機(jī)械11考卷、答案及本次考試有關(guān)信息.pdf

1 北京林業(yè)大學(xué)北京林業(yè)大學(xué) 2013 2014 學(xué)年第一學(xué)期考試試卷學(xué)年第一學(xué)期考試試卷 課程名稱 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制 A 課程所在學(xué)院 工學(xué)院工學(xué)院 考試班級(jí) 機(jī)械 11 學(xué)號(hào) 姓名 成績(jī) 試卷說(shuō)明 1 本次考試為閉卷考試 本試卷共計(jì) 3 頁(yè) 共 五 大部分 請(qǐng)勿漏答 2 考試時(shí)間為 120 分鐘 請(qǐng)掌握好答題時(shí)間 3 答題之前 請(qǐng)將試卷和答題紙上的考試班級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名填寫清楚 4 本試卷第一題和第二題答案寫在本試卷上 其它試題答案寫在答題紙上 5 答題完畢 請(qǐng)將試卷和答題紙正面向外對(duì)疊交回 不得帶出考場(chǎng) 6 考試中心提示 請(qǐng)你遵守考場(chǎng)紀(jì)律 誠(chéng)信考試 公平競(jìng)爭(zhēng) 一 選擇題一 選擇題 8 小題 每小題小題 每小題 1 分 共分 共 8 分分 1 加快機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程 可以減少 GD2 n TM 答 2 如圖 1 所示 電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)給出了四種運(yùn)行情況 箭頭方向?yàn)檗D(zhuǎn)矩的實(shí)際作用方 向 試說(shuō)明四種運(yùn)行情況中 哪一種是加速 答 3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線是傾斜的 其根本原因是 電樞繞組具有電阻 Ra 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 反電動(dòng)勢(shì) E 答 4 多軸拖動(dòng)系統(tǒng)要折算成單軸拖動(dòng)系統(tǒng) 需要進(jìn)行 電流和轉(zhuǎn)速折算 負(fù)載轉(zhuǎn)矩和飛輪矩折算 電壓和電動(dòng)勢(shì)折算 答 5 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一定負(fù)載運(yùn)行時(shí) 若降低電源電壓并過(guò)渡到穩(wěn)定運(yùn)行 此時(shí)電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速增加 電流減少 轉(zhuǎn)速減少 電流增加 轉(zhuǎn)速和電流都不變 答 6 電動(dòng)機(jī)的效率 超載時(shí)最大 在輕載時(shí)最大 在額定功率時(shí)接近最大 圖圖 1 1 電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的四種運(yùn)行情況電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的四種運(yùn)行情況 2 答 7 無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)可采用 比例調(diào)節(jié)器 比例積分調(diào)節(jié)器 積分調(diào)節(jié)器 答 8 在要求靜差度 S 一定的前提下 要增大調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍 D 應(yīng) 加大轉(zhuǎn)速降 n 減小轉(zhuǎn)速降 n 減小最低轉(zhuǎn)速 nmin 答 二 填空題二 填空題 5 小題 每小題小題 每小題 2 分 共分 共 10 分分 1 生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性是指 與 之間的函數(shù) 關(guān)系 2 直流電動(dòng)機(jī)常用的調(diào)速方法有 和 3 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)常用的調(diào)速方法有 和 4 生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)提出的主要靜態(tài)指標(biāo)有 和 5 電流截止負(fù)反饋是指 在正常工作時(shí) 電流負(fù)反饋 當(dāng)負(fù)載較大引起電流超過(guò)額定電流過(guò)多時(shí) 電流負(fù)反 饋 三 回答題三 回答題 10 小題 共小題 共 34 分分 1 解釋 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2 分 2 直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)與制動(dòng)兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何在 4 分 3 直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí) 如果負(fù)載TL變化 電磁轉(zhuǎn)矩T為什么會(huì)自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載變化 4 分 4 三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)為什么電流很大 應(yīng)當(dāng)采取什么措施 4 分 5 異步電動(dòng)機(jī)能否直接啟動(dòng) 應(yīng)當(dāng)考慮的因素有哪些 4 分 6 一般情況下 同步電動(dòng)機(jī)為什么要采用異步啟動(dòng)法 3 分 7 電動(dòng)機(jī)的溫升取決于什么因素 3 分 8 兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與單相電容式異步電動(dòng)機(jī)類似 當(dāng)控制電壓 UC 0 時(shí) 同單相異步電動(dòng)機(jī)一樣 仍會(huì) 自轉(zhuǎn) 引起失控 如何消除自轉(zhuǎn) 4 分 9 請(qǐng)解釋晶閘管額定電流的含義 2 分 10 電流正反饋在調(diào)速系統(tǒng)中起什么作用 如果反饋強(qiáng)度調(diào)得不適當(dāng)會(huì)產(chǎn)生什么后 果 4 分 四 計(jì)算題 四 計(jì)算題 3 小題 小題 每小題每小題 8 分 分 共共 24 分 分 1 已知他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)如下 PN 7 5kW UN 220V nN 1500r min N 88 5 Ra 0 2 試求該電機(jī)的額定電流 IN 額定電磁轉(zhuǎn)矩 TN 額定輸出轉(zhuǎn)矩 T2N 空載轉(zhuǎn)矩 T0 8 分 分 2 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī) m 2 2 nN 1450r min 求 T 0 8TN時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 8 分 分 3 3 某一有靜差調(diào)速系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)范圍為 75r min 1500r min 要求靜差度 S 2 該系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少 如果開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是 100r min 則閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi) 環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大 8 分 分 五 分析題 兩小題五 分析題 兩小題 每小題 每小題 12 分分 共 共 24 分 分 1 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載運(yùn)行在固有機(jī)械特性曲線上時(shí) 如果把電壓降 低為 0 8UN的瞬間 I2 cos 2 T 如何變化 此后 n 和 T 如何變化 當(dāng)過(guò)渡到新的 穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)時(shí) I2引起的 I1大于 IN還是小于 IN 會(huì)發(fā)生什么危險(xiǎn) 12 分分 2 如圖 2 所示為晶閘管直流調(diào)速原理 試說(shuō)明 1 各部分組成和功能 2 分析當(dāng) TL變化時(shí) 系統(tǒng)是如何穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 n 的 3 分析說(shuō)明放大器的作用 12 分分 圖圖 2 2 晶閘管直流調(diào)速原理晶閘管直流調(diào)速原理 4 北京林業(yè)大學(xué)北京林業(yè)大學(xué) 2013 2014 學(xué)年第一學(xué)期考試試卷學(xué)年第一學(xué)期考試試卷 答案 答案 課程名稱 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制 A 課程所在學(xué)院 工學(xué)院工學(xué)院 考試班級(jí) 機(jī)械 11 一 選擇題一 選擇題 8 小題 每小題小題 每小題 1 分 共分 共 8 分分 答 1 2 3 4 5 6 7 8 二 填空題二 填空題 5 小題 每小題小題 每小題 2 分 共分 共 10 分分 1 答 生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性是指 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 與 轉(zhuǎn)速 n 之間的函數(shù)關(guān) 系 2 答 直流電動(dòng)機(jī)常用的調(diào)速方法有 改變電樞電路外串電阻 改變 電樞電壓 和 改變主磁通 3 答 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)常用的調(diào)速方法有 變極 和 變頻 4 答 生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)提出的主要靜態(tài)指標(biāo)有 調(diào)速范圍 靜 差度 和 平滑度 5 答 電流截止負(fù)反饋 在正常工作時(shí) 電流負(fù)反饋不起作用 使系統(tǒng)得到較硬的 靜特性 當(dāng)負(fù)載較大引起電流超過(guò)額定電流過(guò)多時(shí) 電流負(fù)反饋起作用 造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速降低甚至堵轉(zhuǎn) 以保護(hù)電動(dòng)機(jī) 三 回答題三 回答題 10 小題 共小題 共 34 分分 1 答 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 之間的函數(shù)關(guān)系 2 分 2 答 電動(dòng) 電動(dòng)機(jī)從電刷吸收電能 從轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能 電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 方 向相同 制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)從轉(zhuǎn)軸吸收機(jī)械能 發(fā)電 回饋給電源或消耗在電阻上 電磁轉(zhuǎn) 矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 方向相反 4 分 3 答 當(dāng) TL變化時(shí) T 與 TL之差即動(dòng)轉(zhuǎn)矩發(fā)生了變化 于是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 會(huì)變化 電動(dòng)勢(shì) E 電樞電流 Ia會(huì)跟著變化 所以 T 也隨著發(fā)生變化 直到 T TL T0為止 4 分 4 答 反接制動(dòng)時(shí) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)突然反向旋轉(zhuǎn) 而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能立即發(fā)生變化 此時(shí) S 1 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線的速度很快 電流很大 對(duì)鼠籠式電動(dòng)機(jī)常在定子電路中串 接電阻 對(duì)繞線式則在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻 4 分 5 答 電動(dòng)機(jī)的容量 供電變壓器的容量 是否與照明混合 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁程度 4 分 6 答 定子通三相電后 立即產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為 n0的旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng) 轉(zhuǎn)速很快 設(shè)其磁極為 N0和 S0 設(shè)轉(zhuǎn)子的磁極為 N 和 S 啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子 n 0 有慣性 當(dāng) S0吸引 N N0吸引 S 時(shí) 轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì) 但還沒(méi)等轉(zhuǎn)起來(lái) 旋轉(zhuǎn)磁極 S0對(duì) S 旋轉(zhuǎn)磁極 N0對(duì) N 又排斥 這樣一吸一斥 轉(zhuǎn)子始終轉(zhuǎn)不起來(lái) 所以要用異步啟動(dòng)法 3 分 7 答 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的熱慣性 所以電動(dòng)機(jī)的溫升不但取決于負(fù)載大小 而且還取 決于負(fù)載持續(xù)時(shí)間 運(yùn)行方式 或工作制 3 分 8 答 使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條具有較大電阻 鼠籠導(dǎo)條用黃銅 青銅 杯形轉(zhuǎn)子用 0 2 0 8mm 薄壁 使異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻 r2增大到機(jī)械特性曲線的 sm 1 當(dāng) UC 0 時(shí) 使 T 和 n 5 反向 總是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 4 分 9 答 在環(huán)境溫度不大于 40 和標(biāo)準(zhǔn)散熱及全導(dǎo)通條件下 晶閘管元件可以連續(xù)通過(guò) 的工頻正弦半波電流 在一個(gè)周期內(nèi) 的平均值 2 分 10 答 電流正反饋可補(bǔ)償 IaRa引起的速降 電流正反饋強(qiáng)度和電壓負(fù)反饋強(qiáng)度比例 恰當(dāng) 則綜合反饋便具有轉(zhuǎn)速反饋性質(zhì) 如果電流正反饋強(qiáng)度調(diào)得不適當(dāng) 則達(dá)不到轉(zhuǎn) 速負(fù)反饋性質(zhì) 4 分 四 計(jì)算題 四 計(jì)算題 3 小題 小題 每小題每小題 8 分 分 共共 24 分 分 1 已知他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)如下 PN 7 5kW UN 220V nN 1500r min N 88 5 Ra 0 2 試求該電機(jī)的額定電流 IN 額定電磁轉(zhuǎn)矩 TN 額定輸出轉(zhuǎn)矩 T2N 空載轉(zhuǎn)矩 T0 8 分 分 解 NN 1NNN NNN PP7 5 1000 PI UI38 52 A U220 0 885 NNa eN N UI R K n NNa NeNNN N UI R T9 55KI9 55I n 電磁轉(zhuǎn)矩 2 2 03 8 5 20 2 9 5 53 8 5 25 2 0 6 Nm 1500 N 2N N P7 5 T9550955047 75 N m n1550 輸出轉(zhuǎn)矩 0N2N TTT52 0647 754 31 N m 空載轉(zhuǎn)矩 2 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī) m 2 2 nN 1450r min 求 T 0 8TN時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 8 分 分 解 0N N0N 0 nn n1450r min n1500r minS0 0333 n mNm maxNmNNm mmN SSSS T2TT2TS0 03332 2 SSSS 根據(jù)得 代入 和得 m m1m2max m SS S0 139 S0 008 TT2T SS 舍去 又根據(jù)得 m1 NmNm1m m1 SS 0 8T2T S0 1392 2 SS 代入 和得 6 12 S0 026S0 738 舍去 00 0 nnn1500 Sn1462 r min n1S1 0 026 由 得 3 某一有靜差調(diào)速系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)范圍為 75r min 1500r min 要求靜差度 S 2 該系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少 如果開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是 100r min 則閉環(huán)系統(tǒng) 的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大 8 分 分 解 max f min n1500 D20 n75 計(jì)算 由 max2 f Nf2 nS D n 1S 得 max2 Nf f2 nS1500 2 n1 53 r min D 1S 20 12 N Nf n n 1K N Nf n100 K11 64 4 n1 53 五 分析題 兩小題五 分析題 兩小題 每小題 每小題 12 分分 共 共 24 分 分 1 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載運(yùn)行在固有機(jī)械特性曲線上時(shí) 如果把電壓突 然降低為 0 8UN的瞬間 I2 cos 2 T 如何變化 此后 n 和 T 如何變化 當(dāng)過(guò)渡到 新的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)時(shí) I2引起的 I1大于 IN還是小于 IN 會(huì)發(fā)生什么危險(xiǎn) 12 分分 答 當(dāng) U 的瞬間 I2 而 n 沒(méi)變 cos 2也沒(méi)變 從 T Km I2cos 2可知 T 動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T TL 0 n T 電機(jī)從原來(lái)的穩(wěn)定點(diǎn)過(guò)渡到轉(zhuǎn)速較低的穩(wěn)定點(diǎn)運(yùn)行 這時(shí) 且因?yàn)?n S cos 2 從 T Km I2cos 2 TN TL 常數(shù) 可知 當(dāng) U UN 時(shí) I1會(huì)是額定值 而當(dāng) U 時(shí) I2要增大 由 I2引起的 I1大于其額定值 IN 電機(jī)發(fā) 熱 燒壞 2 如圖 2 所示為晶閘管直流調(diào)速原理 試說(shuō)明 1 各部分組成和功能 2 分析當(dāng) TL變化時(shí) 如何穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 n 3 分析說(shuō)明放大器的作用 12 分分 答 該系統(tǒng)屬于具有速度負(fù)反饋的調(diào)速系統(tǒng) 1 各部分組成與作用 給定環(huán)節(jié)給定電壓 Ug 也就是給定電動(dòng)機(jī)速度大小 放大 圖圖 2 2 晶閘管直流調(diào)速原理晶閘管直流調(diào)速原理 7 器為比例調(diào)節(jié)器 根據(jù)給定信號(hào)和反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)有靜差調(diào)節(jié) 觸發(fā)器 為整流器提供帶 有控制角 的觸發(fā)脈沖 晶閘管可控整流器 根據(jù)觸發(fā)脈沖 把交流電變?yōu)橹绷麟?為 直流電動(dòng)機(jī)供電 平波電抗器 L 平滑電流 電動(dòng)機(jī) 把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出 測(cè)速 發(fā)電機(jī) TG 檢測(cè)電動(dòng)機(jī)速度 把速度大小變?yōu)殡妷盒盘?hào) Uf反饋到輸入端 系統(tǒng)是靠給定電壓 Ug和反饋電壓 Uf的偏差電壓 U Ug Uf維持系統(tǒng)電壓 Ud的 所 以 U 不能為 0 給定電壓 Ug用于給定速度值 2 當(dāng) TL增大時(shí) n 和 Uf變小 而 Ug一定 所以 U 變大 脈沖 角變小 Ud變大 從而使 n 變大 3 如果放大器的放大倍數(shù)較大 則可使 U 微小變化就能得到 Ud較大的變化 使 U 增量很少 大約為常量 即 Uf Ug U 常數(shù) 而 Uf n 說(shuō)明 n 常量 可得到較 硬的特性 8 本次考試 各