習題與思考題

第二章機電傳動系統的動力學根基

2.1說明機電傳動系統運動方程中的拖動轉矩，靜態轉矩和動態轉矩。

拖動轉矩是由電動機產生用來抑制負載轉矩，以帶動生產機械運動的。靜態轉矩就是由生產

機械產生的負載轉矩。動態轉矩是拖動轉矩減去靜態轉矩。

2.2從運動方程式若何看出系統是處于加速，減速，穩態的和靜態的工作狀態。

TM-TL>0說明系統處于加速,TM-TLCO說明系統處于減速,TM-TL=O說明系統處于穩態（即

靜態）的工作狀態。

2.3試列出以下幾種情況下（見題2.3圖）系統的運動方程式，并說明系統的運動狀態是加

速，減速，還是勻速（圖中箭頭方向表示轉矩的實際作用方向）

系統的運動狀態是減速系統的運動狀態是加速

TMTLTMTL.、

TM=TLTM=^>

系統的運動狀態是減速系統的運動狀態是勻速I）

2.4多軸拖動系統為什么要折算成單軸拖動系統轉矩折算為#輸后功率不變的

原則轉動慣量折算為什么依據折算前后動能不變的原則

因為許多生產機械要求低轉速運行，而電動機一般具有較高的額定轉速。這樣，電動機與生

產機械之間就得裝設減速機構，如減速齒輪箱或蝸輪蝸桿，皮帶等減速裝置。所以為了列出

系統運動方程，必須先將各轉動局部的轉矩和轉動慣量或直線運動局部的質量這算到一根軸

上。轉矩折算前后功率不變的原則是P=T3,p不變。轉動慣量折算前后動能不變原則是能

量守恒MV=0.5J32

2.5為什么低速軸轉矩大，高速軸轉矩小

因為P二Ts,p不變3越小T越大，3越大T越小。

2.6為什么機電傳動系統中低速軸的GD2比高速軸的GD2大得多？

因為P=T3,T=G3D2/375.P=3GGD2/375.,P不變轉速越小GD2越大，轉速越大GD?

越小。

2.7如圖2.3（a）所示，電動機軸上的轉動慣量J”=2.5kgm2,轉速nM=900r/min;中間傳動軸

的轉動慣量九二16依加1先遨m=60r/min。試求折算到電動機軸上的等效專慣量。

折算到電動機軸上的等效轉動慣量：j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15

J=JM+Jl/j2+JL/j口=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2

.2.8如圖2.3(b)所示,電動機轉速riM=950r/min,齒輪減速箱的傳動比Ji=4=4,卷筒直

徑D=0.24m,滑輪的減速比b=2,起重負荷力F=100N,電動機的費輪轉距GD2M=1.05N

nA齒輪，滑輪和卷筒總的傳動效率為0.83。試球體勝速度v和折算到電動機軸上的靜

2

態轉矩TL以及折算到電動機軸上整個拖動系統的飛輪慣量GDZ..

3M=3.14*2n/60=99.43rad/s.

提升重物的軸上的角速度3=3面3=99.43/4*4*2=3.11rad/s

v=3D/2=0.24/2*3.11=0.373m/s

TL=9.55FV/ncnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM

2222

GDz=8GDM+GDL/jL

=1.25*1.05+100*0.242/322

=1.318NM2

2.9一般生產機械按其運動受阻力的性質來分可有哪幾種類型的負載

可分為1恒轉矩型機械特性2離心式通風機型機械特性3直線型機械特性4恒功率型

機械特性,4種類型的負載.

2.10對抗靜態轉矩與位能靜態轉矩有何區別，各有什么特點

對抗轉矩的方向與運動方向相反,，方向發生改變時，負載轉矩的方向也會隨著改變，因而他總

是阻礙運動的.位能轉矩的作用方向恒定，與運動方向無關，它在某方向阻礙運動，而在相反

方向便促使運動。

2.11在題2.11圖中，曲線1和2分別為電動機和負載的機械特性，試判斷哪些是系統的穩

定平衡點哪些不是

交點是系統的穩定平衡點.交點是系統的平衡點

交點是系統的平衡交點不是系統的平衡點

交點是系統的平衡點

第三章

3.1為什么直流電機的轉子要用外表有絕緣層的硅鋼片疊壓而成

答：防止電渦流對電能的損耗..

3.2并勵直流發電機正傳時可以自勵，反轉時能否自勵

不能，因為反轉起始勵磁電流所產生的磁場的方向與剩與磁場方向相反，這樣磁場被消除,

所以不能自勵.

3.3一臺他勵直流電動機所拖動的負載轉矩TL=常數，當電樞電壓附加電阻改變時，能否改

變其穩定運行狀態下電樞電流的大小為什么這是拖動系統中那些要發生變化

T=Kt<|>laU=E+IaRa

當電樞電壓或電樞附加電阻改變時，電樞電流大小不變.轉速n與電動機的電動勢都發生改

變.

3.4—臺他勵直流電動機在穩態下運行時，電樞反電勢E=Ei，如負載轉矩TL=常數，外加電

壓和電樞電路中的電阻均不變，問減弱勵磁使轉速上升到新的穩態值后，電樞反電勢將

若何變化？是大于，小于還是等于日

T=IaK,*,小減弱,T是常數,1a增大.根據EN=UN-IaRa,所以EN減小.，小于Ei.

3.5一臺直流發電機，其局部銘牌數據如下：PN=180kW,UN=230V,nN=1450r/min,n

N=89.5%,試求：

①該發電砂的額定電流；

②電流保L為額定值而電壓下降為100V時，原動機的輸出功率(設此時n=nN)

解：①PN=UNIN

180KW=230*IN

IN=782.6A

該發電機的額定電流為782.6A

②P=IN100/HN

P=87.4KW

3.6某他勵直流電動機的銘牌數據如下：PN=7.5KW,UN=220V,nN=1500r/min,nN=88.5%,

試求該電機的額定電流和轉矩。

PN=UNINnN

7500W=220V*IN*0.885

IN=38.5A

TN=9.55PN/FIN

二47.75Nm

3.7—臺他勵直流電動機：PN=15KW,UN=220V,/N=63.5A,nN=2850r/min,R;1=0.25Q,其

空載特性為:

Uo/V115184230253265

If/A0.4420.8021.21.6862.10

今需在額定電流下得到150V和220V的端電壓，問其勵磁電流分別應為多少

由空載特性其空載特性曲線.

當U=150V時I尸0.71A

當U=220V時L=1.08A

3.8—臺他勵直流電動機的銘牌數據為：PN=5.5KW,UN=H0V,/N=62A,n

N=1000r/min,試繪出它的固有機械特性曲線。

Ra=(0.50~0.75)(1-PN/UNIN)UN/IN

=0.6(1-5500/110*62)*110/62

=0.206Q

no=nNUN/(UN-lNRa)

=I13Ir/min

TN=9.55*5500/1000

=52.525Nm

1131

52.525

3.9一臺并勵直流電動機的技術數據如下：PN=5.5KW,UN=110V/N=61A,額定勵磁電流/

fn=2A,nN=1500i7min,電樞電阻Ra=0.2。,假設忽略機械磨損和轉子的銅耗，鐵損，認為

額定運行狀態下的電磁轉矩近似等于額定輸出轉矩，試繪出它近似的固有機械特性曲

線。

no=UNnN/(UN-lNRa)TN=9.55PN/FIN

=110*1500/(110-61*0.2)=9.55*5500/1500

=1687r/min=35Nm

1687

3.10一臺他勵直流電動機的技術數據如下:PN=6.5KW,UN=220V,/N=34.4A,nN=1500r/min,Ra

=0.242Q，試計算出此電動機的如下特性：

①固有機械特性；

②電樞服加電阻分別為3。和5。時的人為機械特性；

③電樞電壓為UN/2時的人為機械特性；

④磁通＜1)=0.86N時的人為機械特性；

并繪出上述特性的圖形。

①no=UNHN/(UN-lNRa)

=220*1500/220-34.4*0.242

=1559r/min

TN=9.55PN/nN

=9.55*6500/1500

當UN=0.5UN時，n=732r/min

no=UNnN/2(UN-lNRa)

=780r/min

222

④n=U/0.8Ke6-RaT/9.55Ke4)0.8

當6=0.86時n=l517r/min

no=UNnN/O.8Ke6A

=1964r/min

3.11為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大

電動機在未啟動前n=O,E=O,而R,很小,所以將電動機直接接入電網并施加額定電壓時,

啟動電流將很大.L=lk?_____________________________________________>

3.12他勵直流電動機直接啟動過程中有哪些要求若何實現

他勵直流電動機直接啟動過程中的要求是1月動電流不要過大,2不要有過大的轉矩.可以通

過兩種方法來實現電動機的啟動一是降壓啟動.二是在電樞回路內串接外加電阻啟動.

3.13直流他勵電動機啟動時，為什么一定要吒把勵磁電流加上假設忘了先合勵磁繞阻的電

源開關就把電樞電源接通，這是會產生4么現象(試從TL=O和TL=TN兩種情況加以分

析)當電動機運行在額定轉速下，假設突然將勵磁繞阻斷開，此時又將出現什么情況

直流他勵電動機啟動時，一定要先把勵磁電流加上使因為主磁極靠外電源產生磁場.如果忘了

先合勵磁繞阻的電源開關就把電樞電源接通，「一=0時理論上電動機轉速將趨近于無限

大，引起飛車,TL=TN時將使電動機電流大大增加而嚴重過載.

3.14直流串勵電動機能否空載運行?為什么

串勵電動機決不能空載運行，因為這時電動機轉速極高，所產生的離心力足以將繞組元件甩到

槽外,還可能串勵電動機也可能反轉運行.但不能用改變電源極性的方法,因這時電樞電

流la與磁通。同時反響，使電瓷轉矩T依然保持原來方向，則電動機不可能反轉.

3.15一臺直流他勵電動機，其額定數據如下：PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min,n

N=0.8,Ra=0.4Q,R尸82.7Q。試求：

①額定電樞電流lAn；

②額定勵磁電流ItN；

③勵磁功率pf;

④額定轉矩TN；

⑤額定電流時的反電勢；

⑥直接啟動時的啟動電流；

⑦如果要是啟動電流不超過額定電流的2倍，求啟動電阻為多少歐此時啟動轉矩又

為多少

①PN=UNIONnN

2200=110*3*0.8

IaN=25A

②Uf=RflfN

IfN=110/82.7

=1.33A

③Pf=UflfN

=146.3W

N

④額定轉矩TN=9.55P/nN

=14Nm

⑤額定電流時的反電勢EN=UN-INR；.

=110V-0.4*25

=100V

⑥直接啟動時的啟動電流Ist=UN/Ra

=110/0.4

=275A

⑦啟動電阻2IN>UN/(Ra+Rst)

Rsl>1.8Q

啟動轉矩

Kee=(UN-lNRa)/BN=0.066

Ia=UN/(Ra+Rst)T=KtIa6

=52.9A=9.55*0.066*52.9

=33.34Nm

3.16直流電動機用電樞電路串電阻的方法啟動時，為什么要逐漸切除啟動電阻如切出太快,

會帶來什么后果

如果啟動電阻一下全部切除,，在切除瞬間，由于機械慣性的作用使電動機的轉速不能突變，在

此瞬間轉速維持不變，機械特性會轉到其他特性曲線上，此時沖擊電流會很大，所以采用

逐漸切除啟動電阻的方法.如切除太快，會有可能燒毀電機.

3.17轉速調節（調速）與固有的速度變化在概念上有什么區別

速度變化是在某機械特性下，由于負載改變而引起的,二速度調節則是某一特定的負載下，靠

人為改變機械特性而得到的.

3.18他勵直流電動機有哪些方法進展調速它們的特點是什么

他勵電動機的調速方法：

第一改變電樞電路外串接電阻Rad

特點在一定負載轉矩下，串接不同的電阻可以得到不同的轉速，機械特性較軟，電阻越大則

特性與如軟，穩定型越低，載空或輕載時，調速范圍不大，實現無級調速困難，在調速

電阻上消耗大量電量。

第二改變電動機電樞供電電壓

特點當電壓連續變化時轉速可以平滑無級調速，一般只能自在額定轉速以下調節，調速特性

與固有特性相互平行，機械特性硬度不變，調速的穩定度較高，調速范圍較大，調速時

因電樞電流與電壓無關，屬于恒轉矩調速，適應于對恒轉矩型負載。可以靠調節電樞電

壓來啟動電機，不用其它啟動設備，

第三改變電動機主磁通

特點可以平滑無級調速，但只能弱詞調速，即在額定轉速以上調節，調速特性較軟，且受電

動機換向條件等的限制，調速范圍不大，調速時維持電樞電壓和電流步變，屬恒功率調

速。

3.19直流電動機的電動與制動兩種運轉狀態的基本區別何在

電動機的電動狀態特點是電動機所發出的轉矩T的方向與轉速n的方向一樣.制動狀態特點

使電動機所發的轉矩T的方向與轉速n的方向相反

3.20他勵直流電動機有哪幾種制動方法它們的機械特性若何試比較各種制動方法的優缺

點。

1反響制動

機械特性表達式:n=U/Kc6-(Ra+RQT/kcK漳2

T為負值，電動機正轉時,反響制動狀態下的機械特性是第一

象限電動狀態下的機械特性第二象限內的延伸.

反響制動狀態下附加電阻越大電動機轉速越高.為使重物

降速度不至于過高，串接的附加電阻不宜過大.但即使不串

任何電阻,重物下放過程中電機的轉速仍過高.如果放下的

件較重.則采用這種制動方式運行不太安全.

2反接制動

電源反接制動

電源反接制動一般應用在生產機械要求迅速減速停車和

向的場合以及要求經常正反轉的機械上.

倒拉反接制動

倒拉反接制動狀態下的機械特性曲線實際上是第一象限

電動狀態下的機械特性區現在第四象限中的延伸，假設電動

反向轉在電動狀態，則倒拉反接制動狀態下的機械特性曲

就是第三象限中電動狀態下的機械特性曲線在第二象限

延伸..它可以積低的下降速度，保證生產的安全，缺點是假設

轉矩大小估計不準，則本應下降的重物可能向上升,機械特

硬度小，速度穩定性差.

3能耗制動

機械特性曲線是通過原點，且位于第二象限和第四象限的一條直線，優點是不會出現像倒拉制

動那樣因為對TL的大小估計錯誤而引起重物上升的事故.運動速度也較反接制動時穩

定.

3.21一臺直流他勵電動機拖動一臺卷揚機構，在電動機拖動重物勻速上升時講電樞電源突

然反接，試利用機械特性從機電過程上說明：

①從反接開場到系統新的穩定平衡狀態之間，電動機經歷了幾種運行狀態最后在什么

狀態下建設系統新的穩定平衡點

②各種狀態下轉速變化的機電過程若何

①從反接開場到系統到達新的穩定平衡狀態之間，電動機經歷了電動機正向電動狀

態,反接制動狀態，反向電動狀態，穩定平衡狀態.

ba

電動機正向電動狀態由a到b特性曲線轉變；反接制動狀態轉速逐漸降低，到達c時速度為零,

反向電動狀態由c到f速度逐漸增加.穩定平衡狀態，反向到達f穩定平衡點，轉速不再變

化.

第四章

4.1什么叫過渡過程什么叫穩定運行過程試舉例說明之。

當系統中的轉矩或負載轉矩發生改變時，系統就要由一個穩定的運轉狀態變化到另一

個穩定運轉狀態,這個變化過程稱為過渡過程.如龍門刨床的工作臺，可逆式軋鋼機的啟動，

制動,反轉和調速.

當系統中德福在轉矩和拖動轉矩相等時,沒有動態轉矩,系統恒速運轉,這個過程叫穩

定運行過程,如不經常啟動,制動而長期運行的工作機械.

4.2研究過渡過程有什么實際意義試舉例說明之。

為了滿足啟動,制動,反轉和調速的要求,必須研究過渡過程的基本規律,研究系統各參數

對時間的變化規律,如轉速,轉矩，電流等對時間的變化規律,才能正確的選擇機電傳動裝置,

為電機傳動自動控制系統提供控制原則.設計出完善的啟動，制動等自動控制線路，以求改善

產品質量,提高生產率和減輕勞動強度.這就是研究過渡過程的目的和實際意義.如造紙機要

求衡轉矩.

4.3假設不考慮電樞電感時，試將電動機突加電樞電壓啟動的過渡過程曲線I..=f(t),n=f(t)

和R-C串聯電路突加輸入電壓充電過程的過渡過程曲線ic=f(t)、w=f(t)加以比較，并

從物理意義上說明它們的異、同點。

4.4機電時間常數的物理意義是什么它有那些表示形式各種表示式各說明了哪些關系

機電時間常數的物理意義是n?-n=GD'nodn/375TsLdt

22

T產GDn?/375Tsl是反映機電傳動系統機械慣性的物理量,表達形式有T產GDn0/375Tst

2

和TAniGD2/375Ti和TGDns/375Td

4.6加快機電傳動系統的過渡過程一般采用哪些方法

加快機電傳動系統的過渡過程一般采用1減少系統GD22增加動態轉矩L.

4.7為什么大慣量電動機反而比小慣量電動機更為人們所采用

大慣量電動機電樞作的粗短,GD，較大但它的最大轉矩約為額定轉矩的5到10倍，快

速性能好，且低速時轉矩大，電樞短粗,散熱性好過載持續時間可以較長.

4.8試說明電流充滿系數的概念

充滿系數是電流曲線與衡坐標所包圍的面積除以矩形曲線的面積.

4.9具有矩形波電流圖的過渡過程為什么稱為最優過渡過程它為什么能加快機電傳動系統

的過渡過程”

充滿系數越接近1越好,說明如於性過程中中流保持在最大值不變,整個過渡過程終電流

越大,加快過渡過程.從而暝得叔g過程.

5.1有一臺四極三相異步電,次1,電源電壓的頻率為50Hz,滿載時電動機的轉差率為0.02

求電動機的同步轉速、除子轉速和轉子電涼頻率。

n（）=60f/pS=（n（rn）/no

=60*50/20.02=（1500-n）/1500

=1500r/minn=1470r/min

電動機的同步轉速1500r/min?轉子轉速1470r/min,

轉子電流頻率.f2=Sfi=0.02*50=lHz

5.2將三相異步電動機接三相電源的三根引線中的兩根對調，此電動機是否會反轉為什么

如果將定子繞組接至電源的三相導線中的任意兩根線對調,例如將B,C兩根線對調，即使B相

遇C相繞組中電流的相位對調，此時A相繞組內的電流導前于C相繞組的電流2貝/3因

此旋轉方向也將變為A-C-B向逆時針方向旋轉,與未對調的旋轉方向相反.

5.3有一臺三相異步電動機，其nN=1470r/min,電源頻率為50Hz。設在額定負載下運行，試

求：

①定子旋轉磁場對定子的轉速；

1500r/min

②定子旋轉磁場對轉子的轉速；

30r/min

③轉子旋轉磁場對轉子的轉速；

30r/min

④轉子旋轉磁場對定子的轉速；

1500r/min

⑤轉子旋轉磁場對定子旋轉磁場的轉速。

0r/min

5.4當三相異步電動機的負載增加時，為什么定子電流會隨轉子電流的增加而增加

因為負載增加n減小，轉子與旋轉磁場間的相對轉速（nO-n）增加,轉子導體被磁感線切割的速

度提高，于是轉子的感應電動勢增加，轉子電流特增加，.定子的感應電動使因為轉子的電流增

加而變大，所以定子的電流也隨之提高.

5.5三相異步電動機帶動一定的負載運行時，假設電源電壓降低了，此時電動機的轉矩、電

流及轉速有無變化若何變化

假設電源電壓降低，電動機的轉矩減小，電流也減小.轉速不變.

5.6有一臺三相異步電動機，其技術數據如下表所示。

滿載時Tst/Tmax/

型號PN/kWUN/VIst/lN

IIN/F,min1IN/AnNX100cos6TNTN

Y132S-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0

試求：①線電壓為380V時，三相定子繞組應若何接法

②求no,p,SN,TN,Tst,Tmax和1st；

③額定負載時電動機的輸入功率是多少

①線電壓為380V時，三相定子繞組應為Y型接法.

②TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm

Tst/TN=2Tst=2*29.8=59.6Nm

Tmax/TN=2.0Tmax=59.6Nm

Ist/lN=6.5Ist=46.8A

一般nN=(O.94-O.98)nono=nN/O.96=lOOOr/min

SN=(no-nN)/n()=(1000-960)/1000=0.04

P=60f/no=6O*5O/1000=3

③n=PN/P摘人

P輸入=3/0.83=3.61

5.7三相異步電動機正在運行時?，轉子突然被卡住，這時電動機的電流會若何變化對電動機

有何影響

電動機的電流會迅速增加,如果時間稍長電機有可能會燒毀.

5.8三相異步電動機斷了一根電源線后，為什么不能啟動而在運行時斷了一線，為什么仍

能繼續轉動這兩種情況對電動機將產生什么影響

三相異步電動機斷了一根電源線后，轉子的兩個旋轉磁場分別作用于轉子而產生兩個方向相

反的轉矩，而且轉矩大小相等。故其作用相互抵消，合轉矩為零，因而轉子不能自行啟

動，而在運行時斷了一線，仍能繼續轉動轉動方向的轉矩大于反向轉矩，這兩種情況都

會使電動機的電流增加。

5.9三相異步電動機在一樣電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流是否一樣啟動轉矩

是否一樣

三相異步電動機在一樣電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流和啟動轉矩都一樣。

222

Tst=KR2U/(R2+X2o)i=4.44f,N2/R與U,R2,X20有關

5.10三相異步電動機為什么不運行在Tnux或接近Tmax的情況下？

根據異步電動機的固有機械特性在Tmax或接近Ta的情況下運行是非常不穩定的，

有可能造成電動機的停轉。

5.11有一臺三相異步電動機，其銘牌數據如下:

P/kW□NFU/VIst/lNTmax/TN接法

N/,min"NnNxioocosONTst/TN

401470380900.96.51.22.0△

①當負載轉矩為250N?m時，試問在U=UN和U'=0.8UN兩種情況下電動機能否啟

動

TN=9.55PN/nN

=9.55*40000/1470

=260Nm

Tst/TN=1.2

Tst=312Nm

222

Tst=KR2U/(R2+X2O)

=312Nm

312Nm>250Nm所以U=UN時電動機能啟動。

2222

當U=0.8U時Tst=(0.8)KR2U/(R2+X2O)

=0.64*312

=199Nm

Tst<Tl所以電動機不能啟動。

②欲采用Y-△換接啟動,當負載轉矩為0.45TN和0.35TN兩種情況下，電動機能否啟

動

Tsty=TstA/3

=1.2*TN/3

=0.4TN

當負載轉矩為0.45TN時電動機不能啟動

當負載轉矩為0.35TN時電動機能啟動

③假設采用自耦變壓器降壓啟動，設降壓比為0.64,求電源線路中通過的啟動電流

和電動機的啟動轉矩。

IN=PN/UN0Ncos6NJ3

=40000/1.732*380*0.9*0.9

=75A

Ist/IN=6.5

Ist=487.5A

降壓比為0.64時電流=K?I”

=0.642*487.5=200A

電動機的啟動轉矩T=K2Tst=0.642312=127.8Nm

5.12雙鼠籠式、深槽式異步電動機為什么可以改善啟動性能高轉差率鼠籠式異步電動機又

是若何改善啟動性能的

因為雙鼠籠式電動機的轉子有兩個鼠籠繞組，外層繞組的電阻系數大于內層繞組系數，在啟

動時S=l,f2=f,轉子內外兩層繞組的電抗都大大超過他們的電阻，因此，這時轉子電

流主要決定于轉子電抗，此外外層的繞組的漏電抗小于內層繞組的漏電抗，因此外籠產

生的啟動轉矩大，內層的啟動轉矩小，啟動時起主要作用的是外籠。

深槽式異步電動機的啟動性能得以改善的原理。是基于電流的集膚效應。處于深溝槽中得導

體，可以認為是沿其高度分成很多層。各層所交鏈漏磁通的數量不同，底層一層最多而

頂上一層最少，因此，與漏磁通相應的漏磁抗，也是底層最大而上面最小，所以相當于

導體有效接面積減小，轉子有效電阻增加，使啟動轉矩增加。

高轉差率鼠籠式異步電動機轉子導體電阻增大，即可以限制啟動電流,又可以增大啟動轉矩,

轉子的電阻率高，使轉子繞組電阻加大。

5.13線繞式異步電動機采用轉子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉矩是否也愈大

線繞式異步電動機采用轉子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉矩愈大

5.14為什么線繞式異步電動機在轉子串電阻啟動時，啟動電流減小而啟動轉矩反而增大

222

Tst=KR2U/(R2+X2O)當轉子的電阻適當增加時，啟動轉聚會增加。

5.15異步電動機有哪幾種調速方法各種調速方法有何優缺點

①調壓調速這種方法能夠無級調速，但調速范圍不大

②轉子電路串電阻調速這種方法簡單可靠，但它是有機調速，隨著轉速降低特性變

軟，轉子電路電阻損耗與轉差率成正比，低速時損耗大。

③改變極對數調速這種方法可以獲得較大的啟動轉矩，雖然體積稍大，價格稍高，

只能有機調速，但是構造簡單，效率高特性高，且調速時所需附加設備少。

④變頻調速可以實現連續的改變電動機的轉矩，是一種很好的調速方法。

5.16什么叫恒功率調速什么叫恒轉矩調速

恒功率調速是人為機械特性改變的條件下，功率不變。恒轉矩調速是人為機械特性改變的條

件下轉矩不變。

5.17異步電動機變極調速的可能性和原理是什么其接線圖是若何的

假設將一個線圈組集中起來用一個線圈表示，但繞組雙速電動機的定子每組繞組由兩各項等

閑圈的半繞組組成。半繞組串聯電流一樣，當兩個半繞組并聯時電流相反。他們分別代

表兩中極對數。可見改變極對數的關鍵在于使每相定子繞組中一般繞組內的電流改變方

向。即改變定子繞組的接線方式來實現。

AX-----------------------

AX

改變即對數調速的原理

5.18異步電動機有哪幾種制動狀態各有何特點

異步電動機有三種反響制動，反接制動和能耗制動

.反響制動當電動機的運行速度高于它的同步轉速，即m〉no時一部電動機處于發電

狀態.這時轉子導體切割旋轉磁場的方向與電動機狀態時的方向相反.電流改變了方向，

電磁轉矩也隨之改變方向..

反接制動電源反接改變電動機的三相電源的相序，這就改變了旋轉磁場的方向,電磁轉

矩由正變到負，這種方法容易造成反轉.?倒拉制動出現在位能負載轉矩超過電磁轉矩時

候，例如起重機放下重物時,機械特性曲線如以以以下圖，特性曲線由a到b,在降速最后電

動機反轉當到達d時,T=TL系統到達穩定狀態，

b--------------a

-----------------------?

d

能耗制動首先將三項交流電源斷開，接著立即將一個低壓直流電圓通入定子繞組.直流

通過定子繞組后，在電動機內部建設了一個固定的磁場，由于旋轉的轉子導體內就產生感

應電勢和電流，該電流域恒定磁場|相互作用產生作用方向與轉子實際旋轉方向相反的轉

矩，所以電動機轉速時速下降，此時運動系統儲存的機械能被電動機轉換成電能消耗在轉

子電路的電阻中.

5.19試說明鼠籠式異步電動機定子極對數突然增加時，電動機的降速過程。

No=60f/pp增加定子的旋轉磁場轉速降低，定子的轉速特隨之降低.

5.2()試說明異步電動機定子相序突然改變時，電動機的降速過程。

ba

1

2

c

異步電動機定子相序突然改變，就改變了旋轉磁場的方向，電動機狀態下的機械特性曲線

就由第一象限的曲線1變成了第三象限的曲線2但由于機械慣性的原因，轉速不能突變,

系統運行點a只能平移到曲線2的b點,電磁轉矩由正變到負，則轉子將在電瓷轉矩和服

在轉矩的共同作用下迅速減速,在從點b到點c的整個第二相限內,電磁轉矩和轉速方向

相反,.

5.21如圖5.51所示：為什么改變QB的接通方向即可改變單相異步電動機的旋轉方向

定子上有兩個繞組AX,BY,一個是啟動繞組,另一個是運行繞組，BY上串有電容.他們都鑲嵌

在定子鐵心中，兩個繞組的軸線在空間上垂直，繞組BY電路中串接有電容C,中選擇適宜

的參數使該繞組中的電流iA在相位上超前或滯后iB,從而改變QB的接通方向即可改變

單相異步電動機的旋轉方向

5.22單相罩極式異步電動機是否可以用調換電源的兩根線端來使電動機反轉為什么

不能,因為必須調換電容器C的串聯位置來實現,即改變QB的接通位置,就可以改變旋轉磁場

的方向，從而實現電動機的反轉”

5.23同步電動機的工作原理與異步電機的有何不同

異步電動機的轉子沒有直流電流勵磁,它所需要的全部磁動勢均由定子電流產生，所以一部電

動機必須從三相交流電源吸取滯后電流來建設電動機運行時所需要的旋轉磁場,它的功

率因數總是小于1的，同步電動機所需要的磁動勢由定子和轉子共同產生的當外加三相

交流電源的電壓一定時總的磁通不變,在轉子勵磁繞組中通以直流電流后，同一空氣隙中,

又出現一個大小和極性固定，極對數與電樞旋轉磁場一樣的直流勵磁磁場,這兩個磁場的

相互作用，使轉子北電樞旋轉磁場拖動著一同步轉速一起轉動.

5.24一般情況下，同步電動機為什么要采用異步啟動法

因為轉子尚未轉動時，加以直流勵磁，產生了旋轉磁場，并以同步轉速轉動，兩者相吸，定子旋轉

磁場欲吸轉子轉動，但由于轉子的慣性，它還沒有來得及轉動時旋轉又到了極性相反的方

向，兩者又相斥，所以平均轉矩為零，不能啟動.

5.25為什么可以利用同步電動機來提高電網的功率因數

當直流勵磁電流大于正常勵磁電流時,電流勵磁過剩，在交流方面不僅無需電源供電,而且還

可以向電網發出點感性電流與電感性無功功率，正好補償了電網附近電感性負載，的需要.

使整個電網的功率因數提高.

第六章

6.1有一臺交流伺服電動機，假設加上額定電壓，電源頻率為50Hz,極對數P=l,試問它的

理想空在轉速是多少

no=6O*f/p

=60*50/1

=3000r/min

理想空在轉速是3000r/min

6.2何謂“自轉”現象交流伺服電動機時若何抑制這一現象，使其當控制信號消失時能迅速

停頓

自轉是伺服電動機轉動時控制電壓取消,轉子利用剩磁電壓單相供電，轉子繼續轉動.

抑制這一現象方法是把伺服電動機的轉子電阻設計的很大，使電動機在失去控制信號，即成單

相運行時,正轉矩或負轉矩的最大值均出現在Sm>l的地方.當速度n為正時，電磁轉矩T

為負，當n為負時,T為正，即去掉控制電壓后，單相供電似的電磁轉矩的方向總是與轉子轉

向相反，所以是一個制動轉矩.可使轉子迅速停頓不會存在自轉現象

6.3有一臺直流伺服電動機，電樞控制電壓和勵磁電壓均保持不變，當負載增加時，電動機

的控制電流、電磁轉矩和轉速若何變化

當副在增加時，n=UJKe①-RT/KeKt①2電磁轉矩增大，轉速變慢，根據n=Uc/Ke①RL/Ke①控

制電流增大.

6.4有一臺直流伺服電動機，當電樞控制電壓Uc=110V時，電樞電流Ial=0.05A,轉速

ni=3000r/min;加負載后，電樞電流Ia2=lA,轉速n2=1500r/min。試做出其機械特性n=f

(T)oA

電動機的電磁轉矩為T=BhNLD/2,

6.5假設直流伺服電動機的勵磁電壓一定，當電樞控制電壓Uc=100V時，理想空載轉速

no=3OOOr/min;當Uc=50V時，no等于多少

no=12OUc/nNBLD電壓與轉速成正比，當Uc=50V時,no等于1500r/min

6.6為什么直流力矩電動機要做成扁平圓盤狀構造

直流力矩電動機的電磁轉矩為T=BL,NlD/2在電樞體積一樣條件下，電樞繞組的導線粗細不

變,式中的BLN1/2緊思維常數,故轉矩T與直徑D近似成正比.電動機得直徑越大力矩就越大.

6.7為什么多數數控機床的進給系統宜采用大慣量直流電動機

因為在設計.制造商保證了電動機能造低速或阻轉下運行，在阻轉的情況下，能產生足夠大的

力矩而不損壞，加上他精度高，反響快,速度快線性好等優點.因此它常用在低俗，需要轉矩

調節和需要一定張力的隨動系統中作為執行元件.

6.8永磁式同步電動機為什么要采用異步啟動

因為永磁式同步駛電動機剛啟動時，器定子長生旋轉磁場，但轉子具有慣性，跟不上磁場的轉

動，定子旋轉時而吸引轉子，時而又排斥轉子，因此作用在轉子的平均轉矩為零，轉子也就旋轉

不起來了.

6.9磁阻式電磁減速同步電動機有什么突出的優點

磁阻式電磁減速同步電動機無需加啟動繞組,它的構造簡單，制造方便.，成本較低，它的轉速一

般在每分鐘幾十轉到上百專職踐踏是一種常用的低速電動機.

=120r/min

6.11交流測速發電機在理想情況下為什么轉子不動時沒有輸出電壓轉子轉動后，為什么輸

出電壓與轉子轉速成正比

因為測速發電動機的輸出電壓U=Kn=KK，d。/dt,所以轉子不動時沒有輸出典雅，轉子動時輸

出電壓與轉速成正比.

6.12何謂剩余電壓、線性誤差、相位誤差

剩余電壓是只當測速發電動機的轉矩為零時的輸出電壓.

線性誤差是指嚴格的說輸出電壓和轉速不是直線關系,由非線性引起的誤差稱為線

性誤差.

相位誤差;是指在規定的轉速范圍內,輸出電壓與勵磁電壓之間相位的變化量.

6.15直流測速發電機與交流測速發電機各有何優缺點

直流測速發電機的優點是沒有相位不波動.沒有剩余電壓，輸出特性的斜率比交流測

速發動機的大.缺點是由于有電刷和換向器,因而構造復雜，維護不便.摩擦轉矩大.有換向火花,

產生無線電干擾信號，輸出特性不穩定，且正反轉時，輸出部對稱.

交流測速發電機的優點是不需要電刷和換向器,因而構造簡單，維護容易,慣量小，無

滑動接觸，輸出特性穩定,精度高，摩擦轉矩小，不產生無線電干擾，工作可靠.正反轉轉向時輸

出特性對稱，缺點是存在剩余電壓和相位誤差，切負載的大小和性質會影響輸出電壓的幅值

和相位.

6.16試簡述控制式自整角機和力矩式自整角機的工作原理。

控制式自整角機的工作原理是當發送機得力磁繞組通入勵磁電流后，產生交變脈沖磁

通，在相繞組中感應出感應,從而繞組中產生電流，這些電流都產生脈沖磁場，并分別在自整角

變壓器的單相輸出繞組中感應出一樣的電動勢..

力矩式自整角機的工作原理是當接收機轉子和發送機的轉子對定子繞組的位置一樣，

所以兩邊的每相繞組中的電動勢相等,因此在兩邊的三相繞組中沒有電流.假設發送機轉子

轉動一個角度，于是發送機和接收機相應的每相定子繞組中的兩個電動勢就不能相互抵消，

定子繞組中就有電流，這個電流和承受鼓勵此磁通作用而產生轉矩.

6.17力矩式自整角機與控制自整角機有什么不同試比較它們的優缺點。各自應用在什么控

制系統中較好。

自整角機的輸出電壓需要交流放大器放大后去控制交流伺服電動機，伺服電動機同時帶動控

制對象和自整角變壓器的轉子，它的轉動總是要使使調角減小，指導8=0時為止.它適合

于大轉矩的情況.

力矩式自整角機既可以帶動控制對象，也可以帶動自整角變壓器的轉子，由于負載很輕，所以

不需要用伺服電動機，而是由自整角機直接來實現轉角隨動.

6.19直線電動機較之旋轉電動機有哪些優缺點。

直線電動機的優點是1直線電動機無需中間傳動機構，因而使整個機構得到簡化，提

高了精度，減少了振動和噪聲.2反響快速.3散熱良好，額定值高，電流密度可取大值，對啟動的

限制小.4裝配靈活往往可將電動機的定子和動子分別于其他機體合成一體.

缺點是存在著效率和功率因數低，電源功率大及低速性能差等.

第八章

8.1從接觸器的構造特征上若何區分交流接觸器與直流接觸器為什么

直流接觸器與交流接觸器相比，直流接觸器的鐵心比較小，線圈也比較小，交流電磁鐵的鐵心

是用硅鋼片疊柳而成的.線圈做成有支架式，形式較扁.因為直流電磁鐵不存在電渦流的

現象.

8.2為什么交流電弧比直流電弧容易熄滅

因為交流是成正旋變化的，當觸點斷開時總會有某一時刻電流為零，此時電流熄滅.而直流電

一直存在,所以與交流電相比電弧不易熄滅.

8.3假設交流電器的線圈誤接入同電壓的直流電源，或直流電器的線圈誤接入同電壓的交流

電源，會發生什么問題

假設交流電器的線圈誤接入同電壓的直流電源，會因為交流線圈的電阻太小兒流過很大的電

流使線圈損壞.直流電器的線圈誤接入同電壓的交流電源，觸點會頻繁的通短，造成設備的不

能正常運行.

8.4交流接觸器動作太頻繁時為什么會過熱

因為交流接觸啟動的瞬間，由于鐵心氣隙大,電抗小，電流可到達15倍的工作電流，所以線圈會

過熱.

8.5在交流接觸器鐵心上安裝短路環為什么會減少振動和噪聲

在線圈中通有交變電流時，再鐵心中產生的磁通是與電流同頻率變化的,當電流頻率為50HZ

時磁通每秒有100次通過零，這樣所產生的吸力也為零，動鐵心有離開趨勢，但還未離開,

磁通有很快上來，動鐵心有被吸會，造成振動.和噪聲,因此要安裝短路環.

8.6兩個一樣的110V交流接觸器線圈能否串聯接于220V的交流電源上運行為什么假設是

直流接觸器情況又若何為什么

兩個一樣的110V交流接觸器線圈不能串聯接于220V的交流電源上運行，因為在接通電路的

瞬間，兩各銜鐵不能同時工作，先吸合的線圈電感就增大，感抗大線圈的端電壓就大,另一

個端電壓就小，時間長了，有可能把線圈燒毀.假設是直流接觸器，則可以.

8.7電磁繼電器與接觸器的區別主要是什么

接觸器是在外界輸入信號下能夠自動接通斷開負載主回路.繼電器主要是傳遞信號，根據輸入

的信號到達不同的控制目的.

8.8電動機中的短路保護、過電流保護和長期過載（熱）保護有何區別

電動機中的短路保護是指電源線的電線發生短路，防止電動機過大的電樞電路而損壞.自動切

斷電源的保護動作.

過電流保護是指當電動機發生嚴重過載時，保護電動機不超過最大許可電流.

長期過載保護是指電動機的短時過載保護是可以的，但長期過載時電動機就要發熱，防止電動

機的溫升超過電動機的最高絕緣溫度.

8.9過電流繼電器與熱繼電器有何區別各有什么用途？

過電流繼電器是電流過大就斷開電源，它用于防止電動機短路或嚴重過載.熱繼電器是溫度

升高到一定值才動作.用于過載時間不常的場合.

8.10為什么熱繼電器不能做短路保護而只能作長期過載保護而熔斷器則相反，為什么

因為熱繼電器的發熱元件到達一定溫度時才動作，如果短路熱繼電器不能馬上動作，這樣就會

造成電動機的損壞.而熔短期，電源一旦短路立即動作，切斷電源.

8.11自動空氣斷路器有什么功能和特點

功能和特點是具有熔斷器能直接斷開主回路的特點,又具有過電流繼電器動作準確性高，容易

復位，不會造成單相運行等優點.可以做過電流脫扣器，也可以作長期過載保護的熱脫扣器.

8.12時間繼電器的四個延時觸點符號各代表什么意思

8.13機電傳動裝置的電器控制線路有哪幾種各有何用途電器控制線路原理圖的繪制原則主

要有哪些

電器控制線路有1：啟動控制線路及保護裝置.2正反轉控制線路.3:多電動機的連鎖

控制線路.4:電動控制線路.5:多點控制線路.6:順序控制線路.7:多速異步電動機的基

本控制線路.8:電磁鐵.電磁離合器的基本控制線路.

電器控制線路原理圖的繪制原則主要有

I:應滿足生產工藝所提出的要求.

2:線路簡單，布局合理，電器元件選擇正確并得到充分.

3操作，維修方便

4設有各種保護和防止發生故障的環節.

5能長期準確，穩定，可靠的工作.

8.14為什么電動機要設有零電壓和欠電壓保護

零電壓和欠電壓保護的作用是防止當電源暫時供電或電壓降低時而可能發生的不容許的故

障.，

8.15在裝有電器控制的機床上，電動機由于過載而自動停車后，假設立即按鈕則不能開車，

這可能是什么原因

有可能熔短器燒毀，使電路斷電.或者是熱繼電器的感應局部還未降溫,熱繼電器的觸點還處

于斷開狀態.

8.16要求三臺電動機1M、2M、3M按一定順序啟動：即1M啟動后，2M才能啟動；2M啟

動后3M才能啟動；停車時則同時停。試設計此控制線路。

8.17如題8.17圖所示的啟停控制線路，試從接線、經濟、安全、方便等方面來分析一下，

有什么問題

(a)控制不方便.

(b)從控制柜到按鈕盒多接了線，并且接線復雜，造成了不必要的麻煩.

(c)電路容易造成故障，不安全.

(d)停頓按鈕沒有在主會路上，停頓控制不安全.

8.18試設計一臺異步電動機的控制線路。要求：

①能實現啟停的兩地控制；②能實現點動調整；

③能實現單方向的行程保護；④要有短路和長期過載保護。

8.19為了限制電調整時電動機的沖擊電流，試設計它的電氣控制線路。要求正常運行時為

直接啟動，而點動調整時需輸入限流電阻。

8.20試設計一臺電動機的控制線路。要求能正反轉并能實現能耗制動。

FU[][][]

8.21沖壓機床的沖頭，有時用按鈕控制，又實用腳踏開關操作，試設計用轉換開關選擇工作

方式的控制線路。

8.22容量較大的鼠籠式異步電動機反接制動時電流較大，應在反接制動時在定子回路中串

入電阻，試按轉速原則設計其控制線路。

8.23平面磨床中的電磁吸盤能否采用交流的為什么

平面磨床中的電磁吸盤不能采用交流的，因為交流電是成正旋波變化的，某一時刻電流會為

零，.此時工件受力會甩出，造成事故.

8.24起重機上的電動機為什么不采用熔斷器和熱繼電器作保護

因為如果使用熔斷器和熱繼電器作保護，當它們作用的時候，電動機斷電的時候，電動機沒有

轉矩，重物由于重力會迅速下降，就會造成事故.

8.25試設計一條自動運輸線，有兩臺電動機，1M拖動運輸機，2M拖動寫料及。要求：

①1M先啟動后，才允許2M啟動；

②2M先停頓，經一段時間后1M蔡自動停頓，且2M可以單獨停頓；

③兩臺電動機均有短路、長期過載保護。

8.26題8.26圖為機床自動間歇潤滑的控制線路圖，其中接觸器KM為潤滑油泵電動機啟

停用接觸器（主電路為畫出），控制線路可使潤滑有規律地間歇工作。試分析此線路

的工作原理，并說明開關S和按鈕SB的作用。

SB按鈕為人工的點動控制.

S自動的間歇潤滑,按下后KM得電，電動機工作,1KT得電，經過一段時間后,動合觸點閉合K

得電，同時KM失電，電動機停頓工作,2KT得電一段時間后，動斷觸點斷開,K閉合電動

機重新工作.

8.27試設計?1M和2M兩臺電動機順序啟，停的控制線路。要求：

①1M啟動后，2M立即自動啟動；

②IM停頓后，延時一段時間，2M才自動停頓；

③2M能點動調整工作；

④兩臺電動機均有短路，長期過載保護。

8.28試設計某機床主軸電動機控制線路圖。要求：

①可正反轉，且可反接制動；

②正轉可點動，可在兩處控制啟，停；

③有短路和長期過載保護；

④有安全工作照明及電源信號燈。

8.29試設計一個工作臺前進——退回的控制線路。工作臺有電動機M拖動，行程開關

1ST,2ST分別裝在工作臺的原位和終點。要求：

①能自動實現前進——后退——停頓到原位；

②工作臺前進到達終點后停一下在后退；

③工作臺在前進中可以人為地立即后退到原位；

④有終端保護.

第九章

9.1PLC由哪幾個主要局部組成各局部的作用是什么

PLC由中央處理器CPU,存儲器,輸入輸出接口，編程器組成.

中央處理器CPU是核心，它的作用時承受輸入的程序并存儲程序.掃描現場的輸入

狀態,執行用戶程序，并自診斷.

存儲器用來存放程序和數據，

輸入接口采集現場各種開關接點的信號狀態,并將其轉化成標準的邏輯電平,輸出

接口用于輸出電信號來控制對象.

編程器用于用戶程序的編制,編輯,調試,檢查和監視.還可以顯示PLC的各種狀態.

9.2輸入、輸出接口電路中的光電耦合器件的作用是什么

作用是1實現現場與plc主機的電器隔離,提高抗干擾性.

2防止外電路出故障時,外部強電侵入主機而損壞主機.

3電平交換，現場開關信號可能有各種電平,光電耦合起降他們變換成PLC主機要求

的標準邏輯電平.

9.3何謂掃描周期試簡述的工作過程.。

掃描周期是每執行一遍從輸入到輸出所需的時間.

工作過程是1輸入現場信號:在系統的控制下,順序掃描各輸入點,讀入的輸入點的

狀態.

2順序掃描用戶程序中的各條指令,根據輸入狀態和指令內容進展邏輯運算.

3并輸出控制信號,根據邏輯運算的結果,輸出狀態存放器向各輸出點發出相應的

控制信號.實現所要求的邏輯控制功能.

9.4PLC有哪些主要特點

PLC的主要特點是①應用靈活,擴展性好.

②操作方便

③標準化的硬件和軟件設計,通用性強.

④完善的監視和診斷功能.

⑤可適應惡劣的工業應用環境.

⑥控制功能強

9.5寫出題9.5圖梯形圖的指令程序。

LD401

0R400

ANI402

LD403

AND105

ORB

LDI100

ANI101

LD102

ANI103

ORB

LD104

ORB

ANB

OR404

OUT430

9.6簡化或改正題9.6圖所示梯形圖，并寫出改正后的指令程序。

9.7在程序末了，使用或不使用END指令是否有區別為什么

使用或不使用END