自动控制元件及线路(DOC)
绪论
1.控制元件的分类: 按功能分类：执行元件、放大元件、测量元件、补偿元件
＊执行元件：功能是驱动控制对象，控制或改变被控量（输出量）。（电机）
执行元件---它是控制系统最基本的组成部分。常见的执行元件有：电动机、液压马达或气动马达。其中应用最广的是电动机。
系统对执行元件的基本要求是：（1）具有良好的静特性；（2）快速响应的动态特性； 测量元件：功能是将被测量检测出来并转换成另一种容易处理和使用的量（例如电压）。（电位器）。测量元件一般称为传感器，过程控制中又称为变送器。
放大元件：功能是将微弱信号放大，分为前置放大元件和功率放大元件两种。功率放大元件的输出信号具有较大的功率，可以直接驱动执行元件。
补偿元件（校正元件）：为了确保系统稳定并使系统达到规定的精度指标和其他性能指标，控制系统的设计者增加的元件。作用是改善系统的性能，使系统能正常可靠地工作并达到规定的性能指标。
2.从物理角度，磁场是由电流产生的。磁场与电流的关系由安培环路定律（全电流定律）定律描述。
3.描述 H 与 I 的关系。
4.电磁感应定律说明变化的磁场，可以产生电势，以及电流。
电磁力（力矩）是由磁场产生的。 第一章 电动机及其控制
1．直流电机基本结构：按运动状态：定子和转子两部分。按功能：磁极、电枢绕组、换向器和电刷（功能将电刷上的直流变为绕组内部的交流）三部分。
磁极在定子上，电枢绕组在转子上。换向器在转子上，电刷在定子上。
2.铁磁物质的特点有哪些？1）磁导率μ 大，是真空磁导率 μ0 的2000～6000倍。2）μ 不是恒量，随磁场强度H 变化。3）存在一个临界温度——居里点 ，高于此温度时，磁导率降到真空磁导率 。
3.绝对磁滞回线曲线图形两个物理量是什么？B r ：剩磁磁密（简称剩磁）H c ：矫顽磁力。
4、铁耗主要包括是哪个方面的什么损耗？磁滞损耗加涡流损耗。
5.直流电机工作原理
6.电磁力定律 ：大小： 方向： 左手定则
电磁感应定律：大小： 方向： 右手定则
7.电动机产生转矩的条件是什么？同性磁极下电流相同。异性（相邻）磁极下电流相反。 直流电机要保持恒定方向转矩的条件：每个磁极下导体的电流方向应保持不变。
8.直流电机的电磁转矩为 当磁通Φ为常值时该式可写为 K t ——转矩灵敏度，或称转矩系数
9.电枢反电势 K e ：反电势系数 10.转矩平衡方程式 动态转矩平衡方程式 静态转矩平衡方程式 11.动态电压平衡方程式 d l I =∑?H l 1
n i i i H l NI ==∑∑
I NI 或：磁势。F =IlB e =vBl em t a
=T C ΦI em t a =T K I a e =E C Φn a e =E K ωe t
=K K em 0L d =++d ωT T T J t em 0L =+T T T a a a a a a d =++d I U L R I E t
静态电压平衡方程式
12．机电时间常数 电磁时间常数
第二章 变压器 一、 变压器的基础知识
1、变压器的主要部件是什么？铁心和绕组
2、变压器的工作原理是什么？ 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合 没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变 磁通，在两绕组中分别感应电动势。只要一、二次绕组的匝数不同， 就能达到改变压的目的。
3、变压器的原副边线圈的电压比与线圈匝数比关系？原副边线圈的电流比与线圈匝数比关
系？变压器的原副边线圈的电压比与线圈匝数成正比，原副边线圈的电流比与线圈匝数成
反比关系
4、变压器的原副边线圈的感应电动势的表达式是什么？
例题：一台电源变压器， ，空载时测得副边电压 ，并测得，得， ， ， 。试求副边接 电阻负载时的原副边
电流并比较空载和负载时的变化（计算中忽略抗阻）。
第3章 异步电动机及其控制
3.1 异步电动机的结构特点和工作原理
交流电动机 定子铁心、定子绕组 三相，两相，单相。
转子：鼠笼式，绕线式。
转子速度小于磁场转速：异步电机。
异步电动机的工作原理: 旋转磁场加闭合的转子绕组。
定性的说明：两相电流通入两相绕组，三相电流通入三相绕组，都产生旋转磁场。
异步电动机的工作原理: 两相或三相电流，通入两相或三相绕组，产生旋转磁场，带动
鼠笼转子转动。 关于磁场转动速度的补充说明： 该转速是磁场相对于绕组的转动速度。 m fN j E σσ11144.4Φ-= σ
σ11144.4Φ=fN E a a a a =+U R I E a m e t =R J
τK K a e a
=L τR dt d N e dt d N e Φ-=Φ-=2211V U 2201=V U 36720=
Ω=151r Ω=502r Ω=1500m x Ω1450s 60= r/min f n p
3.2 交流绕组磁场的分析
按照单相绕组的安装结构不同，可以分为集中绕组和分布绕组。
单相集中绕组的交流磁势是方波，位置固定，振幅的大小和正负随时间做周期变化，频
率与电流相同。
单相分布绕组的交流磁势是阶梯波，形成一种脉振磁势。
3.3 异步电动机的主要特性
3.3.1 基本方程
一、转速和转差率
设电机转速为 n ， 磁场（同步）转速为 n s 。
转差率：
转子电流磁场。
当转子和旋转磁场的相对转速为 ?相当于转子不动而旋转磁场以sn s 的速度方向同方向旋转， 故转子电流频率： 转子电流产生的旋转磁势相对于转子的速度为 转子自身以转速n 向同方向旋转，故转子电流的旋转磁势的转速为 转子和定子电流的旋转磁势的转速相同
3.4 三相异步电动机
定子绕组是三相对称绕组，使用三相电源。
转子有鼠笼型和绕线式两种。
一、功率与转矩
异步电动机的输入功率 定子一相绕组的电压、电流、功率因数。m 1：定子相数
电磁功率：通过电磁感应借助气隙磁场实现功率传递。
由等效电路，输入功率减去r 1、r m 消耗的功率，就是传递到转子的电磁功率：
s s -=n n s n s =(1-)n n s s =(1-)ωs ωs s Δ-n =n n =sn 2s 60=f sn p s 60=f n p ?2=f sf 260f p s r/min =sn s +sn n s s s -=+n n n n n s =n 11111
=cos P m U I φ?111cos 、、
：U I em 1Cu1Fe =--P P P P 22111110m
=--P m I r m I r
转子电阻消耗的功率也是电磁功率。
转子电阻电磁功率：
转轴上的机械功率P m:输入给转子的电磁功率减去转子铜损耗P Cu2。
由等效电路和P em：
由等效电路和P em：
电机转轴上的机械功率与转矩的关系
电机转矩
二、异步电动机的机械特性
机械特性：以电压为参变量，电磁转矩T与转差率s（或转速n）之间的关系。表达式：
用转差率s 比用n 简洁。曲线：电机转速和转矩都以磁场转速为正向。
三、三相异步电动机的调速
1、调速方法
+''
22
1-s
r r
s
'
2
1
=r
s
'2'
em122
1
=
P m I r
s
''
1222
=cos
m E Iφ
'2'
Cu2122
=
P m I r em
=sP
m em Cu2
=-
P P P
em em
=-
P sP
m em
=(1-)
P s P'2'
122
1-
=
s
m I r
s
'2'
m em122
1-
=(1-)=
s
P s P m I r
s
'
2
1-s
r
s
可见，电阻 上的热损耗代表电机产生的机械功率。
m
=
P Tω
m
=
P
T
ω
em
s
(1-)
=
(1-)
s P
sω
em
s
=
P
ω
''
1222
s
1
=cos
T m E Iφ
ω
?
'
2122m
==，
E k E kΦ'
232
=
I k I?T m22
=cos
T CΦIφ
'2
21
'
2'2
2
1112
3
=
2π[(+)+(+)]
pr U
T
r
f s r x x
s
d
=0
d
T
s
?
m
T?
m
临界转差率 s
'
m
=
s普通三相异步电动机
2
r小，
m
:0.10.2
s→n:0.010.05
s→
异步
电动机
变转差率
调速
变极调速——对鼠笼型
变频调速
?
?
?
调定子电压
调转子电阻-绕线型
串级调速-绕线型
?
?
变频调速的电压与磁通
＊变频调速
改变供电频率的调速方法称为变频调速。
当 p 、s 不变，变 f 1，转速 n 变。优点：调速性能好，可与直流电动机相媲美，是目前应用最广的交流调速方式。缺点：专用设备——变频调速器。 第四章 小功率同步电动机
4.1 同步电动机的构造和分类
1、 主要种类
(1) 按能量转换的方式不同：同步发动机、同步电动机。
(2) 按相数的不同: 三相、单相。
(3) 按转子结构的不同：隐极式、凸极式。
(4) 按转子所用材料的不同：永磁式、磁阻式、磁滞式。
4.2 永磁式同步电动机
2、分析同步电动机产生“失步”原因
(1) 转子本身存在惯性；
(2) 定、 转子磁场之间转速相差过大。
3 、同步电机的起动方法
1.辅助电动机起动法
2.变频起动法
3.异步起动法
例题1：已知一台三相绕线转子异步电动机铭牌数据：kW P N 101=,V U N 380
=, min /1450r n N =，Hz f N 50=，在额定转速下运行时，W p m 580=,忽略附加损耗，当电动机额定运行时，求：电磁功率M P ，转子铜耗2Cu p ，电磁转矩T ，输出转矩2T 和空载转矩0T 。
解：由额定转速min /1450r n N =可知，该电动机同步转速min /15000r n =，所以该电动机的额定转差率为
033.01500
1450150000=-=-=n n n s N N 由N m Cu M P p p P ++=2及M Cu sP p =2，知N m M P p P s +=-)1(,所以
kW s P P P N N m M 94.10033
.0158.010)1(=-+=-+= kW P s p M N Cu 361.094.10033.02=?==
额定电磁转矩
m N n P T M N ?=?==65.691500
94.10955095500 额定输出转矩
1s 60(1-)(1)f n =n s =-s p
m N n P T N N N ?=?==86.651450
1095509550
2 空载转矩 m N T T T N N ?=-=-=79.386.6565.6920
例题2：一台50Hz 的三相异步电动机，额定转速为 空载转差率为 试求：（1）该电动机的极对数；（2）同步转速(即旋转磁场的速度) ；（3）实际空载转速；（4）额定负载时的转差率和转差频率。 解： 同步转速 则
P=1 P=2 P=3 P=4 已知 ， 因须小于 ，则 ， 实际空载转速为 ： 即异步电动机额定运行时的转差率 。
转差频率为 ： 例题3：某三相异步电动机额定功率 ，额定转速 ，过载倍数 ，起动转矩倍数 若负载转矩 试问能否带此负载：（1）长期运行；（2）短期运行；（3）直接起动。
解：（1）长期运行； 小于 ，故不能带此负载长期运行；
（2）短期运行； 大于 ，故可以带此负载短时运行； （3）直接起动： 大于 ，故可以带此负载直接起动； 例题1：已知一台三相绕线转子异步电动机铭牌数据：kW P N 101=,V U N 380=,
min /1450r n N =，Hz f N 50=，在额定转速下运行时，W
p m 580=,忽略附加损耗，当电动机额定运行时，求：电磁功率M P ，转子铜耗
2Cu p ，电磁转矩T ，输出转矩2T 和空载转矩0T 。 解：由额定转速min /1450r n N
=可知，该电动机同步转速min /15000r n =，所以该电动机的额定
转差率为 033.015001450150000=-=-=
n n n s N N 由N m Cu M P p p P ++=2及M Cu sP p =2，知N m M P p P s +=-)1(,所以
kW s P P P N N m M 94.10033.0158.010)1(=-+=-+=
kW P s p M N Cu 361.094.10033.02=?==
min 730r n N =%267.00=s Hz f 50=)min (30006010r p p f n ==min 3000
0r n =min 15000r n =min
10000r n =min 7500r n =min 730r n N =N n 0n
min 7500r n =4=P min
748)00267.01(750)1(000r s n n =-=-='%
67.2/)(00=-=n n n s N N Hz
f s f N 335.112==kW P N 45=
min 2970r n N =2.2=m k 0.2=s k m N T L ?=
200m N n P T N N N ?=?==1452970
104555.955.93
m
N T k T N m m ?=?==3191452.2m N T k T N s s ?=?==290
1450.2
额定电磁转矩
m N n P T M N ?=?==65.691500
94.10955095500 额定输出转矩
m N n P T N N N ?=?==86.651450
1095509550
2 空载转矩 m N T T T N N ?=-=-=79.386.6565.6920 例题2：一台50Hz 的三相异步电动机，额定转速为 空载转差率为 试求：（1）该电动机的极对数；（2）同步转速(即旋转磁场的速度) ；（3）实际空载转速；（4）额定负载时的转差率和转差频率。
解： 同步转速 则 P=1 P=2 P=3 P=4 已知 ， 因须小于 ，则 ， 实际空载转速为 ： 即异步电动机额定运行时的转差率 。
转差频率为 ：
例题3：某三相异步电动机额定功率 ，额定转速 ，过载倍数 ，起动转矩倍数 若负载转矩 试问能否带此负载：（1）长期运行；（2）短期运行；（3）直接起动。
解：（1）长期运行；
小于 ，故不能带此负载长期运行； （2）短期运行； 大于 ，故可以带此负载短时运行；
（3）直接起动： 大于 ，故可以带此负载直接起动； 例 4 一台电磁式直流伺服电动机，激磁电压保持恒定。当电枢电压V U a 1001=时，空载转速
min /30001r n = ，电枢电流A I a 06.01=。已知电枢电阻Ω=40a R 。求当V
U a 1102=，A I a 5.12=时的电机转速2n 、电磁转矩2em T 及输出转矩02T 。
解：（1）求常数φe C
由式 a a a a E R I U += 知
)(6.974006.0100111V R I U E a a a a =?-=-=
min))//((0325.03000
6.9711r V n E C a e ===φ min 730r n N =%26
7.00=s Hz f 50=)min (30006010r p p f n ==min 30000r n =min
15000r n =min 10000r n =min
7500r n =min 730r n N =N n 0n min 7500r n =4
=P min
748)00267.01(750)1(000r s n n =-=-='%
67.2/)(00=-=n n n s N N Hz f s f N 335.112==kW P N 45=min 2970r n N =
2.2=m k 0.2=s k m N T L ?=200m N n P T N N
N ?=?==1452970
104555.955.93m N T k T N m m ?=?==3191452.2m
N T k T N s s ?=?==2901450.2
（2）求φt C
)/(31.00325.055.955.9A m N C C e t ?=?==φφ
（3）求2em T 和02T
)(465.031.05.122m N C I T t a em ?=?==φ 空载阻转矩)(0186.031.006.011
m N C I T t a em ?=?==φ 故)(45.00186.0465.01202m N T T T em em ?=-=-=
（4）求2n
)(50405.1110222V R I U E a a a a =?-=-= min)/(15380325.05022r C E n e a ===
φ
例 5 一台永磁直流力矩电动机，转矩灵敏度A m N K t /1?=，摩擦转矩m N T f ?=1.0，转动惯量23106m kg J ??=-，电磁时间常数ms e 3=τ。连续堵转时电流A I 41=，电压V U 201=。
（1）求电机电感a L ，机电时间常数m τ，连续堵转的电磁转矩1T 。
（2）当电枢电压V U 252
=时，求起动时输出转矩20T ，并求此电压对应的空载转速20ω。 （3）当s rad /103=ω，电磁转矩m N T ?=23时，求电枢电压3U 和输出转矩30T 。
解：（1）))//((1s rad V K K t e ==
电枢电阻 )(542011Ω===
I U R a )(015.01535H mH R L e a a ==?==τ
)(3003.01
110653
ms s K K J R t e a m ==???==-τ )(44111m N I K T t ?=?==
（2）起动电流)(55
25220A R U I a ===
)(9.41.0512020m N T I K T f t ?=-?=-= 空载电流 )(1.01
1.00A K T I t f
=== )/(5.241
1.05250220s rad K I R U e a =?-=-=ω （3）)(21233
A K T I t === )(2010125333V K I R U e a =?+?=+=ω )(9.11.02330m N T T T J ?=-=-= 例6： 一台电源变压器，V U 2201=，空载时测得副边电压V U 36720=，并测得Ω=151r ，Ω=502r ，Ω=1500m x 。试求副边接Ω1450电阻负载时的原副边电流并比较空载和负载时2U 的变化（计算中忽略抗阻）。
解：利用“Γ”形等值电路进行计算，先求变比k 6.0367
220201===U U k 等值电路中的参数为)(1500Ω=≈j jx Z m m )(1511Ω=≈r Z
)(18506.022222Ω=?=≈r k Z k )(52214506.0222Ω=?=≈L L r k Z k 作等值电路图，由该图得
)(0396.0522
181502202A k I
∠=++∠=- 故)(180238.00238.00396.0)6.0(2A I ∠=∠-=∠?-=
)(90147.01500
02200A j I
-∠=∠= 0396.090147.0)(201∠+∠=-+=k
I I I )(4.20422.0147.0396.0A j -∠=-=
)(020********.052222V k
I kU ∠-=?∠-=?= 故)(1803456
.002072V U
∠=∠-= 与空载比较电压下降值为
)(22345367V =-
电压下降的百分比
%0.6%100367
22=? 带负载后的副边电压比空载时下降百分之六。
Ω522
自动控制元件及线路课后答案
自动控制元件部分课后题答案 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。b ：由T em =T 0+T 2=CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决 定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0+T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea=Ua-IaRa=110-0.4×50=90V Ea=CeΦn,Ce=0.105Cm CmΦ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0+T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa-T 0=0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0+T 2可见T 2↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓Ea=Ua-IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑ 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。Ea =Ua IaRa Ia=300050=0.0167A Ea=50Ea =50+3000 50×180=53空载Uo =Ea =53第三章步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答:5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360NZr 360 1.5°T emA =-T jmax sin(Θe )T emB =-T jmax sin(Θe -52π)T emC =-T jmax sin(Θe -5 4π)
自动控制元件设计与实践精编版
自动控制元件设计与实 践 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-
《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 1.1 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 12.0仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 1.2 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图1.1 波形信号发生器仿真结果图 1.3 器件清单： 表1波形信号电路仿真器件
题目2. 可控单音频发声电路 2.1 设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。
2.2 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图2.3 器件清单： 表2 可控单音频发声电路器件清单
题目3. 电压-频率转换电路 3.1 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。 5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方 法。 电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 3.2 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图3.1 仿真波形图
(完整word版)自动控制元件及线路试题及答案,推荐文档
自动控制元件 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ， ),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 减小涡流损耗 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 钕铁硼 e t K K 、大，电枢扁平状。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r 1'2上的热损耗表示什么？
2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 3．磁场) F- =ω表示什么磁场？为什么？ A sin(x t 4.绘出圆形旋转磁场时异 步电动机的两条典型机械 特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数) s s GΩ =,并说明其中的参数与静态特性曲线 ( U /) (s ( ) 的关系。
6．绘出三相异步电动机 从基频向下变频调速时 的机械特性。 7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说 明。 8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。这是几极电机？ 为什么？ 三、（7分） 1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。 2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。 3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能 自行起动并具有较大的起动转矩？ （） 绘出它的机械特性曲线。
最新常用机床电气控制线路安装与维修试题
常用机床电气控制线路安装与维修试题 一、选择题 1.在电气原理图中所示表示的接触器或继电器的触点状态是指（）。 A.线圈未通电时的状态 B.线圈通电时的状态 C.触点闭合工作状态 D.触点断开状态 2.机床电气原理图从三相交流电源到拖动电动机的电路称为（）。 A．主触点 B.辅助电路 C.控制电路 D.信号电路 3.在检修机床电路故障时，可以不提供（不分析）的电气图是（）。 A.电气原理图 B.电器布置图 C.电气安装接线图 D.控制电路图 4.CA6140型车床中主轴电动机M1和冷却泵电动机M2的控制关系是（）。A．M1、M2可分别起、停 B. M1、M2必须同时起、停 C.M2比M1先起动 D.M2必须在M1起动后才能起动 5. CA6140型车床中功率最大的电动机是（）。 A．刀架快速移动电动机 B.主轴电动机 C. 冷却泵电动机 D.不确定，视实际加工需要而定 6. CA6140型车床中不需要进行过载保护的是（）。 A.主轴电动机M1 B.冷却泵电动机M2 C.刀架快速移动电动机M3 D.M1和M2 7.Z535型立钻主轴电动机M1上的两个接触器KM1和KM2的功能是（）。 A.控制M1的正反转 B.控制M1的起动及制动 C.改变M1的转速 D.作为M1的降压起动 8. Z535型立钻上的微动开关SQ3的作用是（）。 A钻孔时钻头的上下位置保护 B.攻丝时自动进给与退回 C.工作后的上下位置保护 D.M1的正反转位置保护 9. Z535型立钻电气原理图中的热继电器FR的作用是（）的过载保护。 A.作冷却泵电动机M2 B.作主轴电动机M1 C.作M1及M2 D.作控制电路 10.Z535型立钻中冷却泵电动机M2具有的保护功能有（）。 A.短路保护和过载保护 B.过载保护和失压保护 C.短路保护和失压保护 D.短路保护 11. Z535型立钻中主轴电动机能起动，但无自锁功能，其故障原因为（）。 A.熔断器FU2接触不良 B.接触器线圈故障 C．接触器或微动开关触点故障 D.主轴电动机故障 12．X62W型万能铣床主轴电动机的正反转靠（）来实现。 A.正、反转接触器 B.组合开关 C.机械装置 D. 正、反转按钮控制 13.为了缩短X62W型万能铣床的停车时间，主轴电动机设有（）制动环节。 A.制动电磁离合器 B.串电阻反接制动 C.能耗制动 D.再生发电制动 14.X62W型万能铣床的3台电动机，即主轴电动机M1、冷却泵电动机M2、进给电动机M3中有过载保护的是（）。 A．M1及M3 B.M1及M2 C.M1 D.全部都有 15. X62W型万能铣床电磁离合器YC1、YC2、YC3的电源由（）提供。 A.控制变压器 B.整流变压器 C.照明变压器 D.不经过变压器直接 16. X62W型万能铣床工作台进给必须在主轴电动机起动后才允许，是为了（）。
自动控制元件及线路试题及答案
自动控制元件 一．（20分） 1. 1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/s V/( 2=e K 摩擦转矩m N 2.0?=f T ，转动惯量3104-?=J kg ?m 2，电感02.0=a L H 。连续堵转时电流A 51=I ，电压V 201=U 。 （1）求机电时间常数m τ，电磁时间常数e τ，连续堵转的电磁转矩1T 。 答案：33e 1410s 510s 10N m m T ττ--=?=?=?，， （2）电枢电压2U =25V ，求起动时的输出转矩20T 和此电压对应的空载转速20ω。 答案：202012.3N m 12.3rad/s T ω=?=， （3）电机转速rad/s 103=ω，电磁转矩m N 23?=T 时，求电枢电压3U 和输出 转矩30T 。 答案：33024V 1.8N m U T ==?， （4）写出该电机的传递函数)(/)(s U s a Ω。 答案： （4） 2()0.50.5()(0.041)(0.0051)0.000020.041 a s U s s s s s Ω=≈++++ 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 答案： 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 答案：
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ . 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 5.减小涡流损耗。 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 6.钕铁硼。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 7.e t K K 、大，电枢扁平状。 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r -1' 2上的热损耗表示什么？ 答案.电机一相绕组产生的机械功率。 2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 答案.两相电流相位差：090θ<< 两相电压相位差90o，幅值不等。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 4.绘出圆形旋转磁场时异步电 动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数)(/)()(s U s s G Ω=,并说明其 中的参数与静态特性曲线的关系。 答案： d (,)d T J U T t ωωω==?，
自动控制元件部分课后题答案
自动控制元件 部分课后题答案 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小 决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流 I a 也不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓
机床电气控制技术试题及答案图文稿
机床电气控制技术试题 及答案 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
机床电气控制技术试题及答案 基础篇 一、填空题： 1、电器按动作性质分为和电器。 2、接触器的结构主要由，，等组成。 3、电流继电器的励磁线圈应接于被测量电路。 4、中间继电器具有触点，容量的特点。 5、常见的灭弧方法 有，，，。 6、机械开关电器在需要修理或更换机械零件前所能承受的无载操作次数，称为。在正常工作条件下，机械开关电器无需修理或更换零件的负载操作次数称为。 7、电气控制系统中常见的保护线路用、、、和电气、机械互锁等。 8. 中间继电器在电路中的作用是；热继电器在电路中的作用是，熔断器在控制线路中的作用是。 9. 通常构成机械设备的电气工程图有、和 -------------等三种。而设计电气控制线路，常用的方法是和-------------- 。 10. 交流接触器从结构上看是由----------， --------- 和、以及其他部分组成，通常用它可作为零压保护和欠压保护。 二、选择题
1. 在低压电器中，用于短路保护的电器是（）。 A. 过电流继电器 B. 熔断器 C. 热继电器 D. 时间继电器 2. 在电气控制线路中，若对电动机进行过载保护，则选用的低压电器是（）。 A. 过电压继电器 B. 熔断器 C. 热继电器 D. 时间继电器 3. 下列不属于主令电器的是（）。 A. 按钮 B. 行程开关 C. 主令控制器 D. 刀开关 4. 用于频繁地接通和分断交流主电路和大容量控制电路的低压电器是（）。 A. 按钮 B. 交流接触器 C. 主令控制器 D. 断路器 5. 下列不属于机械设备的电气工程图是（）。 A. 电气原理图 B. 电器位置图 C. 安装接线图 D. 电器结构图 6、接触器是一种自动控制电器，其作用是：（） （A）不频繁地接通或断开电路 （B）频繁地接通或断开电路，但不具备任何保护功能。 （C）频繁的接通或断开电路，且具有一定的保护功能。 （D）和普通开关的作用基本相同，只是能够控制的距离较远。
自动控制元件设计与实践
自动控制元件设计与实践 Prepared on 24 November 2020
《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图波形信号发生器仿真结果图 器件清单： 题目2. 可控单音频发声电路 设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图
器件清单： 题目3. 电压-频率转换电路 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。 5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方法。 电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图仿真波形图 器件清单： 题目4. 电流-电压转换电路 设计要求： 1.掌握电流-电压转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。
3.电路可输入几毫安至几十毫安的电流，经过比例放大器和加法器后可输出±10V的电 压信号。 4.分析设计小电流信息号源产生电路，并用于该实验。 5.电路实现所用放大器基于UA741CD。设计思路用Multisim进行仿真。仿真通过后方接 入实际电路。 6.从原理上简要分析仿真结果我与实际电路结果误差产生的原因。并至少提出一种可以 优化设计的方安。 设计方案： 图4 电流电压转换电路Multisim仿真图 器件清单： 题目5. 555定时器单稳态触发器电路 设计要求： 用555定时器构成一个单稳态触发器，该触发器具有一个稳态电路和一个暂稳态电路。一般情况下，电路处于稳态，外加触发脉冲可以使电路翻转到暂稳态，在暂稳态停留一段时间后自动返回稳态。 1.使用Multism对设计思路进行仿真。 2.仿真通过后在面包板上搭建实际电路。并测试实际电路与仿真结果的差异。 3.对该差异进行原理上的探讨和分析。并至少提出一种可以优化设的方案。 设计方案： 图5 555定时器单稳态触发器Multisim仿真图 器件清单：
自动控制元件(第四版)习题答案
部分习题答案，仅供参考！ 直流测速发电机 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和 A、B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值?
答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。同样可以证明ea ∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答;直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当?=常数时） 根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答：当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压
《机床电气控制线路安装与调试》课程标准
《机床电气控制线路安装与调试》课程标准 课程编号: 适用专业:电气自动化设备安装与维修 所属系室:电气自动化设备安装与维修教研室 课程类别:专业能力课程 修课方式:必修 教学时数: 总学分数: 1、课程定位 1、1课程性质与作用 机床电气控制线路安装与调试就是电气自动化设备安装与维修专业的专业课,在工业部门具有广泛的应用,比如就是在普通车床、普通铣床、普通摇臂钻床中的应用,就是实现生产 加工的一种重要的技术手段。 通过学习机床电气控制线路安装与调试,学生能够进行简单的机电控制系统设计、安装、调试、维护,机床电气控制线路安装与调试在电子产品设计制作课的教学基础之上开展,同时也就是机电设备数字化改造的前导课程。 1、2前导、后续课程 前导课程:《机械与电气识图》、《电气控制线路安装与调试》、《钳加工技术》、。 后续课程:《现代自动控制技术应用》,同时对学生进行后续顶岗实习进行必要的知识、能力储备。 1、3课程基本理念 本课程坚决贯彻国家教育方针,遵循职业教育教学规律,主动适应经济社会对工业自动化设备的安装、调试与维护专业人才培养的要求,全面推进素质教育,创造一种学与教互动的职业交往情境,采用行动导向教学模式,项目教学的方法,每个工作任务都就是以学生为主体、教师为主导,通过共同实施一个完整的工作项目而进行的教学活动,在完成一个项目的全过程中,让学生掌握知识、提升技能。本课程坚持工学结合的课程开发理念,创新高技能人才培养模式,以学生综合职业能力培养为主线,把工学结合作为人才培养模式改革的重要切入点,探索产
教结合、任务驱动、项目导向、顶岗实习等有利于提升学生职业能力的教学模式。本课程的开发从任务到教学组织、评价形式等完全就是遵循一体化教学模式。 1、4 设计思路 本课程标准的总体设计思路:将“示范与讲解”、“实践与理论”、“技能与知识”、“单元与综合”、“训练与考核”有机地融于一体;变三段式课程体系为任务引领型课程体系,紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容;变知识学科本位为职业能力本位,打破传统的以“了解”、“掌握”为特征设定的学科型课程目标,从“任务与职业能力”分析出发,设定职业能力培养目标;变书本知识的传授为动手能力的培养,打破传统的知识传授方式,创设企业工作情景,采用项目训练的模式,按“瞧”、“练”、“思”、“考”的顺序,依据工作任务的难易程度组织教学,结合职业技能证书考证,培养学生的实践动手能力与理论基础。 本课程标准以电气自动化设备安装与维修专业学生的就业为导向,根据行业专家对电气运行与控制专业所涵盖的岗位群进行的任务与职业能力分析,以机床电气控制线路安装与调试为主线,以本专业学生必须具备的岗位职业能力为依据,遵循学生认知规律,紧密结合《维修电工》(四级/中级)国家职业资格鉴定中单项考证要求,确定本课程的工作任务模块、课程内容与教学要求。为了充分体现任务引领、实践导向课程思想,要将本课程的教学活动分解设计成若干项目或工作情景,以项目为单位组织教学,以典型电气元件与设备为载体,引出相关专业理论知识,使学生在完成各个项目训练的过程中逐渐展开对专业知识、技能的理解与应用,培养学生的综合职业能力,满足学生职业生涯发展的需要。 2、课程目标 2、1技能目标 1、能进行电动机及其常用电气元件的接线及其选型。 2、能熟练分析常用低压控制电器及普通机床的机械、电气、液压传动等控制系统的原理。 3、能绘制机床电气控制电路的原理图与接线图。 4、能识读机床电气原理图、电器元件布置图 5、能正确选用相关低压电器元件的型号。 6、能进行继电器-接触器控制线路的安装 7、能按照工艺要求正确通电调试 8、能遵守安全操作规程 2、2知识目标 1、了解机床型号、结构、基本功能及用途。 2、掌握常用低压控制电器如继电器、接触器等的动作原理、图形与文字符号画法。
三相异步电动机基本控制线路的安装与调试..
三相异步电动机基本控制线路的安装与调试 任务1-1 三相异步电动机的单向运行控制 学习内容: 1、常用低压电器的基本结构、工作原理、图形符号和文字符号、主要技术参数及其应用； 2、三相异步电动机的启/停、点动/长动控制。 学习目标: 1、知道：常用低压电器的工作原理、图形符号和文字符号；常用低压电器的用途。 2、能根据控制要求正确选择低压电器。 3、了解：常用低压电器的基本结构；主要技术参数。 4、掌握三相异步电动机的启/停、点动/长动控制电路的原理。 学习重点:工作原理、图形符号、文字符号、选择使用。 学习难点:工作原理、选择使用 §1-1 机床电气控制中常用的低压电器 目标任务： 1、了解低压电器的基本知识，熟悉常用的低压电器种类； 2、熟悉常用的各种低压电器的结构及原理、符号、选用； 3、熟练掌握常用低压电器的使用。 相关知识： 1-1. 低压电器基本知识
凡是对电能的生产、输送、分配和应用能起到切换、控制、调节、检测以及保护等作用的电工器械，均称为电器。低压电器通常是指在交流1200V及以下、直流1500V及以下的电路中使用的电器。机床电气控制线路中使用的电器多数属于低压电器。 一、低压电器的分类 低压电器是指工作在交流电压1200V 、直流电压1500V 以下的各种电器。生产机械上大多用低压电器。低压电器种类繁多，按其结构、用途及所控制对象的不同，可以有不同的分类方式。 1 ．按用途和控制对象不同，可将低压电器分为配电电器和控制电器。 用于电能的输送和分配的电器称为低压配电电器，这类电器包括刀开关、转换开关、空气断路器和熔断器等。用于各种控制电路和控制系统的电器称为控制电器，这类电器包括接触器、起动器和各种控制继电器等。 2 ．按操作方式不同，可将低压电器分为自动电器和手动电器。 通过电器本身参数变化或外来信号（如电、磁、光、热等）自动完成接通、分断、起动、反向和停止等动作的电器称为自动电器。常用的自动电器有接触器、继电器等。 通过人力直接操作来完成接通、分断、起动、反向和停止等动作的电器称为手动电器。常用的手动电器有刀开关、转换开关和主令电器等。 3 ．按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器 电磁式电器是依据电磁感应原理来工作的电器，如接触器、各类电磁式继电器等。非电量控制电器的工作是靠外力或某种非电量的变化而动作的电器，如行程开关、速度继电器等。 二、低压电器的作用 控制作用、保护作用、测量作用、调节作用、指示作用、转换作用 三、低压电器的基本结构 电磁式低压电器大都有两个主要组成部分，即：感测部分──电磁机构和执行部分──触头系统。 1 ．电磁机构 电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作，从而完成接通或分断电路的功能。 电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁 3 个基本部分组成。常用的电磁机构如图所示，可分为 3 种形式。 2. 直流电磁铁和交流电磁铁
CA6140型普通车床电气控制线路故障检修实训教材
单元二常用生产机械电气控制线路故障检修 项目一 CA6140型普通车床电气控制线路故障检修 1、熟悉机床电气电路检修的一般步骤。 2、了解机床电气检修常用方法的原理及注意事项。 3、熟悉掌握CA6130型车床控制电路原理，能对信号灯、指示灯和断电保护电路的典型故障进行理论分析。 4、能对主轴电动机、冷却泵电动机、刀架的快速移动电动控制电路的典型故障进行理论分析。 5、能按照机床电气检修的一般步骤分析和排除一些简单控制电路故障。 1、CA6140型车床主轴电动机回路的故障排除。 2、CA6140型车床电气线路冷却泵电动机回路的故障排除。 一、CA6140型车床电路的电路图（见图2—1—1） CA6140型卧式车床电气控制电路由三台电动机拖动，全部单方向旋转，主轴旋转方向的改变、进给方向的改变、快速移动方向的改变都靠机械传动关系来实现。它具有完善的人身安全保护环节：设有带钥匙的电源断路器QS、机床床头皮带罩处的安全开关SQ1、机床控制配电箱门上的安全开关SQ2等。
图2—1—1 CA6140型车床电路的电路图
二、CA6140型车床电路的工作原理： （一）主电路分析 主电路中共有三台电动机，图中M1为主轴电动机，用以实现主轴旋转和进给运动；M2为冷却泵电动机；M3为溜板快速移动电动机。M1、M2、M3均为三相异步电动机，容量均小于10kW，全部采用全压直接起动皆有交流接触器控制单向旋转。 M1电动机由起动按钮SB1，停止按钮SB2和接触器KM1构成电动机单向连续运转控制电路。主轴的正反转由摩擦离合器改变传动来实现。 M2电动机是在主轴电动机起动之后，扳动冷却泵控制开关SA1来控制接触器KM2的通断，实现冷却泵电动机的起动与停止。由于SA1开关具有定位功能，故不需自锁。 M3电动机由装在溜板箱上的快慢速进给手柄内的快速移动按钮SB3来控制KM3接触器，从而实现M3的点动。操作时，先将快速进给手柄扳到所需移动方向，再按下SB3按钮，即实现该方向的快速移动。 三相相电源通过转换开关QS1引入，FU1和FU2作短路保护。主轴电动机M1由接触器KM1控制启动，热继电器FR1为主轴电动机M1的过载保护。冷却泵电动机M2由接触器KM2控制启动，热继电器FR2为它的过载保护。溜板快速移动电机M3由接触器KM3控制启动。 （二）控制电路分析 控制回路的电源由变压器TC副边输出110V电压提供，采用FU3作短路保护。 ①主轴电动机的控制：按下启动按钮SB2，接触器KM1的线圈获电动作，其主触头闭合，主轴电动机M1启动运行。同时KM1的自触头和另一副常开触头闭合。按下停止按钮SB1，主轴电动机M1停车。 ②冷却泵电动机控制：如果车削加工过程中，工艺需要使用却液时，合上开关QS2，在主轴电动机M1运转情况下，接触器KM1线圈获电吸合，其主触头闭合，冷却泵电动机获电运行。由电气原理图可知，只有当主轴电动机M1启动后，冷却泵电动机M2才有可能启动，当M1停止运行时，M2也就自动停止。 ③溜板快速移动的控制：溜板快速移动电动机M3的启动是由安装在进给操纵手柄顶端的按钮SB3来控制，它与中间继电器KM3组成点动控制环节。将操纵手柄扳到所需要的方向，压下按钮SB3，继电器KM3获电吸合，M3启动，溜板就向指定方向快速移动。 （三）照明、信号灯电路分析
03年05年自动控制元件本科期末试题
哈工大2003 年春季学期 自动控制元件及线路试题 一、多项选择：以下各题有一个或多个正确答案，请选择正确答案标号填于题后答案中。（20 分） 1. 电机和变压器中铁芯采用硅钢片迭压而成是为了（） A ?减小磁滞损耗 B.增加导磁率 C.减小涡流损耗 D.增加耦合系数 答案（） 2. 通常直流电机定子包括 A. 电刷 B.换向器 B.电枢绕组D.激磁绕组 答案（） 3. 直流电机和感应式异步电机的转子铁芯采用（） A.硬磁材料 B.顺磁材料 C.抗磁材料 D.软磁材料 答案（） 4. 一磁阻式步进电机正常运行时每步步距误差可达0.2 度，若该电机正常运转100 步， 总的转角误差是（选出最明确的答案） A.小于等于20度 B.小于等于10度 C.大于等于10度 D.小于等于0.2度 答案（） 5. 直流电机换向火花随以下情况增大 A.电枢电流增大 B.电机转速增大 C.电机负载转矩增大 D.电枢电压提高 E. 换向器表面变粗糙答案（） 6. 一电源变压器原边空载电流随以下情况增大 A.变压器铁芯磁阻减小 B.变压器铁芯磁阻增加 C. 变压器原边线圈匝数增加 D.变压器铁芯气隙增大 答案（） 7. 两相交流伺服电机转予绕组回路电阻选的较大是为了 A.提高电机效率 B.增加电机转矩 C.使电机机械特性具有良好的线性度 D. 消除单相自转 答案（） 8. 直流电动机有以下工作状态 A.电动机状态 B.过流运行状态 C.发电机状态 D.反接制动状态 E. 能耗制动状态 F.欠负荷状态 9. 选出正确项 A. 增量式光电编码器应用时不用寻找零位 B. 自整角机是测量角位移的元件 C. 感应同步器是测量电流的元件 D. 异步电机的换向器和电刷机构较直流电机简单 E. 力矩电机电枢（转子）长度与直径之比较小 F. 通常三相异步电动机堵转转矩小于最大转矩 G. 异步电动机输出最大功率出现在转子转速为同步转速时 H. 光电编码器（光栅）是一种位移测量元件 I. 直流电动机转子依靠定子旋转磁场旋转 J. 将输入三相电机的三相交流电源中任意两相对掉就可以改变该电机的转向
浙大自动控制元件作业
学号D20607620027 李恒 《自动控制元件》作业 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小 决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流 I a 也不变 b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ= 0.2383600 0.10590 n 105.0=?=?Ea T em =T 0 +T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3 =80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓ Ea= Ua- IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=Ce Φn 知Ea↑知n ↑ 第二章 直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。 Ea = Ua IaRa Ia=3000 50 =0.0167A Ea=50 Ea =50+3000 50 ×180=53 空载Uo =Ea =53 第三章 步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答: 5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360 NZr 360 1.5°
自动控制元件设计与实践修订稿
自动控制元件设计与实 践 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图波形信号发生器仿真结果图 器件清单： 表1波形信号电路仿真器件
题目2. 可控单音频发声电路 设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图 器件清单： 表2 可控单音频发声电路器件清单 题目3. 电压-频率转换电路 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。
5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方 法。 电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图仿真波形图 器件清单： 表3 电压频率转换电路图原器件清单 题目4. 电流-电压转换电路 设计要求： 1.掌握电流-电压转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.电路可输入几毫安至几十毫安的电流，经过比例放大器和加法器后可输出
电动机基本控制线路图的绘制及线路安装步骤
课题一电动机基本控制线路图的绘制及线路安装步骤 一、绘制、识读电气控制线路图的原则 生产机械电气控制线路常用电路图、接线图和布置图来表示。 1.电路图 电路图是根据生产机械运动形式对电气控制系统的要求，采用国家统一规定的电气图形符号和文字符号，按照电气设备和电器的工作顺序，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图。 电路图能充分表达电气设备和电器的用途、作用和工作原理，是电气线路安装、调试和维修的理论依据。 绘制、识读电路图时应遵循以下原则： （1）电路图一般分电源电路、主电路和辅助电路三 部分绘制。 1）电源电路画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3自上而下依次画出，中线N和保护地线PE依次画在相线之下。直流电源的“+”端画在上边，“-”端在下边画出。电源开关要水平画出。 2）主电路是指受电的动力装置及控制、保护电器的支路等，它是由主熔断器、接触器的主触头、热继电器的热元件以及电动机等组成。主电路通过电流是电动机的工作电流，电流较大。主电路图要画在电路图的左侧并垂直电源电路。 3）辅助电路一般包括控制主电路工作状态的控制电路；显示主电路工作状态的控制电路；显示主电路工作状态的指示电路；提供机床设备局部照明电路等。
它是由主令电器的触头、接触器线圈及辅助触头、继电器线圈及触头、指示灯和照明灯等组成。辅助电路通过电流的较小，一般不超过5A。画辅助电路图时，辅助电路要跨接在两相电源线之间，一般按照控制电路、指示电路和照明电路的顺序依次垂直画在主电路图的右侧，且电路中与下边电源线相连的耗能元件（如接触器和继电器的线圈、指示灯、照明灯等）要画在电路图的下方，而电器的触头要画在耗能元件与上边电源线之间。为读图方便，一般应按照自左至右、自上而下的排列来表示操作顺序。 （2）电路图中，各电路的触头位置都按电路未通过或电器未受外力作用时的常态位置画出。分析原理时，应从触头的常态位置出发。 （3）电路图中，不画各电器元件实际的外形图，而采用国家统一规定的电气图形符号画出。 （4）电路图中，同一电器的各元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其在线路中所起的作用分画在不同电路中，但它们的动作却是相互关联的，因此，必须标注相同的文字符合。若图中相同的电器较多时，需要在电器文字符合后面加注不同的的数字，以示区别，如KM1、KM2等。 （5）画电路图时,应尽可能减少线条喝避免线条交叉。对有直接电联系的交叉导线连接点，要用小黑圆点表示；无直接电联系的交叉导线则不画小黑圆点。 （6）电路图采用电路编号法，即对电路中的各个接点用字母或数字编号。 1）主电路在电源开关的出线端按相序依次编号为U11、V11、W12；U1 3、V13、W13……。单台三相交流电动机（或设备）的三根引出线按相序依次
自动控制元件作业答案
《自动控制元件》作业 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：直流电动机的电磁转矩表达式：T=C TφI a (1) 电枢电流的表达式：I a=（U a-E a）/R a=（U a- C eφn）/R a (2) 由表达式（1）知道，电磁转矩在φ不变的情况下，由电枢电流I a决定。 由表达式（2）知道，在φ不变的情况下，电枢电流由外加电压，电枢内阻及电动机转速共同决定，且稳态时T=T S，由表达式（1）得到，电枢电流由负载总阻转矩决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于惯性，转速来不及变化，E a=C eφn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方程式：I a=（U a-E a）/R a=（U a-C eφn）/R a可知，电枢电流I a突然增大；又T=C TφI a，电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T L+T j=T L+JdΩ/dt知道，电机加速；随着转速n的增加，感应电势E a增加，为保持电压平衡，电枢电流I a将减少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 解：由E a=U a-I a R a (1) E a=C eφn (2) C T=60*C e/(2*π) (3) T=T s=T0+T L (4)
自动控制元件设计与实践
《自动控制元件设计与实践》题目库题目1. 波形信号发生器 设计要求： 1.利用运算放大器UA741CD设计方波和三角波发生电路。 2.使用Multisim 仿真并焊接实物电路图 3.并测试实际电路的放大位倍数。 设计方案： 图1 波形信号发生器Multisim仿真图 图波形信号发生器仿真结果图 器件清单： 表1波形信号电路仿真器件 题目2. 可控单音频发声电路
设计要求： 利用555定时器设计并实现一个标准的单音发声电路，了解声音的产生过程。并在multisim上进行仿真。 设计方案： 图2 可控单音频发声电路Multisim仿真图 器件清单： 表2 可控单音频发声电路器件清单 题目3. 电压-频率转换电路 设计要求： 1.掌握电压-频率转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.以上电路的实现所使用的放大器原件主要基于UA741CD。 4.设计完成在Multisim上进行仿真，并测试实际电路与仿真电路的误差。 5.从原理上分析该误差产生的原因，并简控讨减小误差和优化设计的思路和方法。
电压-频率转换电路的功能是将输入直流电压转换成频率与其数值成正比的输出电压，故称为电压控制震荡电路。可以认为电压-频率转换电路是一种模拟量到数字量的转换电路。 设计方案： 图3 电压频率转换电路Multisim仿真图 图仿真波形图 器件清单： 表3 电压频率转换电路图原器件清单 题目4. 电流-电压转换电路 设计要求： 1.掌握电流-电压转换电路的工作原理及设计方法。 2.掌握电路参数的调整方法。 3.电路可输入几毫安至几十毫安的电流，经过比例放大器和加法器后可输出±10V的电 压信号。 4.分析设计小电流信息号源产生电路，并用于该实验。 5.电路实现所用放大器基于UA741CD。设计思路用Multisim进行仿真。仿真通过后方接 入实际电路。