机电传动

1. 机电传动是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统之总称。
2. 机电传动的目的是将电能转变成机械能,实现生产机械的启动、停止以及速度调节,满足各种生产工艺过程的要求,保证生产过程正常进行。
3. 机电传动的任务,从广义上说,就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化;从狭义上说,则专指控制电动机驱动生产机械,实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。
4. 机电传动的发展经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。
5. 门极可关断晶闸管(GTO)、电力功率晶体管(GTR)、电力场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)
6. 机电传动系统的负载特性:恒转矩型负载特性;离心式通风机型负载特性;直线型负载特性;恒功率型负载特性。
7. 恒转矩型的负载转矩分为反抗性转矩和位能性转矩。
8. 特点:反抗性转矩是由摩擦、非弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩,机床加工过程中切削力所产生的负载转矩就是反抗性转矩。反抗性转矩的方向恒与运动方向相反,运动方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而总是阻碍运动。位能性转矩的作用方向恒定,与运动方向无关,它在某方向阻碍运动,而在相反方向便促进运动。
9. 机电传动系统稳定运行的充分必要条件是:(1)电动机的机械特性曲线n=f(TM)和生产机械的负载特性曲线n=f(TL)有交点(即拖动系统的平衡点)。(2)当转速大于平衡点所对应的转速时, TM < TL。即若干扰使转速上升,当干扰消除后应有TM - TL<0;而当转速小于平衡点所对应的转速时,TM >TL,即若干扰使转速下降,当干扰消除后应有TM - TL>0。
10. 直流电机的结构包括定子和转子两部分。
11. 直流他励电动机的三种人为机械特性:电枢回路中串接附加电阻时的人为机械特性;改变电枢电压U时的人为机械特性;改变磁通Φ时的人为机械特性。
12. 限制直流电动机的启动电流,一般有两种方法:(1)降压启动。在启动瞬间,降低供电电源电压。随着转速n的升高,反电动势E增大,再逐步提高供电电压,最后达到额定电压UN时,电动机达到所要求的转速。(2)在电枢回路内串联外加电阻启动。此时启动电流I st=UN/(Ra+Rst)将受到外加启动电阻Rst的限制。随着电动机转速n的升高,反电动势E增大,再逐步切除外加电阻一直到全部切除,电动机达到所要求的转速。
13. 为什么启动时电流大?电动机在未启动前n=0,E=0,Ra很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.Ist=UN/Ra
14. 直流他励电动机的制动状态分为反馈制动、反接制动、能耗制动三种形式。
15. 鼠笼式异步电动机的启动方法:直接启动(全压启动);电阻或电抗器降压启动;Y-降压启动;自耦变压器降压启动;软启动器。
16. 单相异步电动机磁场的特点:(1)在脉动磁场作用下的单相异步电动机没有启动能力,即启动转矩为零。(2)单相异步电动机一旦启动,它能自行加速到稳定运行状态,其旋转方向不固定,完全取决于启动时的旋转方向。
17. 单相异步点顶级的启动方法:电容分相式异步电动机;罩极式单相异步电动机。
18. 同步电动机按转子主磁极的形状分为隐极式和凸极式两种。
19. 两相交流伺服电动机的控制方法有三种:幅值控制;相位控制;幅值-相位控制。
20. 直流伺服电动机特点:直流伺服电动机与交流伺服电动机的机械特性比较,前者的堵转矩大,特性曲线线性度好,机械特性较硬;缺点是有换向器,因而结构复杂,产生无线电子干扰。
21. 直流力矩电动机为了能在相同体积和电枢电压的前提下,产生比较大的转矩及较低的转速,一般都做成扁平状。
22.
23. 测速发电机主要的两种用途:(1)测速发电机的输出电压与转速成正比,因而可以用来测量转速,故称为测速发电机。(2)如果以转子旋转角度θ为参数变量,则可作为机电微分、积分器。
24. 电力电子器件根据其开通与关断可控性的不同可以分为三类:(1)不可控型器件:开通与关断都不能控制的器件。仅整流二极管V是不可控器件。(2)半控型器件:只能控制其开通,不能控制其关断的器件。普通晶闸管SCR及其派生器件属于半控型器件。(3)全控型器件:开通与关断都可以控制的器件。GTR,GTO,P-MOSFET,IGBT等都属于全控型器件。
25. 晶闸管的结论和工作特点:(1)开始时若控制极不加电压,则不论阳极加正向电压还是反向电压,晶闸管均不导通,这说明晶闸管具有正、反向阻断能力。(2)晶闸管的阳极和控制极同时加正向电压时晶闸管才能导通,这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件。(3)在晶闸管导通之后,其控制极就失去控制作用,欲使晶闸管恢复阻断状态,必须把阳极正向电压降到一定值(或断开,或反向)
26. 单闭环直流调速系统常分为有静差调速系统和无静差调速系统两类:单纯由被调量负
反馈组成的按比例控制的单闭环系统属有静差的自动调节系统,简称有静差调速系统;按积分(或比例积分)控制的系统,则属无静差调速系统。
27. 与晶闸管直流调速系统比较,直流脉宽制调速系统具有以下特点:(1)主电路所需的功率元件少。(2)控制线路简单。(3)直流脉宽调制调速系统的频带比晶闸管直流调速系统的频带宽的多。直流脉宽调制放大器的动态响应速度和稳速精度等性能指标都比晶闸管三相全控整流桥好。直流脉宽调制放大器的开关频率高,电动机电枢电流容易连续,且脉动分量小,因而,电枢电流脉动分量对电动机转速的影响以及由它引起的电动机的附加损耗都小。(4)直流脉宽调制放大器比晶闸管整流器的低速性能要好。
28. 变频器分为交—交和交—直—交两种形式。
2.11 在题2.11图中,曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性,试判断哪些是系统的稳定平衡点?哪些不是?
     
系统的稳定平衡点  系统的平衡点      系统的平衡    不是系统的平衡点  是系统的平衡点
2.3 试列出以下几种情况下(见题2.3图)系统的运动方程式,并说明系统的运动状态是加速,减速,还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向)
     
3.13 直流他励电动机启动时,为什么一定要先把励磁电流加上?若忘了先合励磁绕阻的电
源开关就把电枢电源接通,这是会产生什么现象(试从TL=0 TL=TN两种情况加以分析)?当电动机运行在额定转速下,若突然将励磁绕阻断开,此时又将出现什么情况?
    答:直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通,TL=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车, TL=TN时将使电动机电流大大增加而严重过载.
5.6 有一台三相异步电动机,其技术数据如下表所示。
  试求:①线电压为380V时,三相定子绕组应如何接法?
开关柜无线测温        ②求n0,p,SN,TN,Tst,TmaxIst
③额定负载时电动机的输入功率是多少?
1 线电压为380V时,三相定子绕组应为Y型接法.
2 TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm
Tst/ TN=2    Tst=2*29.8=59.6 Nm
Tmax/ TN=2.0    Tmax=59.6 Nm
Ist/IN=6.5        Ist=46.8A
一般n日程管理N=(0.94-0.98)n0          n0=nN/0.96=1000 r/min
SN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04
P=60f/ n0槭叶铁线莲=60*50/1000=3
3 η=PN/P输入
  P输入=3/0.83=3.61
5.11有一台三相异步电动机,其铭牌数据如下:
1 欲采用Y-△换接启动,当负载转矩为0.45 TN0.35 TN两种情况下, 电动机能否启动?
金属活接解: TstY=Tst/3=1.2* TN /3=0.4 TN
当负载转矩为0.45 TN时电动机不能启动
当负载转矩为0.35 TN时电动机能启动
6.2何谓“自转”现象?交流伺服电动机时怎样克服这一现象,使其当控制信号消失时能迅速停止?
    答:自转是伺服电动机转动时控制电压取消,转子利用剩磁电压单相供电,转子继续转动.
    克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大,使电动机在失去控制信号,即成单相运行时,正转矩或负转矩的最大值均出现在Sm>1的地方.防褥疮垫当速度n 为正时,电磁转矩T为负,n为负时,T为正,即去掉控制电压后,单相供电似的电磁转矩的方向总是与转子转向相反,所以是一个制动转矩.可使转子迅速停止不会存在自转现象
6.5 若直流伺服电动机的励磁电压一定,当电枢控制电压 Uc=100V时,理想空载转速n0=3000r/min;Uc=50V时,n0等于多少?
解:n0=120Uc/πNBLD 电压与转速成正比,Uc=50V, n0等于1500 r/min
6.6 为什么直流力矩电动机要做成扁平圆盘状结构?
    答:直流力矩电动机的电磁转矩为T=BIaNlD/2在电枢体积相同条件下,电枢绕组的导线粗细不变,式中的BIaNl/2紧思维常数,故转矩T与直径D近似成正比.电动机得直径越大力矩就越大.
10.1晶闸管的导通条件是什么?导通后流过晶闸管的电流决定于什么?晶闸管由导通转变为阻断的条件是什么?阻断后它所承受的电压决定于什么?
    答:晶闸管的导通条件是:(1) 晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压。(2)晶闸管的阳极和控制极通时加正相电压市晶闸管才能导通.
    导通后流过晶闸管的电流决定于(电压不变时)限流电阻(使用时由负载)决定.
    晶闸管由导通转变为阻断的条件是当减少阳极电压或增加负载电阻时,阳极电流随之减少,当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化维阻断状态.
    阻断后它所承受的电压决定于阳极和阴极的反向转折电压.
10.8晶闸管的控制角和导通角是何含义?
delta并联机器人答:晶闸管的控制角是晶闸官元件承受正向电压起始到触发脉冲的作用点之间的点角度.
导通角是晶闸管在一周期时间内导通得电角度.
10.9有一单相半波可控整流电路,其交流电源电压U2=220V ,负载电阻RL=10 Ω,试求输出电压平均值Ud的调节范围,当α=π/3,输出电压平均值 Ud和电流平均值Id 为多少?并选晶闸管.
解:Ud=1/2π∫απ2sinwtd(wt)=0.45U2(1+cosα)/2=0.45*220(1+1)/2=99V
      输出电压平均值Ud的调节范围0-99V
当α=π/3 Ud= 0.45U2(1+cosα)/2=0.45*220*1+0.866/2=92.4V
输出电压平均值 Ud=92.4V     
电流平均值Id= Ud/RL =92.4/10 =9.24A

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