2015--2016学年第 一 学期
《机电传动与控制》
开课单位：机械工程学院，考试形式：闭卷，允许带 计算器、绘图仪器 入场
题序 得分 评卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分
问答题（3道题）：30分
1、 直流启动、制动方法、调速方法、各种调速方法有何优缺点？ 答：把带有负载的电动机从静止起动到某一稳定速度的过程为起动过程。电动机起动时，必须先保证有磁场(即先通励磁电流)，而后加电枢电压。
直流电动机的启动方法：直接起动,串电阻启动，降低电枢电压启动 直流电动机的制动方法：能耗制动，反接制动，回馈制动
直流电动机的调速方法：改变主磁通调速、改变电枢电压调速和电枢回路串联电阻调速
调速方法优缺点：1.改变磁通调速的优点是调速平滑，可做到无级调速，调速经济，控制方便，机械特性较硬，稳定性较好。但由于电动机在额定状态运行时磁路已接近饱和，所以通常只是减小磁通将转速往上调，调速范围较小。
2.改变电枢电压调速的优点是不改变电动机机械特性的硬度，稳定性好，控制灵活、方便，可实现无级调速，调速范围较宽。但电枢绕组需要一个单独的可调直流电源，设备较复杂。
3.电枢串联电阻调速方法简单、方便，但调速范围有限，机械特性变软，且电动机的损耗增大太多，因此只适用于调速范围要求不大的中、小容量直流电动机的调速场合。
2、 交流启动、制动方法、调速方法、各种调速方法有何优缺点？
答：笼型异步电动机启动方法：直接启动，降压启动
所谓降压起动，是利用起动设备将电压适当减小后，加到电动机定子绕组上进行起动，待电动机起动完毕后，再使电压恢复到额定值。
异步电动机降压起动的方法主要有：自耦变压器降压起动、星-三角（Y/△）降压起动和在定子电路中串电阻（或电抗）降压起动。
异步电动机的制动方法：反接制动，能耗制动，回馈制动
异步电动机的调速方法：变极对数调速，变频调速，改变转差率调速（具体调速方法包括改变定子电压调速、转子绕组串电阻调速和电磁滑差离合器调速）
简单版：1）调压调速 这种办法能够无级调速，但调速范围不大
2）转子电路串电阻调速 这种方法简单可靠，但它是有机调速，随着转速降低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。
3）改变极对数调速 这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大，价格稍高，只能有机调速，但是结构简单，效率高特性高，且调速时所需附加设备少。
4）变频调速 可以实现连续的改变电动机的转矩，是一种很好的调速方法。 详细版：
1）变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的。特点如下： 这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大，价格稍高，只能有级调速，但是结构简单，具有较硬的机械特性，稳定性良好； 无转差损耗，效率高，且调速时所需附加设备少。
2）变频调速方法 变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。其特点：可以实现连续的改变电动机的转矩，效率高，调速过程中没有附加损耗 应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高； 但技术复杂，造价高，维护检修困难。 本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
3）转子绕组串电阻调速方法 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。特点：这种方法设备简单，控制方便可靠，但它是有级调速，随着转速降低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。
定子调压调速方法 特点：这种办法能够无级调速，调压调速线路简单，易实现自动控制； 但调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低，调速范围不大。
4）电磁调速方法 特点： 装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便； 调速平滑、无级调速； 对电网无谐影响； 速度失大、效率低。
3、 直流电机与交流电机结构和原理上有哪些差别？ 答：简单版： 结构差别：交流发电机线圈两端各接一个铜制圆环(滑环)即电刷；而直流电动机线圈两端各接一个铜制半环叫换向器，它对每个绕组的电流起换向作用，使交流电变为直流电。
原理差别：直流电动机定子是需要电能，产生电磁力，转子通入直流，受到定子电磁力作用转动的，利用换向器使得转子所受力的方向改变为始终推动转子向一个方向转动。 而交流发电机是定子输出电能，利用机械能转动转子，转子中励磁电流切割定子绕组，发出电能。 详细版：
结构上交流电动机一般用的最多的是鼠笼式和绕线式，结构简单，维护方便，但调速比较困难；而直流电机分为永磁式和励磁式的，结构复杂，维修不便，但调速性能好，起动转矩大。从外观上看，直流电机由槽楔隔离，表面较为光滑，而交流电机表面为一道道的棱，全是散热片。
原理上直流电机是由定子产生磁场，磁场静止不动，电流通入导体，导体在磁场中转动产生感应电动电磁转矩；交流电机也是由定子产生磁场，但三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组,使磁场旋转运动，而导体不动。
直流发电机电枢线圈中的感应电动势的方向和交流电机一样也是交变的，但其需要通过换向器和电刷的整流作用，在电刷A、B上输出的电动势是极性不变的直流电动势。在
电刷A、B之间接上负载，发电机就能向负载供给直流电能。这就是直流发电机的基本工作原理。 另外，交流电机定子磁场转动的原因是彼此落后120度的三相对称交流电，定子磁场的转动是交流电的变化快慢；直流电机的驱动是直流电源不变的恒定电压，与线圈连接实际位置的改变形成的，而且与线圈连接实际位置的改变是转子转动的快慢；
4、 直流交流调速方法有何异同？ 答：简单版：
交流电直接调速比较困难，一般就是转子串联电阻调速，或者转子带逆变器的，以及改变电机的极对数调速。
或者变频调速，交流——交流变频，或者交流——直流-交流变频调速，成本较高，需要另外加变频器，特性较好。
直流调速可以通过调节定子或者转子电压，电流，就可以达到无级调速的效果，特性较好，而且调速范围广 详细版
（1）交流同步电机，定子磁场转动的原因是彼此落后120度的三相对称交流电，定子磁场的转动是交流电的变化快慢； 只要改变交流电变化的快慢，就能改变电机的转速，即变频调速；
（2）直流电机转动是直流电源不变的恒定电压，与线圈连接实际位置的改变形成的，而且与线圈连接实际位置的改变只与转子转动的快慢相关；只要改变转子的转速就可以调速，而转子的转速与电压成正比，改变电压就可改变转速，即调压调速；
（3）直流调速不改变电机的负载性质，是一个非常稳定的系统；而交流调速改变了负载的性质，交流调速，变频，负载性质随之改变，是一个极不稳定的系统。交流调速，由于不稳定，很难实现精细调速。直流调速，由于稳定，很容易实现精细调速，几个毫伏的电压速度都可以分辨。
5、 控制电机有什么特点？有哪些类型？
答：特点：动作灵敏，准确度高，重量轻，体积小，耗电少及运行可靠。
类型：测速发电机，伺服电动机，步进电动机，旋转变压器，自整角机等。其中伺服电动机又可分为两类：交流伺服电动机和直流伺服电动机；
交流伺服电动机的特点：不仅要求它在静止状态下，能服从控制信号的命令而转动，而且要求在电动机运行时如果控制电压变为零，电动机立即停转。
6、 电机的选择考虑那些因素？负载与电机如何匹配？匹配那些因素？ 答：简单版：
详细版
根据电动机的负载情况，从电动机的发热，过载能力和起动能力等方面考虑得出所需额定功率。连续工作的负载必须选择连续工作制电机；对于恒定负载，电动机的负载功率
PLPmmt，只需满足额定功率PN应等于或稍大于PL；
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