机电传动控制复习题

第一章 概论

P1 机电传动的目的：是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止以及速度调节，完成各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行。（单选、判断、改错）

P1 机电传动及其控制系统的发展阶段：就机电传动而言，其发展大体上经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。（多选） 第二章 机电传动系统的动力学基础

P5 单轴机电传动系统：电动机产生转矩TM，用来克服负载转矩TL，以带动生产机械运动。

TMTL时，传动系统维持恒速转动。

这种运动状态称为静态（相对静止状态）或稳态（稳定运转状态）。

TMTL时，传动系统产生加速或减速运动。

P7 TM 、TL 正方向的约定。

设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定：电动机转矩TM与n一致的方向为正向，负载转矩TL与n相反的方向为正向。

P7 根据转矩TM、TL与转速n的符号 判定TM与TL的性质（即拖动转矩还是制动转矩）。 若TM与n符号相同（同为正或同为负），则表示TM的作用方向与n相同，为拖动转矩；若TM与n符号相反，则表示TM的作用方向与n相反，TM为制动转矩。 若TL与n符号相同（同为正或同为负），则表示TL的作用方向与n相反，为制动转矩；若TL与n符号相反，则表示TL的作用方向与n相同，TL为拖动转矩。 （单选、改错、符号判定，Ｐ１３ ２.４）

P7-9 多轴拖动系统折算成单轴拖动系统的折算原则。

多轴拖动系统折算成单轴拖动系统的折算原则是：折算前的多轴系统同折算后的单轴系统，在能量关系上或功率关系上保持不变。 负载转矩是静态转矩，根据静态时功率守恒原则进行折算。（单选）

转动惯量和飞轮转矩根据动能守恒原则进行折算。（单选） P10 生产机械机械特性的三种类型： P10 恒转矩型机械特性：

特点：负载转矩为常数。（单选）

根据负载转矩与运动方向的关系，可以将恒转矩型的负载转矩分为反抗转矩和位能转矩。（多选）

反抗转矩的方向恒与运动方向相反，运动方向发生改变时，负载转矩的方向也会随着改变，因此反抗转矩总是阻碍运动的。（单选） 反抗转矩恒与转速取相反的符号。（改错）

位能转矩的作用方向恒定，与运动方向无关。（改错）

在运动方程式中：反抗转矩TL的符号总是正的；位能转矩TL的符号则有时为正，有时为负。

P11 离心式通风机型机械特性：（单选）

特点：负载转矩TL与n的平方成正比。 TLCn2P11 直线型机械特性：

特点：负载转矩TL随n的增加成正比的增大 TLCnP12 恒功率型机械特性：（单选）

特点：负载转矩TL与n成反比。 TLK/nP12 机电传动系统稳定运行的含义。（简答）

机电传动系统稳定运行包含两重含义：一是系统应能以一定速度匀速运转，二是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负载转矩波动等）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。

简答：根据生产机械在运动中受阻力的性质不同可以归纳为哪几种典型的机械特性？Ｐ１１～Ｐ１２

P13 机电传动系统稳定运行的充要条件。

（1）必要条件：电动机的机械特性曲线n=f(TM)和生产机械特性曲线n=f(TL)有交点（即拖动系统的平衡点）。

（2）充分条件：当转速大于平衡点所对应的转速时,

TMKTLnP衡点所对应的转速时, TM>TL ，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有

TM-TL > 0。

只有满足上述两个条件的平衡点，才是拖动系统的稳定平衡点，即只有这样的特性配合，系统在受到外界干扰后，才具有恢复到原平衡状态的能力而进入稳定运行。

第三章 直流电机的工作原理及特性

P15 直流电机既可用作电动机（将电能转换为机械能），也可用作发电机（将机械能转换为电能）。

发电机的电磁转矩是阻转矩，它与电枢转动的方向或原动机的驱动转矩的方向相反。

电动机的电磁转矩是驱动转矩，它与电枢转动的方向相同。 P19表3-1 电机在不同运行方式下，E和T的作用（单选）

P19 直流发电机通常按励磁方法分类，分为：他励、并励、串励和复励发电机。（多选）

他励发电机的励磁绕组是由外电源供电的，励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。而其余三种发电机的励磁电流即为电枢电流或电枢电流的一部分，所以，也称为自励发电机。（多选，三种自励） P21 并励发电机电压建立的条件。

并励发电机电压建立的首要条件是发电机的磁极要有剩磁；

电压能建立的第二个条件是起始励磁电流所产生的磁场方向与剩磁磁场的方向相同；

电压能建立的第三个条件是励磁调节电阻Rf不能太大。 P23 直流电动机的分类：

直流电动机按励磁方法分为：他励、并励、串励和复励四类。 直流电动机机械特性的一般表达式： nURaTn0n2KeKeKtT=0时的转速称为理想空载转速。（理想空载转速与电压成正比关系）

P24 为了衡量机械特性的平直程度，引进机械特性硬度β 电动机的机械特性分为三类：（多选） 绝对硬特性： 硬特性：10 软特性：10

P25人为机械特性人为机械特性：人为改变电动机参数得到的机械特性。 (1)电枢回路中串接附加电阻的人为机械特性 (2)改变电枢电压U的人为机械特性 (3)改变磁通Φ的人为机械特性

P27 注意点：串励电动机绝不允许空载运行。串励电动机可以反向运转，但是不能用改变电源极性的方法。反转时机械特性与正转时相同，图象位于第三象限（改错）

串励电动机反向运转可以改变电枢或励磁绕组的接线极性 P28 直流他励电动机的启动 启动电流的方法：（多选） (1) 降压启动

(2) 电枢回路中串接外加电阻启动 P30 直流他励电动机的调速（改错判断） 电动机的调速方法有：通过

（1）改变串入电枢回路的电阻Rad； （2）改变电动机的电枢供电电压U； （3）改变电动机的主磁通Φ。

理想空载转速n0，转速降n，改变量与机械特性的关系。 判断改错 电动机的三种调速方法的特点： （1）改变串入电枢回路的电阻Rad；

机械特性变软，电阻愈大，特性愈软，稳定度愈低。 （2）改变电动机的电枢供电电压U；

当电源电压连续变化时，转速可以平滑无级调速，一般只能在额定转速以下调节。

调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大。

调速时，因电枢电流与电压U无关，且N，故电动机转矩

TKtNIa不变，属于恒转矩调速。（单选）

（3）改变电动机的主磁通Φ。

可以平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转速以上调节。

调速时维持电枢电压U和电枢电流Ia不变，即功率PUIa不变，属于恒功率调速。

P33 直流他励电动机的制动（多选）

P34 根据直流他励电动机处于制动状态时的外部条件和能量传递情况，制动状态分为反馈制动、反接制动、能耗制动三种形式。 P34 反馈制动：（改错）

电动机为正常接法时，在外部条件作用下电动机的实际转速大于其理想空载转速，此时电动机即运行于反馈制动状态。

反接制动时把机械能转变为电能，向电源馈送，故称反馈制动，也称再生制动或发电制动。

在电动机电枢电压突然降低使电动机转速降低的过程中，也会出现反馈制动状态。 P36 反接制动：

把改变电枢电压U的方向所产生的反接制动称为电源反接制动，把改变电枢电势E的方向所产生的反接制动称为倒拉反接制动。 P38 能耗制动：

能耗制动的优点之一是不像电源反接制动那样存在着电动机反向启动的危险。

简答：

１.根据他励直流电动机机械特方程，改变机械特性的方式有哪几种？ ２．并励电压建立条件 ３.直流电动机机械特性

４.根据他励直流电动机处于制动状态时的外部条件和能量传递情况，列举制动方式

５.按励磁方式，直流发电机分哪几种？ 第四章 机电传动系统的过渡过程

P45 : 机电时间常数(传动系统机械惯性的物理量) （判断改错） 机电时间常数是机电传动系统中非常重要的动态参数，直接影响机电传动系统过渡过程的快慢 ，m大，则过渡过程进行得慢；反之，m小，则过渡过程进行得快。

第五章 交流电动机的工作原理和特性 P51:三相异步电动机的工作原理

三相异步电动机的工作原理，是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用。 转子和旋转磁场之间的转速差是保证转子旋转的主要因素。（单选）

P53 旋转磁场的旋转方向与三相电流（电源）的相序一致；要改变旋转磁场的旋转方向（即改变电动机的旋转方向），只要把定子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。（单选）

60f1n旋转磁场的转速（同步转速） o r/min （单选）

p 工频，50HZ（单选）

P63 三相异步电动机的机械特性

R2X20U2最大转矩 T max  2 （单选） K U2X20临界转差率 smP65-66 人为机械特性（1）降低电动机电源电压时的人为特性（单选） （2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性

（3）降低定子电源频率时的人为特性（4）转子电路串电阻时的人为特性

转子串电阻后，理想空载转速（同步转速）n0不变，最大转矩Tmax不变，但临界转差率sm则随着R2r的增加而增大。

P67 三相异步电动机的启动P67 鼠笼式异步电动机的启动方法：（多选） Y-∆降压启动（单选）

IstYU1/(3Z) Ist3U1/Z

IstYIst/3

P69 即定子接成星形时的启动电流等于接成三角形时启动电流的1/3；

2TstY(U1/3)2U21/3 TstU1

TstYTst/3（单选）

P69 即定子接成星形时的启动转矩等于接成三角形时启动转矩的1/3； P75 三相异步电动机的调速方法：（多选） （1）调压调速（无级调速）

（2）转子电路串电阻调速（有级调速）

这种方法只适用于绕线式异步电动机。（单选） （3）改变极对数调速（有级调速） （4）变频调速（无级调速）

适用于一般鼠笼式异步电动机。P78 三相异步电动机的制动异步电动机的制动方式有三种：反馈制动、反接制动、能耗制动。

反馈制动只能在高于同步转速下使用，而能耗制动却是比较常用的准确停车的方法。

第六章 控制电机

P93 两相交流伺服电动机的控制方法有三种：（多选、简答） 幅值控制、相位控制、幅值-相位控制。 第七章 机电传动控制系统中电动机的选择 P114 选择电动机容量的三项基本原则： （1）发热

电动机在运行时，必须保证电动机的实际最高温度max等于或小于电动机绝缘的允许最高工作温度a，即maxa。 （2）过载能力

电动机在运行时，必须有一定的过载能力。 （3）起动能力

理想空载转速 最大转矩 电动机在启动时，保证启动转矩大于负载转矩，即TLTst。第八章 继电器-接触器控制系统

低压控制电器指电压在500V以下，用来接通或断开电路，以及用来控制、调节和保护用电设备的电气器具。

电器按用途分为三类：控制电器、保护电器、执行电器 P116 工作制

我国将电动机的运行方式（亦称工作制）按发热的情况分为三类，即连续工作制、短时工作制和重复短时（断续）工作制。 第九章 可编程序控制器

P187 PLC一般根据输入、输出总点数和功能，大致分为低档、中档、高档三类

P192 特殊辅助继电器（M）：M70~M72，M76，M77，共5个。 P193 各厂编程采用的表达方法有：

１. 继电器梯形图；２、逻辑功能图；３、功能流程图；４、逻辑代数表达式；５、指令语句表。

简答

1． 异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？ 2． 试列举鼠笼式异步电动机常用的启动方法？

3． 电动机有哪几种工作方式，当电动机的实际工作方式与铭牌上的标注的方

式不一样时，就注意哪些问题？ 判断改错：

１. 三相异步电动机旋转磁场是定子绕组内三相电流所产生的合成磁场

２. 三相异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流相互作用 ３. 三相异步电动的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流相互作用而产生的 ４. 能耗制动不存在电机反向启动的危险

５. 三相异步电动面的同步转速小于旋转磁场的旋转速度 ６. 能耗制动是将传动系统中存储的电能转换变成机械能消耗掉 习题：

5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示：

满载时 型号 PN(kW) UN(V) nN(r/min) IN(A) IstTstN cos INTNN (%)83 0.75 6.5 2.0 Tmax TNY132S-6 3 220/380 960 12.8/7.2 2.0 试求：（1）线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？

（2）求n0、p、SN、TN、Tst、Tmax和Ist； （3）额定负载时电动机的输入功率是多少？

解：（1）因为从三相异步电动机的技术数据可知，三相定子绕组的额定电压是220V。

所以线电压为380V时，三相定子绕组应作星形接法。

（2）因为从三相异步电动机的型号可知，三相异步电动机的磁极对数

p3，额定转速为960r/min

所以n01000r/min。

SNn0nN10009600.04 n01000PN3955029.84Nm nN960TN9550Tst2.0 Tst2.0TN2.029.8459.68Nm TNTmax2.0 Tmax2.0TN2.029.8459.68Nm TN

PN3UNINcosNN INPN3UNcosNN300033800.750.837.32A

Ist6.5 Ist6.5IN6.57.3247.60A IN（3）额定负载时电动机的输入功率P1NPNN33.62kW 0.835.11 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示：

PN(kW)nN(r/min) 1470 380 UN(V) 40 N (%)cosN Ist INTst TNTmax TN接法 90 0.9 6.5 1.2 2.0 △ （1）当负载转矩为250Nm时，试问在UUN和U'0.8UN两种情况下电动机能否起动？

（2）欲采用Y-△换接起动，问当负载转矩为0.45TN和0.35TN两种情况下，电动机能否起动？

（3）若采用自耦变压器降压起动，设降压比为0.，求电源线路中通过的起动电流和电动机的起动转矩。 解：（1）TN9550PN409550259.8Nm nN1470UUN时，Tst1.2TN1.2259.8311.8Nm250Nm

所以电动机能起动。

TstU2, U'0.8UN时

T'st0.TN0.259.8166.2Nm250Nm

所以电动机不能起动。

（2）Tst1.2TN1.2259.8311.8Nm 采用Y-△换接起动，TstY11Tst1.2TN0.4TN 3311TT1.2TN0.4TN0.45TN 当负载转矩为0.45TN时，stYst33所以电动机不能起动。

11TT1.2TN0.4TN0.35TN 当负载转矩为0.35TN时，stYst33所以电动机能起动。

（3）INPN3UNcosNN4000075.03A

33800.90.9电动机正常运行时，Ist6.5IN6.575.03487.71A

Tst1.2TN1.2259.8311.8Nm

采用自耦变压器降压起动，降压比为0.，则 电源线路中通过的起动电流

I'st0.26.5IN2.6675.03200A

电源线路中通过的起动转矩

T'st0.21.2TN0.411.2TN0.49TN0.49259.8127.70Nm

8.16 要求三台电动机1M、2M、3M按一定顺序启动：即1M启动后，2M才能启动；2M启动后3M才能启动；停车时则同时停。试设计此控制电路。

8.18 试设计一台异步电动机的控制线路。要求： （1）能实现启、停的两地控制； （2）能实现点动调整； （3）能实现单方向的行程保护； （4）要有短路和长期过载保护。

8.20 试设计一台电动机的控制电路。要求能正、反转并能实现能耗制动。 8.21 冲压机床的冲头，有时用按钮控制，有时用脚踏开关操作，试设计用转换开关选择工作方式的控制电路。

8.25 试设计一条自动运输线，有两台电动机，1M拖动运输机，2M拖动卸料机。要求：

（1）1M先启动后，才允许2M启动；

（2）2M先停止，经一段时间后1M才自动停止，且2M可以单独停车； （3）两台电动机均有短路、长期过载保护。

8.27 试设计1M和2M两台电动机顺序启、停的控制线路。要求： （1）1M启动后，2M立即自动启动；

（2）1M停止后，延时一段时间，2M才自动停止； （3）2M能点动调整工作；

（4）两台电动机均有短路、长期过载保护。 8.28 试设计某机床主轴电动机控制线路图。要求： （1）可正、反转，且可反接制动； （2）正转可电动，可在两处控制启、停； （3）有短路和长期过载保护；

（4）有安全工作照明及电源信号灯。

8.29 试设计一个工作台前进-退回的控制线路。工作台由电动机M拖动，行程开关1ST、2ST分别装在工作台的原位和终点。要求： （1）能自动实现前进-后退-停止到原位； （2）工作台前进到达终点后停一下再后退； （3）工作台在前进中可以人为地立即后退到原位； （4）有终端保护。

3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5KW, U N=220V,

n N=1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。 PN=UNINηN

7500W=220V*IN*0.885 IN=38.5A TN=9.55PN/nN

=47.75Nm

3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN=5.5KW, U N=110V,

I N=62A, n N=1000r/min,试绘出它的固有机械特性曲线。 Ra=(0.50~0.75)(1-PN/UNIN)UN/IN =0.6(1-5500/110*62)*110/62 =0.206Ω n0=nNUN/(UN-INRa) =1131r/min

TN=9.55*5500/1000 =52.525Nm

1131

52.525

5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。

型号 Y132S-6 PN/kW UN/V 3 满载时 nN/r·min-1 IN/A ηN×100 cosφ Ist/IN 6.5 Tst/TN 2.0 Tmax/TN 2.0

220/380 960 12.8/7.2 83 0.75 试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？ ②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；

③额定负载时电动机的输入功率是多少？

① 线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法. ② TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm

Tst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 Nm Tmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 Nm Ist/IN=6.5 Ist=46.8A

一般nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/min SN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04 P=60f/ n0=60*50/1000=3 ③ η=PN/P输入 P输入=3/0.83=3.61

5.11有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：

PN/kW 40 nN/r·min-1 1470 UN/V 380 ηN×100 90 cosφN 0.9 Ist/IN 6.5 Tst/TN 1.2 Tmax/TN 2.0 接法 △ ① 当负载转矩为250N·m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 =260Nm

Tst/TN=1.2 Tst=312Nm

Tst=KR2U2/（R22+X202） =312 Nm

312 Nm>250 Nm 所以U=UN时 电动机能启动。

当U=0.8U时 Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202） =0.*312 =199 Nm Tst② 欲采用Y-△换接启动,当负载转矩为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

③ 若采用自耦变压器降压启动，设降压比为0.，求电源线路中通过的启动电流和电动机的启动转矩。 IN= PN/ UNηN cosφN√3 =40000/1.732*380*0.9*0.9 =75A Ist/IN=6.5 Ist=487.5A

降压比为0.时电流=K2 Ist

=0.2*487.5=200A

电动机的启动转矩T= K2 Tst=0.2312=127.8 Nm

8.16 要求三台电动机1M、2M、3M按一定顺序启动：即1M启动后，

2M才能启动；2M启动后3M才能启动；停车时则同时停。试设计此控制线路。

SB1SB1KMSB22KMSB33KM 1KM1KM2KM2KM3KM8.18试设计一台异步电动机的控制线路。要求：

①能实现启停的两地控制； ②能实现点动调整； ③能实现单方向的行程保护； ④要有短路和长期过载保护。

FU3SB4SB1KM1SB2SB5SB1KMFR1KMSTFRM 8.19 为了电调整时电动机的冲击电流，试设计它的电气控制线路。要求正常运行时为直接启动，而点动调整时需输入限流电阻。

FU1SB3SB1KM1KM2KM2SB1KM2KM2KMFRM 8.20试设计一台电动机的控制线路。要求能正反转并能实现能耗制动。

FUSB1SB1KM1KM2KM3KM2SB1KM2KM2KMFR3KM3KMM 8.21冲压机床的冲头，有时用按钮控制，又实用脚踏开关操作，试设

计用转换开关选择工作方式的控制线路。

2SB3SB1KM 1SB1KM8.25试设计一条自动运输线，有两台电动机， 1M拖动运输机，2M

拖动写料及。要求： ①1M先启动后，才允许2M启动；

②2M先停止，经一段时间后1M才自动停止，且2M可以单独停止；

③两台电动机均有短路、长期过载保护。 FUFU1SB1KT1KM3SB1KM1KM2KM2SB1KM1KTFRFR3SB4SB2KM1KM2KM1M2M 8.27 试设计1M和2M两台电动机顺序启，停的控制线路。要求：

① 1M启动后，2M立即自动启动；

② 1M停止后，延时一段时间，2M才自动停止； ③ 2M能点动调整工作；

④ 两台电动机均有短路，长期过载保护。

FU1KMFU2KM1SB2SB1KMFRFR1KM1KT2KTFU1M2M3SB2KT4SB1KT2KM

8.28 试设计某机床主轴电动机控制线路图。要求：

① 可正反转，且可反接制动；

② 正转可点动，可在两处控制启，停； ③ 有短路和长期过载保护； ④ 有安全工作照明及电源信号灯。

FU4SB3SB2KM5SB1KM1SB2SB1KM2KM6SBFR1KM3SB1KM2KMFR2KMM 8.29 试设计一个工作台前进——退回的控制线路。工作台有电动机M拖动，行程开关1ST,2ST分别装在工作台的原位和终点。要求： ① 能自动实现前进——后退——停止到原位； ② 工作台前进到达终点后停一下在后退； ③ 工作台在前进中可以人为地立即后退到原位； ④ 有终端保护.

1SB1ST1KMK2KMSB1KM1KTFU2ST2KT1ST1KMK2KM4SB2KMK