机电机电传动控制复习

一、问答题一（每题4分，共24分）1.一般情况下，电力拖动装置可分哪四个组成部分，各部分分别起什么作用？答:电动机、工作机构、控制设备和电源2.简述直流电机的结构特点。

答:直流电机结构包括定子和转子两部分，其间有空气间隙分开。

定子的作用是产生磁场和在机械上支撑电机，它的组成部分在主磁极，换向极，机座，端盖和轴承等。

电刷用电刷座固定在定子上。

转子的作用是产生感应电动势及产生机械转矩以实现能量的转换，它的组成部分有电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴，风扇等。

3.简述直流电机的可逆运行原理。

答:直流电机即可以作为发电机使用，也可以作为电动机使用。

当直流电机的电磁转矩是阻转矩时，做发电机使用，当电磁转矩时驱动转矩时，做电动机使用。

4.简述直流电动机的起动特性和起动方法。

答:降压启动：此方法的启动特性是在启动瞬间，降低供电电源电压，随着转速n的升高，反电动势E增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压ＵＮ时，电动机达到所要求的转速;在电枢回路内串接外加电阻启动：启动特性，随着电动机转速ｎ的升高，反电动势Ｅ增大，再逐步切除外加电阻一直到全部切除，电动机达到所要求的转速。

5.简述直流电机的调速方式及特点。

答：调速方式；改变电枢电路外串电阻Ｒａd，这种方式调速范围不大；改变电动机电枢供电电压Ｕ，这种方式可以实现无极平滑调速；改变电动机主磁通○，这种方式可以平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转速以上调速。

6.简述三相交流电动机定子绕组的特点。

答：定子绕组是电动机的电路部分，由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边，分别放在两个槽里，三相对称绕组Ａｘ，Ｂｙ，Ｃｚ可连接成星形或三角形。

7.简述异步电动机的工作原理。

答：将定子的对称三相绕组接到三相电源时，绕组内将通过对称三相电流，并在空间产生旋转磁场，而转子绕组的导体切割磁通将产生感应电动势，从而使转子绕组中产生转子电流，根据安培电磁力定律，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，该力在转子的轴上形成电磁转矩，使转子旋转起来。

8.简述异步电动机改变极对数调速原理与特性。

答：由式n０＝６０ｆ／ｐ可知，同步转速n０与极对数Ｐ成反比，故改变极对数可改变电动机的转速。

特性：改变极对数调速只能实现几种特定的转速，而不能进行连续平滑调速。

9.简述同步电机的结构特点。

答：同步电动机也分定子和转子两大基本部分，定子由铁芯、定子绕组、机座以及端盖等主要部件组成，转子则包括主磁极，装在主磁极上的直流励磁绕组，特别设置的鼠笼式启动绕组，电刷以及集电环等主要部件，并按转子主磁极的形状分为隐极式和凸极式两种。

10.电动机在何种情况下处发电制动状态？为什么？答：当异步电动机的运行速度高于它的同步速度，即n>n0由S=（n0-n)/n0知当n>n0时 s<0异步电动机就进入发电状态。

这是转子导体切割旋转磁场的方向与电动状态时的方向相反，电流I2改变了方向，电磁转矩T也随之改变方向，即T与n的方向相反，T起制动作用。

11.单相异步电动机有无起动转矩？单相电机是如何起动的？答：没有启动转矩，在启动时产生一个旋转磁场，建立启动转矩而自行启动。

如可以借用外力拨动转子启动，还可以采用电容分相式和罩极式的结构进行启动。

12.同步电动机有无起动转矩？同步电动机是如何起动的？答：没有启动转矩，采用异步启动法或采用变频调速方法后，同步电动机可直接启动，再由低频调到高频达到高速运行。

13.写出晶闸管的符号及各管脚的名称，说明其工作原理。

14.画出三相全控桥式整流电路原理图并作简要说明。

15. 画出三相半控桥式整流电路原理图并作简要说明。

二、问答题二（每题6分，共36分）1.结合直流电动机的工作原理简述其的结构特点。

答：要使电枢受一个方向不变的电磁转矩，关键在于：当线圈边在不同极性的磁极下，如何将流过线圈中的电流方向及时地加以变换，即进行所谓“换向”。

为此必须增添一个叫做换向器的装置，换向器配合电刷可保证每个极下线圈边中电流始终是一个方向就可以使电动机能连续的旋转。

2.简述直流电机的励磁方式并画出接线示意图。

他励电动机串励电动机并励电动机复励电动机3.通过人为方式改变直流电动机的机械特性的方法有哪几种？并画出机械特性示意图?答：（1）降低电动机电源电压时的人为机械特性。

（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为机械特性。

（3）改变定子电源频率时的人为机械特性。

（4）转子电路串入电阻时的人为机械特性。

4.简述直流电机的制动方法及特点。

答：（1）反馈制动特点：a、利用位能转矩带动电动机发电，将机械能改变成电能，向电源馈送。

b、重物放下时电动机转速仍高于理想空在转速运行不太安全。

（2）反接制动特点：适当选择电枢电路中附加电阻，可以得到低的转速，保证安全，稳定型较差。

机械特性曲线是第一象限在第四象限的延伸或第三象限在第二象限的延伸。

（3）能耗制动特点：制动时的机械能转变为电能使外接电阻发热而消耗，称之为能耗。

稳定性好，电动机不能反向启动。

5.简述鼠笼电动机的结构特点及工作原理。

答：鼠笼式异步电动机的转子绕组因其形状象鼠笼而得名，它的结构是嵌入线槽中铜条为导体，铜条的两端用短路环焊接起来。

工作原理：电动机的定子上为三相镶嵌式分布绕组，转子为笼式的导条（因该导条形状与鼠笼相似，所以又称鼠笼式异步电动机）。

电动机在定子绕组加三相交流电后，会形成旋转磁场，其转子上的闭合的导条会因为切割定子磁场的磁力线而感应出电动势和电流，而带电（电流）的导体在磁场中就会产生运动，这样电动机转子就旋转起来了。

6三相异步电动机人为机械特性可用改变电动机参数的方法获得，画出改变三相异步电动机电源电压的机械特性图，并作相应的解释。

答：电压U的变化对理想空载转速n0和临街转差率S m不发生影响，但最大转矩T max与U²成正比，当降低定子电压时，n0和S m不变而T max大大减小。

在不同转差率情况下，人为机械特性与固有机械特性的转矩之比等于其电压的二次方之比，因此绘制此图时，是以固有机械特性为基础，在不用的S处，取固有机械特性上对应的转矩乘以降低电压与额定电压比值的二次方，即可作出人为机械特性曲线。

7.简述同步电机与异步电机的同异点。

答：相同点：他们都是通过定子接入三相交流电而产生旋转磁场，转子在旋转磁场中产生感应电流。

不同点:同步电动机：转速与电网的频率之间存在一种严格不变的关系。

异步电动机：转速与电网的频率之间无严格不变的关系。

8.简述绕线式异步电动机转子串频敏变阻器起动的起动原理。

答：在频敏变阻器的线圈中通过转子电流时，其铁芯中产生相当于电阻R的涡流，启动时，n=0,s=1转子电流的频率f2高，铁耗大，相当于R大，X正比于f2，所以X也很大，即等效阻抗大，从而限制了启动电流。

而且，由于启动时铁耗大，有功电流也较大，提高了功率因素，增大了启动转矩，当转速逐渐上升使R、X组成的等效阻抗减小，即启动过程中组建自动切除电阻和阻抗。

9.交流电机变频调速时其电源电压应如何相应调整，为什么？答：电源电压与频率之比等于常数。

Φ=ku1/f1，为了充分利用铁芯用过磁通的能力，通常将铁芯额定磁通选的较大，以使电动机产生足够大的转矩，若减小频率，则磁通将会增加，使铁芯饱和。

当铁芯饱和时，要使磁通在增加，则需要很大的励磁电流，这将导致电动机绕组的电流过大，会造成电动机绕组过热，甚至烧坏电动机，这是不允许的。

所以采用电源电压与频率之比等于常数的方法。

10.简述单相异步电动机的结构特点和工作原理。

答：结构特点:单相异步电动机的定子绕组为单相。

转子一般为鼠笼式。

工作原理:2单相交流电源时，在定、转子气隙中产生交变脉动磁场，此磁场在空间并不旋转，只是磁通或磁感应强度的大小随时间作正弦变化。

其启动转矩为0，其旋转方向不确定，完全取决于启动的旋转方向，最终达到稳定运行状态。

11.画出单相电容分相起动异步电动机的绕组结构示意图并解释其工作原理。

答：定子上有两个绕组运行绕组AX和启动绕组BY，他们嵌在定子铁心中，两绕组的轴线在空间相互垂直。

启动绕组的电流在相位上超前运行绕组90度，从而在定、转子气隙内产生一个旋转磁场，使其自动启动。

电动机启动后，当转速达到额定值附近时，借离心力的作用将QC打开，电动机就成了单相运行了。

12.简述交流接触器的功能及作用，画出其图文符号。

13.简述热继电器的功能及作用，画出其图文符号。

14.简述时间继电器的功能及作用，画出其图文符号。

15.画出三相半波可控整流电路的电路图，并简单说明其工作原理。

答：整流变压器副边接成星形，有个公共零点“0”，图中U a、U b、U c分别表示三相对点0的相电压，电源的三个相电压分别通过VS1、VS2、VS3晶闸管向负载电阻R供给直流电流，改变触发脉冲的相位既可以获得大小可调的直流电压。

16.画出降压斩波电路的电路图，并简单说明其工作原理。

答：在t=0时刻驱动VT 导通，电源U d 向负载供电，负载电压U 0=U d ，负载电流i 0线性上升。

当t=t 1时刻，控制VT 关断，负载电流经二极管V 续流，负载电压U 0近似为零，负载电流i 0线性下降。

为了使负载电流连续且脉动小，通常串接L 值较大的电感。

17.画出无源逆变原理电路图，并简单说明其工作原理。

三、分析题（每题8分，共40分）1.下面4个电路图是直流电动机子与转子绕组的接线示意图，说明各图的物理意义。

他励电动机：电动机励磁绕组由外电源供电，励磁电流不受电枢电流和电枢电压的影响。

串励电动机：励磁绕组与电动机串联，励磁绕组中电流I f 与电动机中的电流I a 相等。

并励电动机：励磁绕组与电动机并联，当发动机磁极有剩磁且与励磁电流产生磁场方向相同时，可产生励磁电流。

复励电动机：电动机磁极除绕上并励绕组外，还绕一个与电枢串联的励磁绕组。

2.下图是直流他励电动机三级起动电路及机械特性图，解释其工作原理与工作过程。

答：工作原理：直流电动机启动时必须限制电枢电流，因为在电枢回路中串接外加电阻启动的方法，这样启动电流Ist=U/Ra+Rst,将受到外加电阻Rst 的限制，随着电动机转速n 的提升高，反电动势E 增大，再逐步切除外加电阻直到全部切除，在切除电阻的瞬间，机械惯性使转速不能突变，在此瞬间n 维持不变。

+ KM KM 1 KM 2 KM 3 M r 1 r 2 r 3 U _+ _ U f a)接线图 GF E DBC A Q R S1 nn 0 0R aR S2 T R S3 T N T s 2 T s 1 b)机械特性工作过程：启动开关时，开关Km1,Km2,Km3均断开，以保证启动时电枢电流在安全范围内。

随转速n增加，相应的转矩降低，即沿Rs1特性由点Q向点A移动，将r1短接，由于机械惯性作用，nA维持不变，从点A切换到点B，接着沿Rs2特性变化，同理在Ｃ、Ｅ处分别再短接ｒ２，ｒ３，最后在外加电阻全部切除的情况下沿Ｒａ特性变化直到电动机达到工作转速ｎ。