机电传动与控制

机械传动控制考试题型客观题（填空10*3 、选择10*2’）主观题（简答3*5 、控制电路分析3*5 、电路设计2*10）一、概念填空、选择判断、简答1生产机械的负载特性大致可分为哪几种类型？掌握其特性曲线的特点。

（1）恒转矩型负载特性：特点是负载转矩为常量，依照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性恒转矩负载（方向恒与运动方向相反）和位能性恒转矩负载（方向恒定，与运动方向无关）。

属于这一类的生产机械有提升机构、提升机的行走机构、皮带运输机以及金属切削机床等。

（2）离心式通风机型负载特性：这一类型的负载时按离心力原理工作的，如离心式鼓风机、水泵等的负载转矩TL 与n的二次方成正比TL=Cn2，C为常数。

如图2.5所示（3）直线型负载特性：直线型负载的负载转矩TL随n的增加而成正比地增大，即TL=C*n，C为常数。

如图2.6所示。

（4）恒功率型负载特性：恒功率型负载的负载转矩TL与转速n成反比，即T L =K/n，或K=TLn∝P（P为常量）。

例如车床加工、在粗加工时，切削量大，负载阻力大，开低速；在精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。

当选择这样的加工方式时，不同的转速下，切削功率其余不变。

2直流他励电动机直接启动特点是？直流发电机通常按励磁方法分类。

（1）（2）直流发电机通常按励磁方法来分类，分为他励、并励、串励和复励发电机。

①他励直流发电机：励磁回路的电流由外电源供给，与电枢回路没有电的联系。

②并励直流发电机：励磁回路与电枢回路是并联的，励磁回路两端的电压相等。

③串励直流发电机：励磁电流与电枢回路是串联的，励磁回路与电枢回路的电流相等。

④复励直流发电机：主极有两个励磁绕组，其一与电枢绕组并联，另一个和电枢绕组串联。

3异步交流电动机直接启动特点是？交流发电机分类、转速、转动方向等问题（1）a、定子电流大，Ist =（5~7）In。

异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转子处于静止状态，定子旋转磁场以最快的相对速度（即同步转速）切割转子导体，在转子绕组中感应到很大的转子电动势和转子电流，从而引起很大的定子电流。

b、启动转矩较小，Tst =（0.8~1.5）TN。

启动时s=1，转子功率因素cosφ2很特点：直流他励电动机直接启动，会有很大的电枢电流，产生很大的冲击转矩。

对电源和负载都会产生不良的影响。

因此，除非是很小功率的电机，一般不应直接启动。

低，因而启动转矩Tst =KtΦI2stcosφ2st却不大。

（2）交流发电机从原理上分为同步发电机、异步发电机、单相发电机、三相发电机。

转速问题n＝60f/pS＝n0－n/n异步电动机在额定负载时，n接近于n0，转差率S很小，一般为0.015~0.0604一般直流电动机采用什么方式启动？启动要注意的点直流电动机不允许直接启动，即在启动时必须设法限制电枢电流。

限制直流电动机的启动电流，一般有以下两种方法：（1）降压启动，在启动瞬间，降低供电电压。

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。

（2）在电枢回路内串接外加电阻启动，此时启动电流将受到外加启动电阻Rst的限制。

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。

5一般交流电动机会采用什么方式启动？启动要注意的点<1>笼型异步电动机交流电动机的启动电流大（一般约为额定电流的5~7倍），启动转矩小。

大的启动电流（由于启动时间短）对电机本身来说，尚不至于引起电机温度的显著提髙（频繁启动除外），但却会引起电网电压的显著降低，因而影响接在同一母线上的其他用电设备的正常运行。

所以对交流电动机的启动，必须根据电容的容量、电动机的启动电流的大小及负载大小等情况做综合考虑后选择合适的启动方法。

交流电动机的常用启动方式：直接启动，星形-三角形启动，自耦变压器降压启动，软启动，变频器启动。

1.1、全压直接启动。

全压启动是最常用的启动方式，也称为直接启动。

它是将电动机的定子绕组直接接入电源，在额定电压下启动，具有启动转矩大、启动时间短的特点，也是最简单、最经济和最可靠的启动方式.1.2、星三角Y-△启动。

对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在启动时将定子绕组接成星形，待启动完毕后再接成三角形，就可以降低启动电流，减轻它对电网的冲击。

这样的启动方式称为星三角减压启动，或简称为星三角启动（Y—△启动）。

适用于无载或者轻载启动的场合。

并且与其它减压启动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。

除此之外，星三角启动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。

此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提髙，并使之节约了电力消耗。

1.3、自耦变压器降压启动。

自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。

待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运行。

采用自耦变压器降启动时，与直接启动相比较，启动电压降低得很多（为额定电压1/4~1/7),而启动转矩降低得更多；且自耦变压器不允许频繁启动，因而限制了它的广泛使用。

1.4、软启动。

软启动器是一种集电机软起、软启动停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控制装罝。

利用软启动器串接于电源与被控电机之间来启动电机时，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结朿，赋予电机全电压，即为软启动。

软启动时电压由零慢慢提升到额定电压，这样在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。

可根据需要调节启动电流的大小。

电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。

待电机达到额定转速时，启动过程结朿，软启动器自动用旁路接触取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提髙其工作效率，又使电网避免了谐波污染。

1.5、变频启动。

变频器亦叫电动机变频调速器.是一种静止的频率变换器.它把电力配电网50Hz恒定频率的交流电变成可调频率的交流电.供普通的交流异步电动机作电源用，其最主要的特点是具有髙效率的驱动性能和良好的控制特性，应用变频器也可以节约大量电能。

<2>绕线异步电动机的启动方法、a、逐级切除启动电阻法b、频敏变阻器启动法6一般规定电动机的外加电压不应高于或低于额定值的百分之几？一般规定电动机的外加电压不应高于或低于额定值的±10％7常用的三相异步电动机的调速方法、制动方式有哪些方式，各有何特点。

固有机械特性？人为？所以，调速有三种方法制动方式有：（1）反馈制动；由于某种原因异步电动机的运行速度高于它的同步速度，即n>n，S=(n0-n)/n0<0，异步电动机就进入发电状态。

反馈制动时，电机从轴上吸取功率后，一部分转换为转子铜耗，大部分则通过空气隙进入定子，并在供给定子铜耗和铁耗后，反馈给电网。

反馈制动的机械特性是电动状态机械特性是第一象限向第二象限的延伸或第三象限向第四象限的延伸，如图所示。

（2） 反接制动电源反接：改变电枢电压U 的方向所产生的反接制动成为电源反接制动。

串接电阻的原因：防止过大的电流，另一方面，使制动转矩增大。

如果正常运行时异步电动机三相电源的相序突然改变，即电源反接，这就改变了旋转磁场的方向，电动机状态下的机械特性曲线就由第一象限的曲线1变成了第三象限的曲线2，如图所示倒拉反接制动:改变电枢电动势E 的方向而产生的反接制动成为倒拉反接制动。

场能：倒拉反接制动出现在位能负载转矩超过电磁转矩的时候。

(1)负载转矩为位能性转矩的起重机械在下放重物时的反馈制动运行状态。

（2）电动机在变极调速或变频调速过程中，极对数突然增多或供电频率突然降低，使同步转速n 0 突然降低时的反馈制动运行状态。

笼式电动机应在定子电路中串接电阻；线绕式电动机则应在转子电路中串接电阻，这时的人为机械特性如图 4.38的曲线 3所示，制动时工作点由 a 点转换到 d 点，然后沿特性 3减速，至 n = 0（e 点），切断电源。

制动缺点：电阻上消耗的能量大、准确停车困难、若要下降重物，如果电阻值选得不当，将仍保持以前的上升趋势。

（3）能耗制动；是在电动机定子绕组断电后，将直流电通入电动机定子绕组，使之产生静止的磁场，用来克服运行转动惯性，达到停止的目的。

能耗制动可与时间继电器配合，在电动机速度为零时，及时切断能耗制动电源。

8PLC的分类、特点、组成。

(一)PLC的分类按输入输出I/O点数分小型PLC：入出总点数 256中型PLC：入出总点数256~2048大型PLC：入出总点数>2048按结构类型分：整体式和模块式（积木式）按功能分：低档机、中档机和高档机（二）PLC的特点异步电动机能耗制动的原理线路图一般如图所示。