范文一：机电传动控制期末测试卷

机电传动2学分

（一）判断选择题：（从下列各题备选答案中选出正确答案，每小题2分，共30分）

1、如图所示，判断哪组是正确的。

（a）TM?TL (b) TM?TL (c) TM?TL

A：图（a）TM为正，是拖动转矩，加速状态 B：图（b）TM=TL，匀速状态

C：图（c）TM为正，TL为负，减速状态

2、关于交流电动机调速方法正确的有：

A：变频调速； B：改变磁通调速；

C：改变转差率调速； D：定子串电阻调速。

3、延时闭合的动合触点是：

A B C D

4、三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会 。

A：减少； B：增加； C：等于零。

5、三相鼠笼异步电动机在相同电源电压下，空载启动比满载启动的启动转矩 。 A：相同； B：大； C：小。

6、如下图所示，曲线1和曲线2分别为电动机和负载的机械特性。试问：电动机能否在A点稳定运行？

A：能； B：不能； C：不能确定

7．直流发电机E与Ia的方向：

A 相同；B 相反；C 不一定。

8．恒功率型机械特性为负载转矩与转速成：

A 正比; B 反比。

9、有一台三相异步电动机，正常运行时为?接法，在额定电压下启动，其Tst?1.2TN，若采用???换接启动，试问当负载转矩TL?35%TN，电动机能否启动？

A：能； B：不能； C：不能确定

10．三相异步电动机的何种制动又叫发电制动。

A 反接制动；B 反馈制动； C 能耗制动。

11．晶体管直流脉宽调速系统比晶闸管直流调速系统动态响应速度：

A 高；B 低；C 一样。

12．反应式步进电机的基本结构是：

A 定子和转子均有绕组；B 定子有绕组，转子无绕组；

C 定子无绕组，转子有绕组。

13、集中控制台一般放在离机床较远的地方，可以在控制台也可以在机床现场进行操作，实现的控制是： （ ） A：集中控制 B：分散控制

C：联合控制 D：点动控制

14、直流电动机当电枢回路中串接电阻后，其固有的机械特性曲线是： A：由（0，no）出发的一簇向下倾斜的直线；

B：一簇平行于固有特性曲线的人为特性曲线；

C：；由（0，no）出发的一簇向上倾斜的直线；

D：不确定；

15、下列方法中哪一个不是消除交流伺服电动机“自转”的方法： A：增大转子转动惯量； B：增大转子电阻；

C：减小转子转动惯量；

（二）阅读分析题：(每小题12分，共24分)

1、试说明下图电路的功能（是什么控制电路），并分析其工作原理。

2、试用F-40M型PLC的指令写出其指令语句表。

（三）改错题（将图中不合理或错误或不可编程的地方改正，要求画出改好的图，6分）

（四）计算题：（选做一道题，要求写出主要计算步骤及结果，共15分）

1、一台并励电动机，额定功率PN?2.2kW，额定电压UN?220V，额定电流IN?12.2A，额定转速nN?3000r/min，最大励磁功率PfN?68.2W。 试求：（1）最大励磁电流IfN； （2）额定运行时的电枢电流IaN；

（3）额定转矩TN； （4）额定运行时的效率?N。

2、有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：P2N?10kW，nN?1460r/min，UN?380V，?N?0.868，cos?N?0.88，Tst/TN?1.5，?接法，

Ist/IN?6.5。试求：

（1）额定输入功率P1N； （2）额定转差率SN； （3）额定电

流IN；

（4）输出的额定转矩TN； （5）采用Y??换接启动时的启动电流和启动转矩。

（五）设计题:（第1题10分，第2题15分，共25分）

1、试设计一个工作台前进、退回的控制线路。工作台由电动机M拖动，行程开关1ST、2ST分别装在工作台的原位和终点。要求： ①能自动实现前进→后退→停止到原位； ②工作台前进到达终点后停一下再后退；

③工作台在前进中人为地立即后退到原位； ④有终端保护。 要求绘出主电路和控制电路。

2、试用F-40M型PLC设计三相鼠笼异步电动机正、反转的控制系统。要求：

（1）绘出主电路； （2）绘出PLC的实际接线图； （3）绘出PLC的梯形图；

（5）写出PLC的指令程序。

范文二：机电传动控制期末试卷 专升本《机电传动控制》_试卷_答案

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专升本《机电传动控制》

一、 (共45题,共150分)

1.

在单轴拖动系统中，的作用方向与n

1

相同，的作用方向与n

相同，且,则系统处于( ) (3

分)

A.加速 B.减速 C.匀速

标准答案:A

2. 在单轴拖动系统运动方程式负载转矩，参考正方向规定为( ) (3分) A.与角速度方向相同 B.与电动机输出转矩方向相同 C.与角速度方向相反

标准答案:C

3. 直流他励电动机在某一稳定状态下，突然减下励磁电流瞬间，电枢反电动势( ) (3分) A.减小 B.增大

C.不变

标准答案:A

2

4. 当直流电动机驱动恒转矩负载时，应采用的调速方法是( ) (3分) A.改变电枢回路串电阻 B.改变外加电枢电压 C.改变励磁电流

标准答案:B

5. 在三相异步电动机中，定子外加电压增加，转子电流( ) (3分) A.不变 B.增加 C.减小

标准答案:C

6. 4极三相异步电动机，旋转磁场的旋转速度为( ) (3分) A.1500r/min B.1000 r/min C.750 r/min

标准答案:A

7. 三相同步电动机的理想空载转速( ) (3分) A.旋转磁场的旋转转速 B.转子转速

3

C.旋转磁场的旋转转速与转子转速之差

标准答案:A

8. 在继电器接触器控制系统中，实现短路保护的电器为( ) (3分) A.熔断器 B.电流继电器 C.热继电器

标准答案:C

9. 下图为三相异步电动机的定子串电阻降压启动电路，采用控制原则是

(3分)

A.时间原则 B.速度原则 C.电流原则

标准答案:C

4

10. PLC输入、输出之间的逻辑关系由( ) (3分) A.用户程序确定 B.系统程序确定

C.硬件连线确定

标准答案:A

11. 在单轴拖动系统中，电动机与生产机械直接相连。 (4分) ( )

标准答案:正确

12. 为了保证三相交流异步电动机的最大输出转矩不变，在改变输入电源频率的同时，必须同时改变电源电压的幅值，使电源频率和幅值成比例变化。 (4分) ( )

标准答案:正确

13. 下列梯形图和语句表是用两种表示方法表示的同一功能的程序段

5

(4分) ( )

标准答案:错误

14. 在直流调速系统中，对直流电动机运行速度进行控制从而实现运动机构的调速。 (4分) ( )

标准答案:正确

15. 下图所示电路将单相交流电整流后给电阻供电。

(4分) ( )

标准答案:错误

16.

6

在单轴拖动系统中，已知，且两个转矩的作用方向相反，则系统处于 (3分)

A.加速 B.减速 C.不能确定

标准答案:C

17. 下图中，电动机和负载机械特性的交点A，则电动机的工作状态为

(3分)

A.电动状态 B.反馈制动状态

C.反接制动

标准答案:B

18.

7

直流他励电动机在某一稳定运行状态时的电枢反电动势为，若负载转矩、电枢电压和励磁磁通均不变，问

增加电枢串接电阻使速度下降到新的稳定值时，电枢反电动势比

(3分)

A.小 B.大 C.相等

标准答案:A

8

范文三：《机电传动控制》题库

一、是非选择题?(认为对的，在括号内打??，否则打×，或不打;每小题选对?的1分，不选

的0分?，选错的-0.5分;共 小题，满分 分，最低0分)

21( 质量为m，半径为R的?匀质圆转盘?，其转动惯量?是。mR--------------------( ) 2( 在运动过程?中，同一传动轴?上的电动机?驱动转矩和?负载转矩是?相同的。-------( ) 3( 只要电动机?和负载的机?械特性曲线?有交点，该传动系统?就能稳定运?行。-------( ) 4( 接触器铭牌?上标注的额?定电压是指?主触点的额?定电压。---------------------( ) 5( 动作频繁的?场合应采用?直流线圈的?接触器。-------------------------------( ) 6( 直流接触器?在衔铁吸合?前的瞬间，会在线圈中?产生很大的?电流冲击。---------( ) 7( 直流接触器?的电磁线圈?误接入相同?电压的交流?电源时线圈?可能烧毁。---------( ) 8( 直流电磁铁?励磁电流的?大小与行程?成正比。-------------------------------( ) 9( 直流接触器?通电后如果?铁心吸合受?阻，将导致线圈?烧毁。-------------------( ) 10( 交流接触器?在衔铁吸合?前的瞬间，会在线圈中?产生很大的?电流冲击。-----( ) 11( 交流接触器?的电磁线圈?误接入相同?电压的直流?电源时线圈?可能烧毁。---------( ) 12( 交流接触器?比直流接触?器更适用于?频繁操作的?场合。-----------------------( ) 13( 交流接触器?通电后如果?铁心吸合受?阻，将导致线圈?烧毁。-------------------( ) 14( 交流接触器?铁心端面嵌?有短路铜环?的目的是保?证动、静铁心吸合?严密，不发生震动?与

噪声。---------------------------------------------------------------( )

15( 一台额定电?压为 220V 的交流接触?器在交流 220V 和直流 220 的电源上均?可使用。

---------------------------------------------------------------------( )

16( 两个相同型?号的线圈额?定电压为1?10伏的交?流接触器线?圈可以串联?接到220?伏的交流

电?压上使用。---------------------------------------------------------( )

17( 当线圈为额?定电压时，过电压继电?器的衔铁不?产生吸合动?作。---------------( ) 18( 当线圈为额?定电压时，欠电压继电?器的衔铁不?产生吸合动?作。---------------( ) 19( 电流继电器?的线圈是与?负载并联的?。-------------------------------------( ) 20( 电压继电器?的线圈是与?负载并联的?。-------------------------------------( ) 21( 当流过欠电?流继电器线?圈的电流是?正常电流时?，衔铁不产生?吸合动作。-------( ) 22( 当流过过电?流继电器线?圈的电流是?正常电流时?，衔铁不产生?吸合动作。-------( ) 23( 热继电器是?测量电动机?工作环境温?度用的继电?器。-------------------------( ) 24( 三相异步电?动机主电路?中装有熔断?器后，就没有必要?装热继电器?。-----------( ) 25( 三相异步电?动机的电气?控制线路，如果使用热?继电器作过?载保护，就不必再装?设熔断

器作?短路保护了?。------------------------------------------------------( )

26( 热继电器能?起瞬时过载?保护作用和?短路保护作?用。-------------------------( ) 27( 热继电器在?电路中做瞬?时过载保护?，而熔断器在?电路中做短?路保护。---------( ) 28( 接触器的主?触点用于接?通或断开主?电路，允许通过较?大的电流;辅助触点用?于接通或

断?开控制电路?，只允许通过?较小的电流?。---------------------------------( ) 29( 电气原理图?中，所有电器的?可动部分均?按没有通电?或没有外力?作用时的状?态画出。

---------------------------------------------------------------------( )

30( 绘制电气原?理图时，电器应是未?通电时的状?态;机械开关应?是未受力动?作的状态。

---------------------------------------------------------------------( )

31( 行程开关、限位开关是?指同一种开?关器件。-------------------------------( ) 32( 三相笼型异?步电动机的?电气控制线?路，如果使用热?继电器作过?载保护，就不必再装?设

熔断器作?短路保护。---------------------------------------------------( )

33( 点动是指按?下按钮时电?动机转动运?转;松开按钮时?电动机停止?运转。-------------( ) 34( 要改变并励?直流电动机?的转向只需?改变其电压?的极性。---------------------( ) 35( 要改变他励?直流电动机?的转向只需?改变其电枢?电压的极性?。-----------------( ) 36( 他励直流电?动机启动时?，若忘了先合?励磁绕组的?电源开关就?把电枢电压?接通，就会产

生飞?车现象。---------------------------------------------------------( )

37( 他励直流电?动机带大负?载启动时，若忘了先合?励磁绕组的?电源开关就?把电枢电压?接

通，不一定会产?生飞车现象?，但会堵转。-------------------------------------( ) 38( 直流电动机?串电枢电阻?的调速特性?要比改变电?枢电压的调?速特性好。---------( ) 39( 改变他励直?流电动机的?励磁磁通，可实现额定?转速以上及?以下的调速?。-------( ) 40( 当他励直流?电动机运行?在额定转速?下，若将励磁绕?组断开，电动机会自?然正常停止?运

行。-----------------------------------------------------------------( )

41( 直流电动机?的电磁转矩?除与电枢电?流有关，还与功率因?数有关。-------------( ) 42( 变频是目前?直流电动机?最好的调速?方式。---------------------------------( ) 43( 改变三相电?源的相序能?改变三相异?步电动机的?转向。-----------------------( ) 44( 在负载转矩?不变的前提?下，当三相异步?电动机的电?源电压下降?时，电动机电流?也减

小。---------------------------------------------------------------------( )

45( 三相异步电?动机的转子?电流的频率?与定子电流?的频率是相?同的。-------------( ) 46( 三相异步电?动机正在运?行时，转子突然被?卡住，这时电动机?的电流等于?启动电流。

---------------------------------------------------------------------( )

47( 三相异步电?动机的Y/?降压启动一?般只适合于?空载或轻载?的场合。----------( ) 48( 只有是正常?状态下是星?形连接的三?相异步电动?机才可以用?Y/?降压启动。----( ) 49( 三相绕线式?异步电动机?采用转子串?电阻启动时?，启动电流和?启动转矩均?会减小。( ) 50( 三相绕线式?异步电动机?，转子所串电?阻越大启动?转矩也越大?。---------------( ) 51( 异步电动机?的变频调速?是目前最好?的一种调速?方法。-----------------------( ) 52( 能耗制动控?制是指异步?电动机改变?定子绕组上?三相电源的?相序，使定子产生?反向旋转

磁?场作用于转?子而产生制?动力矩。---------------------------------------( ) 53( 能耗制动控?制是指在异?步电动机定?子绕组中通?入直流电流?，使定子产生?的静止的直?流

磁场作用?于转子而产?生制动力矩?。---------------------------------------( ) 54( 晶闸管的导?通条件是正?的门极电压?，而与阳极电?压无关。-------------------( ) 55( 导通后流过?晶闸管的电?流取决于电?源电压和负?载的大小。-------------------( ) 56( 晶闸管由导?通转变为阻?断的条件是?电源电压由?正变负。---------------------( ) 57( 使晶闸管阻?断的条件是?负的门极电?压。-----------------------------------( ) 58( 流过晶闸管?的阳极电流?小于维持电?流时晶闸管?就会进入阻?断状态。-----------( )

59( 晶闸管对触?发脉冲的宽?度是有要求?的，特别是对大?电感性的负?载。-----------( ) 60( 晶闸管触发?脉冲的前沿?越陡越好。---------------------------------------( ) 61( 单相全控桥?式整流电路?中，4个锯齿波?触发脉冲的?相位是相同?的。-----------( ) 62( 单相全控桥?式整流电路?中，4个锯齿波?触发脉冲的?相位互差9?0。-------------( ) 63( 在感性负载?上反并联续?流二极管，能提高晶闸?管整流电路?的输出电压?。-------( ) 64( 在负载上反?并联续流二?极管，定能提高晶?闸管整流电?路的输出电?压。---------( ) 65( 晶闸管整流?电路中的续?流二极管对?感性负载不?起作用。---------------------( ) 66( 由于单向导?电性，晶闸管整流?电路的输出?电压中不会?有负电压。-------------( ) 67( 对于晶闸管?直流调压调?速单闭环系?统，对整流电路?供电的电网?电压波动时?，系统是没

有?调节能力的?。-------------------------------------------------------( )

68( 闭环调压调?速系统并不?是对所有的?对转速的扰?动有补偿作?用的。-------------( ) 69( 转速负反馈?调速系统能?消除或减小?系统上的所?有对转速的?扰动作用。---------( ) 70( 转速负反馈?调速系统中?，只要给定信?号不变，直流电动机?的电枢电压?是不会变的?。

---------------------------------------------------------------------( )

71( 当负载转矩?发生变化时?，直流闭环调?压调速系统?的输出电压?也会变化。-------( ) 72( 采用P调节?器的转速负?反馈调速系?统是有静差?调速系统。-------------------( ) 73( 采用PI调?节器的转速?负反馈调速?系统是有静?差调速系统?。------------------( ) 74( 无静差调速?系统稳定运?行时，PI调节器?的输出电压?决定于当前?负载的特性?。---( ) 75( 无静差调速?系统稳定运?行时偏差信?号为零，调节器的输?出信号也为?零。-------( ) 76( 直流调压调?速系统引入?闭环控制后?，直流电动机?的机械特性?明显变好。-------( ) 77( 直流调压调?速系统引入?闭环控制后?，系统的调速?范围会增大?。---------------( ) 78( 只要在调速?范围内，调速系统的?静差度是固?定不变的。---------------------( ) 79( m相2m拍?步进电动机?走一个转子?齿距需要m?个脉冲。----------------------( ) 80( m相m拍步?进电动机走?一个转子齿?距需要m个?脉冲。-----------------------( ) 81( 当步进电动?机的某相定?子绕组通以?直流电后，转子齿和该?相磁极上的?小齿完全对?齐。

---------------------------------------------------------------------( )

二、计算设计题?

1( 电动机通过?齿轮减速箱?带动卷筒提?升重物。设电动机转?速n=950r/min，减速箱传动?比

j=16，卷筒直径D?=0.5m，物体重量W?=250kg?，求提升速度?v和折算到?电动机轴上?的等

效负载?转矩TL′。

2( 通过齿轮减?速箱带动卷?筒提升重物?。设电动机转?速n=950r/min，电动机的飞?轮惯量GD

22?=430 N?m，减速箱传动?比j=16，卷筒直径D?=0.5m，提升物体的?重量W=250kg?。 M

(1) 提升速度v?;

(2) 折算到电动?机轴上的等?效负载转矩?TL;

2(3) 折算到电动?机轴上的所?提升物体的?转动惯量G?D; L

(4) 在4秒钟内?将该重物从?零速线形加?速提升到上?述速度v时?，电动机所提?供的加

速转?矩Td，和总转矩T?z;

(5) 述加速过程?中电动机输?出功率P是?如何变化的?,最大功率P?max出现?在什么时

候?,是多少?

3( 如图所示，电动机轴上?的转动惯量?=2.5J???，转速n=900 r/min;中间传动轴?上的MM

转动惯?量J=2???，转速n=300 r/min;生产机械轴?的转动惯量′?J=16???，转11L速n=60 r/min，负载转矩T?′=4000N??m。求: LL

(1) 折算到电机?轴上的总转?动惯量JZ?;

(2) 折算到电机?轴上的负载?转矩;T L

(3) 当生产机械?在3秒钟内?从零速直线?上升到nL?=60 r/min时电?动机需提供?的转矩

TM?。

4. 一机电传动?系统如图所?示，已知:重物G=10000?N，上升速度v?=0.6m/s，卷筒直径D?

=0.9m，每对齿轮减?速比j=j=6，每对齿轮效?率η=η=0.94，卷筒效率η?=0.95，滑12123轮效率η?=0.96。(设δ=1.2) (4+4+4+4+4=20分) 4

试求:

(1) 上升速度v?=0.6m/s时电动机?轴上的转速?;

(2) 负载重物折?算到电动机?轴上的转矩?;

(3) 载重物折算?到电动机轴?上的转动惯?;量 JZ

2(4) 设重物提升?加速度是2?m/s时，电动机需提?供的总转矩?;

(5) 上述提升过?程中和提升?过程结束达?到额定速

度?后电动机所?提供的功率?。

5. 电动机通过?齿轮减速箱?带动起升卷?筒，提升G=61T的总?重物。设电动机额?定转速nN?=970 r/min，减速箱传动?比

j=23，电动机轴上?的转动惯量?=24J???，折算到电动?M

机轴上的所?有其他传动?部件的转动?惯量(减速箱、卷筒、滑轮、吊具)J=22???，起升卷筒直?径D=1.2m。求:

(1)电动机额定?转速时的重?物提升速度?v ;

(2)折算到起升?卷筒上的等?效负载转矩 ;?T L

(3)折算到电动?机轴上的等?效负载转矩′;?T L

(4)折算到电动?机轴上的总?转动惯量 J;? Z

(5)在4秒钟内?将该重物从?零速线形加?速提升到

上述速度v?时，电动机轴所?提供的总转?矩Td;

(6)上述加速过?程中所需电?动机输出的?功率P 。

6. 一台他励直?流电动机的?技术数据如?下:=17kWP，U==220V，I=91A，n=1500r?N N N N,min，Ra=0(22Ω ，试计算: (3+3+5+3=14分) (1) 输出额定转?矩TN;

(2) 直接启动时?的启动电流?;I ST

(3) 如果要使启?动电流不超?过额定电流?的两倍，求启动电阻?为多少欧,此时启动

转?矩为多少,

(4) 如果采用降?压启动，启动电流仍?限制为额定?电流的两倍?，电源电压应?为多

少,

7. 一台他励直?流电动机的?技术数据如?下:=6.5kWP，U=220V，I=34.4A， n=1500rN N N N?,min，Ra=0.242Ω，试计算:

(1) 额定效率η? ; N

(2) 额定输出转?矩T ; N

(3) 固有机械特?性;

(4) U=110V时?的人为机械?特性(Ra、Φ不变); N

(5) 磁通Φ=0.8Φ 时的人为机?械特性(Ra、U不变)。 NN

8. 一台他励直?流电动机的?技术数据如?下:=5.5kWP，U= U=220V， n=1500r?,min，N N f Nη=0(8，Ra=0(2Ω，R=110Ω。试求: f

(1) 励磁电流I ?; fN

(2) 励磁功率P?; f

(3) 额定转矩T? ; N

(4) 额定电枢电?流I ; aN

(5) 额定电枢电?流时的反电?势 ;

(6) 直接启动时?的启动电流? ;

(7) 若使启动电?流为三倍的?额定电流，则电枢应串?入多大的启?动电阻,

9. 起升用他励?直流电动机?的技术数据?为:=440VUN，IN=80A，n =1000r?/min，Ra=0(5 NΩ。设当匀速下?放重物时电?枢电流为额?定值(电枢回路不?串电阻)，问: (1) 电动机的电?枢电压U;

(2) 电动机的转?速n ;

(3) 此时电动机?工作于什么?状态,

10. 一台直流他?励电动机，其额定数据?如下: =2.2kWP，U=220V，IN=12.4A，Ra=1.7NN

Ω，n=1500r?,min，如果这台电?动机在额定?转矩下运行?，试求: N

(1) 电动机的电?枢电压降至?180V时?，电动机的转?速是多少?

(2) 励磁电流I=0.8I?(即磁通Φ=0.8Φ)时，电动机的转?速是多少? fFnN

(3) 电抠回路串?人附加电阻?Rad=2Ω时，电动机的转?速是多少? 11. 有一台四极?三相异步电?动机，电源电压的?频率为50?Hz，满载时电动?机的转差率?为

0.02，求电动机的?同步转速、转子转速和?转子电流频?率。 12. 一台三相异?步电动机，正常运行时?为Δ接法，在额定电压?UN下启动?时，其启动转矩?

T=1.2T(TN为额定?转矩)，若采用Y-Δ换接启动?，试问当负载?转矩T=35,T时，STNLN

电动机能否?启动,

13. 一台三相异?步电动机，额定功率P?=15kW，额定电压U? =380V，额定转速n?= NNN

1460r?/min，额定效率η=86.8?,，额定功率因?素cosφ?=0.85， NN

14. 有一台50?HZ三相交?流异步电动?机，其技术数据?如下: (3+3+3+3+3=15分)

P=3.2kW，U=380V，n=960r/min，I=7.2A，cosφN?=0.8。求: N N N N

(1) 定转差率S?; N

(2) 启动瞬间转?子中感应电?流的频率;

(3) 额定运行时?转子中感应?电流的频率?;

(4) 电动机的额?定转矩;

(5) 额定输入功?率。

15. 有一台三相?交流异步电?动机，其技术数据?如下:

P=5.5kW，U=380V，n=2900r?/min，f=50H，cosφN?=0.8，η= 85.5,，Y型联N N N 1Z N

结。求:

(1) 额定相电流?IPN和线?电流IlN?，及额定输出?转矩T; N

(2) 额定转差率?S，额定负载时?的转子电流?频率;f N2

(3) 该电动机是?几极电动机?,

16. 有一台三相?鼠笼式异步?电动机，其额定数据?为:=10kWP，U=380V，n=1460r?/min，N N N

Δ接法，f=50H，cosφN?=0.88，η=86.8,，T/T=1.5，I/I=6.5。求: 1Z NSTNSTN

(1) 定子磁极对?数p;

(2) 额定输入电?功率PIN?;

(3) 额定转差率?S; N

(4) 额定电流I?; N

(5) 输出的额定?转矩T; N

(6) 采用Y-Δ换接启动?时的启动电?流和启动转?矩;

(7) 当负载转矩?为30N?m时，该电动机能?否采用Y-Δ转换启动?。 17. 设计一小车?运行控制线?路，小车由异步?电动机拖动?，其动作程序?如下:

(1) 小车由原位?开始前进，到终端后自?动停止;

(2) 在终端停留?2分钟后自?动返回原位?停止;

(3) 要求能在前?进或后退途?中任意位置?都能停止或?启动。 18. 一台三相异?步电动机M?1、M2的继电?器-接触器启停?控制线路，要求如下:(1)M1和

M2?有各自的启?动和停止按?钮;(2)M1运转后?按M2的启?动按钮才有?效;(3)只有在

M1?停止状态下?M2才能停?车，否则按M2?的停止按钮?无效;(4)控制线路有?短路保护功

?能;(5)M1过载时?，M1和M2?均须立即停?车;而M2过载?时只须M2?立即停车，不影

响M1?。 (16分)

19. 一台三相异?步电动机M?1、M2和M3?按一定顺序?启动，即M1启动?后，M2才能启?动，

M2启动后?，M3才能启?动;停车时则同?时停。试设计此继?电器-接触器控制?线路。

(12分)

20. 三相异步电?动机M1、M2按一定?顺序启动:按启动按钮?后M1马上?启动，延时3秒后?

M2自动启?动;按停止按钮?时同时停;在停止状态?M2有点动?功能;有过载和短?路保

护功能?。试设计继电?器-接触器控制?线路。 (10分)

21. 为两台异步?电动机设计?主电路和控?制电路，其要求如下?: (12分)

(1) 两台电动机?互不影响地?独立操作启?动与停止;

(2) 能同时控制?两台电动机?的停止;

(3) 当其中任一?台电动机发?生过载时，两台电动机?均停止。

22. 三相异步电?动机Y/?启动控制线?路: (12分)

(1) 写出所有电?器符号对应?的名称;

(2) 详细分析电?动机M的启?动过程。

23. 如图所示的?控制电路:(1)说出所有器?件的名称;(2)分析电路的?启动过程;(3)分析

电路的?停止过程，并说明该过?程所起的作?用。

24. 试说明以下?控制电路所?用的器件的?名称;分析其启动?工作原理，并说明整个?电路的控

制?功能。 (3+4=7分)

25. 试说明以下?控制电路所?用的器件的?名称和功能?，及整个电路?的控制功能?，并分析其工?

作原理。

26. 有一单相半?波可控整流?电路，其交流电源?电压,220VU，负载电阻R?,10Ω，试求: 2L

(1) 输出电压平?均值Ud的?调节范围;

(2) 当α,π/3时，输出电压平?均值、电流平均值U?Id为多少?, d

(3) 画出α,π/3时的电压?、电流uid的?波形图。 d

27. 有一电阻炉?，其电阻R=29.7Ω，为了调节加?热温度，用晶闸管组?成单相全控?桥式可控

整?流电路控制?，接在=220siu?n100π?t 伏的电源上?，试求: 22

(1) 绘出可控整?流电路图;

(2) 当控制角α?=60?时，求加在电炉?上的电压平?均值Ud;

(3) 当控制角α?=60?时，求通过电炉?的电流平均?值Id 。 28. 单相全控桥?式整流电路?，输入电压2?20V，触发角α=45?，电阻性负载?RL=14Ω。

(1) 画出单相桥?式整流电路?图;

2) 闸管的导通?条件是什么?, (

(3) 画出输出电?压ud和输?出电流id?的波形图;

(4) 求输出电压?平均值Ud?和电流平均?值Id 。

29. 单相全控桥?式整流电路?，输入电压2?20V，触发角α=0,150?，电阻性负载=14?RΩ。 L

(1) 出整流电路?图;

(2) 求输出负载?电压Ud和?电流Id的?变化范围;

(3) 画出α=90?时输出电压?ud和输出?电流id的?波形图。 30. 单相全控桥?式整流电路?，输入电压2?20V，加续流二极?管对大电感?负载供电，触发角α

=30?，负载直流电?阻R=20Ω。 L

(1) 晶闸管的导?通条件是什?么,

(2) 画出输出电?压ud和输?出电流id?的波形图;

(3) 求输出电压?平均值Ud?和电流平均?值I; d

(4) 说明续流二?极管的作用?，并画出无续?流二极管时?输出电压u流?id的波?和输出电?d

形图。

31. 画出单闭环?直流调压调?速系统的结?构图，并回答以下?问题:

(1) 该系统是有?静差，还是无静差?，是由什么决?定的,

(2) 积分调节器?为什么能消?除系统的静?态误差,

(3) 系通稳定运?行时积分调?节器的输出?电压取决于?什么,

(4) 设转速给定?值不变，电网电压(下降)、负载转矩(减小)发生变化时?，系

统分别是?如何调整转?速的,

(5) 比较开环、有静差闭环?、无静差闭环?时的三种机?械特性。

32( 积分调速器?在调速系统?中为什么能?消除系统的?静态偏差,在系统稳定?运行

时，积分调节器?输入偏差电?压ΔU=0，其输出电压?决定于什么?,为什么, 33( 闭环调速系?统对系统中?的哪些原因?引起的误差?能消除,哪些不能, 34( 单闭环有静?差直流调压?调速系统的?原理图如下?，问:

(1)在转速给定?信号Ug不?变的情况下?，直流电动机?的电枢电压?Ud是否是?恒定的,为

什么,

(2)当电网电压?发生波动(假设网电压?下降)时系统是如?何对转速产?生影响的,系统

又是如?何调整的,

(3)该系统是有?静差直流调?速系统，是由什么决?定的,如何使其成?为无静差的?直流调

速系?统,

(4)比较开环、有静差闭环?、无静差闭环?时的三种机?械特性;

(5)为什么在电?枢回路中要?串入电抗器?L, (3+3+3+4+2=15分) 35. 一台五相反?应式步进电?动机，采用五相五?拍运行方式?时，步距角为3??，若脉冲电源?

的频率f=1000H?，即步进电动?机每秒运行?1000拍?时，试问步进电?动机的转速?是多少,Z

如果改为五?相十拍运行?方式，同样的脉冲?电源频率时?转速又是多?少, 36. 一台四相步?进电动机，其步距角为?1.8?/0.9?。试问: (2+3+3+2=10分)

(1) 1.8?/0.9?表示什么意?思,

(2) 分别写出三?种运行方式?的通电顺序?;

(3) 脉冲源频率?为400H?时，四相八拍运?行时的每分?钟转速为多?少, Z

(4) 转于齿数为?多少?

37. 一台三相六?拍运行方式?的步进电动?机，步距角为1?.8?，问:

(1) 步进电动机?旋转一周需?要多少个步?进脉冲N,

(2) 若脉冲电源?的频率为f?=3000H?，转速n是多?少, Z

(3) 该步进电动?机有哪些运?行方式,写出对应的?步距角和各?相通电时序?。

38. 他励直流电?动机在额定?参数条件(U、Ra、KeΦ)下带动恒转?矩负载TL?从零速开始?直NN

接启动(不计系统摩?擦转矩)，电动机轴上?的总飞轮惯?量为GD2?。试根据他励?直流电动机?的机械特性?方程式和传?动系统的运?动方程式，推导出电动?机转速n随?时间t变化?的函数表达?式。 (8分)

39. 他励直流电?动机驱动的?单轴拖动系?统。设直流电动?机运行是的?机械特性为–KT?:n=n0 (其中n0和?K是已知常?数);电动机轴上?的总飞轮惯?量为GD2?;负载为恒转?矩TL(是已知常数?)，系统摩擦转?矩是(是已知常数T?)。求: 0

(1) 系统稳定运?行时的转速?;

(2) 系统的运动?方程式;

(3) 系统从零速?直接启动时?电动机转速?n随时间t?变化的函数?表达式。

40. 一台直流他?励电动机，已知:额定功率P?=10kW，额定电压U?=220V，额定电流I?NN

=53.5A，额定转速n?=1500r?,min，电枢电阻R?a=0.26Ω，电动机的飞?轮惯量GD?NN

22=5N?m，折算到电动?机轴上的静?态负载转矩=0.5T?T(包括摩擦转?矩)，折算到MLN

22电动?机轴上的系?统其它所有?飞轮惯量G=5N?D?m。试求: L

(1) 电动机的固?有机械特性?方程式;

(2) 额定电枢电?压U=220V时?的稳态转速?和稳态电枢?电流; N

(3) 电枢电压U?=160V时?的稳态转速?和稳态电枢?电流;

(4) 设系统已在?U=220V电?压下稳定运?行，在t=0时将电枢?电压突变为?160V，分别求N

转速?和转矩的变?化过程曲线?n= f(t)，T= g(t)，并画出曲线?。

41. 他励直流电?动机驱动的?单轴拖动系?统。设直流电动?机运行是的?机械特性为–KT?:n=n0 (其中n0和?K是已知常?数);电动机轴上?的总飞轮惯?量为GD2?;负载为恒转?矩TL(是已知常数?)，系统摩擦转?矩是(是已知常数T?)。求: 0

(1) 系统稳定运?行时的转速?;

(2) 系统的运动?方程式;

(3) 系统从零速?直接启动时?电动机转速?n随时间t?变化的函数?表达式。

范文四：机电传动控制

1. 引言

1.1 课程设计的目的：

电气控制系统是由各种低压电器和PLC 控制器按一定要求组成的控制系统。通过机电传动系统课程设计，进一步掌握各种低压电器和PLC 的结构原理、选用及使用；正确处理使用中出现的各种问题；了解器件和系统之间的关系；培养正确的设计思想、理论联系实际的工作作风、分析问题和解决问题的能力、运用标准与规范的能力、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

1.2 课程设计的内容及要实现的目标： 如图所示：

图1. 模型图 主要内容包括：

1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能;

3. 运用功能指令进行PLC 控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 程序结构与控制功能自行设计；

5. 进行系统调试，实现机械手臂搬运加工流程的控制要求。

要实现的目标：

有两部机械对工作物进行加工，对象由输送带A 送到加工位置，然后由机械手将加工物送至工作台1的位置进行第一次加工，当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹

起送至工作台2进行第二步加工：当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B 送走，然后由7段数码管显示加工完成的数量。

15 左移ST414 上升YA3

ST1

图2. 机械手工艺流程图

机械手工作前应位于原点，不同的位置分别装有行程开关。ST1为下限为开关，ST2为上限位开关，ST3为右极限位开关，ST3为左限位开关。

机械手的上、下、左、右移动以及工件的夹紧，均由电磁阀驱动气缸来实现。电磁阀YA1通电，机械手下降；电磁阀YA2通电，夹紧工件；电磁阀YA3通电，机械手上升；电磁阀YA4通电，电磁阀右移；电磁阀YA5通电，机械手左移。

2. 系统总体方案设计：

2.1 系统硬件配置及组成原理：

系统硬件配置：机械手臂系统的设计采用日本三菱FX2N 系列PLC 。PLC 的种类很多，大、中、小型PLC 的功能不尽相同，其配置也有所不同，但主要的配置大体上是相同的，由中央控制单元CPU 、存储器、输入/输出（I/O）电路、电源及编程器等构成。PLC 的输入电路是用来采集被控设备的检测信号或操作指令的，输出电路则是用来驱动被控设备的执行结构，而执行机构与检测信号、操作命令之间的控制逻辑则靠微处理器执行用户程序来实现。PLC 的一般采用对用户程序循环扫描的工作方式。

图3. PLC系统组成框图

2.2 系统可靠性设计：

可靠性设计是指在规定的条件下和规定的时间内系统完成其规定的功能的能力，或者说是系统保持其功能在正常实现的时间。在设计机械手时，为保证其可靠性，在机械手夹紧和松开过程中必须要有保持时间，在工件加工过程中必须保证工件以加工完成通过预留加工时间保证。

3. 控制系统设计： 3.1 I/O估算：

输入点的估算：分别需要总开关SB1、上、下、左、右极限限位开关。共五个输入点。

输出点的估算：分别需要原点显示灯HL 接口、上、下、左、右移动电磁阀、夹紧电磁阀。共六个输出点。 3.2 PLC 的选型：

根据I/O估计的输入、输出点数以及结合《三菱PLC 编程手册》选择PLC 的型号为日本的三菱FX2N-16M. 该型号的输入输出点数分别为8点，符合按估算数在增加15%~20%的输入、输出点数，以备将来调整、扩充使用。

（1） Plc 的功能，plc 的功能与说完成的机械手臂的控制任务相适应，机械手

完成的任务无非是一些简单的顺序控制及简单的逻辑运算，计数器等基本功能，选择三菱FX2N-16M 足以。

（2） 输入电路模块，plc 的输入与限位开关ST 的输出相连。

（3） 输出电路模块，输出电路的任务是将PLC 的内部输出信号变换成可以驱

动执行机构的控制信号，plc 是通过控制电磁阀的动作来控制机械手的移动。

综上所述：不管是从plc 的价格、可靠性、可扩充性、维修和软件开发的难易还是从输入输出点数选择三菱FX2N-16M 都是一个不错的选择。

3.3 I/O分配表设计：

表1. 为现场信号与PLC 输入、输出连线表，它表示了机械手各位置检测信号和执行元件与PLC 输入输出接点的连接。

现场器件

SB1

输

ST1ST2ST3ST4YA1

输

YA2YA3YA4YA5HL

内部继电器地址

X20X21X22X23X24Y001Y002Y003Y020Y021Y000

说明启动按钮下限位开关上限位开关右限位开关左限位开关下降电磁阀夹紧电磁阀上升电磁阀右移电磁阀左移电磁阀原位指示灯

入

出

表1. I/O分配表

3.4 外部接线图设计：

根据表1画出plc 与现场器件外部接线图如图4 所示。

右移电磁阀上升电磁阀夹紧电磁阀下降电磁阀

原点显示

图4. 外部接线图设计

3.5 控制程序流程图设计：

图5. 控制程序流程图

3.6 控制程序设计：

根据课程设计要求要实现的目标来解读控制程序的设计思路。 （1） 一个循环的开始，机械手必须在原始位置。

（2） 过程一：按下启动按钮SB1，下降电磁阀YA1通电，机械手由原点下降，碰到下限

位开关ST1后，停止下降；夹紧电磁阀通电，将工件夹紧，为保证工件可靠的夹紧，机械手在该位置等待3S; 上升电磁阀YA3通电，机械手开始上升，碰到上限位开关ST2后，停止上升；右移电磁阀YA4通电，机械手右移动，碰到右极限限位开关ST3后，停止右移；下降电磁阀YA1通电，机械手下降，碰到下极限位开关ST1后，停止下移；夹紧电磁阀YA2失电，将工件松开，放在工作台1上加工，为确保可靠的松开，机械手在该位置停留2S ；上升电磁阀YA3通电，机械手上升，碰到上极限限位开关ST2后，停止上升。

（3） 过程二：在第二步原点处，为确保工件加工完成，机械手将在此位置停留30S ；下

降电磁阀YA1通电，机械手由原点下降，碰到下限位开关ST1后，停止下降；夹紧电磁阀通电，将工件夹紧，为保证工件可靠的夹紧，机械手在该位置等待3S; 上升电磁阀YA3通电，机械手开始上升，碰到上限位开关ST2后，停止上升；右移电磁阀YA4通电，机械手右移动，碰到右极限限位开关ST3后，停止右移；下降电磁阀YA1通电，机械手下降，碰到下极限位开关ST1后，停止下移；夹紧电磁阀YA2失电，将工件松开，放在工作台2上加工，为确保可靠的松开，机械手在该位置停留2S ；上升电磁阀YA3通电，机械手上升，碰到上极限限位开关后，停止上升。

（4） 过程三：在第三步原点处，为保证工件加工完成，机械手将在此位置停留30S ，下

降电磁阀YA1通电，机械手由原点下降，碰到下限位开关ST1后，停止下降；夹紧电磁阀通电，将工件夹紧，为保证工件可靠的夹紧，机械手在该位置等待3S; 上升电磁阀YA3通电，机械手开始上升，碰到上限位开关ST2后，停止上升；右移电磁阀YA4通电，机械手右移动，碰到右极限限位开关ST3后，停止右移；下降电磁阀YA1通电，机械手下降，碰到下极限位开关ST1后，停止下移；夹紧电磁阀YA2失电，将工件松开，放在工作台2上加工，为确保可靠的松开，机械手在该位置停留2S ；上升电磁阀YA3通电，机械手上升，碰到上极限限位开关ST2后，停止上升。左移电磁阀YA5通电，机械手左移，碰到左限位开关后，停止左移。完成机械加工的一个循环。

（5） 根据图4所示外部接线图，可绘制满足机械手控制任务的状态转移图程序如图6所

示。但在程序中，四次出现了Y010和Y012, 这个是不允许的。因此要用辅助继电器代替。在图6中，由于M100~M103有一个为“1”时，就要使Y010为“1”，M106~M111中有一个为“1”时，就要使Y012为“1”。

X022

x021

T1

T2

T3

图6. 状态转移图程序

在图6的状态转移图中，S1为初始状态（在三菱FX2NPLC 中S0~S19可作为初始状态元件），S20~S35分别表示机械手完成搬运任务的顺序动作的状态元件。

另外，按照I/O分配表、外部接线图及状态转移图程序，可编制的梯形图如图7所示：

图7. 梯形图

3.7创新设计内容：

（1） 为保证机械手夹紧和松开可靠，在各个位置停留等待一定的时间。

（2） 为保证零件的加工完成及可靠性。零件在加工中机械手必须回复至上极限位置，

并在该位置等待30S 。

（3） 若机械手回到第一步原点，表明一个循环程序的结束和一个程序的即将开始，以

HL 灯作为显示。

4. 系统调试及结果分析：

4.1 系统调试及解决的问题：

运用编程软件’SWOD5S-FXTRN-BEG-C ’编写的梯形图程序，经运行出现了好几处的问题，致使程序不够完美的实现预定的功能。但经过自己的反复考虑及反复的调试下，程序基本可以实现课程设计所要求的动作顺序及功能。例如：在状态转移图中，多次出现Y001和Y003这个是不被允许的，因此需要用辅助继电器进行代替，同样为了更加的符合状态转移图的动作流程，编辑相对应的梯形图。

4.2 结果分析：

程序基本实现了机械手的动作顺序。但对于突然的事故如停电，程序的动作没有记忆功能，显得不足。

5. 课程设计的总结：

通过本次关于机械手的课程设计，使我加深了对PLC 梯形图、指令表、外部接线图以及状态转移图的理解，还经过在图书馆学习和在网上查找一些资料及回忆以前参加工作接触到机械手和其程序，也使我跟好的理解和认识了关于PLC 的原理和实际中的应用过程。在本次设计中通过不断的调整和更改程序设计中的不足问题，使我更加熟练的运用一些PLC 的编程软件。

本次的课程设计是一个非常有意义的综合性的更加深入的学习过程，在吴老师的生情投入的讲解下，让我们明白了如何去更好的、规范的完成课程设计报告。作为大学生活的一部分，课程设计让我们的学习生活及精神生活更加的充实。从中我们不仅实践了我们所学的知识，更锻炼了我们为人处事的一种态度。

鉴于所学知识有限，经验不足。在此过程中难免存在一些错误和不足之处，恳请老师予以批评和指正。

参考文献：

【1】 冯清秀，邓星钟. 机电传动控制【M 】.5版. 武汉：华中科技大学出版社，2013.

【2】 杨裕根. 现代工程图学【M 】.3版. 北京：北京邮电大学出版社，2009.

【3】 姜培刚，盖玉先. 机电一体化系统设计【M 】. 北京:机械工业出版社，2014.

范文五：机电传动控制

2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量JM=2.5kgm2, 转速

nM=900r/min; 中间传动轴的转动惯量JL=16kgm2,转速nL=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。

折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2

3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩 TL=常数，当电枢电压附加电阻改

变时，能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这是拖动系统中那些要发生变化？ T=KtφIa u=E+IaRa

当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.

4.2 将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？

如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反.

6.16试设计一台异步电动机的控制线路。要求：

①能实现启停的两地控制； ②能实现点动调整；

③能实现单方向的行程保护； ④要有短路和长期过载保护。

6.18试设计一台电动机的控制线路。要求能正反转并能实现能耗制动。

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