.4.2練習(xí)1.選擇題（24分）（1）下列不屬于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的是（B）。A.機(jī)器人控制系統(tǒng)B.啤酒發(fā)酵控制系統(tǒng)C.雷達(dá)跟蹤控制系統(tǒng)D.洗衣機(jī)控制系統(tǒng)（2）運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)就是控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩Te<負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，下列正確的是（A）。A.系統(tǒng)處于減速狀態(tài)B.系統(tǒng)處于加速狀態(tài)C.系統(tǒng)處于靜態(tài)D.系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)（3）安裝調(diào)試機(jī)電設(shè)備時(shí)，第一根綁扎帶離氣管連接處（D）。A.50+/-5mm；B.50+/-10mm；C.60+/-10mm；D.60+/-5mm（4）電纜在走線槽里最少保留（B），如果是一根短接線的話，在同一個(gè)走線槽里不要求。A.5mmB.10mmC.15mmD.20mm（5）接線時(shí)，電纜絕緣部份應(yīng)該（B）。A.應(yīng)在走線槽外B.應(yīng)在走線槽里C.沒(méi)規(guī)定D.看圖紙（6）關(guān)于BVR線和BV線說(shuō)法正確的是（A）。A.BVR線的柔軟度較好，BV線一般為硬的；B.BV線的柔軟度較好，BVR線一般為硬的；C.BVR線和BV線的柔軟度都較好；D.BVR線和BV線都為硬線（7）安裝調(diào)試機(jī)電設(shè)備時(shí)，兩個(gè)綁扎帶之間的距離不超過(guò)（B）。A．50－60mmB．40－50mmC．100－120mmD．120－150mm（8）安裝調(diào)試機(jī)電設(shè)備時(shí)，兩個(gè)線夾子之間的距離不超過(guò)（C）。A．50－60mmB．40－50mmC．100－120mmD．120－150mm（9）連接導(dǎo)線時(shí)，下面說(shuō)法正確的是（D）。A．電纜線金屬材料可以看到，必須冷壓端子；B．電纜線金屬材料不能看到，不一定冷壓端子；C．電纜線金屬材料可以看到，不一定冷壓端子；D．電纜線金屬材料不能看到，必須冷壓端子。（10）有一種開(kāi)環(huán)控制方式和閉環(huán)控制方式相結(jié)合的一種控制方式是（A）A．半閉環(huán)控制方式；B．閉環(huán)控制方式；C．開(kāi)環(huán)控制方式；D．開(kāi)閉環(huán)控制方式（11）IP是防護(hù)等級(jí)的標(biāo)志字母。IP符號(hào)后的第一位數(shù)字是表示（A）防護(hù)等級(jí)數(shù)。A．第一種；B．第二種；C．第三種；D．第四種（12）電動(dòng)機(jī)外殼帶電的原因是（B）A．三相供電線路斷路；B．電動(dòng)機(jī)的引出線破損；C．電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)不暢或積塵太多；D．定子繞組有短路2.填空題（20分）（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)按應(yīng)用可分為：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和過(guò)程控制系統(tǒng)。（2）運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)需求，通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器，并輔助以速度或位置反饋單元完成運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。（3）運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)就是控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角，對(duì)于直線電動(dòng)機(jī)則是控制速度或位移。（6）電氣原理圖一般包括電源電路、主電路、控制電路、信號(hào)電路、照明電路等。（7）電氣系統(tǒng)圖或框圖常用來(lái)表示整個(gè)工程或其中某一項(xiàng)目的供電方式和電能輸送關(guān)系，也可表示某一裝置或設(shè)備各主要組成部分的關(guān)系。（8）電動(dòng)機(jī)安裝前，要檢查銘牌上所載型號(hào)及備項(xiàng)數(shù)據(jù)，如額定功率、額定電壓、額定頻率、負(fù)載持續(xù)率等，必須與實(shí)際要求相符。（9）電動(dòng)機(jī)的防護(hù)形式可以分為防護(hù)式、封閉式、密封式。（10）一般額定電壓500V以下的電動(dòng)機(jī)，要求常溫下絕緣電阻大于0.5兆歐。只有絕緣電阻滿足要求才可使用。3.問(wèn)答題（1）舉例說(shuō)明運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用的4種不同領(lǐng)域。自動(dòng)生產(chǎn)上的運(yùn)動(dòng)控制；機(jī)器人的控制，包括工業(yè)機(jī)器人、仿人機(jī)器人等；軍事裝備的控制，包括雷達(dá)跟蹤，自動(dòng)武器，飛行器控制等；現(xiàn)代交通（電氣牽引，電動(dòng)汽車，電動(dòng)自行車，磁懸浮等）控制。（2）簡(jiǎn)述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。1）驅(qū)動(dòng)的交流化和超高速、超大型化。例如，以節(jié)能環(huán)保為目的，把交流不調(diào)速變?yōu)榻涣髡{(diào)速；以減少維護(hù)為目的，把直流調(diào)速變?yōu)榻涣髡{(diào)速等。目前，在直流調(diào)速達(dá)不到的領(lǐng)域，如大功率、高壓、高速等場(chǎng)合，多應(yīng)用交流調(diào)速系統(tǒng)。2）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成化。已經(jīng)在芯片級(jí)別上實(shí)現(xiàn)了智能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。3）控制的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。在數(shù)字化控制過(guò)程中，應(yīng)用了新型控制理論和智能控制方法，包括非線性控制理論、魯棒控制、混合控制等各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化得到了進(jìn)一步發(fā)展，總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。（3）說(shuō)明運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與過(guò)程控制系統(tǒng)的主要區(qū)別。以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備——電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。以保證生產(chǎn)過(guò)程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內(nèi)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。這里“過(guò)程”是指在生產(chǎn)裝置或設(shè)備中進(jìn)行的物質(zhì)和能量的相互作用和轉(zhuǎn)換過(guò)程。表征過(guò)程的主要參量有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。運(yùn)動(dòng)控制與過(guò)程控制的主要區(qū)別是被控量及控制目標(biāo)不同，運(yùn)動(dòng)控制主要是解決“電能?à機(jī)械能”中的控制問(wèn)題，但是許多應(yīng)用同時(shí)具有這兩種控制，相互融合。（4）比較開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。開(kāi)環(huán)控制方式是指控制裝置與被控對(duì)象之間只有順向作用而沒(méi)有反向聯(lián)系的控制過(guò)程，按這種方式組成的系統(tǒng)稱為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)的輸出量不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的控制作用發(fā)生影響。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)可以按給定量控制方式組成，也可以按擾動(dòng)控制方式組成。按給定量控制的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，其控制作用直接由系統(tǒng)的輸入量產(chǎn)生，給定一個(gè)輸入量，就有一個(gè)輸出量與之對(duì)應(yīng)，控制精度完全取決于所用的元件及校準(zhǔn)的精度。因此，這種開(kāi)環(huán)控制方式?jīng)]有自動(dòng)修正偏差的能力，抗擾動(dòng)性較差，但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低，在精度要求不高或擾動(dòng)影響較小的情況下有一定的實(shí)用價(jià)值。閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋控制系統(tǒng)，反饋控制是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)最基本的控制方式，也是應(yīng)用最廣泛的一種控制系統(tǒng)。在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)被控對(duì)象施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來(lái)不斷修正被控量的偏差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行精確控制的任務(wù)。（5）進(jìn)行安裝調(diào)試，要嚴(yán)格遵守安全規(guī)范，請(qǐng)闡述8個(gè)要點(diǎn)。1）穿戴好安全防護(hù)用具、嚴(yán)禁穿涼鞋、背心、短褲、裙子等進(jìn)入實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地。2）使用絕緣工具時(shí)，認(rèn)真檢查工具絕緣是否良好。3）停電作業(yè)時(shí)，必須先驗(yàn)電確認(rèn)無(wú)誤后方可工作。帶電作業(yè)時(shí)，必須在教師的監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。4）仔細(xì)閱讀每個(gè)部件的數(shù)據(jù)特性，注意器件安全規(guī)則。5）安裝各個(gè)部件、組件時(shí)，要保證底板平齊，否則要加墊片，以避免零件被損壞。6）只有關(guān)閉電源后，才可拆除電氣連線，7）通電試驗(yàn)時(shí)，要首先經(jīng)過(guò)教師檢查，正確操作，確保人身及設(shè)備安全。8）試運(yùn)行時(shí)，不要再用手去觸碰元件，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)，進(jìn)行檢查。（6）請(qǐng)簡(jiǎn)述電動(dòng)機(jī)的防護(hù)等級(jí)和絕緣等級(jí)。0無(wú)防護(hù)；對(duì)外界的人或物無(wú)特殊的防護(hù)。1防止大于50mm的固體外物侵入；防止人體(如手掌)因意外而接觸到電器內(nèi)部的零件，防止較大尺寸(直徑大于50mm)的外物侵入。2防止大于12.5mm的固體外物侵入；防止人的手指接觸到電器內(nèi)部的零件,防止中等尺寸(直徑大于12.5mm)的外物侵入。3防止大于2.5mm的固體外物侵入；防止直徑或厚度大于2.5mm的工具、電線及類似的小型外物侵入而接觸到電器內(nèi)部的零件。4防止大于1.0mm的固體外物侵入；防止直徑或厚度大于1.0mm的工具、電線及類似的小型外物侵入而接觸到電器內(nèi)部的零件。5防止外物及灰塵；完全防止外物侵入,雖不能完全防止灰塵侵入,但侵入的灰塵量不會(huì)影響電器的正常運(yùn)作。6防止外物及灰塵；完全防止外物及灰塵侵入。（7）請(qǐng)簡(jiǎn)述電動(dòng)機(jī)的安裝要點(diǎn)。1）安裝地點(diǎn)的選擇；2）電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)形式和做法；3）傳動(dòng)裝置的安裝；①帶傳動(dòng)的安裝；②聯(lián)軸器傳動(dòng)的安裝。（8）請(qǐng)簡(jiǎn)述電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)準(zhǔn)備要點(diǎn)。1）檢查電動(dòng)機(jī)及起動(dòng)設(shè)備的接地裝置是否可靠和完整，接線是否正確，接觸是否良好。2）對(duì)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，還應(yīng)檢查電刷表面是否全部貼緊滑環(huán)，電刷提升機(jī)構(gòu)是否靈活，電刷的壓力是否適當(dāng)。3）檢查電動(dòng)機(jī)軸承的潤(rùn)滑脂（油）是否正常。轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸，看是否能夠靈活旋轉(zhuǎn)。對(duì)不可逆轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，須檢查電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否與其指示的轉(zhuǎn)向相同。4）檢查電動(dòng)機(jī)內(nèi)部有無(wú)雜物，清掃電動(dòng)機(jī)內(nèi)外部灰塵、電刷粉末及油污。5）檢查電動(dòng)機(jī)備部位緊固螺釘是否擰緊。檢查傳動(dòng)裝置，如皮帶輪或聯(lián)軸器等有無(wú)破損，軸承運(yùn)行無(wú)阻，聯(lián)軸器中心無(wú)偏移。（9）請(qǐng)簡(jiǎn)述電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)監(jiān)視要點(diǎn)。1）合閘后，若電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，應(yīng)迅速果斷地拉閘，以免燒壞電動(dòng)機(jī)，并仔細(xì)查明原因，及時(shí)解決。2）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，應(yīng)注意觀察電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、生產(chǎn)機(jī)械及線路電壓表、電流表，若有異常現(xiàn)象，應(yīng)立即停機(jī)，待排除故障后，再重新合閘起動(dòng)。3）鼠籠型電機(jī)采用全壓起動(dòng)時(shí)，次數(shù)不宜過(guò)于頻繁，對(duì)于功率過(guò)大的電機(jī)要隨時(shí)注意電動(dòng)機(jī)的溫升。4）繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前，應(yīng)注意檢查起動(dòng)電阻，必須保證接入。接通電源后，隨著起動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，應(yīng)逐步切除各級(jí)起動(dòng)電阻。5）當(dāng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)由同一臺(tái)變壓器供電時(shí)，盡量不要同時(shí)起動(dòng)，在首先滿足工藝起動(dòng)順序要求的情況下，最好是從大到小逐臺(tái)起動(dòng)。（10）繪制電動(dòng)機(jī)異響與振動(dòng)維修處理的工藝圖。原因分析處理方法電動(dòng)機(jī)安裝不平檢查緊固安裝螺栓及其它部件轉(zhuǎn)子不平衡或轉(zhuǎn)子與定子摩擦校正轉(zhuǎn)子中心線軸承嚴(yán)重磨損更換磨損的軸承軸承缺油清洗軸承，重新加潤(rùn)滑脂或更換軸承電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行檢查定子繞組供電回路中的開(kāi)關(guān)、接觸器觸點(diǎn)、熔絲、定子繞組等，查出缺相原因，作相應(yīng)的處理定子繞組接觸不良用兆歐表檢查并維修轉(zhuǎn)子風(fēng)葉碰殼、松動(dòng)、摩擦旋緊固定風(fēng)扇4.綜合與實(shí)訓(xùn)題（1）繪制任務(wù)一中主軸變頻控制系統(tǒng)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)的電氣原理圖。（2）根據(jù)第31頁(yè)的圖1-47變頻器接線圖，完成變頻器的接線，并進(jìn)行正反轉(zhuǎn)及調(diào)速實(shí)驗(yàn)。（3）按照下列步驟，完成電動(dòng)機(jī)拆卸檢修項(xiàng)目練習(xí)。①檢查電動(dòng)機(jī)各部件有無(wú)機(jī)械損傷，按損傷程度做出相應(yīng)的修理方案。②對(duì)拆開(kāi)的電動(dòng)機(jī)和起動(dòng)設(shè)備，進(jìn)行清理，清除所有的油泥、污垢。清理過(guò)程中應(yīng)注意觀察繞組的絕緣狀況。③拆下軸承，浸在柴油或汽油清洗一遍。軸承新安裝時(shí)，加油應(yīng)從一側(cè)加入。油脂占軸承同容積1/3-2/3即可。④檢查定、轉(zhuǎn)子有無(wú)變形和磨損；用兆歐表測(cè)定子繞組有無(wú)短路與絕緣損壞。⑤對(duì)各項(xiàng)檢查修復(fù)后，對(duì)電機(jī)進(jìn)行裝配。⑥裝配完畢的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)進(jìn)行必要的測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后，就可起動(dòng)、試運(yùn)行觀察。（4）按照下列步驟，完成電動(dòng)機(jī)定期小修項(xiàng)目練習(xí)①清擦電動(dòng)機(jī)外殼，除卻運(yùn)行中積累的污垢。②測(cè)量電動(dòng)機(jī)絕緣電阻，測(cè)量后應(yīng)注意重新接好線，擰緊接線頭螺釘。③檢查電動(dòng)機(jī)與接地是否堅(jiān)固。④檢查電動(dòng)機(jī)蓋、地角螺絲是否堅(jiān)固。⑤檢查與負(fù)載機(jī)械之間的傳動(dòng)裝置是否良好。⑥拆下端蓋，檢查潤(rùn)滑介質(zhì)是否變臟、干涸，應(yīng)及時(shí)加油、換油。⑦檢查電動(dòng)機(jī)的附屬起動(dòng)和保護(hù)設(shè)備是否完好。（原教材第101頁(yè)，增加2個(gè)選擇題，紅字為增加或者修改）1.4.2測(cè)試樣題1.選擇題（共12題，每題2分，共24分）（1）列車的輪軸裝有測(cè)速齒輪，測(cè)速齒輪共有90個(gè)齒（A）。A.90個(gè)；B.95個(gè)；C.100個(gè)；D.85個(gè)（2）中小型直流機(jī)Z4-112/2-1，其中Z為直流電動(dòng)機(jī)，4為（A）。A.第4次系列設(shè)計(jì)；B.極數(shù)為4；C.電樞鐵心長(zhǎng)度代號(hào)；D.容量為4kW（3）直流電機(jī)的絕緣等級(jí)是指直流機(jī)制造時(shí)所用絕緣材料的耐熱等級(jí)。下面耐熱由低到高的是（B）。A.A級(jí)、B級(jí)、E級(jí)、F級(jí)；B.A級(jí)、E級(jí)、B級(jí)、H級(jí)；C.B級(jí)、D級(jí)、H級(jí)、C級(jí)；D.A級(jí)、F級(jí)、H級(jí)、K級(jí)（4）電動(dòng)機(jī)外形結(jié)構(gòu)選擇時(shí)，最適用于潮濕、多灰塵、易受風(fēng)雨侵蝕等惡劣環(huán)境的是（B）。A.密封式；B.封閉式；C.防護(hù)式；D.防爆式（5）要先確定負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際負(fù)載功率P1確定額定功率P。一般情況下，電機(jī)實(shí)際負(fù)載T1=（C）T（額定負(fù)載、額定轉(zhuǎn)矩），以此選擇額定轉(zhuǎn)矩。A.0.5~0.7；B.0.6~0.8；C.0.7~1；D.0.8~1（6）額定功率P>P1，安全系數(shù)S=P/P1

安全系數(shù)?。–）均可。A.1.1~1.6；B.1.3-1.8；C.1.5~2；D.1.9~2.4（7）因?yàn)橹绷麟姍C(jī)電樞電阻很小，所以直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流Ist將升到很大的數(shù)值，可以達(dá)到額定電流的（C）倍。所以一般啟動(dòng)時(shí)要對(duì)Ist加以限制。A.4~8；B.6-12；C.10～20；D.20～40（8）用PWM控制直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，電樞繞組兩端的電壓平均值為UO=αUS，α為占空比。根據(jù)直流電機(jī)電壓調(diào)速原理，可知電機(jī)轉(zhuǎn)速與占空比成（B）關(guān)系。A.反比；B.正比；C.曲線；D.不確定（9）絕對(duì)式光電編碼器，規(guī)格為5道時(shí)，分辨率（分辨角）α為（B）度。A.22.5；B.11.25；C.5.625；D.2.8125（10）單位階躍函數(shù)的拉普拉斯變換的結(jié)果為（D）A.1；B.1/(s-1)；C.1/s2；D.1/s（11）直流電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，必須切斷電源，為下次起動(dòng)做好準(zhǔn)備。對(duì)于勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)，如下做法正確的是（C）。A.先切斷勵(lì)磁電源，再斷開(kāi)電樞電源；B.切斷電樞電源，不用切斷勵(lì)磁電源；C.先切斷電樞電源，再斷開(kāi)勵(lì)磁電源；D.切斷勵(lì)磁電源，不用切斷電樞電源；（12）在整定PID控制器參數(shù)時(shí)，可以根據(jù)主要的三個(gè)參量之間的定性關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)。下列不屬于這三個(gè)參量的是（B）A.控制器的參數(shù)B.控制器種類C.系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能D.系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能2.填空題（共10題，22空，每空1分，共22分）（1）電動(dòng)機(jī)的種類很多，按照用途可分為直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)等控制用電動(dòng)機(jī)。（2）直流電機(jī)是實(shí)現(xiàn)直流電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械。（3）直流電機(jī)的銘牌釘在電動(dòng)機(jī)機(jī)座的外邊面上，銘牌數(shù)據(jù)主要包括：電機(jī)型號(hào)、電機(jī)額定功率、電機(jī)額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速和額定勵(lì)磁電流等。（4）直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指勵(lì)磁繞組的供電方式。通常有自勵(lì)、他勵(lì)和復(fù)勵(lì)三種。（5）電機(jī)的選型包括電動(dòng)機(jī)種類、結(jié)構(gòu)型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率的選擇等，其中以額定功率的選擇為主要內(nèi)容。（6）直流電機(jī)由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和機(jī)座等部分構(gòu)成。（7）直流電機(jī)主要的調(diào)速方法包括：調(diào)節(jié)電樞兩端電壓、改變電樞回路電阻、弱磁調(diào)速。（8）PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)的偏差e(t)的比例、積分(I)、微分(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量。（9）PID控制離散化處理的方法為：以T作為采樣周期，k作為采樣序號(hào)，離散采樣時(shí)間kT對(duì)應(yīng)著連續(xù)時(shí)間t，用求和形式代替積分，用增量形式代替微分。（10）直流電機(jī)電樞繞組或者電刷換向器接觸不良，可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象是不能起動(dòng)。3.問(wèn)答題（共6題，共30分）（1）簡(jiǎn)述直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。（5分）直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn):1）直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)相比，具有優(yōu)良的調(diào)速性能和啟動(dòng)性能。①直流電動(dòng)機(jī)具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速特性，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；②過(guò)載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載；能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中各種特殊運(yùn)行的要求。③而直流發(fā)電機(jī)則能提供無(wú)脈動(dòng)的大功率直流電源，且輸出電壓可以精確地調(diào)節(jié)和控制。2）直流電機(jī)的缺點(diǎn):①制造工藝復(fù)雜，消耗有色金屬較多，生產(chǎn)成本高；②有刷電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向器之間容易產(chǎn)生火花，可靠性較差，維護(hù)成本高。（2）闡述直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（6分）調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；2）它的理想空載轉(zhuǎn)速隨外加電壓的平滑調(diào)節(jié)而改變。轉(zhuǎn)速降落不隨速度變化而改變，調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)定性好；3）無(wú)論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá)D=2.5-12；4）電能損耗較小。5）這種調(diào)速方法還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是可以靠調(diào)節(jié)電樞兩端電壓來(lái)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)而不用另外添加起動(dòng)設(shè)備，這就是前節(jié)所說(shuō)的靠改變電樞電壓的起動(dòng)方法。調(diào)壓調(diào)速的缺點(diǎn)：由于需要獨(dú)立可調(diào)的直流電源，因而使用設(shè)備較只有直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法來(lái)說(shuō)要復(fù)雜，初投資也相對(duì)大些。（3）闡述直流電機(jī)改變電樞回路電阻R進(jìn)行調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（5分）改變電樞回路電阻調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。改變電樞回路電阻調(diào)速缺點(diǎn)：（1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；（2）機(jī)械特性的硬度隨外串電阻的增加而減??；當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，低速時(shí)的機(jī)械特性很軟，負(fù)載的微小變化將引起轉(zhuǎn)速的較大波動(dòng)，特性曲線斜率大，靜差率大，所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差；（3）輕載時(shí)調(diào)速范圍小，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速范圍一般為D≦2；（4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因磁通不變，而使Tem和Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。（4）闡述直流電機(jī)減弱勵(lì)磁磁通進(jìn)行調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（4分）弱磁調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：（1）由于在電流較小的勵(lì)磁回路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)速平滑性好；（2）弱磁升速后電樞電流增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動(dòng)機(jī)的效率基本不變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。弱磁調(diào)速缺點(diǎn)：（1）機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；（2）轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范圍不可能很大，一般D≤2。（5）直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)、運(yùn)行和停止時(shí)的安全要求包括哪6點(diǎn)？（5分）①操作人員應(yīng)熟知電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備的啟動(dòng)、運(yùn)行特點(diǎn)。②直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，先接通勵(lì)磁電源；同時(shí)必須將電樞回路調(diào)節(jié)電阻的阻值調(diào)至最大，然后方可接通電樞電源，使電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。③直流電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，必須先切斷電樞電源，然后斷開(kāi)勵(lì)磁電源。為下次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。④冷卻風(fēng)機(jī)先起后停，運(yùn)行中不得中斷。⑤不得空載高速運(yùn)轉(zhuǎn)，不得在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)維護(hù)保養(yǎng)。⑥不得接觸旋轉(zhuǎn)及高溫部位。（6）直流電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，一般需要檢查哪6個(gè)方面？（5分）①檢查電動(dòng)機(jī)機(jī)體和軸承。軸承的溫升應(yīng)不大于70℃，聲音正常；機(jī)體有異常聲音、震動(dòng)較大、異常氣味、漏油、溫度過(guò)高時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)檢查。②冷卻風(fēng)扇應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。電動(dòng)機(jī)通風(fēng)良好，不得覆蓋。③連接電纜不得過(guò)熱，不得有機(jī)械損傷。④保持清潔衛(wèi)生，不允許油污、水滴和灰塵進(jìn)入電動(dòng)機(jī)。⑤固定螺絲不得松動(dòng)。⑥不得過(guò)載運(yùn)行，短時(shí)堵轉(zhuǎn)后應(yīng)充分冷卻再啟動(dòng)。四.計(jì)算與繪圖題（共2題，共12分）（1）某調(diào)速系統(tǒng)的額定轉(zhuǎn)速nN=960r/min，在額定負(fù)載時(shí)的額定轉(zhuǎn)速降為△nN=96r/min。從額定轉(zhuǎn)速向下采用降低電樞電壓調(diào)速。要求：①當(dāng)生產(chǎn)工藝要求的靜差率為s≤smax=0.3時(shí)，試計(jì)算此系統(tǒng)的調(diào)速范圍D。②smax不變，但額定速降△nN減小為48r/min時(shí)，D為多少？③△nN=96r/min，靜差率提高為smax=0.1時(shí)，重新計(jì)算D。解：①當(dāng)生產(chǎn)工藝要求的靜差率為s≤smax=0.3時(shí)，試計(jì)算此系統(tǒng)的調(diào)速范圍D。額定轉(zhuǎn)速即為最高轉(zhuǎn)速，即nmax=nN=960r/min，由式得：②smax不變，但額定速降△nN減小為48r/min時(shí)，D為多少？③△nN=96r/min，靜差率提高為smax=0.1時(shí)，重新計(jì)算D。（2）繪制R-C網(wǎng)絡(luò)的方塊圖。解：1）2）3)；；4)五.實(shí)訓(xùn)綜合體（共1題，共12分）（1）直流電機(jī)的額定電壓24V，最大負(fù)載電流12A，采用光電編碼器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，選擇直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和光電編碼器，畫出電機(jī)驅(qū)動(dòng)主電路圖，并接線。（2）直流電機(jī)之所以需要工作在制動(dòng)狀態(tài)，是生產(chǎn)機(jī)械提出的要求，制動(dòng)工作狀態(tài)在生產(chǎn)實(shí)際中有著很重要的意義，請(qǐng)說(shuō)明主要的3種情況。1）生產(chǎn)機(jī)械為加快起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率；2）當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械在高速工作過(guò)程中時(shí)，根據(jù)需要迅速降為低速或者迅速由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)；3）有些位能負(fù)載為獲得穩(wěn)定的下降速度。3.5.2練習(xí)1.選擇題10個(gè)（1）交流同步電動(dòng)機(jī)是一種恒速驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電源頻率保持（A）的比例關(guān)系A(chǔ).恒定；B.小于；C.大于；D.隨著負(fù)載大小變化（2）交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）（B）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，從而叫為異步電機(jī)。A.等于；B.小于；C.大于；D.隨著負(fù)載大小變化（3）三相異步電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的一種交流電動(dòng)機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)頻率之間的關(guān)系是（D）的。A.恒定；B.大于；C.大于等于；D.隨著負(fù)載大小變化（4）繞線式的異步電動(dòng)機(jī)能采用轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng)和調(diào)速，因此起動(dòng)性能和調(diào)速性能比鼠籠式異步電機(jī)（A）優(yōu)越。A.優(yōu)越；B.低下；C.相同；D.不確定（5）對(duì)于異步電機(jī)，只要電機(jī)參數(shù)不發(fā)生變化，電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方之間的關(guān)系是（A）關(guān)系。A.正比；B.反比；C.指數(shù)；D.不確定（6）交流變頻調(diào)速技術(shù)的原理是把工頻50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成（B）可調(diào)的交流電。A.頻率或電壓；B.頻率和電壓；C.頻率；D.電壓（7）（B）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子極數(shù)能自動(dòng)地跟隨定子極數(shù)的變化。A.繞線式異步；B.鼠籠式異步；C.直流；D.步進(jìn)（8）三相異步電機(jī)的定子繞組三角形聯(lián)結(jié)改接成雙星形聯(lián)結(jié)，寫作△-YY。這時(shí)，定子磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)（C）A.減少1/4；B.增加1/4；C.減少1/2；D.增加1/2（9）三相異步電機(jī)的定子繞組由單星形聯(lián)結(jié)改接成并聯(lián)的雙星形聯(lián)結(jié)，寫作Y-YY。這時(shí)，定子磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)（C）A.減少1/4；B.增加1/4；C.減少1/2；D.增加1/2（10）以下設(shè)備功率因數(shù)最低的一個(gè)是（C）A.白熾燈；B.電阻爐；C.交流電機(jī)；D.直流電機(jī)（11）根據(jù)供電電源可分為高壓變頻器和低壓變頻器，下列低壓變頻器表述正確的是（B）。A.額定電壓小于480V的變頻器；B.額定電壓小于1000V的變頻器C.額定電壓小于3000V的變頻器；D.額定電壓小于6000V的變頻器（12）三菱FR-E740-1.5K-CHT型變頻器參數(shù)設(shè)定時(shí)，要設(shè)定基波頻率，這時(shí)應(yīng)該設(shè)置的參數(shù)號(hào)為（D）A.Pr.0；B.Pr.1；C.Pr.2；D.Pr.32.填空題（共9題，24空，每空1分，共24分）（1）交流電機(jī)可分同步電機(jī)和異步電機(jī)。同步電機(jī)可劃分：永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。（2）三相異步電動(dòng)機(jī)的三種起動(dòng)方法。1）直接起動(dòng)。2）降壓起動(dòng)。轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。（3）異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時(shí)的機(jī)械特性稱為固有（自然）機(jī)械特性。機(jī)械特性曲線可分為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)段和非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)段兩部分。（4）三相異步電機(jī)的電氣制動(dòng)可分為：回饋制動(dòng)，反接制動(dòng)及能耗制動(dòng)三種制動(dòng)狀態(tài)。（5）三相異步電機(jī)的三種調(diào)速方法：改變電源頻率f調(diào)速；改變定子極對(duì)數(shù)p調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速。（6）三相異步電動(dòng)機(jī)的三種常用的變轉(zhuǎn)差率調(diào)速為：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速；串級(jí)調(diào)速；異步電動(dòng)機(jī)的定子調(diào)壓調(diào)速。（7）電機(jī)的額定電流：Y/6.73/11.64A表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。（8）效率是指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)輸出的功率對(duì)定子輸入功率的比值η。2（9）三菱變頻器型號(hào)為：FR-E740-1.5K-CHT，其電壓級(jí)數(shù)為3相400伏，變頻器容量為1.5KW。3.簡(jiǎn)答題（共7題，共32分）（1）以機(jī)床主軸變頻控制系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)述常用交流變頻運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成。（5分）①電源部分：電源部分負(fù)責(zé)給交流電機(jī)、變頻器、強(qiáng)電控制電路、PLC和控制面板等供電。因變頻器輸出功率的大小不同而異，小功率的多用單相220V，中大功率的采用三相380V電源，本方案采用采用三相380V電源。電路中采用380V/220V變壓器得到220VAC電壓，并采用開(kāi)關(guān)電源進(jìn)一步得到24VDC電壓。②變頻器主軸電機(jī)控制電路，冷卻電機(jī)控制電路。③強(qiáng)電控制電路：主要用于系統(tǒng)急停、冷卻電機(jī)的起停、主軸電路的上電等。④PLC輸入輸出電路：采用西門子s7-1200型PLC，用于控制強(qiáng)電電路，進(jìn)而控制冷卻電機(jī)起停、控制變頻器上電；控制變頻器的起停、正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速；控制指示燈等。⑤控制面板：主要用于強(qiáng)電電路的急停輸入；PLC的起動(dòng)、停止等輸入和故障指示、正常指示等輸出。（2）繪制三相異步交流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線，并簡(jiǎn)述四個(gè)特殊點(diǎn)。（6分）1）理想空載工作點(diǎn)電動(dòng)機(jī)處于理想空載工作點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。此時(shí)：T=0，n=n0，s=0。2）電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)電動(dòng)機(jī)額定電壓下以額定轉(zhuǎn)速nN運(yùn)行，輸出額定機(jī)械功率PN時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上對(duì)應(yīng)輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩為額定電磁轉(zhuǎn)矩TN。此時(shí)額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為：T=TN，n=nN，s=sN。3）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)工作點(diǎn)起動(dòng)工作點(diǎn)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反映了異步電機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)的性能。此時(shí)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率為：T=Tst，n=0，s=1。4）電動(dòng)機(jī)臨界工作點(diǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩最大值的點(diǎn)稱為臨界工作點(diǎn)，如圖3-29中的B點(diǎn)。此時(shí)轉(zhuǎn)矩（最大轉(zhuǎn)矩）和轉(zhuǎn)差率（臨界轉(zhuǎn)差率）為：T=Tmax，n=nm，s=sm。（3）闡述變頻調(diào)速與直流調(diào)速系統(tǒng)相比具有的五個(gè)優(yōu)點(diǎn)。（5分）1）變頻調(diào)速裝置具有大容量化。2）變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，能平滑調(diào)速，其調(diào)速靜態(tài)精度及動(dòng)態(tài)品質(zhì)好。3）變頻調(diào)速系統(tǒng)可以直接在線起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小，減小了對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，并具有轉(zhuǎn)矩提升功能，節(jié)省軟起動(dòng)裝置。4）變頻器內(nèi)置功能多，可滿足不同工藝要求；保護(hù)功能完善，能自診斷顯示故障所在，維護(hù)簡(jiǎn)便；具有通用的外部接口端子，可同計(jì)算機(jī)、PLC聯(lián)機(jī)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。5）變頻調(diào)速系統(tǒng)在節(jié)約能源方面有著很大的優(yōu)勢(shì)，是目前世界公認(rèn)的交流電動(dòng)機(jī)的最理想、最有前途的調(diào)速技術(shù)。其中以風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能效果最為顯著，節(jié)電率可達(dá)到20%～60％。（4）比較軟起動(dòng)器與變頻器的不同。（3分）軟起動(dòng)器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。1）變頻器是用于需要調(diào)速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時(shí)改變頻率；2）軟起動(dòng)器實(shí)際上是個(gè)調(diào)壓器，用于電機(jī)起動(dòng)時(shí)，輸出只改變電壓并沒(méi)有改變頻率。3）變頻器具備所有軟起動(dòng)器功能，但它的價(jià)格比軟起動(dòng)器貴得多，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多。（5）說(shuō)明電機(jī)型號(hào)：Y150L－4的含義。（4分）Y：三相異步電動(dòng)機(jī)；150：機(jī)座中心高，單位為mm；L：機(jī)座長(zhǎng)度（L—長(zhǎng)機(jī)座）；4：磁極數(shù)（極對(duì)數(shù)p=2）。（6）簡(jiǎn)述三相異步電機(jī)選型時(shí)需考慮到五個(gè)方面。（5分）1）種類的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的種類是從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面來(lái)考慮的。如沒(méi)有特殊要求，一般都應(yīng)采用交流電動(dòng)機(jī)。只有在不方便采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)時(shí)才采用繞線式電動(dòng)機(jī)。2）結(jié)構(gòu)的選擇主要根據(jù)使用環(huán)境考慮：開(kāi)啟式；防護(hù)式；封閉式；防爆式電機(jī)的選擇。3）安裝結(jié)構(gòu)型式的選擇主要是選擇機(jī)座及端蓋的形式。主要有三種，應(yīng)根據(jù)安裝空間及安裝要求選擇。機(jī)座帶底腳，端蓋無(wú)凸緣；機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣；機(jī)座帶底腳，端蓋有凸緣。4）電壓和轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。Y系列鼠籠式電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。只有大功率異步電動(dòng)機(jī)才采用3000V和6000V。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。但通常轉(zhuǎn)速不低于500r/min。因?yàn)楫?dāng)功率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，且效率也較低。購(gòu)買一臺(tái)高速電動(dòng)機(jī)，另配減速器方案更合理。5）功率的選擇電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)與負(fù)載情況相符，選大了雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)都不高；選小了就不能保證生產(chǎn)機(jī)械正常運(yùn)行，并使電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載而過(guò)早地?fù)p壞。（7）簡(jiǎn)述選擇變頻器時(shí)要考慮到的問(wèn)題。（4分）1）變頻器類型選擇變頻器可分為通用型和專用型，一般的機(jī)械負(fù)載和要求高過(guò)載的情況，選擇通用型變頻器。專用型變頻器又可分為風(fēng)泵專用型、電梯專用型、張力控制專用型等。應(yīng)根據(jù)環(huán)境加以選擇。2）變頻器容量選擇變頻器的容量選擇非常重要。應(yīng)從實(shí)際負(fù)荷電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、控制方式來(lái)合理選擇。如負(fù)載是風(fēng)機(jī)、水泵，則選擇風(fēng)泵專用型與電機(jī)同功率即可；深井泵應(yīng)選擇風(fēng)泵專用型比電機(jī)功率大一檔的變頻器。對(duì)大慣量負(fù)載，要充分考慮起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，變頻器要比電機(jī)功率加大數(shù)檔。需要注意的是，變頻器的額定容量及參數(shù)是針對(duì)一定的海拔高度和環(huán)境溫度而標(biāo)出的，一般指海拔1000m以下，溫度在40℃或25℃以下。若使用環(huán)境超出該規(guī)定，則在確定變頻器參數(shù)、型號(hào)時(shí)要考慮到環(huán)境造成的降容因素。3）變頻器性價(jià)比選擇應(yīng)按實(shí)際的負(fù)載特性，以滿足使用要求為準(zhǔn)，以便做到量才使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。4）變頻器售后服務(wù)選擇變頻器的售后服務(wù)是選擇品牌的關(guān)鍵，進(jìn)口品牌質(zhì)量可靠，價(jià)格高，售后服務(wù)好，但是過(guò)了保修期，維修的價(jià)格非常高。國(guó)產(chǎn)品牌質(zhì)量良莠不齊，質(zhì)量好的已和進(jìn)口品牌不相上下，質(zhì)量差的就不好說(shuō)了。售后服務(wù)好，即使過(guò)了保修期，維修價(jià)格也算公道。4.計(jì)算題（共7題，共32分）（1）有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓的頻率為50HZ，滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02，求電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。解：①n0=60f/p=60*50/2=1500r/min②因?yàn)椋篠=(n0-n)/n0，可得：0.02=(1500-n)/1500，n=1470r/min。③轉(zhuǎn)子電流頻率：f2=S*f1=0.02*50=1HZ（2）有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)Y132S-6，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。項(xiàng)目PNUN滿載時(shí)Ist/INTst/TNTmax/TNnNY/ηNcosφ單位kWVr/minA數(shù)值3220/3809607.2/12.80.830.756.52.02.0

試求：①線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)如何接法？

②求TN,Tst,Tmax和Ist；n0,SN,p,

③額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸入功率是多少？解：①星形接法線電壓是相電壓的根號(hào)3倍，線電流與相電流相等。線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法.②TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm；Tst/TN=2，Tst=2*29.8=59.6Nm；Tmax/TN=2.0，Tmax=59.6Nm；Ist/IN=6.5，IN=7.2，Ist=46.8A；

一般nN=(0.94-0.98)n0，n0=nN/0.96=1000r/min；SN=(n0-nN)/n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3③η=PN/PIN，PIN=3/0.83=3.615.實(shí)訓(xùn)與設(shè)計(jì)（共2題，共20分）（1）正確連接三相異步電動(dòng)機(jī)與變頻器，設(shè)定變頻器控制的控制參數(shù)Pr.79，Pr.4、Pr.5、Pr.6，Pr.7、Pr.8。說(shuō)明參數(shù)意義，并觀察現(xiàn)象。變頻器不僅可以進(jìn)行功能參數(shù)的設(shè)定及修改，而且可以顯示報(bào)警信息、故障發(fā)生時(shí)的狀態(tài)（如故障時(shí)的輸出電壓、頻率、電流等）及報(bào)警履歷等。（1）頻率設(shè)定與觀察1）接通電源時(shí)為監(jiān)視顯示畫面。2）按PU/EXT鍵，設(shè)定PU操作模式，PU燈亮。3）旋轉(zhuǎn)設(shè)定用旋鈕來(lái)設(shè)定頻率。4）按SET設(shè)定鍵，頻率設(shè)定完成。5）按RUN鍵啟動(dòng)運(yùn)行。6）按STOP/RESET鍵停止運(yùn)行。（2）參數(shù)設(shè)定的變更1）與頻率設(shè)定第1）步相同。2）按MODE鍵，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定模式，顯示以前讀出的參數(shù)號(hào)碼。3）撥動(dòng)設(shè)定用旋鈕，選擇要變更的參數(shù)號(hào)碼。4）按SET鍵讀出參數(shù)號(hào)碼當(dāng)前的設(shè)定值。5）撥動(dòng)設(shè)定用旋鈕至希望值。6）按SET鍵，完成設(shè)定。撥動(dòng)設(shè)定用旋鈕，可讀出其它參數(shù)。按SET鍵，再次顯示相應(yīng)的設(shè)定值。按2次SET鍵，則顯示下一個(gè)參數(shù)。7）參數(shù)設(shè)定完成后，按1次MODE鍵，顯示報(bào)警履歷，按2次MODE鍵，回到顯示器顯示。8）如果變更其它參數(shù)的設(shè)定值，按上述3）～6）的步驟操作。（2）下圖為交流控制系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)三相交流異步電動(dòng)機(jī)用的變頻器，設(shè)計(jì)主電路圖，PLC輸入輸出電路圖，實(shí)現(xiàn)運(yùn)用PLC通過(guò)該變頻器控制三相交流異步電動(dòng)機(jī)。要求①380V電通過(guò)接觸器觸點(diǎn)到變頻器、變頻器接三相電動(dòng)機(jī)，變頻器報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)絇LC輸入點(diǎn)。②PLC通過(guò)中間繼電器控制接觸器，使電機(jī)上電或斷電。③通過(guò)電位器設(shè)定變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速；④有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、急停、故障報(bào)警等功能。4.4.2習(xí)題1、選擇題（10個(gè)）（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多相通電可以(A)A.減小步距角B增大步距角C.提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速D.往往提能高輸出轉(zhuǎn)矩（2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要用于（A）A.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)B.加工中心的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)C.大型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)D.數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)（3）在步進(jìn)電機(jī)性能中，矩角特性是指（A）A.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子失調(diào)角的關(guān)系B.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子失調(diào)角的關(guān)系C.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系D.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系（4）在步進(jìn)電機(jī)性能中，矩頻特性是指（B）A.輸出轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)頻率的關(guān)系B.輸出轉(zhuǎn)矩與運(yùn)行頻率的關(guān)系C.輸入脈沖頻率與電機(jī)運(yùn)行頻率的關(guān)系D.步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性與頻率的關(guān)系（5）正常情況下步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于(A)A.控制繞組通電頻率B.繞組通電方式C.負(fù)載大小D.繞組電流（6）某三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)為50，其齒距角為(A)A.7.2°B.120°C.360°電角度D.120°電角度（7）一臺(tái)五相步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)為48，五相十拍運(yùn)行時(shí)，每走一步對(duì)應(yīng)的電角度為（C）。A.0.75°B.1.5°C.36°D.72°（8）某三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的初始通電順序?yàn)?，下列可使電機(jī)反轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)椋ˋ）A.B.C.D.（9）下列關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的描述正確的是（C）A.抗干擾能力強(qiáng)B.帶負(fù)載能力強(qiáng)C.功能是將電脈沖轉(zhuǎn)化成角位移D.誤差不會(huì)積累（10）三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角是1.5°，若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電頻率為2000Hz，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為(B)r／min。A.3000；B.500；C.1500；D.1000。（11）步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)方向分別與（A）有關(guān)。A.輸入脈沖的個(gè)數(shù)、頻率、通電順序B.輸入脈沖頻率、個(gè)數(shù)、通電順序能力C.輸入脈沖頻率、通電順序、脈沖個(gè)數(shù)D.通電順序、輸入脈沖頻率、個(gè)數(shù)（12）一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子有40個(gè)齒：采用單、雙六拍通電方式，其步距角是（B）A.1°B.1.5°C.2°D.2.5°2、填空題（15個(gè)）（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)角位移或直線位移的轉(zhuǎn)換裝置，是開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)的最后執(zhí)行元件。2’（2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身沒(méi)有勵(lì)磁繞組的稱為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，用水久磁鐵做轉(zhuǎn)子的稱為勵(lì)磁式（永磁式）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。2’（3）反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是利用反應(yīng)轉(zhuǎn)矩（磁阻轉(zhuǎn)矩）使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的。這種電動(dòng)機(jī)消耗的功率較大，斷電時(shí)無(wú)定位轉(zhuǎn)矩。2’（4）混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大的不同在于轉(zhuǎn)子，反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子用軟磁性材料制成。混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)部有永久磁鋼。3（5）步進(jìn)電機(jī)在輸入一個(gè)脈沖時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為步距角。1’（6）步進(jìn)電機(jī)的三相雙三拍控制指電機(jī)有三相定子繞組，每次有二相繞組通電，每三次通電為一個(gè)循環(huán)。3’（7）根據(jù)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與材料的不同，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為反應(yīng)式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三種基本類型。3’（8）改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。1’（9）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高。1’(10)失步是指電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。失調(diào)角是指轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在的。2’3、簡(jiǎn)答題（1）簡(jiǎn)述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)（5分）①過(guò)載性好。非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響，不像普通電機(jī)，當(dāng)負(fù)載加大時(shí)（非超載）就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況。②精度高。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而準(zhǔn)確定位。一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步距角的3-5%，且不累積。③控制方便。數(shù)字特征比較明顯，可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。④整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)的速度和位置需要精確控制的機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，調(diào)整困難，使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)后，使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單和緊湊。⑤步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。⑥步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)。（2）簡(jiǎn)述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展（4分）①第一臺(tái)電磁式（反應(yīng)式）步進(jìn)電機(jī)于1882年由法國(guó)科學(xué)家發(fā)明。20世紀(jì)初，電磁式步進(jìn)電機(jī)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和改進(jìn)，例如增加線圈數(shù)目、改善磁路結(jié)構(gòu)等，使其性能和精度有了顯著提升。②勵(lì)磁式（磁滯式）步進(jìn)電機(jī)是20世紀(jì)40年代出現(xiàn)的一種新型步進(jìn)電機(jī)。勵(lì)磁式步進(jìn)電機(jī)的出現(xiàn)使步進(jìn)電機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。③混合式步進(jìn)電機(jī)是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一種新型步進(jìn)電機(jī)。它結(jié)合了電磁式步進(jìn)電機(jī)和勵(lì)磁式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，混合式步進(jìn)電機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了步進(jìn)電機(jī)在精密儀器、醫(yī)療設(shè)備、數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。④直線步進(jìn)電機(jī)是21世紀(jì)初出現(xiàn)的一種新型步進(jìn)電機(jī)。與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)不同，直線步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是直線運(yùn)動(dòng)的，可用于實(shí)現(xiàn)直線定位和運(yùn)動(dòng)控制。直線步進(jìn)電機(jī)具有高精度、高速度和高加速度等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、印刷設(shè)備、光刻機(jī)等領(lǐng)域。（3）不同廠家，不同品牌的步進(jìn)電機(jī)銘牌描述方式有較大差異，根據(jù)教材示例，解讀步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)代號(hào)：1701HY56A2G（6分）①②③④⑤⑥⑦⑧解：①機(jī)座號(hào)：電機(jī)外形尺寸(10倍的英制尺寸)，17=1.7＂。 ②電機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度編號(hào)（不包含出軸部分）。③類型號(hào)：“H”表示混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。④電機(jī)步距角：Y步距角1.8°，圓形步進(jìn)電機(jī)。⑤表示10倍數(shù)電動(dòng)機(jī)額定工作電流，56＝5.6A。⑥表示電動(dòng)機(jī)電流單位A（安培）。⑦2：雙輸出軸。⑧非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品代號(hào)：G帶減速箱（gearbox）。（4）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器選型的一些關(guān)鍵性能指標(biāo)包括哪些方面？（5分）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的區(qū)別，主要是在一些關(guān)鍵的性能指標(biāo)上，一般來(lái)說(shuō)包括以下這些方面：電流：驅(qū)動(dòng)器的最大持續(xù)電流，即驅(qū)動(dòng)器能夠持續(xù)穩(wěn)定輸出的最大電流。這個(gè)參數(shù)對(duì)于驅(qū)動(dòng)器的性能和穩(wěn)定性有很大的影響。電壓：驅(qū)動(dòng)器的額定電壓，即驅(qū)動(dòng)器可以承受的最大電壓。一般來(lái)說(shuō)，電壓越高，驅(qū)動(dòng)器的輸出功率也就越大。頻率：驅(qū)動(dòng)器的最高工作頻率，這個(gè)參數(shù)會(huì)影響到步進(jìn)電機(jī)的速度。一般來(lái)說(shuō)，頻率越高，電機(jī)的速度也就越快。精度：驅(qū)動(dòng)器的精度（細(xì)分?jǐn)?shù)），一般來(lái)說(shuō)是指電機(jī)的步進(jìn)角度。這個(gè)參數(shù)影響到電機(jī)的定位精度。精度越高，電機(jī)就能更精確地控制位置。噪音：驅(qū)動(dòng)器的噪音大小，這個(gè)參數(shù)影響到電機(jī)的運(yùn)行噪音。噪音越小，電機(jī)的運(yùn)行聲音也就越安靜。（5）請(qǐng)簡(jiǎn)述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線要求。（5分）①為了防止驅(qū)動(dòng)器受干擾，建議控制信號(hào)采用屏蔽電纜線，并且屏蔽層與地線短接，除特殊要求外，控制信號(hào)電纜的屏蔽線單端接地：屏蔽線的上位機(jī)一端接地，屏蔽線的驅(qū)動(dòng)器一端懸空。同一機(jī)器內(nèi)只允許在同一點(diǎn)接地，如果不是真實(shí)接地線，可能干擾嚴(yán)重，此時(shí)屏蔽層不接。②脈沖和方向信號(hào)線與電機(jī)線不允許并排包扎在一起，最好分開(kāi)至少10cm以上，否則電機(jī)噪聲容易干擾脈沖方向信號(hào)引起電機(jī)定位不準(zhǔn)，系統(tǒng)不穩(wěn)定等故障。③如果一個(gè)電源供多臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，應(yīng)在電源處采取并聯(lián)連接，不允許先到一臺(tái)再到另一臺(tái)鏈狀式連接。④嚴(yán)禁帶電拔插驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)電P2端子，帶電的電機(jī)停止時(shí)仍有大電流流過(guò)線圈，拔插P2端子將導(dǎo)致巨大的瞬間感生電動(dòng)勢(shì)將燒壞驅(qū)動(dòng)器。⑤嚴(yán)禁將導(dǎo)線頭加錫后接入接線端子，可能因接觸電阻變大而過(guò)熱損壞端子。⑥接線線頭不能裸露在端子外，以防意外短路而損壞驅(qū)動(dòng)器。（6）DM556驅(qū)動(dòng)器電流設(shè)置時(shí)，對(duì)于同一電機(jī)，電流設(shè)定值越大時(shí)，電機(jī)輸出力矩越大，但電流大時(shí)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱也比較嚴(yán)重?？砂凑漳男┓绞皆O(shè)置？（5分）①四線電機(jī)：輸出電流設(shè)成等于或略小于電機(jī)額定電流值；②六線電機(jī)高力矩模式：輸出電流設(shè)成電機(jī)單極性接法額定電流的50%；③六線電機(jī)高速模式：輸出電流設(shè)成電機(jī)單極性接法額定電流的100%；④八線電機(jī)串聯(lián)接法：輸出電流可設(shè)成電機(jī)單極性接法額定電流的70%；⑤八線電機(jī)并聯(lián)接法：輸出電流可設(shè)成電機(jī)單極性接法額定電流的140%。（7）什么是矩頻特性？為什么當(dāng)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所能帶動(dòng)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩值將逐步下降？（5分）①矩頻特性是指電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的最大輸出轉(zhuǎn)矩T與f兩者間的關(guān)系。②定子繞組負(fù)載的影響。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的每一相線圈都是一個(gè)電感負(fù)載，線圈的通電和關(guān)閉，就相當(dāng)于對(duì)電感負(fù)載的沖放電。電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，線圈充電頻率也升高，由于電感負(fù)載的積分作用，線圈充電頻率升高后線圈內(nèi)的電流就不能達(dá)到較大值，因而電機(jī)的輸出扭矩隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)速的升高而降低。③反向電動(dòng)勢(shì)的影響。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致輸出力矩下降。（8）電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行，如果等于或接近于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩頻率時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)低頻共振。步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)和噪聲大是其固有的缺點(diǎn)，一般可采用以下方案來(lái)克服：（5分）①如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)，可通過(guò)改變減速比提高步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行速度。②采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器，這是最常用的，最簡(jiǎn)便的方法。因?yàn)榧?xì)分型驅(qū)動(dòng)器電機(jī)的相電流變流較半步型平緩。③換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)，或兩相細(xì)分型步進(jìn)電機(jī)。④換成伺服電機(jī)，幾乎可以完全克服震動(dòng)和噪聲，但成本較高。⑤在電機(jī)軸上加磁性阻尼器，市場(chǎng)上已有這種產(chǎn)品，但機(jī)械結(jié)構(gòu)改變較大。4.計(jì)算題（共2題，共10分）（1）設(shè)工作臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)直接經(jīng)絲桿螺母副驅(qū)動(dòng)，絲桿螺距為5mm，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角為1.5°，工作方式三相六拍，工作臺(tái)最大行程為400mm，求：①脈沖當(dāng)量；②走完最大行程，控制器發(fā)出的脈沖總數(shù)是多少？圖4-46工作臺(tái)示意圖解：①計(jì)算脈沖當(dāng)量：已知i=1，p=5mm，=1.5°由公式，得：=（5/360）1.5=0.02083(mm)②計(jì)算脈沖數(shù)n：已知：工作臺(tái)最大行程為L(zhǎng)=400mm，則n=Ln=L/=400/0.02083=19200步（2）設(shè)有一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)減速齒輪副驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，其參數(shù)符號(hào)如下：脈沖當(dāng)量，滾珠絲桿的基本導(dǎo)程為p。步進(jìn)電機(jī)的步距角為，減速齒輪比為1：i。問(wèn)題：①試寫出、、p、i之間的關(guān)系；②若=0.001mm，p=5mm，減速比為1：5，問(wèn)選擇步進(jìn)電機(jī)的步距角應(yīng)為多少？解：①脈沖當(dāng)量：②5.實(shí)訓(xùn)與綜合題（共2題，共16分）（1）步進(jìn)電機(jī)在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，請(qǐng)分析原因并解決。（6分）（2）完成沖壓機(jī)床項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)）中Y軸的PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及兩相混合式步進(jìn)的接線電路圖的繪制。已知：絲杠導(dǎo)程P=5mm、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置為3200（即3200脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈）。（10分）①根據(jù)題目要求繪制電路圖；②請(qǐng)計(jì)算導(dǎo)軌運(yùn)行200mm時(shí)，控制器所需要發(fā)送的脈沖數(shù)；③繪制I/O分配表（不繪制扣分）。行程200mm需要脈沖數(shù)為：200/5*3200=128000個(gè)；I/O地址分配表序號(hào)輸入名稱輸入地址序號(hào)輸出名稱輸出地址1Y方向正限位I1.31Y軸電動(dòng)機(jī)脈沖Q0.22Y方向負(fù)限位I1.42Y軸電動(dòng)機(jī)方向Q0.33Y軸原點(diǎn)I1.53Y軸電動(dòng)機(jī)使能Q2.24進(jìn)給電動(dòng)機(jī)停止I2.15進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)位I2.36進(jìn)給電動(dòng)機(jī)起動(dòng)I2.47進(jìn)給系統(tǒng)回原點(diǎn)I2.58急停I習(xí)題1、選擇題（1）兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)定子上的繞組在空間相隔(C)。A.30°B.60°C.90°D.180°（2）在相同的體積和重量下，一定的功率范圍內(nèi)，空心杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)與鼠籠轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)相比（A）。A.產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和輸出功率都??；B.產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、輸出功率小；C.產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小、輸出功率大；D.產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和輸出功率都大（3）一般把伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻R設(shè)計(jì)得很大，電動(dòng)機(jī)在失去控制信號(hào)，成單相運(yùn)行時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩將出現(xiàn)在（C）附近A.S<1B.S=1C.S>1D.都有可能(4)下列不屬于兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法的有（D）。A.幅值控制B.相位控制C.幅相控制D.頻率控制（5）伺服單元位置環(huán)增益越大，伺服系統(tǒng)的響應(yīng)越（A）。A.快B.慢；C.滯后C.響應(yīng)與增益無(wú)關(guān)（6）現(xiàn)代高性能的伺服系統(tǒng)中，多數(shù)進(jìn)給交流伺服電動(dòng)機(jī)采用（A）A.永磁式同步電動(dòng)機(jī)B.鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)C.步進(jìn)電機(jī)D.有刷電動(dòng)機(jī)（7）閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋裝置（D）。A.裝在電機(jī)軸上B.裝在位移傳感器上C.裝在傳動(dòng)絲杠上D.裝在機(jī)床移動(dòng)部件上（8）進(jìn)給伺服系統(tǒng)是一種（A）系統(tǒng)。A.位置控制B.速度控制C.轉(zhuǎn)速控制D.轉(zhuǎn)矩控制(9)交流伺服電動(dòng)機(jī)銘牌一般包含電機(jī)類型、額定功率、反饋方式等信息。110SJT-B-M04030型號(hào)交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是（B）。A.40N·mB.4N·mC.40N·mmD.4N·mm(10)通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)上編碼器測(cè)量工作臺(tái)移動(dòng)距離，稱為（）。這種伺服系統(tǒng)稱為（A）。A.間接測(cè)量半閉環(huán)系統(tǒng)B.直接測(cè)量半閉環(huán)系統(tǒng)

C.間接測(cè)量閉環(huán)系統(tǒng)D.直接測(cè)量閉環(huán)系統(tǒng)（11）絕對(duì)移動(dòng)指令“MC_MoveAbsolute”的啟動(dòng)命令輸入端口“Execute”（B）。A.高電平有效。B.脈沖上升沿有效。C.低電平有效。D.脈沖下降沿有效。（12）TECO伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)置位置控制模式的參數(shù)是（A）A.Cn001=2B.Cn002=H0011C.Pn301=H0000D.Pn314=12、填空題（1）伺服電動(dòng)機(jī)又稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，其任務(wù)是將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，以帶動(dòng)控制對(duì)象。3（2）伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和檢測(cè)元件構(gòu)成。3（3）按照電流種類不同，伺服電動(dòng)機(jī)可分為交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。按照結(jié)構(gòu)來(lái)分，又可以分為有刷式伺服電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷式伺服電動(dòng)機(jī)。4（4）兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)定子上裝有兩個(gè)繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組，另一個(gè)是控制繞組。2（5）交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式有兩種，包括高電阻率導(dǎo)條的籠型轉(zhuǎn)子和非磁性空心杯轉(zhuǎn)子。2（6）兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，勵(lì)磁繞組始終接在電源上。在單相供電時(shí)合成電磁轉(zhuǎn)矩成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2（7）直流伺服電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式之不同可分為電磁式和永磁式兩種。2（8）交流伺服驅(qū)動(dòng)器通常有位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制三種控制模式。3（9）伺服驅(qū)動(dòng)器中的電子齒輪實(shí)際是一個(gè)分-倍頻器。1（10）伺服電動(dòng)機(jī)選型時(shí)，轉(zhuǎn)矩選擇的依據(jù)是電動(dòng)機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載兩種。23、簡(jiǎn)答題（1）簡(jiǎn)述沖壓機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的組成。（5分）電源：電源部分采用380V/220V變壓器得到220VAC電壓，然后通過(guò)開(kāi)關(guān)電源獲得24VDC電壓。電源部分負(fù)責(zé)給交流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、強(qiáng)電控制電路、PLC和控制面板等供電，并起到保護(hù)作用。伺服驅(qū)動(dòng)單元：電源要根據(jù)不同的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具體確定，在本項(xiàng)目的位置控制系統(tǒng)中，采用了永磁同步交流伺服電機(jī)，及對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器采用AC220V電源供電。強(qiáng)電控制電路：主要用于系統(tǒng)急停、伺服系統(tǒng)電路的上電等。PLC：采用西門子s7-1200型PLC，用于控制強(qiáng)電電路，進(jìn)而控制伺服驅(qū)動(dòng)器上電；控制伺服（電機(jī)）驅(qū)動(dòng)器的方向信號(hào)和速度信號(hào)；控制狀態(tài)指示燈等。控制面板：主要用于強(qiáng)電電路的急停輸入；PLC的起動(dòng)、停止等輸入和故障指示、正常指示等輸出。（2）簡(jiǎn)述與鼠籠轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)相比，空心杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。（4分）a.空心杯形與鼠籠形轉(zhuǎn)子相比較，非磁性杯形轉(zhuǎn)子慣量小，軸承摩擦阻轉(zhuǎn)矩小。b.由于空心杯形的轉(zhuǎn)子沒(méi)有齒和槽，所以定、轉(zhuǎn)子間沒(méi)有齒槽粘合現(xiàn)象，轉(zhuǎn)矩不會(huì)隨轉(zhuǎn)子不同的位置而發(fā)生變化，恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子一般不會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)象，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。c.由于空心杯形內(nèi)、外定子間氣隙較大（杯壁厚度加上杯壁兩邊的氣隙），所以勵(lì)磁電流就大，降低了電機(jī)的利用率，因而在相同的體積和重量下，在一定的功率范圍內(nèi)，空心杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)比鼠籠轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和輸出功率都小。d.空心杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和制造工藝比較復(fù)雜。（3）與分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相比，兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是什么？（5分）①起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖5-16中曲線1所示，與普通異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0＞1，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性〔機(jī)械特性〕更接近于線性，而且具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。②運(yùn)行范圍較寬，能在寬范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。根據(jù)圖5-16可知，轉(zhuǎn)差率S在0到1的范圍內(nèi)伺服電機(jī)都能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。③轉(zhuǎn)子的慣性小，響應(yīng)快，隨控制電壓改變反應(yīng)很靈敏。當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有起動(dòng)快、靈敏度高的特點(diǎn)。④在勵(lì)磁電壓不變的情況下，隨著控制電壓的下降，特性曲線下移。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨控制電壓的下降而均勻減小。⑤無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象?？刂齐妷阂坏┤∠妱?dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。（4）請(qǐng)進(jìn)行直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)的比較，簡(jiǎn)述相關(guān)要點(diǎn)。（4分）①直流伺服電動(dòng)機(jī)由于有電刷和換向器，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造麻煩，維護(hù)困難；換向器還能引起無(wú)線電千擾。而交流何服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，推護(hù)方便。故在確定系統(tǒng)中優(yōu)先考慮。②直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)就機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性相比，前者的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大，機(jī)械特性較硬；③直流伺服電動(dòng)機(jī)特性曲線線性度好，而交流伺服電動(dòng)機(jī)后者特性曲線為非線性的，這將影響到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械特性的非線性度越大，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度越低。④交流伺服電動(dòng)機(jī)中負(fù)序磁場(chǎng)的存在會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使得電動(dòng)機(jī)的損耗增大，電磁轉(zhuǎn)矩減小。當(dāng)輸出功率相同時(shí)，交流伺服電動(dòng)機(jī)的體積大，質(zhì)量重，效率低。（5）交流伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要包括哪幾個(gè)方面？（6分）①定位精度?？刂葡到y(tǒng)最終定位點(diǎn)與指定目標(biāo)值之前的靜態(tài)誤差即為定位精度，定位精度是評(píng)價(jià)位置伺服系統(tǒng)定位準(zhǔn)確度的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。②重復(fù)定位精度。這是伺服電機(jī)多次移動(dòng)到同一位置時(shí)的能力，通常以毫米或微米表示。它測(cè)量了伺服電機(jī)在不同時(shí)刻返回相同位置的一致性。③調(diào)速范圍。即電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。通常應(yīng)滿足D大于等于10000時(shí)，才能滿足低速加工