1、東南大學考試卷（A卷）課程名稱機電控制技術考試學期 07- 08- 3 得分適用專業 機械設計制造及自動化考 試形式 閉卷 考試時間長度 120分鐘一、 選擇題（每小題1分，共10分）1、吊車在勻速提升重物時，對電機而言，其負載的機械特性屬于（C ）A、恒功率B、直線型C、恒轉矩D、離心機型2、地鐵機車使用的直流電機，啟動階段需要較大的牽引力，當達到一定速度后，牽引力較小，速度能迅速上升, 該電機使用的勵磁方法為（B ）A、他勵B、串勵C、并勵D、復勵3、電機的反饋制動是指（C ）A、通過測速發電機的反饋信號，控制好制動速度B、通過速度繼電器的反饋作用，在電機速度接近零時恰好撤消制動力矩C、電

2、機速度降低的過程中，電機繞組中有電能反饋到電源D、電機制動時，動能轉變為電能消耗在外部電阻上4、力矩電機的特點是轉速低和力矩大，其原因是（D ）A、相對于普通電機，增大了繞組電壓和輸入電流B、相對于普通電機，增加了體積C、相對于普通電機，使用更多的導體材料D、相對于普通電機，做成扁平結構，使有效匝數增加5、直流電磁機構線圈因誤接入同電壓等級的交流電源后，則（B or C ）A.銜鐵振動B.銜鐵不動（直流電阻大，吸合力小）C.線圈電流過大（交流在鐵芯中形成渦流）D.工作正常6、下面四個電力電子器件中，屬于全控型電力電子器件的是（D ）A.二極管B.單向晶閘管C.雙向晶閘管D. IGBT7、單相全

3、波整流電路存在有源逆變的若干基本條件中，不包括（D ）A、必須是全控橋已負載必須具有較大感性C、控制角a >90°D必須有續流二極管8、直流調速系統中用以補償電樞電阻壓降引起的轉速波動的環節是（B ）A、電壓負反饋B、電流正反饋C、電流截止負反饋D、電壓微分負反饋9、普通三相異步電動機作為變頻電機使用，則不宜在很低轉速長期運行，因為（A ）A、發熱量大，散熱條件差B、伴隨額定電壓下降，輸出功率低C、異步電機在低速時功率因數低D、最大轉矩降低，易堵轉10、兩相兩拍步進電動機的步距角為1.8。；如改為兩相四拍，其步距角為（C ）A、3.6 °B、1.8 °C、0

4、.9 °、填空題（每格1分，共10分）D、1.51、晶閘管維持導通的條件為VA>Vk, I>IH2、三相交流異步電機、單相異步電機及兩相交流伺服電機在運行期間，它們內部磁場的變化規律分別為圓形1分2分1分2分2分GD2 = 87.4Nm2, n M=2500r/min ,脈動 和橢圓3、一臺四極三相異步電動機，電源頻率為60Hz,滿載時電動機的轉差率為0.02,電動機的異步轉速為1764rpm、轉子電流頻率1.2 Hz。4、他勵直流電動機如果勵磁電路開路，則輕負載啟動會導致 飛車,重負載啟動時會導致堵轉。5、在步進電機控制系統中，環行分配器的作用是指令脈沖變為通電相序（或

5、轉向、步距角） 。6、帶速度負反饋的控制系統，若閉環系統的開環增益為K,則與閉環之前的系統相比，其調速范圍D擴大為原來的 1+K 倍。 三、簡答題（每小題8分，共32分）1、單相異步電機帶動離心式負載，有調速要求。（1）試在同一坐標下畫出該電機及負載的機械特性曲線示意圖,并解釋其自動穩速的原理；（2）試解釋調壓調速并給出一種實現方法。答：（1）畫圖完全正確2分；故轉速能自動穩定,n = TM : TL =' n 乩n、= TmTl = n（2）自耦變壓器、雙向晶閘管調壓電路、串電阻（任一方法均可）2分說明、或直觀地在圖中標出不同電壓對應的不同轉速1分2、有一臺三相異步電動機，正常啟動運

6、行為接法，在額定電壓Un下啟動時，其啟動轉矩 Tst=TN（TN為額定轉矩）；若采用Y-換接啟動，試問當負載轉矩Tl=35%Tn時，電動機能否啟動？為什么？解：Y -接法，電壓為 Un/J3; TST =(!)2Tst=1tn 九 33.33%Tn6 分33因負載Tl =35%Tn >TsT ,不能啟動3、說明電容分相式單相交流電動機的工作原理，啟動方法及改變轉向的方法。答：電容分相式電動機有兩相繞組；其中的一相A接交流電源，另一相 B串接電容后接至同一相交流電源；單相電機中有旋轉磁場出現，可以啟動電機；啟動后，如果接電容的繞組脫離電源，電機內部只有脈動磁場，但也能維持運行;反轉只要啟動

7、時 A、B繞組對調，啟動時的磁場旋轉方向相反，可以反向啟動 上述要點在敘述中基本完整即可滿分；如果有欠缺，但有接線圖示意，按對學生有利的原則給分。4、直流調速系統中一般設置哪些反饋環節？作用是什么？答：電流（截止）負反饋一一滿足轉矩特性時，保證電機和電源的安全；速度負反饋一一轉速的自動調節和穩定：有兩種實現方法：1利用測速發電機的電壓反饋2 （電樞）電壓負反饋、電流正反饋的結合電壓微分負反饋一一抑制調速過程中的劇烈波動；電流微分負反饋一一避免電流的波動產生超調。每答到一個2分，答4個或以上者給滿分。四、設計、計算題（每題12分，共48分）1、有一機電傳動系統如圖所 示，已知 每根軸的飛輪 慣量

8、和轉 速分別 為GD2=245Nm,n i=1000r/min , GD2=735Nm,n L=500r/min ,負載轉矩 Tl = 98Nm , 電動機拖動轉矩 Tm= 29. 4Nm 電動機拖動生產機械運動時的傳動效率y c = 0.9 。試求：(1 )生產機械軸的加速度是多少？(2)生產機械軸上加裝飛輪慣量GD= 612.5 Nm2的飛輪，此時生產機械軸加速度是多少？解法一：傳動比j1 =2500/1000=2.5j2 =2500/500 =54負載轉矩向電機軸簡化：Tl =Tlcj98 一 一98 =21.78 Nm0.9 5共5頁第7頁(1)飛輪轉矩向電機軸簡化:22GDZ = G

9、DmGD； GD2-22 ' -22 j245 = 87.4 2 2.5735522= 87.4 39.2 29.4 = 156 Nm2由運動方程Tm -Tl = GDdndnTm -Tl375dt2_GDZ /37537陋口3I?156根據傳動比，折算到生產機械軸就是dnLdtdn 1118.32 dt=3.66 (rpm/s)(2)機械軸加裝飛輪慣量后:GDZ2 =GDZ +612.5:2j2二 156612.552_2= 180.5 NmdndtGDz2/3759438)=15.83180.5同理:dnLdn 1dtdt j21=15.83 =3.166 (rpm/s)5解法二：

10、將飛輪慣量向生產機械簡化，則j1 = 2500/500 = 5 j2 = 1000/500 = 2222222GDz = jGDM j2GDGDldnTm -Tl375(132.3-98)2dtGDZ/3753900=3.30(rpm/s)2 _2 _ 2=5 87.4 2 245 735 = 3900 Nm電機拖動轉矩向負載軸等效Tm = cTm j1 =0.9 29.4 5=132.3 Nm(2)加裝飛輪慣量后 GDZ2 =GD2 +612.5 = 3900+612.5 =4512.5 Nm2dndtt.一P 10解：(1)pN =3=11.52 kWIN n 0.868(2) Sinn0

11、 - nn。1500-1460 二 0.02671500(3)1 N11.52 1031.732 380 0.88= 19.89 A=2.85(rpm/s)Tm -Tl _ 375(132.3 98)GDz2/375 4512.5（兩種方法存在一定的誤差，這是由于折算目標軸不同。按任一種給分）2、有一臺三相鼠籠式異步電動機，其額定數據為：P2N=10kW, nN=1460r/min, un=380V, 接法，刈N =0 . 868,COS 中N=0. 88, Tst /Tn=1 . 5, I st / I N =6 . 5。試求:額定輸人電功率 Pin；額定轉差率Sn；額定電流In；輸出的額定

12、轉矩 Tn ；采用Y 換接啟動時的啟動電流和啟動轉矩。(4)TnPn10 103= 9.55=9.5565.41 NmnN1460(5) Tst；： =65.41 1.5 =98.1 Nm丁 1.1TsTy =TsT. = 98.1 =32.71 Nm331st,：. =6.5In =6.5 19.89 -129.28 A,1 ,1I sTy = I sT = - 129.28 = 43.08 A33但根據沈浴康等的電機與電器北京理工大學出版社1994的147-148頁的結論:1 sty1ST ： 一 1.732129.28 =74.64 A本題（1） - （4）每個得1.5分，（5）中4個結

13、果每個1.5分2、傳動系統用到一臺三相交流異步電動機，需要正反轉控制、短路保護和過載保護等，正反轉之間切換需要延時3秒；控制電路用 PLC為核心。試畫出該電機的主電路、PLC控制電路和繼電器梯形圖（時間繼電器使用T40,接通延時型，分辨率 100ms）。解：主電路、控制電路如下，各 4分PLC梯形圖（下頁）說明：（4分）M0.0,M0.1分別是正、反轉的輔助繼電器；Q0QQ0.1實際控制正反轉。T40為正反轉延時共用如果熱繼電器為常閉觸點（通常是如此），則圖中I0.3用常開符號M0.04、有一單相半波可控整流電路，其交流電源電壓U2= 220V,負載電阻Rl= 10 ，試求輸出電壓平均值 Ud的調節范圍，當a =兀/3時，輸出電壓平均值 Ud、電流平均值Id為多少？并選擇晶閘管（確定反向耐壓、通態平均 電流兩項指標，不考慮安全系數）。解：1 co