厚的钢片 84 回答 当原动机带动发电机工作时 原动机输出的机械转矩T1主要用来克服发电机的什么转矩 答 发电机工作时 除了产生电动势E以外 电枢绕组还要产生电磁转矩T 它和空载转矩T0都是阻转矩 由原动机输入的转矩T1克服 85 回答 电动机产生的电磁转矩T 用来克服哪些转矩 答 电动机产生的电磁转矩T 用来克服空载转矩T0和负载转矩TL 86 回答 直流他励电动机的固有机械特性曲线为什么达不到水平 答 由于电枢绕组中存在电阻Ra 87 回答 试举例说明软特性他励直流电动机的应用 答 拖动轴式卷纸机 纸卷直径越大 要求转速越低而驱动转矩越大 88 回答 请解释直流电动机铭牌数据 额定功率PN 额定电压UN 额定电流IN 额定转速nN 答 额定功率PN是电动机轴输出的额定机械功率 额定电压UN是电枢绕组的额定电压 额定电流IN是在额定电压 额定磁通量 拖动额定负载运行在固有机械特性上时产生的转速nN 89 回答 为什么直流他励电动机在运行时要有 失磁 保护 答 当 0时 若TL不减小 Ia会太大 当TL 0时 电机会 飞车 90 回答 改变电枢电路外串电阻Rad调速方式的特点和用途是什么 答 特性较软 稳定度低 轻载时 调速范围不大 实现无级调速困难 电阻消耗能量大 用途 低速运转时间不长的传动系统 如起重机 卷扬机等 91 回答 改变他励直流电动机电枢供电电压调速方式的特点是什么 答 额定转速以下无级调速 调速特性与固有特性平行 稳定度高 调速范围大 TL TN不变 Ia IN也不变 与转速无关 属恒转矩调速 还可以靠调电压启动电机 而不用其它启动设备 92 回答 改变直流他励直流电动机主磁通调速方式的特点是什么 答 平滑无级调速 属弱磁调速 只能在额定转速以上调 特性较软 普通电机n 1 2nN 调速范围不大 属于恒功率调速 93 回答 制动状态有哪两种形式 答 限制位能负载运动速度 转速不变 停车制动 转速变化 94 回答 在反馈制动运行状态时 电动机为什么变成发电机 答 在反馈制动时 n n0 E U Ia与E方向一致 与U方向相反 95 回答 如图所示 电动机在a点正向电动运行时 电源突然反接 为什么要同时串入电阻Rad 答 电动机在a点正向电动运行时 E U 如果不串电阻 当电源突然反接 U和E方向一致 两者之和 2U 加在电阻Ra上 会产生很大的电枢电流 所以 要串入电阻Rad 96 回答 如图所示 电动机在a点正向电动运行时 电源突然反接 电动机为什么会运行在b点 又经过哪三个运行状态 最后稳定运行在f点 在这三个运行状态中 机械量和电磁量是如何变化的 答 电动机在a点正向电动运行时 当U突然反接 U和E方向一致 电流反向 所以T反向 即运行在b点 此时 TL和T都是制动性 电动机运行在反接制动过程 所以n减小 E减小 反向的Ia减小 反向的T减小 一直到c点 n 0 然后 电动机要反向启动 即运行在反向电动过程 由于n反向 E与U反向 反向Ia变小 反向T也变小 T是拖动性的 由于拖动的是位能性负载 TL也是拖动性的 反向n要变大 E变大 反向Ia变小 直到E U Ia 0 T 0 即e点 但由于TL是拖动性的 所以n还要加大 使E U Ia反向 T 0 T为制动性 电动机运行在反馈制动过程 当T TL时 电动机稳定运行在f点 97 回答 如图所示 电动机运行在b点为倒拉反接制动运行 试说明此时电动机能量关系 答 此时Ia和U方向一致 UIa 0 电源向电动机输入功率 因为n 0 E 0 相当于E反接 即E和U同向 Ia和E同向 电动机变成发电机 此时T与n反向 为制动性 负载为位能性 通过电动机轴把位能转变为机械能输入给电动机 再变为电能 除一部分损耗外 电动机发出的电能和电源输入的电能由电阻消耗 98 回答 三相异步电动机的定子铁心为什么要用0 5mm的硅钢片叠压成 答 由于旋转磁场相对定子铁心的转速为同步转速n0 会在定子铁心中引起很大的磁滞和涡流损失 用硅钢这种软磁材料是为了减少磁滞损耗 用0 5mm厚硅钢片是为了减少涡流损耗 99 回答 为什么三相异步电动机在正常拖动时 其转速不能等于同步转速n0 答 转子在T的作用下旋转 转速n 但n比n0要小 因为如果n n0 则转子不会切割磁力线 便不能感应电势e2和产生i2 也就没有T 转子将不会继续旋转 100 回答 怎么确定三相异步电动机旋转磁场旋转方向 答 三相异步电动机旋转磁场旋转方向总是从电流的超前相向电流的落后相方向旋转 101 判断对错 三相异步电动机的极对数多少决定于定子铁心的多少 如果错 请说出正确的 答 错 三相异步电动机的定子铁心只有一个 极对数多少决定于电枢绕组在定子铁心中的结构 102 判断题 如下图所示 判断图1和图2中三相异步电动机的分别属于什么连接 答 图1是星形连接 图2是三角形连接 103 回答 试描述三相异步电动机磁通的磁路 答 定子铁心 两个空气隙 转子铁心 104 判断对错并说明原因 三相异步电动机旋转磁场是由定子相电流i1产生 答 错 旋转磁场是由转子每相电流i2和定子每相电流i1共同产生 105 回答 三相异步电动机旋转磁场在定子绕组中产生感应电动势的频率等于多少 答 三相异步电动机旋转磁场在定子绕组中产生感应电动势的频率等于电源频率 106 解释 什么叫定子电流产生的漏电动势 答 定子电流产生的磁通中有一部分只环链定子绕组 这部分磁通叫漏磁通 L1 变化的漏磁通会在定子绕组中产生漏电动势eL1 107 回答 写出三相异步电动机定子电压平衡方程式 答 式中 R1和X1 定子每相绕组的电阻和漏磁感抗 1 定子每相绕组中产生的感应电动势 1 定子每相绕组电流 108 解释 为I2 cos 2与S的关系 答 刚启动时 S 1 电流I2很大 功率因数cos 2很小 当接近于同步转速n0时 S 0 I2 0 cos 2 1 109 回答 三相异步电动机若标有两种电压 如220 380V 其意义是什么 答 三相异步电动机若标有220 380V 则对应 连接时应加的线压值 110 解释 三相异步电动机额定转速nN和额定转差率sN 答 额定频率 额定电压和轴上输出额定功率时 电动机的转速 与此车速相对应的转差率称为额定转差率sN 111 回答 为什么三相异步电动机转子铁损可以忽略不计 答 因为三相异步电动机f2很低 旋转磁场引起的磁滞和涡流损耗小 所以转子铁损忽略不计 112 回答 三相异步电动机变频调速属于什么调速方式 为什么 答 三相异步电动机变频调速属于恒转矩调速方式 因为在变频调速时 和cos 2都不变 当T Km I2cos 2 TL 常数时 I2不变 即变频调速属于恒转矩调速方式 113 回答 三相异步电动机变转子电阻的调速方式属于什么调速方式 为什么 答 三相异步电动机变转子电阻的调速方式属于恒转矩调速方式 当改变转子电阻时 不变 cos 2也不变 当T Km I2cos 2 TL 常数时 无论转速大小 I2不变 114 回答 三相异步电动机能否直接启动 为什么 答 当变压器容量足够大 电动机容量 中小型 又不太大时 可以用闸刀开关或接触器直接接入电源 在额定电压下启动 115 回答 论述频敏变阻器启动的工作原理 答 频敏变阻器想当于副边开路的三相变压器 只不过铁心由几块厚铁板或钢板叠成 线圈中流过转子电流时 铁心中产生交变磁通 铁心中产生涡流 使铁心发热 相当于串了一个电阻R 另外 还有电抗X存在 启动时 n 0 S 1 f2 Sf 高 铁损大 相当于R大 X f2 也大 限制了启动电流 增大了启动转矩 当n f2 铁损 相当于R 另外X 相当于自动切除R和X 当n nN时 R 0 X 0 116 回答 什么情况下可以用 换接启动 答 正常运行时定子绕组按 接线的异步电动机 在空载或轻载启动时 可采用 换接启动 117 回答 当TL一定 通过改变Tmax Sm f p可进行调速 其中Tmax和Sm是如何改变的 答 通过改变三相异步电动机电源电压使Tmax得到改变 通过改变绕线式三相异步电动机转子串电阻使Sm得到了改变 118 简答 定子绕组由Y改成YY或由 改为YY 分别属于什么调速方式 答 定子绕组由Y改成YY属于恒转矩调速 而由 改为YY属于恒功率调速 119 简答 他励直流电动机转动方向如何改变 三相异步电动机转动方向如何改变 答 他励直流电动机的电枢电压反接可改变转动方向 对调三相异步电动机任何两相电枢绕组到电源的接线可改变转动方向 120 回答 三相异步电动机回馈制动原理 答 当n n0 S 0时 转子导体切割旋转磁场的方向与电动状态时的方向相反 I2改变了方向 T Km I2cos 2 也随之改变方向 T与n的方向相反 T为制动转矩 121 回答 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 答 反接制动时 旋转磁场突然反向旋转 而转子转速不能立即发生变化 此时 S 1 转子导体切割磁力线的速度很快 电流很大 对鼠笼式电动机常在定子电路中串接电阻 对绕线式则在转子电路中串接电阻 122 回答 单相异步电动机接入单相交流电源 空气隙中产生固定脉动磁场 它可以分解成两个什么磁场 答 固定脉动磁场 磁通或磁感应强度大小随时间作正弦变化 按正弦变化的脉动磁场 可以分解成两个在空间按余弦分布 转速相等而方向相反的旋转磁场 123 回答 电容分相式异步电动机启动的工作原理 答 定子有两个绕组AX BY 二者轴线在空间互相垂直 BY串入电容C 使iB在相位上超前iA90 这样 通电后就能在气隙中产生旋转磁场 旋转方向是由电流领先相向电流落后相 在旋转磁场的作用下 电动机便可启动 启动后可使BY断电 124 回答 如图所示 说明电容分相式异步电动机正反转原理 答 通过转换开关QB使A相线组串入电容C 也可以使B相线组串入电容C 串入电容C的绕组电流在时间相位上超前未串入C的绕组电流90 旋转磁场的旋转方向是由电流领先相向电流落后相 所以把C串入不同的绕组就有不同的转向 125 回答 两相交流伺服电动机的结构与单相电容式异步电动机类似 当控制电压UC 0时 同单相异步电动机一样 仍会 自转 引起失控 如何消除自转 答 使转子导条具有较大电阻 鼠笼导条用黄铜 青铜 杯形转子用0 2 0 8mm薄壁 使异步电动机转子电阻r2增大到机械特性曲线的sm 1 当UC 0时 使T和n反向 总是制动转矩 126 回答 根据下图说明异步测速发电机工作原理 答 转子不转时 定子FW产生的交变磁通 f使转子中产生感应电动势 涡流和磁通 阻碍 f的变化 二者合成 1 轴线仍和 f一致 与CW轴线垂直 不会在CW中产生感应电动势 即U0 0 当转子以n顺时针旋转时 转子切割 1 产生e2p i2p 因为E2p 1mn 而当Uf一定时 1m基本不变 Uf 4 44f1N1 1m 所以E2p n 因为i2p产生脉动磁通 2 正好和CW轴线重合 在CW上产生e0 而E0 2 E2p n 所以E0 n或U0 E0 Kn 127 简答 测速发电机的作用是什么 答 测速发电机的作用是将转速变为电压信号 发电机的输出电压与转速成正比 所以可以用来测量转速 128 简答 电动机容量选择要考虑哪三个原则 答 发热 运行时 要求实际最高工作温度 电动机绝缘允许最高工作温度 过载能力 允许电动机短时过载 TLmax Tmax 或ILmax Imax 启动能力 对鼠笼式异步电动机 保证TL stTN 129 简答 电动机为何会发热 答 电动机在运行时的损耗有不变损耗 铁损 机械损耗 可变损耗 铜损 这些损耗转变成热能 使电动机发热 从而使电动机温度增高 如果温度超过电动机绝缘允许温度 电动机会被烧坏 130 简答 电动机的温升取决于什么因素 答 因为电动机的热惯性 所以电动机的温升不但取决于负载大小 而且还取决于负载持续时间 运行方式 或工作制 131 简答 选用连续工作制的普通电动机进行短时工作时 为何应使它过载运行 答 选用连续工作制的普通电动机 进行短时工作时 如果使PN PL 则电动机将达不到允许温升 得不到充分利用 短时工作时应使它过载运行 132 简答 通常用晶闸管整流电路作为直流电动机的电源 但其具有一定的脉动分量 其中含有很多高次谐波 会引起很多问题 如何解决 答 接入平波电抗器 并使电动机的容量适当降低使用 133 简答 型式 功率和电压相同的电动机 其额定转速有几种 转速高的电动机体积小 价格便宜 效率高 功率因数高 异步 是否应选最高转速的电动机 答 不一定 如果生产机械运行速度很低 而电动机转速很高 则需庞大而昂贵的减速装置 机械效率也会降低 134 判断对错并说明原因 交流电动机额定电压都是380V 答 错 中等功率以下的交流电动机额定电压一般为380V 100kW以上大功率交流电动机额定电压一般为3kV或6kV 135 简答 鼠笼式异步电动机能否直接启动 主要要考虑哪些因素 答 供电方式 是否与照明混合 电动机启动的频繁程度 供电变压器的容量和电机本身的容量 136 回答 简单说明晶闸管的工作特性 答 晶闸管不导通时 具有正 反向阻断能力 当晶闸管阳极和控制极同时加正向电压时 晶闸管导通 晶闸管导通后 控制极就失去控制作用 要恢复阻断 必须把阳极正向电压降低到一定值 或断开 或反向 137 回答 右图为晶闸管的结构图 请画图说明其工作原理 答 如下图所示 晶闸管可看成PNP和NPN两只晶体管的组合 当阳极A与阴极K间加正向电压 则VT1和VT2都承受正向电压 当在控制极G加对K为正的电压 则有控制电流Ig流过 VT2集电极电流Ic2 2Ig VT1基极电流 VT1集电极电流Ic1 1 2Ig VT2基极 再次放大 形成强烈正反馈 在几微秒 元件全部导通 控制极即使去掉电压 晶闸管仍可保持导通 当A和K间加反向电压 VT1和VT2都处于反向电压 没有放大作用 不能导通 若起始时没加ug 则不产生Ig 即使阳极加正向电压 晶闸管也不能导通 138 判断对错并说明原因 晶闸管可控整流电路中 负载电压大小是靠触发脉冲的电压大小来改变的 答 错 负载电压大小是靠触发脉冲的控制角 大小来决定的 越小 负载电压越大 反之 负载电压越小 139 试画出图中负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形 140 如图所示 试问 在开关S闭合前灯泡亮不亮 为什么 在开关S闭合后灯泡亮不亮 为什么 再把S断开后灯泡亮不亮 为什么 答 在开关S闭合前灯泡不亮 因为没加ug 则不产生Ig 即使阳极加正向电压 晶闸管也不能导通 在开关S闭合后灯泡亮 因为控制级和阴极加正向电压后 只要当U2是正 晶闸管就会导通 再把S断开后灯泡不亮 因为当把S断开后 当U2为负时 晶闸管就会关断 此后 即使U2为正 由于没有Ig 晶闸管也不会导通 141 如图所示 若在t1时刻合上开关S t2时刻断开S 试画出负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形 142 有一单相半波可控整流电路 其交流电源电压U2 220V 负载电阻RL 10 试求输出电压平均值Ud的调节范围 当 3时 输出电压平均值Ud 电流平均值Id为多少 并选择晶闸管 答 输出电压平均值 负载电流平均值 当 0时 Ud 99V 当 时 Ud 0V 所以Ud的调节范围是0 99V 当 3时 Ud 74 25V 当 3时 Id 7 425A 考虑晶闸管的安全系数 一般取1 5 2 所以 IT 1 5 2 8 89 13 335 17 78 A 晶闸管最大反向电压 考虑安全系数为2 3 故断态和反向重复峰值电压为 UDRM 2 3 311V 622 933 V 根据以上IT和UDRM的值查有关资料 选取合适的晶闸管 143 请说明3CT50 700型号的含义 答 C为N型硅材料 T为可控整流元件 晶闸管的额定电流50A 晶闸管额定电压700V 77 75 导通角 180 77 75 102 25 144 有一电阻性负载 需要直流电压Ud 60V 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 145 有一电阻负载 需要可调直流电压Ud 0V 60V 电流Id 0A 10A 现选用一单相半控桥式可控整流电路 试求变压器副边的电压和晶闸管与二极管的额定电压和电流 当 0 时 电压应达最大 即为60V 所以变压器副边电压 元件承受的最大正反向电压为 考虑安全系数为2 3 故断态和反向重复峰值电压 额定电压 为 UDRM 2 3 94 281V 188 563 282 844 V 额定电流 因 0 所以IT 1 5 2 10 15 20 A 146 三相半波可控整流电路 如在自然相点之前加入触发脉冲会出现什么现象 画出这时负载侧的电压波形图 答 147 三相半波电阻负载的可控整电路 如果由于控制系统故障 A相的触发脉冲丢失 试画出控制角 0时整流电压波形 答 148 对晶闸管触发脉冲的要求主要有 和 足够大的触发电压和电流 有一定的脉宽度 不触发时的输出电压小最好为负 前沿要陡 与主电路同步 148 触发电路主要有哪三个环节 每个环节的功能是什么 答 同步波形产生 移相控制 脉冲形成三个环节组成 同步波形产生 产生与主电路电压同步的电压波形 使对应每一主电压波形的控制角 都一样 移相控制 为了改变输出主电压平均值 需要对同步波形移相 以改变控制角 大小 脉冲形成 把产生的具有一定控制角且可人为改变控制角的同步波形变成触发脉冲输出 149 请解释调速系统中的 电流截止负反馈 答 在正常工作时 电流截止负反馈系统不起作用 使系统得到较硬的静特性 当负载较大引起电流超过额定电流过多时 电流截止负反馈起作用 造成电动机转速降低甚至堵转 以保护电动机 150 为什么晶闸管的触发脉冲必须与主电路电压同步 答 如果不同步 由于每个正半周的控制角不同 输出电压就会忽大忽小的波动 所以要求在晶闸管承受正向电压的半周内 控制极获得第一个正向触发脉冲的时刻都相同 151 在单节晶体管触发电路中 改变电阻R为什么能实现移相 移相的目的是什么 答 改变R就改变了电容的充电时间常数 RC 也就改变了电容充电的快慢 也就改变了第一个正向触发脉冲的时刻 即实现移相 移相的目的是 改变整流电路输出直流电压平均值大小 图10 31 b 为 2 3的情况 在 t1触发VS1 ud uA 且在1 2区间 ud 0 由式 到2 3区间 ud 0 但Ud更负 由上式 id L 交流电网吸收能量 电动机输出能量 id 即eL极性为左正右负 L储能 交流电网 电动机输出能量 152 试简述有源逆变器的工作原理 逆变的条件和特点是什么 到3点 ud Ud id达最大值 过3点后 ud比Ud更负 id eL左负右正 L 电动机输出能量 交流侧电流由高电位流向低电位 吸收能量 L释放能量 维持VS1导通直到触发VS2导通为止 ud波形负面积 正面积 故Ud 0 一周期中变流器总的是吸收能量 直流电动机电枢电流由低电位到高电位是输出能量 特点 直流电变成交流电回送到电网 电动机工作于发电 制动 状态 有源逆变条件 Ud及E的极性与整流状态相反 且 逆变角 对三相半波逆变电路 有Ud 1 17U2Pcos 当 0 Ud Udmax 当 2 Ud 0 为使逆变电路工作可靠 一般 min 6 故逆变电路 6 2 153 何谓开环控制系统 何谓闭环控制系统 两者各具有什么优缺点 答 只有控制量 输入量 对被控制量 输出量 的单向控制作用 而不存在被控制量对控制量的影响和联系 这样的控制系统称为开环控制系统 开环控制系统不能满足高要求的生产机械的需要 调速范围小 输入量与输出量之间既有正向的控制作用 又有反向的反馈控制作用 形成一个闭环 即闭环控制系统 闭环控制系统调速范围大 154 什么叫调速范围 静差度 它们之间有什么关系 怎样才能扩大调速范围 答 电动机在额定负载下所允许的最高转速和在保证生产机械对转速变化率的要求前提下所能达到的最低转速之比叫调速范围 电动机由理想空载到额定负载时的转速降与理想空载转速之比叫静差度 在一个调速系统中 转速降一定时 在不同的静差度下就有不同的调速范围 静差度越大 调速范围也越大 保证在一定静差度的前提下 扩大系统调速范围的方法是提高电动机机械特性的硬度 以减小转速降 155 生产机械对调速系统提出的静态 动态技术指标主要有哪些 为什么要提出这些指标 答 静态指标 静差度S 调速范围D 调速的平滑性 动态指标 过渡过程时间 最大超调量 振荡次数 静态指标 静差度S TL变化时 应使n变化维持在一定范围 静差度S表示n稳定的程度 即S应小于一定值 一般S 50 普通车床S 30 龙门刨床S 5 冷轧机S 2 热连轧机S 0 2 0 5 造纸机S 0 1 由式 机械特性愈硬 S愈小 n相对稳定性愈高 在一个调速系统中 如果在nmin运行能满足S要求 则在其他转速必能满足要求 调速范围D 如式 不同生产机械要求D不相同 如S一定 车床D 20 120 龙门刨床D 20 40 钻床D 2 12 铣床D 20 30 轧钢机D 3 15 造纸机D 10 20 机床进给机构D 5 30000 机械 电气联合调速时 设D 生产机械调速范围 Dm 机械调速范围 De 电气调速范围 则De D Dm 调速的平滑性 两个相邻调速级转速差 在一定调速范围 n级数越多 平滑性就越高 若级数 无穷大 即n连续可调 为无级调速 动态指标 调速过程中 从一种稳定速度 另一稳定速度 电磁惯性 机械惯性 要经过一段过渡过程或动态过程 生产机械对动态指标要求 过渡过程时间 最大超调量 振荡次数 如图11 5 系统从n1过渡到n2时 最大超调量 MP太大 达不到生产工艺要求 MP太小 过渡过程过于缓慢 生产率 一般MP 10 35 过渡过程时间T 从输入控制开始到被调量n进入 0 05 0 02 n2区间为止的一段时间 在T内 n在其稳定值上下摆动的次数 图11 5中为1次 振荡次数 图11 6 系统1 T太长 系统2 被调量虽变化很快 但不能及时停住 要几次振荡才能停在新的稳定值上 系统3 动态性能较理想 龙门刨床 轧钢机允许一次振荡 而造纸机不许有振荡 156 为什么电动机的调速性质应与生产机械的负载特性相适应 两者如何配合才能算相适应 答 电动机在调速过程中 在不同的转速下运行时 实际输出转矩和输出功率能否达到且不超过其允许长期输出的最大转矩和最大功率 并不取决于电动机本身 而取决于生产机械在调速过程中负载转矩TL及负载功率PL的大小和变化规律 所以 为了使电动机的负载能力得到最充分的利用 在选择调速方案时 必须注意电动机的调速性质与生产机械的负载特性要配合恰当 恒转矩型负载应选用恒转矩性质调速方式 且电动机的TN应等于或略大于TL 恒功率型负载应选用恒功率性质调速方式 且电动机的PN应等于或略大于PL 这样 电动机在调速范围内的任何n下运行时 均可保持I等于或略小于IN 电动机得到最充分利用 157 如图所示为采用PI调节器的无静差调速系统 指出该系统由哪些部分组成 其作用是什么 答 由七部分级成的 给定环节 给定电压Ug 也就是给定电动机速度大小 测速发电机TG 检测电动机速度 把速度大小变为电压信号反馈到输入端 PI调节器 根据给定信号和反馈信号实现无静差调节 触发器 为整流器提供带有控制角 的触发脉冲 晶闸管可控整流器 根据触发脉冲 把交流电变为直流电 为直流电动机供电 平波电抗器L 平滑电流 电动机 把电能转变为机械能输出 158 积分调节器在调速系统中为什么能削除系统的静态偏差 在系统稳定运行时 积分调节器输入偏差电压 U 0 其输出电压决定于什么 为什么 答 因为 只要 U Ug Uf 0 系统就会起调节作用 当 U 0 Ug Uf 调节作用才停止 调节停止后 PI输出Uk由于积分作用 保持在某一数值 以维持电动机在给定转速下运转 系统可以消除静态误差 当 U 0 系统输出电压决定于Uk 而Uk决定于积分值 159 在无静差调速系统中 为什么要引入PI调节器 比例积分两部分各起什么作用 答 PI调节器是一个无差元件 无静差调速系统出现偏差时PI动作以削除偏差 当偏差为零时停止动作 开始和中间阶段 比例调节起主要作用 它首先阻止 n的继续 而后使n迅速 在末期 n很小 比例调节作用不明显 而积分调节作用就上升到主要地位 它最后消除 n 使n回升到n1 160 无静差调速系统的稳定精度是否受给定电源和测速发电机精度的影响 为什么 答 是 因为 偏差电压 U Ug Uf 当Ug不稳定 或测速发电机的Uf不稳定 都会影响到 U 从而也影响到UK 继而影响到Ud和n稳定精度 161 解释 生产机械的机械特性及电动机的机械特性 答 生产机械的机械特性是指 负载转矩TL与转速n之间的函数关系 电动机的机械特性是指电动机电磁转矩T与转速n之间的关系 162 说明下列各图所表示的生产机械的机械特性分别属于什么类型 答 a 反抗性恒转矩负载 b 位能性恒转矩负载 c 恒功率负载 d 泵类负载 163 请解释以下名词 1 晶闸管的额定电压 2 晶闸管的额定电流 答 1 正常工作峰值电压 UDRM和URRM中较小者 在选用时 应使晶闸管额定电压为实际峰值电压的2 3倍 作为安全系数 2 在环境温度不大于40 和标准散热及全导通条件下 晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流 在一个周期内 的平均值 简称额定电流 164 有台三相鼠笼式异步电动机 如图所示 其额定数据为 P2N 10kW nN 1460r min UN 380V 接法 N 0 868 cos N 0 88 Tst TN 1 5 Ist IN 6 5 试求 额定输入电功率PIN 额定转差率SN 额定电流IN 输出的额定转矩TN 采用Y 换接启动时的启动电流和启动转矩 答 答 165 直流电动机加额定电压直接启动时 启动电流很大的原因是因为 反电动势E很大 Ra很小 负载TL很大 166 直流电动机加额定电压直接启动时 启动电流很大的原因是因为 反电动势E很大 Ra很小 负载TL很大 答 a点为正向电动运行 b点为反接制动 c点为反向电动运行 d点为反向回馈制动运行 e点为倒拉制动运行 167 如图所示 如果他励直流电动机运行在a b c d e点时 这些点各是什么运行状态 答 当电源线电压是380V时 应接为Y形 当电源线电压为220V时 应接为 形 电动机每相绕组能承受的电压为220V 168 三相异步电动机铬牌上标有Y 和数字380 220 表示什么意思 电动机每相绕组能承受多高电压 170 为什么三相异步电动机转子电路的功率因数随转速而变化 答 因为三相异步电动机转子电流不但产生主磁通 而且还会产生漏磁通 变化的漏磁通产生漏电动势 漏电动势可折合为转子电流在每相绕组漏磁感抗上的压降 功率因数和漏磁感抗有关 而漏磁感抗是随转速变化的 所以功率因数随转速而变化 171 电动机的额定功率是指 电动机额定运行时 输入的电功率 电动机额定运行时 轴上输出的机械功率 电动机在最大转矩运行时 轴上输出的机械功率 答 172 异步电动机的效率 在超载时最大 在轻载时最大 在额定功率时接近最大 答 答 会出现危险 因为当 U 电机从稳定点a过渡到稳定点b运行时 n S cos 2 从T Km I2cos 2 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 电机发热 烧坏 a b 答 174 三相异步电动机变频调速时 Tmax是常数 Sm是常数 n0是常数 答 175 绕线式异步电动机转子电路串入电阻时 n0会改变 Sm是常数 Tmax是常数 答 电动机的容量 供电变压器的容量 是否与照明混合 电动机启动频繁程度 176 异步电动机能否直接启动 应当考虑的因素有哪些 答 改变Tmax是通过改电压 改变Sm是通过改变绕线式异步电动机转子电阻 改变f是通过变频器实现 改变p是通过变极对数电机来实现 177 当TL一定 三相异步电动机通过改变Tmax Sm f p进行调速 请问通过什么方式来改变这些参数 答 在环境温度不大于40 和标准散热及全导通条件下 晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流 在一个周期内 的平均值 178 请解释晶闸管的额定电流的含义 179 根据电路图及u2 ug画出电阻R的电压ud波形图及晶闸管VS的电压波形图 答 180 为什么仅有n负反馈单闭环系统在运行中 若突然失去n负反馈 就可能造成严重事故 答 为使闭环系统获得开环系统时的n0 Ug要比开环系统高 1 K 倍 所以仅有n负反馈单闭环系统在运行中 若突然失去n负反馈 就可能造成严重事故 181 X2010A型龙门刨床进给拖动系统的移相触发器由哪几个部分组成 试说明各个部分的作用和工作原理 答 锯齿波形成环节 形成与主电压同步的锯齿波 原理见书 移相控制环节 利用锯齿波与控制电压相比较 控制1VT通断 原理见书 脉冲输出环节 利用4V变压器得到触发脉冲 原理见书 182 单结晶体管自振荡电路的振荡频率是由什么决定的 为获得较高的振荡频率 减小充电电阻R与减小电容C效果是否一样 R大小受哪些因素限制 为什么 答 振荡频率是由充电常数 RC 决定 为了获得较高的振荡频率 减小充电电阻R与减小电容C效果是一样的 R受以下因素的限制 183 他励直流电动机 电源供给电枢绕组每一导体的电流方向 不变 交变 答 184 直流发电机电枢绕组每一导体感应电动势方向是 不变的 交变的 答 185 他励直流电动机的固有机械特性曲线是倾斜的 其根本原因是 电枢绕组具有电阻Ra 负载转矩TL 答