机电传动控制复习.doc

第一章
1、 机电传动系统包括哪些？其中哪些部分称电力拖动？
机电传动系统包括电动机、控制设备、电动机、传动装置和工作机构。
电力拖动：电动机+传动机构
2、 画出机电传动系统的组成，并说明控制设备由什么元件组成，其功能是什么？

3、 什么是三相异步电动机的人为机械特性，常用的人为机械特性有哪些？
人为改变某些参数，即可得到不同的机械特性。改变参数后得到的机械特性称为人为机械特性。
常用的人为机械特性有：（1）降低定子电压（2）转子电路串接对称电阻（3）改变定子电源频率（4）改变极对数
4、电动机若保持极对数的情况下改变定子电源频率，电动机的转速、起动转矩产生何种影响
电动机若保持极对数的情况下改变定子电源频率，同步转速将随电源频率而变化。频率越高则越高，反之则减小。由式子和可知，如果减小，则最大转矩和起动转矩都将随较小而增大.
5、 画出定子绕组串电阻降压起动电路（起动电阻仅在电动机的两相绕组中串接）当 时，求起动电阻的阻值。
起动电阻阻值
，为未串电阻前的起动电流。
6、 当电源电压为380V时，若要限制反接制动电流为时，画出三相异步电动机两相串接电阻时的反接制动控制电路，并求出串接电阻的阻值。
若要限制反接制动电流为时，则三相电路每相应串入的反接制动电阻的阻值估算为，若要限制反接制动电流为时，每相应串入的反接制动电阻的阻值为。

7、 说明如图1.52所示的能耗制动电路的能耗制动过程。
起动：QS→SB2 →KM1得电→KM1主触点闭合→电动机M运转。停止能耗制动：SB1 →KM1失电→KM1主触点断开→电动机M断电惯性运转。同时；KM2和KT线圈得电→KM2主触点闭合，M定子绕组通入全波整流脉动直流电进行能耗制动；能耗制动结束后 KT 动断触点延时，断开，KM2失电，KM2主触点断开直流电源，制动结束。

8、 说明如图1.53控制电路是其什么功能的控制电路，并说明控制过程。
是可实现电动机绕组三角形与双Y形连接及相互转换，即实现高低速变换的双速电动机控制电路。控制过程：低速：QS→SB2 → KM1得电→KM1主触点闭合→M低速运转，SB2、KM1动断触电断开→保证KM2、KM3不得电。高速：SB3→KM2、KM3得电→KM2、KM3主触点闭合→M高速运转，同时： SB3、KM2、KM3动断触点断开→保证KM1不得电。注意：KM1、2、3动合触点起自锁作用。

9、 画出用开关实现长动和点动的控制电路。
10、 用中间继电器实现长动和点动的控制电路。

第三章
1、 步进电动机的转速取决于控制绕组通电的的哪些因素？步进电动机的通电方式有哪些？
步进电动机的转速取决于控制绕组通电的频率，又取决于绕组通电方式。
步进电动机的通电方式有：单相轮流通电方式、双向轮流通电方式、单双相轮流通电方式。
2、 小步距角步进电动机定子极面小齿和转子上的小齿位置符合什么规律？
若为齿距，m 为相数，当某一相磁极下定子与转子的齿相对时，下一相磁极下定子与转子齿的位置刚好错开；再下一相磁极下定子与转子齿的位置错开 ；依此类推。
3、 步进电动机的环形分配器的作用，环形分配器由什么来决定？
作用：环形分配器是根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加到放大器上，使各组绕组按一定的顺序和时间到通和关断，并根据指令使电动机正转或反转，实现确定的运行方式。
环形分配器由步进电动机的的励磁绕组（相数）和工作方式来决定。

4、 说明如图3.12所示电路的各个电器元器件的作用是什么？
单电压驱动电路中，晶体管VT可认为是一个无触点开关。输出矩形脉冲电流。 由于绕组的电感线圈中的电流不能突变，在接通电源后绕组中的电流按指数规律上升，其时间常数为 （L为绕组的电感，r 为绕组的电阻）。为减少时间常数，在励磁绕组中串接电阻RC，这样就减少时间常数。在电阻两端并联加速电容C，是由于电容上的电压不能突变，在绕组截止到导通的瞬间，电源的电压全部降落在绕组上，使电流上升更快。二极管VD在晶体管VT截止时起续流和保护作用，以防止截止瞬间绕组产生的的反电势击穿管子。串联电阻使电流下降更快，从而使绕组电流波形后延变陡。
5、 说明如图3.13所示电路是步进电动机什么驱动电路？其特点及基本思想是什么？
所示电路为步进电动机的双电压驱动电路。特点：电动机绕组主电路中采用高压和低压两种电压供电，一般高压为低压的数倍。基本思想：无论电动机工作频率如何，在导通相的前沿用高电压供电来提高电流的前沿上升率，而在前沿过后用低压来维持绕组的电流。
6、 步进电动机的精度哪几种表示方法，其定义是什么？用哪一种表示方法比较方便？写出其公式并说明公式中的参数的含义。
步进电动机的精度有两种表示方法：一种用步距误差最大值来表示；另一种是用步距累计误差最大值来表示最大步距误差是指电动机旋转一转内相邻两步之间最大步距合理想步距角的差值，用理想步距百分数表示。 最大累积误差是指任意位置开始经过任意步后，角位移误差的最大值。用累积误差来衡量精度比较方便。其公式为。
7、
第四章
1、无极调速静态技术指标有哪些？写出公式说明其参数的含义。
指标有：1.静差率。，为转速降落，理想空载转速。2.调速范围。 式中：S2为允许的最大静转差率。
2、 根据图4.2a、4.3、4.4、4.5、4.8，判断是什么电子器件，并说明其关断和接通条件。
SCR的基本电路

4.2a为普通晶闸管（SCR），导通条件：当阳极（A）承受正压，在门极（G）与阴极（K）加一个不大的正向电压时，SCR导通。导通后取消门极（G）电压，SCR仍然导通。只有当阳极电路的电压为0或负值时，SCR关断。
4.3可关断晶闸管（GTO），导通条件：在门极（G）加正向电压或正脉冲时，GTO导通。即使撤销控制信号GTO仍保持导通。在G、K间加入反向电压或较强的反向脉冲时，GTO关断。
4.4大功率晶体管（GTR）模块的内部电路
4.5大功率晶体管（GTR）的基本电路,1）放电状态 其基本工作特点是集电极电流 IC 的大小随基极电流 IB 而变。 2 ）饱和状态 当 IB 增大至 时，GTR处于饱和状态。在深度饱和状态时，IC的大小几乎完全由欧姆定律决定，即，式中为饱和电流。3）截止状态 基极电流 时，处于截止状态。
3、 他励直流电动机调速方法有哪几种，各自的特点是什么？
1. 改变电源电压调速。调速方法的特点：1）由于电动机额定电压受到的限制，只能在额定电压以下调压，即在以下调速，。2）在负载转矩 不变时，改变电压， Δn 不变。即机械特性的硬度不变（ β 不变）。2. 改变磁通调速。其特点是：①减少Φ时，增加， Δn也增加。由于R很小，比 Δn增加要快，所以减弱 Φ 使转速升高，即在 以上调速。② 减少Φ时，斜率加大，机械特性变软。
4、 根据图4.15说明晶闸管作为整流元件的单相全桥式整流电路的工作原理。
在电源电压 u 的正半周（a 端为正，b 端为负），VT1、VT4承受正向电压，在控制角为 α 时，同时触发VT1、VT4，两管导通，电流从 a 端经流VT1、R、VT4回到 b 端。
这时 VT2、VT3 因承受反向电压而处于阻断状态。当电源电压过零时，VT1、VT4 自然关断。在电源电压 u 的负半周（ b 端为正，a 端为负），VT2、VT3 承受正向电压，在控制角为 α 时，同时触发VT2、VT3，两管导通，电流从 b 端经流 VT3、R、VT2回到 a 端。这时VT1、VT4因承受反向电压而处于阻断状态。当电源电压过零时，VT2、VT3自然关断。设电源电压
，则负载两端电压的平均值为
改变控制角α 的大小，就可以改变负载上直流平均电压的大小。
5、 根据图4.18说明转速负反馈调速系统的工作原理。
由电位器RP输入给定电压，电动机通过与其同轴相连的测速发电机 G 产生一个与转速成正比例的电压，转速反馈电压与给定电压比较，得到偏差电压ΔU = - ，ΔU 经放大后，输出控制电压 。 触发器在控制下改变触发角 α，向整流器发送脉冲，输出一定电压 U，使电动机在某一转速下运转。 当负载增加，转速下降，速度反馈电压减少，从而使偏差增大，增大，触发角减小，使U 增大，电动机转速回升，于是速度稳定在原来调定的转速上。当负载减小时，系统也可自动调整转速，使速度基本上维持不变。
6、 根据图4.19说明电流截止负反馈调速系统的工作原理。
图中电流负反馈信号取自串入电动机电枢回路的小值电阻 R。比较电路由二极管VD、电位器及比较电源组成。当电阻R上的压降为 ，当 小于比较电压时，二极管VD截止，电流反馈信号不起作用。此时，系统保持速度反馈特性。当 I 增大至截止电流，使时，二极管导通，电流负反馈信号加到了放大器输入端。因其极性与给定电压相反，所以随着电流负反馈作用的增大，使整流器输出电压迅速减小，电动机转速快速下降，直到电动机堵转为止。同理，在起动过程中电流负反馈作用也能使起动电流不超过堵转电流 ，使电动机快速起动。

8、 根据图4.26说明单极式可逆PWM变换器与双极式可逆PWM变换器的不同之处。
单极式可逆PWM变换器电路和双极式一样，但驱动信号不同。双极式：VT1、VT4同时导通和关闭，其驱动电压为Ub1=Ub4，VT2、VT3同时导通和关闭，其驱动电压为Ub2=Ub3=-Ub1。单极式：右边两个管的驱动信号与双极式不同。当希望电动机正转时，使 Ub3 恒为负， Ub4 恒为正，则VT3截止而VT4常通。希望电动机反转时，使Ub3 恒为正， Ub4 恒为负，则VT3常通而VT4截止。这种驱动信号的变化显然会使不同阶段个晶体管的开关情况和电流流通的回路与双极式交换器相比有所不同。
9、 交流异步电动机的调速方法有哪几种，各自的特点是什么？
调速方法：（1）基频（额定频率 fN）以下调速。当降低频率 f1 时，如果U1不变，将使磁通Φm增大，电动机磁路饱和，励磁电流急剧增加，因此电动机无法正常运行。在基波以下变频调速时，要实现恒磁通调速，应使电压和频率按比例地配合调节，否则电动机无法正常运行。这相当于直流电动机调压调速，称为恒压频比控制方式。
（2）基频（额定频率fN）以上调频。在基频以上调速时，也按比例升高电压是很困难的。因此只好保持电压不变（不超过电动机绝缘要求的额定电压），即U1=常数，这时，f1 越高， Φm 越弱，这相当于直流电动机的弱磁调速。

10、

第五章
1、 直流伺服电动机驱动模块的基本形式有几种？它们的特点是什么？
有两种：这两种基本形式分别叫电压控制型（DSMDRV）和电流控制型（DSMDRC）。
这两种基本形式的共同点是控制信号Uk（这里叫输入信号） 施加于功率晶体管VT的基极，另一点是电路中的功率晶体管VT可以工作于开关状态、又可以工作于线性放大区。E为模块的工作电源，其实它才是电动机的主电源，是一直流电源。 电压控制型是由功率晶体管构成的射极跟随器的负载是电动机。若略去晶体管基极与发射极间电压Ube（约为0.6V左右），则输入电压Uk相当于直接加在电动机上，所以Uk直接控制着电动机的电枢电压，因此，这种称为电压控制型。这时电动机的电流几乎与晶体管的特性无关，由电动机本身的特性决定。电流控制型是电压控制型的基础上在电动机支路中增加一个限流电阻R，若略去基极与发射极间电压Ube（约为0.6V左右），则可以用下式计算晶体管发射极电流，电动机电流（集电极电流）iD（iC）几乎相等。电流控制型通过输入控制电压使电动机电流得以控制因此叫电流控制型，电路中的晶体管处于线性放大区时，电动机的电压由电动机的特性决定。
2、 交流伺服电动机的控制方式有哪些？画出示意图说明其特点
交流伺服电动机的控制方式有幅值控制、相位控制和双相控制三种。
幅值控制是在励磁电压与控制电压相位差（）不变的情况下，仅改变控制电压的幅值来实现对电动机转速的控制。
相位控制是在励磁电压的幅值和相位角φf不变以及控制绕组的控制电压Uo的幅值不变并且与的幅值相等的情况下，调节的相位，从而实现对电动机转速的调节。
双相控制就是使励磁电压与控制电压随控制信号同时改变，并始终保持两者相位差为。这时的驱动模块实际上就是两个完全相同的功率放大器。如图5.10所示。伺服电动机的控制直接体现在和上，与相位差始终为，功率放大器的作用是将两个弱控制信号和进行功率放大。

3、 伺服系统的品质指标有哪些？为提高系统的的品质，应采取什么措施，常用的有哪些？
这些指标大体上可分为两类：一类是稳态品质指标；另一类为动态品质指标。在伺服系统中常用具有线性特性的补偿装置（通常是补偿电路），如采取串联、顺馈（或称并联）、负反馈、正反馈，以及它们的组合形式，来改善系统的特性，提高系统的工作品质。
4、什么是串联、顺馈、反馈补偿？画出各自的方框图。
串联补偿是指在系统主通道（即前向通道）中串接入适当的补偿装置（电路）。
顺馈补偿是在系统主通道的某个局部，顺向并联一个补偿通道，故亦称为并联补偿。
反馈补偿是在系统主通道的某个局部，反向连接一个补偿通道，在系统中形成局部的闭环。