传动控制系统考试说明及讨论题

第二章电力拖动继电接触控制1.试分析什么叫点动，什么叫自锁，并比较图2-1和图2-2的结构和功能上有什么区别？点动就是在对电动机的控制要求一点一动，即按一次按钮动一下，连续按则连续动，不按则不动的状态;自锁，是在接触器线圈得电后，利用自身的常开辅助触头保持回路的接通状态。

图2-2比图2-1多了热继电器FR1和接触器SB2,以及辅助触头KM1，热继电器可以实现过载保护，SB2和辅助触头KM1可以实现自锁控制，图2-1没有此功能。

2.图2-2电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护？图2-2电路实现了对电机的过流、短路、欠压和失压保护。

图2-2中利用了四个熔断器FU以实现短路保护。

熔断器FU串联于被保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，使导线和电器设备不致损坏。

最终实现短路保护。

当电路短路过流时，即使熔断器还没工作，由于电流的热效应导致电路升温，热继电器及时切断控制回路，接触器线圈失电而触点断开，切断了电机与电源电路。

当电路欠压或失压时，接触器线圈就失电，触点断开，电机脱离电源而得到保护，过后即使电压恢复只要不按下启动按钮，电机就不会自动启动运转。

3.接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？接触器的联锁触点是继电器的殿后线圈使使常闭触点断开实现联锁，属于电气联锁；而按钮的联锁触点则是利用按钮按下时使其常闭开关断开来实现联锁的，属于机械联锁。

4.在图2-4中，欲使电机反转，为什么要把手柄扳到“停止”使电动机M停转后，才能扳向“反转”使之反转，若直接扳至“反转”会造成什么后果？若直接扳至“反转”，电动机的工作状态相当于反接电源制动，制动期间电枢电动势E 和电源电动势是串联相加的，因此会产生较大的电枢电流，在串接的限流电阻不够的情况下易产生过流。

5.试分析图2-4、2-5、2-6、2-7各有什么特点？并画出运行原理流程图。

图2-5采用KM接触器互锁，其运行的正常与否取决于接触器的反应速度与先后顺序。

图2-6采用按钮互锁其运行的正常与否取决于按钮的反应速度与先后顺序。

图2-7采用按钮和接触器双重联锁正反转控制线路，其安全性与稳定性最高，避免因其中一种互锁失效而导致电源短路。

原理流程图略6. 图2-5、2-6虽然也能实现电动机正反转直接控制，但容易产生什么故障，为什么？图2-7比图2-5和2-6有什么优点？图2-5由于继电器的响应时间有可能出现瞬间短路的情况；图2-6可能由于触点处电弧的吸合或机械按钮的失效也造成系统短路。

图2-7采用按钮和接触器双重联锁保护，可以实现电机正反转的直接切换，系统的可靠度和安全性提高。

7. 简单说明采用继电器、接触器控制电机正反转实验与采用PLC 控制实验的优缺点。

继电器、接触器控制：优点是控制电器结构简单、价格便宜、应用广泛，能够满足生产机械一般的生产要求；缺点是电器接线复杂，容易出错，所用到的电器较多，对于操作人员的要求高。

PLC 控制：优点是接线简单、操作方便、有监视和诊断功能，安全性高，易于实现自动化控制。

缺点是价格昂贵，操作人员需具备较好的编程能力。

8. 针对PLC 与继电控制线路工作方式上的不同，如何避免在PLC 扫描周期小于接触器动作响应时间情况下出现正反转回路短路？可以在PLC 程序中添加延时程序，使正反转切换过程中被切断的接触器瞬时动作，而接通的接触器要延时一段时间才动作，以保证系统工作的可靠性。

第三章 直流电机起动、制动、机械特性和调速特性测试实验1、用什么方法可以改变直流电动机的转向？改变直流电动机的转向，实质上是改变电动机电磁转矩的方向，由直流电动机的原理可知，电磁转矩的方向由主磁通和电枢电流的方向决定，所以改变两者中的一个即可改变电磁转矩的方向，所以有两种方法可以改变直流电动机的转向：(1)是对调励磁绕组接入电源的两个接线端，改变励磁电压的极性，(2)对调电枢绕组接入电源的两个线端，改变电枢电流的方向。

2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？当电机的负载转矩和励磁电流不变时(这是I a 也不变)，由转速公式Φ∑-=t a a C R I U n 可知，当电枢端电压U 减小时，转速n 减小，所以电机的转速下降。

3、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？ 由电磁转矩方程a T T I C φ=可知，当电动机轻载时，电枢电流很小，由()a a s e e U I R R E n C C φφ-+==可知增大电枢回路电阻电机转速变化很小；当电机处在额定负载时，如果增大电枢回路的调节电阻电机转速将有较大幅度的降低。

增大励磁回路的调节电阻，励磁电流降低，φ减小，由2a s e e e T R R E U n T C C C C φφφ+==-可知，不管电机处于轻载还是额定负载，其转速均增大。

4、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？由转速公式Φ∑-=t a a C R I U n 可知，当其他因素不变时，(这时I a 变化很小，可从数据观测出)，转速与磁通成反比的关系，而减小励磁电流会使磁通减小，所以电机的转速会上升。

5、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？不一定会出现“飞车”，在磁场回路断线时，电枢电流变得很大，励磁电流很小，导致磁通也很小，只剩下剩磁，理论上说此时电机的转矩很大，转速趋于无穷大，但由于电机带有一定负载，且电机中还有剩磁，当电枢电流突变为很大时，因为电机的转速不能突变，有可能在负载和剩磁的作用下使电机停止。

所以不一定会出现飞车。

6、回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点？如右图所示直流他励电动机反馈制动的机械特性可知，电动机运行在理想空载点时有两个基本特性，即T=0和0n n =。

实验中转速测量仪不易读准转速，因此判别电动机的理想空载点依据是实验电路中的2A 表的电流值为0。

电枢电流为零，输出转矩为零，电动机空载。

直流他励电动机反馈制动 的机械特性第三章 交流电机起动、制动及工作特性和调速特性测试实验1、起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？(这道题考察的是工控点n=0，s=1的状态，或许这样问会更容易理解 “电枢电流和外施电压成正比，电磁转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？”)成立条件：转速n ＝0，转差率S ＝1。

在电动机启动瞬间，n=0，此时转差率S=1，2222220st R U T K R X =+， 1f =50Hz 恒定，若不考虑温度对电阻和电感的影响，R 2与X 20是定值，于是得出起动转矩和外施电压的平方成正比；由22cos t T K I ϕ=Φ，同理可得起动电流和外施电压成正比。

2、起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？ 起动时的实际情况和上述假定不相符，其主要原因是电机启动时电流是急速上升到启动电流，并非理论上的跃变，这就使得转差率S 有变化；在加上电流的积肤效应等作用使得转子每相绕组的电阻、感抗有一些变化，这样使得启动实际情况与上述假定不相符。

3、与其它起动方式相比变频器软起动方式有什么特点和优势？上述的几种常用的启动方法都是有级（一级）降压启动，启动过程中电流有两次冲击，其幅值比直接启动时电流（右图曲线a ）低，而启动时间略长（曲线b ），而变频软启动器可以限制启动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（曲线c ），启动时间也比一级启动短，而且对于高性能的变频器，只要通过控制施加到电机定子绕组上的电压的频率和幅值，就可以快速、平滑启动。

4、三相交流异步电机直流能耗制动的原理是什么？三相交流异步电机直流能耗制动的原理图如右图所示。

能耗制动时，首先将定子绕组从三相交流电源断开（KM1 打开），接着立即将一低压直流电源通入绕组（KM2 闭合）。

直流电流通过定子绕组后，在电动机内部建立一个固定不变的磁场，由于转子在运动系统储存的机械能作用下继续旋转，转子导体内就产生感应电动势和电流，该电流与恒定磁场相互作用产生作用方向与转子实际旋转方向相反的制动转矩。

在它的作用下，电动机转速迅速下降，此时运动系统储存的机械能被电动机转换成电能消耗在转子电路的电阻中。

5、三相交流电机定子绕组首末端判定原理是什么？当任意两相是首末连接并接通电源时，通过这两相的线圈的电流会对第三相产生感应电动势，所以第三相的电压不为零；当任意两相是首端和首端或者是末端与末端连接是，由于这两相产生的合磁场在第三相处几乎为零，所以第三相没有感应电动势，所以第三相的电压几乎为零。

（有其他同学提到了其他判定方法的原理，但实验中的方法是最简单的！）6、由直接负载法测得的电机效率有哪些因素会引起误差？引起误差的各因素：①测功机本身有一定的机械效率，这对测量也会引起误差。

②每相的电阻值不同，用不同的绕组测量会有不同的数值，每组的电阻值随着温度的升高阻值会变化。

③电动机的工作状态不是十分稳定，各种仪表精度上的误差以及读数时的人为误差。

7、变压调速有何特点？变频调速的原理是什么？变压调速的特点：能够无级调速但调速范围不大，适用于高转差率的电动机（为了使电动机能在低速下稳定运行且不至过热），调速平滑性好，设备投资小，在较低转速时，能量消耗比较大，定子调压调速特别适合通风机及泵类等机械；变频调速的原理：根据公式{n0}=60{f}HZ/p以及改变定子电源频率时人为的机械特性图可知，异步电动机的转速n正比于定子电源的频率f，连续的调节定子电源的频率f，即可实现连续地改变电动机的转速n。

勘误：6月4日在解释能耗制动时，我曾提到“制动电阻越大，机械特性越硬，制动效果越好”后来经一位同学指出，现作出修正“制动电阻越大，制动效果越好”，这里不需强调它的硬度，若细究的话，特性应该是制动电阻越大，机械特性越软。

因为“硬度”是用于衡量机械特性的平直程度。

对考试的说明：考试采用开卷形式，题型类似于实验指导书的思考题，共6~7个大题，大题下或包含几个小题。

结合所学知识，主要考察实验的内容，重点是前三个实验。

包括实验设备的作用，实验现象的解释，实验原理解释等等。

张芳瑜2010-6-12。