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1、复习题来自3019DOC复习题第一章1.3试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向)答：1）TM-TL=Td=0匀速 2）TM-TL=Td0 减速3）-TM-TL=Td0 加速 5）-TM-TL=Td0 减速 6）-TM+TL=Td=0 匀速1.7一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载?答：一般分为：恒转矩负载特性、通风类负载特性和恒功率负载特性三类。1.8反抗静态特矩与位能静态转矩有何区别？各有什么特点?答：反抗静态特矩与位能静态转矩区别在于位能性负载转矩由拖动系统中某些具有位能的部件产生；反抗性恒

2、转矩负载特性的特点是，恒值转矩Tz总是与运动的方向相反，负载特性应落在Tz=f（n）坐标系的第和第三象限内。位能性恒负载转矩特点是转矩Tz具有固定的方向，不随转速方向改变而改变。转矩特性应落在Tz=f（n）坐标系的第和第四象限内，表示恒值特性的直线是连续的。1.9在题29图中，曲线l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?答：稳定平衡点条件：1）有交点；2）扰动使速度大于平衡点，有TTz。故a、b、c和e是平衡点，d不是。第二章2.1什么是三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性?试用公式说明。答：异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和

3、转子回路不串任何电阻和电抗时的机械特性称为固有机械特性，可以用：表示。 在不满足以上情况下得到的机械特性称为人为机械特性，可以用：起动转矩： 临界转矩： 临界转差率： 2.2详细说出三相异步电动机的各种调速方法的优、缺点。 P19-22答：1）降低定子电压U1调速特点：（1）可实现无级调速，但调速范围有限，且机械特性的斜率随调速范围的增大而加大，使转速稳定性变差；（2）最大转矩Tmax随电压U1下降成平方下降，使电机带负载能力大大下降，只适用于空载或轻载场合；（3）随转速降低，转差率增大引起定子电流增大，易产生长时间过载运行而使电机寿命降低；（4）属转差功率消耗型调速。2）转子电路串接对称电阻

4、Rs调速特点：（1）调速范围比降压调速大，且机械特性的斜率也随调速范围的增大而加大，使得转速稳定性变差；（2）最大转矩Tmax不变，负载能力不变；（3）通常采用多段电阻分级控制，属有级调速；（4）属转差功率消耗型调速。3）变频调速特点：（1）调速范围大，且额定频率以下采用恒转矩调速，额定频率以上采用恒功率调速；（2）变频范围内机械特性斜率保持不变，转速稳定性好；（3）属转差功率不变型调速。4）改变极对数调速特点：（1）适用多级电机，为有级调速；（2）变极时斜率保持不变，转速稳定性好；（3）属转差功率不变型调速。2.3三相异步电动机有哪几种起动和制动方法?详细说出他们各自的特点和运用场合。答：启

5、动：直接起动-起动电流Ist/额定电流INn0时； 反接制动-制动电流很大，必须在定子回路串电阻而且可能引起反转；2.4在T=f（n）坐标系中，画出三相异步电动机的四象限运行图。 P282.5什么是他励直流电动机的固有机械特性和人为机械特性?试用公式说明。答：当他励电动机在额定条件下工作，即：电压U及磁通均为额定值UN及N ，且电枢没有串联电阻时得到的机械特性称为固有机械特性。人为机械特性可用改变电动机参数的方法获得。可用公式表示为：2.6详细说出他励直流电动机的各种调速方法的优、缺点。答：1）电枢串联电阻调速的特点：（1）可以连续调速，由于斜率随串联电阻Rad的增大而加大，所以，调速范围有限

6、；（2）调速范围越大，转速稳定性越差；（3）电枢串联电阻要消耗能量；（4）通常用多个电阻且并联开关的电路形式（类似于图2.41），构成多段有级调速；（5）属于恒转矩调速。改变电压Ud调速的特点：（1）可以连续调速，由于斜率保持不变，所以，调速范围大；（2）调速范围内，转速稳定性不受影响；（3）不消耗能量；（4）需要可调直流电源；（5）属于恒转矩调速。3） 磁通减弱调速的特点：（1）n0和斜率随磁通减弱而加大，适用于恒功率负载；（2）通常在额定转速以下，采用调压的恒转矩调速方式，在额定转速以上采用弱磁的恒功率调速方式，以扩大调速范围；（3）不消耗能量；（4）需要可调直流电源；27在实际应用中，为

7、什么常要考虑三相异步电动机的起动能力问题？而他励直流电动机通常不需考虑起动能力问题？答：他励直流电动机的特性曲线呈直线状，且特性斜率比异步电动机大得多，其转矩随转速的降低而增大，当给定的电压一定，且不采取其他的人为因素，启动时转矩最大，不需考虑启动能力，而只需考虑带负载能力。三相异步电动机固有特性曲线在启动时转矩较小，且当实际负载较大时，难以直接启动，所以必须考虑启动能力，2.9在T=f（n）坐标系中，画出他励直流电动机的四象限运行图。2.12单相异步电动机为什么没有启动能力？启动以后为什么可以加速到稳定转速？答：根据单相异步电动机机械特性曲线，当电动机转速为0时，其合成转矩为0，故单相异步电

8、动机没有启动能力。当在外力作用下，启动单相异步电动机，此时转速不等于0， 根据其特性曲线，其合成电磁转矩也不为0，且方向与电动机的运行方向一致，即使去掉外力，电动机在该合成电磁转矩的作用下可被加速到接近同步转速n0，即单相异步电动机一旦启动后，就可依靠自身的电磁转矩加速到稳定的转速。2.13自转是一种什么现象？它对伺服电动机的运行有什么危害？通常如何解决自转问题？答：1）伺服电动机的参数设计得和一般单相异步电动机差不多，它就会和单相异步电动机一样，电动机一经转动，即使控制电压UC=0 ，在单相励磁下也会继续转动，这样，电动机就失去控制。伺服电动机的这种失控而自行旋转的现象称为“自转”。2）自转

9、现象会造成伺服电动机失控。3）消除自转的方法：增大转子电阻。2.14两相交流伺服电动机有哪些控制方法？直流伺服电动机又有哪些控制方法？答：两相交流伺服电动机有三种控制方式：幅值控制即保持控制电压Uc的相位不变，仅仅改变其幅值来进行控制。相位控制即保持控制电压Uc的幅值不变，仅仅改变其相位来进行控制。幅相控制同时改变Uc的幅值和相位来进行控制。直流伺服电动机有电枢控制和磁场控制二种控制方式2.15同步电动机与异步电动机相比，在机械特性方面有什么显著特点？答：与异步电动机相比，同步电机在机械特性方面具有转速恒定显著特点，同时还具有功率因素可调和运行效率高等优点。第三章3.3在电动机的主电路中装有熔

10、断器，为什么还要装热继电器? 答：熔断器仅能起短路保护作用，对长期过载保护不起作用。而热继电器可以起长期过载保护。3.4试设计两台电动机Ml，M2电气控制电路，使其满足以下要求； (1)M1可以正、反向点动调整控制； (2)M1正向起动之后，才能起动M2；(3)停车时，M2停止后，才能停M1。3.5 试设计一台润滑泵电动机控制电路，要求接通电源后，电动机起动，然后定时自动停止，再定时自动起动，持续循环工作。3.6试设计三相异步电动机的Y起动控制电路，要求有短路和长期过载保护，画出主电路和控制电路。P1033.7 试设计三台电动机Ml，M2和M3的电源主电路和电气控制电路，使其满足以下要求； 1

11、)启动时：M1启动后，M2才可以启动。M2启动后，M3才可以启动；2)正常停止时：M3立即停车，延时5S后自动停M2，再延时10S后自动停M1；3)紧急停车时，M1、M2和M3立即全部停车； 4)要求有短路和过载保护； 5)在任一台电动机因过载而停车的情况下，另二台电动机也立即停车。第四章4.4选择电动机的容量时主要应考虑哪些因素?答：选择电动机的容量主要考虑电动机的发热情况、过载能力和起动能力三个因素。发热情况因考虑电机运行时必须保证其时间最高工作温度不大于电动机绕组绝缘的允许最高工作温度。过载能力是要考虑电动机的最大转矩必须大于最大实际负载转矩。启动能力是要考虑电动机在启动时其启动转矩必须

12、大于负载转矩，却保电动机能可靠启动。4.5 电动机有哪几种工作方式？答：电动机有三种工作方式：连续工作制、短时工作制和重复短时工作制。第五章5.1什么是调速范围? 什么是静差度？调速范围与静差度之间有什么关系? 如何扩大调速范围？答：调速范围是指：在满足生产机械对静差度要求的前提下，电动机额定负载下的最高转速nmax与最低转速nmin之比；静差度是指：，电动机在额定负载下的转速减nN与理想空载转速n0之比；调速范围与静差度之间的关系为：D= ( nmax * S2 ) / (nN * ( 1 S2)；可以通过减小nN来增加调速范围D。5.3什么是直流无差调速系统？与直流有差调速系统相比较，二者

13、在调节器的结构方面有何不同？答：有差调速系统中采用的速度调节器为比例调节器，无差调速系统中采用的速度调节器为比例-积分调节器。有差调速系统的速度给定与速度反馈始终是有误差的。而无差调速系统的速度给定与速度反馈是无误差的。因为当误差为零时，比例调节器的输入为零，因此其输出也为零，这将引起增大，从而造成电动机转速下降，产生误差。而当比例-积分调节器的输入为零时，其输出保持常数，不变，从而维持电动机转速不变。 5.5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?答：静态指标：静差度S、调速范围D;动态指标：超调量p、过度时间T和振荡次数N5.6为什么电动机的调速性质应与生产机械的负载特性相适

14、应?两者如何配合才能算相适应。答：为了充分利用电动机的输出功率，所以电动机的调速性质应与生产机械的负载特性相适应。当负载为恒功率型的负载特性时，电动机应该采用恒功率型的调速方法； 当负载为恒转矩型的负载特性时，电动机也应该采用恒转矩型的调速方法。5.11 电流截止负反馈的作用是什么?答：电流截止负反馈的作用是在不切断电动机电源的情况下，使电动机的转速迅速下降为零，处与堵转状态，从而起到过载保护作用。截止电流Io=1.5IN，堵转电流Iao=(22.5)IN。5.15由PI调节器组成的单闭环无静差调速系统的调速性能已相当理想，为什么在有的场合还要采用转速、电流双闭环调速系统呢?答：尽管由PI调节

15、器组成的单闭环无静差调速系统的调速性能已相当理想，但启动过程中，随着转速的升高，转速负反馈的作用越来越大，使启动转矩越来越小，启动过程变慢，因此转速负反馈调速系统不能满足快速启动、停止和反向的要求。采用用加大过渡过程中的电流即加大动态转矩来实现快速启动、停止和反向的要求，但电流不能超过晶闸管和电动机的允许值。为此，采用转速电流双闭环系统，使电动机在启动过程中，动态转矩保持不变，即电动机电枢电流不变，且为电动机电枢允许的最大电流，当启动结束后，使电流回到额定值。 5.17在双闭环调速系统中转速调节器的作用是什么?它的输出限幅值按什么来整定?电流调节器的作用是什么?它的限幅值按什么来整定?答：电流

16、调节器：在电机启动过程中维持电机允许的最大Imax;速度调节器：维持电动机的转速恒定。5.25有一直流调速系统，n01=1450 r/min ，n02=145 r/min ，nN = 10 r/min ，试求：系统的调速范围和系统的静差度。解：5.26有一闭环直流调速系统，要求调速D=10，额定转速nN =1000 r/min ，其开环系统的转速降n =100 r/min，如果要求系统的静差度S由0.15减到0.05, 则系统的开环放大倍数应如何变化?解：5.27有一直流闭环调速系统，其调速范围为1500150 r/min ，静差度S5%，试问：1）系统允许的转速降为多少？2）若开环系统的静态

17、转速降是80r/min ，则闭环系统的开环放大倍数为多少？解：5.28某机床的主轴控制采用直流调速系统，直流电动机为Z2-71型，主要技术数据为PN=10KW ，UN=220V ，IN=55A ，nN=1000 r/min ，Ra=0.1 ，若采用开环控制系统，试求： 1）要求静差度S10% 时，其调速范围D为多少？ 2）要求其调速范围D=2时，其允许的静差度S为多少？ 3）若调速范围D=10，静差度S5 % ，其允许的转速降为多少？解：5.29某生产设备由直流电动机驱动，电动机的参数为：PN = 30 kw、UN = 220V、IN = 160A、nN = 1000 r/min、Ra =0.

18、3、Ce = 0.15；要求调速范围D=10 且S= 3 % ，求：1）若组成开环系统能否达到该技术指标？2）若组成闭环系统，并设Kn=0.05 、KS = 15，则调节器的放大倍数KP和闭环系统的开环放大倍数K至少达到多少大，才能满足该技术指标？解1：nN = (IN * Ra) / Ce = 320 r/min S = nN / n0 = 320 /1320 = 24 % D = (1000 *0.24 )/ (320 *(1-0.24) = 0.99 20答：组成开环系统不能达到该技术指标。解2：若组成闭环系统nNF = (1000*0.03) / (10*(1-0.03) = 3.09

19、 r/min K =nN / nNF 1 = 320 / 3.09 1 = 102 KP = 102/(15*0.05/0.15) = 20 答：当闭环系统的开环放大倍数K不小于102，调节器的放大倍数KP不小于20 ，才能满足该技术指标。5.30画出电流截止负反馈的SCR-D直流调速系统的原理框图。（5分）解： 第六章6.12电压型变频和电流型变频各自有什么特点，分别适合哪些应用领域？答：1)特点：电压源型变频器的特点是在直流侧并联一个大电容C，用电容贮能来缓冲电源和负载之间的无功功率传输。从直流输出端看，电源因并联大电容，其等效阻抗变得很小，大电容又使电源电压稳定，因此具有恒电压源特点。逆

20、变器输出电压接近矩形波。电流源型变频器的特点是在直流回路中串入大电感，利用大电感来限制电流的变化，用以吸收无功功率。因串联了大电感故电源的内阻抗很大，类似于恒电流源。逆变器输出电流接近矩形波。2)适用场合：电压源型逆变器由于输出阻抗小，适用于作为多台电动机并联运行时的供电电源，不要求快速加降速的场合。电流源型变频器则相反，由于滤波电感的作用，系统对负载变化的反应迟缓，适合于一台变频器对台电动机供电的单机运行方式。6.17交一直一交变频与交一交变频有何异同?答：交直交变频器是间接变频器，首先把定压定频的交流电转换成可调电压的直流电，然后经逆变转换成变频变压的交流电，用SCR元件的交直交变频器，由

21、于有中间的直流环节，必须有强迫换流电路，效率低，其变频范围比较大。而交交变频器是直接变频器，无中间的直流环节，省缺了强迫换流电路，效率高，低频时电动机转矩的波动减少，同时受电网频率的限制，只能输出低于电网频率的交流电，变频范围小。第七章7-1 实用中的步进电动机为什么采用小步距角?步距角如何确定?答：1）为提高步进电动机的控制精度，满足生产实际需要，采用小步距角步进电机。 2）7-5 步进电动机环形分配器由什么确定?如何进行设计?答：步进电动机的环行分配器由励磁绕组相数和工作方式决定。设计的原则是：经分配器输出的脉冲能保证步进电动机按规定的顺序通电。环行分配器可以由硬件和软件二种形式：硬件环行

22、分配器通常用门电路和双稳态触发器、集成脉冲分配器、EPROM和可编程门阵列芯片组成。软件环行分配器须要设置输出端口和设计环行分配子程序。7-6 如何修改环行分配器子程序，以实现步进电动机的反向运行?答：将存储器中建立的环行分配表中存放的通电顺序控制字以减地址的形式从输出端口输出，当到表首地址时，地址偏移值恢复为表底地址。7-7 什么是单三拍、双三拍、单双六拍、五相十拍?六相12极步进电动机，若在单六拍、双六拍及单双十二拍通电方式下，步距角各为多少?答：1）单三拍：三相步进电机各相绕组单相轮流通电工作方式；双三排：三相步进电机各相绕组双相轮流通电工作方式；单双六拍：三相步进电机各相绕组单双相轮流

23、通电工作方式；五相十拍：五相步进电机各相绕组单双相轮流通电工作方式；2）六相步进电机步距角：单六拍和双六拍为360/kmz=360/1*6*12=5度; 单双十二拍为2.5度7-8 有一台四相反应式步进电动机，其步距角1.80.9，试问：转子齿数为多少?写出四相八拍方式的一个通电顺序，并画出各相控制电压波形图；在A相绕组测得电流频率为400Hz时，其每分钟的转速为多少?解：1)齿数：Z=360/(Kmb)=360/(2*4*0.9)=50;2）一个通四相八拍电顺序：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA;3）转速：n=f*b*60/360=400*0.9*60/360=60r/min7-9 步

24、进电动机对驱动电路要求的核心问题是什么?常用驱动电路有哪些类型?各有什么特点?答：对步进电动机驱动电路要求的核心问题是：如何提高步进电动机的快速性和稳定性； 常用驱动电路有：单电压限流驱动电路-线路简单成本低、低频响应较好，高频工作效率低，功耗大；双电压驱动电路-功耗低，起动力矩大，突跳频率和工作频率高。低频震荡加剧，电流波形呈凹形，输出转矩降低，大功率管多用一倍；斩频升压电路-步进电动机线圈电压和频率相关，高、低频响应好，功耗低；细分驱动电路-步距角减小，运行平稳，可以减弱或消除震荡。但细分精度不高，应该在整步数上定位。7-10 步进电动机的运行特性与输入脉冲频率有什么关系?影响步进电动机运

25、行特性的因素有哪些?如何克服? 答：当输入脉冲频率很低时，电流波形接近理想的矩形波，步进电动机输出较大的转矩且处于欠阻尼状态，会产生震荡，但不会出现失步和越步现象。当提高输入脉冲的频率，电流波形发生畸变，步进电动机输出转矩降低。当输入脉冲的频率很高时，若是起动，则可能起动不了；若是加、减速，则可能造成失步和越步； 影响步进电动机运行特性的因素有：输入脉冲信号频率、转子机械惯量； 使用时，除严格在技术指标范围内选择步进电动机外，对输入脉冲信号频率要求有升、降频措施。7-12 反应式步进电动机的起动频率和运行频率为什么不同?连续运行频率和负载转矩有怎样的关系? 负载转矩和转动惯量对步进电动机的起动频率和运行频率有什么影响?答：实际运行频率要远远高于启动频率，是由于启动时转子速度为0，转动惯量最大。2）运行频率与负载转矩之间的关系称为运行矩频特性。随着步进电动机运行频率连续上升时，电动机不失步运行的最高频率称为连续运行频率fc ，它的值也随负载增大而减少。3）负载转矩和转动惯量越大，步进电动机的起动频率和运行频率越低。