电机与控制系统模拟题.docx
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电机与控制系统模拟题.docx
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电机与控制系统模拟题
《电机与运动控制系统》课程模拟试卷
(一)
考试时间:
90分钟
一、填空题(每空1分,共30分)
1、电机是一种进行能量传递或机电能量转换的电磁机械装置,将电能转换为机械能的是,将一种等级的电能转换为另外一种等级的电能的是,将机械能转换为电能的是。
答案:
电动机、变压器、发电机
2、感应电动机根据转子结构可以分为电动机和电动机两种。
答案:
鼠笼式、绕线式
3、一台三相四极异步电动机,额定转速是1440r/min,若电源频率是50Hz,则电动机的同步转速是,额定转差率为;极对数为3的同步电动机通以60Hz的交流电,其转速为。
答案:
1500r/min、0.04、1200r/min
4、运动控制系统的动态性能指标主要有,,,和。
答案:
上升时间、超调量、调节时间、最大动态变化量、恢复时间
5、一台他励直流电动机采用电动机惯例,当P1>0,PM<0时,电动机运行于状态,当Ea>UN,n>0时,运行于状态。
答案:
制动、正向回馈制动运行
6、一台单相变压器的原边绕组匝数100匝,副边绕组匝数50匝,当原边加220V频率50Hz的电压时,电流为10A,副边输出的电压是V,频率Hz,电流是A。
答案:
110、50、20
7、常用的可控直流电源有和;实际应用中采用的传递函数分别是和。
答案:
静止式可控整流器、直流斩波变换器(脉宽调制变换器)、、
8、调节同步电机的可以调节它的无功功率;为了改善电网的功率因数,同步电动机都运行在状态;不带负载专门用来改善电网功率因数的同步电动机称为。
答案:
励磁电流、过励、补偿机(调相机)
9、直流电动机的工作点在第象限和第象限时电动机工作在制动状态,在第三象限时电动机工作在状态。
答案:
二、四、反向电动
10、磁路中的铁心损耗包含损耗和损耗。
答案:
磁滞、涡流
二、计算题(共30分)
1.(6分)一台并励直流电动机,额定数据为:
PN=10kW、UN=440V、ηN=90%、nN=1500r/min,电枢绕组的总电阻Ra=0.25Ω,试问:
(1)直接起动时,起动电流为多少?
(2)若限制起动电流为额定值的2倍,应在电枢中串接的起动变阻值为多少?
答案与解析:
(1)(
(2)因为,所以:
根据题意,假定串入电阻为,则:
2.(9分)某三相绕线式感应电动机的额定数据如下:
PN=7.5kW,UN=380V,IN=15.1A,nN=1450r/min,λM=2.0。
试求:
(1)临界转差率和最大转矩
(2)该机的固有起动转矩倍数
答案与解析:
(1)额定转差率
临界转差率
额定转矩
最大转矩
(2)电动机的固有机械特性
n=0时,S=1,得固有起动转矩:
固有起动转矩倍数
3.(15分)一台三相电力变压器的额定容量SN=750kVA,额定电压U1N/U2N=10000/400V,Y/Y连接。
已知每相短路电阻Rk=2.10Ω,Xk=5.38Ω。
该变压器一次绕组接额定电压,二次绕组接三相对称负载运行,负载为Y接法,每相负载阻抗为ZL=0.30+j0.08Ω。
计算:
(1)变压器一次、二次侧电流(线值);
(2)二次绕组电压(线值);
答案与解析:
(1)简化等效电路如右图所示(3分)
变压器的变比
负载阻抗,
折算值。
从原边看进去每相总阻抗
那么一次侧电流(相值)
一次侧电流(线值):
因为Y形接法时相电流与线电流相等,所以
二次侧电流(相值等于线值)
(2)二次绕组线电压
三、简答题(共40分)
1、直流电动机的制动方法有哪些?
(6分)
答:
直流电动机的制动方法有:
能耗制动、反接制动和回馈制动。
2、单闭环调速系统由哪些部分组成?
(10分)
答:
单闭环调速系统由电压给定、控制器、可控直流电源、直流电动机和测速发电机等部分组成。
3、同步电机有哪几种运行状态?
同步电机运行于哪一种状态主要取决于什么?
(8分)
答:
同步电机有三种运行状态:
发电机,电动机和补偿机。
同步电机运行于哪一种状态主要取决于定子内圆表面的定子、转子合成磁场与转子主磁场的相对位置,即定子合成磁场轴线与主磁场轴线的夹角,用电角度表示,称为功率角。
4、三相感应电动机负载运行时主磁通在定、转子绕组中感应电动势的频率一样吗?
两个频率之间数量关系如何?
画出T形等效电路图并阐述附加电阻的物理意义。
(6分)
答:
定子感应电动势和转子感应电动势的频率不一样;其数量关系为f2=Sf1。
T形等效电路图如下图所示。
物理意义:
附加电阻上的功耗就等于电动机定子传到转子的电磁功率中转化成机械功率的部分。
5、简述双极式控制的桥式可逆PWM变换器的优点。
(10分)
答案:
双极式控制的桥式可逆PWM变换器有下列优点:
(1)电流一定连续;
(2)可使电机在四象限运行;
(3)电机停止时有微振电流,能消除静摩擦死区;
(4)低速平稳性好,系统的调速范围可达1:
20000左右;
(5)低速时,每个开关器件的驱动脉冲仍较宽,有利于保证器件的可靠导通。
《电机与运动控制系统》课程模拟试卷
(二)
考试时间:
90分钟
一、填空题(每空1分,共30分)
1、在电力拖动系统中拖动生产机械运行的电动机,根据供电系统的不同可以分为电动机和电动机两大类;根据转速特性,后者又可分为同步电动机和电动机两种;后者根据转子绕组的结构形式可分为电动机和电动机。
答案:
直流、交流、异步(或感应)、鼠笼式、绕线式
2、直流发电机的额定功率是指功率,而直流电动机的额定功率是指功率。
答案:
电、机械
3、右图为某三相感应电动机的人为特性图,在UN,U'1,U''1,U'''1,中最大,最小,对应的机械特性起动转矩最大,对于负载转矩TL来说,A点电流比B点电流。
答案:
降低定子端电压、UN、U'''1、UN、大
4、一台三相异步电动机,额定转速是970r/min,若电源频率是50Hz,电动机的极对数是,同步转速为,额定转差率为;极对数为4的同步电动机通以60Hz的交流电,其转速是。
答案:
3、1000r/min、0.03、900r/min
5、常见的负载转矩特性有,和,单轴电力拖动系统的运动方程是。
答案:
恒转矩负载特性、恒功率负载特性、通风机类负载特性(或泵类负载特性)、T-Tz=JdΩ/dt(或T-Tz=GD2/375•dn/dt)
6、变压器除了可以变电压,还可以变,变。
答案:
电流、阻抗
7、同步电动机的运行方式有、和三种。
答案:
电动机、发电机、补偿机(调相机)
8、单闭环调速系统由、、、和等部分组成。
答案:
电压给定、控制器、可控直流电源、直流电动机、测速发电机
二、计算题(共30分)
1、(12分)某直流他励电动机额定数据如下:
PN=22[kW],UN=220[V],nN=1500[r/min],IN=115[A],电枢回路总电阻Ra=0.1[Ω],忽略空载转矩T0,电动机带额定负载运行时,要求把转速降到1200r/min,计算:
(1)采用电枢串电阻调速需串入的电阻值;
(2)采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少;
(3)若要把转速升高到1600r/min,要把磁通降低到原来的多少倍?
答:
(1)
则由串电阻机械特性
得
(2)由降压机械特性
得:
(3)由弱磁机械特性
知,
即要把磁通减弱到原来的0.9375倍。
2、(18分)某起重机吊钩由一台三相绕线式感应电动机拖动,定转子绕组都Y接法,电动机额定数据为:
PN=20[kW],UN=380[V],nN=960[r/min],E2N=208[V],I2N=76[A],λM=2。
升降某重物TL=0.72TN,忽略T0。
计算:
(1)在固有机械特性上运行时转子转速;
(2)转子回路每相串入电阻RA=0.88Ω时转子转速;
(3)转速为-430时转子回路串入的电阻RΩ=?
答案与解析:
该电动机固有机械特性的临界转差率:
额定转矩
(1)转速为n,转差率为s时,根据电动机的机械特性实用表达式(1分)
有,
解得s=0.0278和0.8016(不合理,舍去)
所以转速为
(2)转子每相电阻
(3)转子每相串电阻RA=0.88Ω后,设转速为nA,转差率为sA,则(3分)
即有,
那么
(3)转速为-430r/min时,转差率
设转子每相串入电阻值为,则
即有
三、简答题(共40分)
1、在调速系统中常用的串联校正环节调节器有哪几种?
其功能是什么?
(10分)
答案:
在调速系统中常常采用串联校正,校正环节常用比例微分(PD)比例积分(PI)比例积分微分(PID)三类调节器
功能:
由PD调节器构成的超前校正,可提高系统的稳定裕度,并获得足够的快速性,但稳态精度可能受到影响;由PI调节器构成的滞后校正,可以保证稳态精度,却是以对快速性的限制来换取系统稳定的;用PID调节器实现的滞后—超前校正则兼有二者的优点,可以全面提高系统的控制性能,但具体实现与调试要复杂一些。
2、换向器由什么组成?
换向器在直流电机中起什么作用?
(5分)
答:
换向器有圆弧形的沿圆周排列一周的换向片组成,每两个换向片之间都是绝缘的。
直流发电机中,随着电枢铁心的旋转,单个导体中的感应电动势和感应电流方向是交变的,只有通过换向片和电刷配合才能对外电路输出方向不变的直流电动势和电流,换向器起整流的作用。
直流电动机中,如果单个导体中的电流方向始终不变,随着电枢铁心的旋转,导体上的电磁力矩方向是交变的,只有通过换向片和电刷配合才能得到方向不变的电磁转矩,换向器起逆变的作用。
3、什么是变压器的惯例?
画出单相变压器负载运行时的惯例。
(10分)
答:
变压器运行时,各电磁量都是交变的,为了研究清楚他们之间的相位关系,必须先规定好各量的正方向。
选取正方向有一定的习惯,称为惯例(2分)。
如右图所示。
(8分)(其中U1和I1的方向各1分,φm的方向1分,E1和E1σ的方向1分,E2和E2σ的方向1分,、I2和U2的方向各1分)
4、简述直流发电机的工作原理。
(10分)
答:
直流发电机的工作原理:
将直流发电机的轴与原动机连接,电刷两端接电气负载。
在原动机的带动下,发电机轴旋转,转子上的电枢绕组切割主磁场中的磁力线而产生感应电动势Ea,但Ea是交变的电动势,通过换向片和电刷的整流作用成为电路两端的直流电压U,加在负载的闭合回路上,发电机电枢绕组中有电枢电流Ia流过。
5、交流异步电动机的调速方法有哪些?
(5分)
答:
异步电动机的转速:
交流异步电动机的调速方法有:
1.定子降电压调速
2.转子回路串电阻调速
3.变极对数调速
4.变压变频调速
5.双馈调速
《电机与运动控制系统》课程模拟试卷(三)
考试时间:
90分钟
一、填空题(每空1分,共30分)
1、电力拖动系统根据电机的数目可以分为电力拖动系统和电力拖动系统两大类;根据转轴的数目可以分为电力拖动系统和电力拖动系统两大类,前者的运动方程为。
答案:
单机、多机、单轴、多轴、T-Tz=J•dΩ/dt(或T-Tz=GD2/375•dn/dt)
2、在直流电动机的电枢回路中串电阻调速,理想空载转速(填增大、减小或不变),特性的硬度(填增大、减小或不变);降电压调速,理想空载转速(填增大、减小或不变),特性的硬度(填增大、减小或不变);减弱磁通调速,理想空载转速(填增大、减小或不变),特性的硬度(填增大、减小或不变)。
答案:
不变、减小、减小、不变、增大、
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