机电传动控制 教学大纲
课程名称：机电传动控制
学时：56＋8
授课对象：机械类各专业
先修课程：高等数学、物理、电路理论、电子技术、微型计算机及接口技术
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一、机电传动控制课程的性质、目的与任务
《机电传动控制》课程是机械电子工程专业的一门必修专业基础课。它是机电一体化人才所需电知识的躯体，是从机电一体化技术需要出发，为培养在机械电子领域中，即具有较高的理论知识，又具备一定的分析和解决实际问题能力的高级技术人才而设置的主干课程。
本课程集电机、电器、电力电子学、可编程序控制器、自动控制系统与一体的机电综合性课程。通过本课程的学习，使学生了解机电传动与控制系统的发展动向及最新技术，开阔学生的视野，使其适应不断发展的现代化生产的需要；掌握机电传动控制必须的基础理论知识，如：电动机、电器、电力半导体等的工作原理、特性、应用和选用方法；掌握由继电器-接触器、PLC等组成的常用机电传动控制系统的工作原理、特点、分析与设计方法；掌握常用的直流调速、交流调速以及伺服控制等各种开环、闭环控制系统的工作原理、特点、性能以及应用；通过具体的应用实例和试验环节，提高学生分析和解决实际问题的能力。
二、课程的基本要求
1.了解机电传动与控制系统的发展动向及最新技术，开阔学生的视野，使其适应
不断发展的现代化生产的需要；
2.掌握机电传动控制必须的基础理论知识，如：电动机、电器、电力半导体
等的工作原理、特性、应用和选用方法；
3.掌握由继电器-接触器、PLC等组成的常用机电传动控制系统的工作原理、
特点、分析与设计方法；
4.掌握常用的直流调速、交流调速以及伺服控制等各种开环、闭环控制系统
的工作原理、特点、性能以及应用；
5.通过具体的应用实例和试验环节，提高学生分析和解决实际问题的能力。
三、教学内容与学时分配
达到上述基本要求的讲课和习题课的课内学时为52学时，实验为8学时，复习、做习题、写实验报告等的课外学时为140学时。
四、作业要求
作业每4学时布置一次，每次题量平均不少于4题。
五、教学实验的基本要求
要求学生亲自动手进行实验，并认真完成实验报告，学生应完成如下几个基本实验：
1．继电器-接触器控制电路实验
增强对继电器、接触器等常用电器的感性认识，通过设计原理图和实验，把原理和实际连线联系起来
2．交流电动机性能实验
设计继电器-接触器控制电路，实现交流电动机的启动、制动和正反转并实验，达到更进一步的熟悉继电器-接触器控制电路的工作原理以及交流电动机的启动、制动和正反转的性能与实现方法。
3．交流电动机变频调速系统性能实验
由变频器和交流电动机组成交流调速系统，对工作台主轴进行速度控制，达到对熟悉交流电动机的调频特性、变频器的工作原理以及工作台调速的实现方法。
4．可编程序控制器顺序控制实验
用可编程序控制器实现工作台的顺序动作，掌握可编程序控制器最基本应用的方法。
5．可编程序控制器位置控制实验
用可编程序控制器实现位置控制，了解可编程序控制器在位置控制领域的应用，阔宽对可编程序控制器应用领域的认识。
6．步进电动机及系统性能实验；
加深对步进电动机性能的认识，了解步进电动机的控制方法。
上述为学生必做实验。为阔宽知识面，增强实际应用和动手能力，学生可在上述实验基础上进行创新设计和实验。
六、采用教材
《机电传动控制》邓星钟等主编华中理工大学出版社出版1998年
《机电传动控制实验指导书》
机电传动控制期末考试复习题
机电传动与控制 一、填空题 1、凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换、和调节目的的电气元件统称为电器。 2、电器按工作电压等级分为低压电器和高压电器。 3、低压电器是指，工作电压在交流1200V或直流在1500V以下的各种电器。 4、高压电器是指，工作电压在交流1200V或直流在1500V以上的各种电器。 5、电器按用途分为控制电器、主令电器、保护电器、配电电器和执行电器。 6、电器按工作原理分为电磁式电器和非电量控制电器。 7、电磁式电器大多主要由感测部分（电磁机构）和执行部分（触头系统）组成。 8、电磁机构是电磁式电器的感测部分，它的主要作用是将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作，从而完成接通和分断电路。 9、电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁等组成。 10、常用的磁路结构分为衔铁沿棱角转动的拍合式铁心、衔铁沿轴转动的拍合式铁心、衔铁直线运动的双E型直动式铁心。 11、电磁式电器分为直流和交流两大类，都是利用电磁感应原理制成。 12、吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。 13、所谓电磁铁的吸力特性，是指电磁吸力Fat随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。 14、所谓电磁铁的反力特性，是指反作用力Fr随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。 15、交流电磁铁装短路环的作用是消除振动和噪声。 16、电器的触头主要有桥式触头和指形触头两种结构型式。 17、常用的灭弧方法有电动力灭弧、磁吹灭弧、灭弧罩灭弧和栅片灭弧等。 18、常用的开关电器主要有刀开关、转换开关、断路器和漏电保护断路器。 19、刀开关由操作手柄、触刀、静插座和绝缘底板组成。 20、刀开关按刀数分为单极、双极和三极。 21、转换开关又称组合开关。 22、断路器俗称自动开关，是用于低压配电电路不频繁通断控制，在电路发生短路、过载或欠电压等故障时，能自动分断故障电路，是低压配电线路中应用广泛的一种保护电器。 23、漏电保护断路器是一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。 24、熔断器是用于配电线路的严重过载和断路保护。 25、熔断器的安秒特性是指熔断器的熔断时间与熔断电流的关系曲线。 26、熔断器的类型主要有：插入式、螺旋式、封闭管式和新型熔断器四种。 27、选择熔断器时，其额定电压应大于或等于线路的工作电压。 28、熔体额定电流电流的大小与负载的大小及性质有关。 29、主令电器是自动系统中专用于发布控制指令的电器。 30、主令电器按作用分为控制按钮、位置开关、万能转换开关和主令控制器等。 31、行程开关是一种利用生产机械的某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。 32、接近开关又称无触点行程开关，是以不直接接触方式进行控制的一种位置开关。 33、万能转换开关是一种多档位、控制多回路的组合开关，用于控制电路发布控制指令或用于远距离控制。 34、接触器能频繁地接通或断开交直流主电路，实现远距离自动控制。 35、接触器有交流接触器和直流接触器两类。 36、继电器是根据某种输入信号接通或断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。 37、继电器按输出形式分为有触点和无触点两类。
机电传动控制基础复习题.doc
机电传动控制基础复习题 1.机电传动系统的主要组成部分。 机电传动系统山电动机、电气控制电路以及电动机和运动部件和厲联系的传动机构三大部分构成。2.电动机口动控制方式大致可分为哪三种？断续控制、连续控制和数字控制三种。 3.三相异步电动机的定子绕组的连接方式有哪两种？星形联接和三角形连接。 4.三相界步电动机的转速的计算公式？ =720(1 - J)= P 5.三相异步电动机的起动电流1st为额定电流IN的4~7倍。 6.请画出三相异步电动机的机械特性曲线，并在图中指出反映电动机工作的特殊运行点。见教材第7贝，图1.9三相界步电动机的固有特性。 7.三相界步电动机起动方法有哪几种？直接起动、降压起动以及绕线型电动机转了串电阻起动。 8.三相异步电动机的制动方法冇哪儿种？ 能耗制动，反接制动和回馈制动。9.常用的低压电器由哪儿种？ 答：1）执行电器，如电磁铁、接触器。2）检测电器，如按钮开关、行程开关、电流及电压继电器、速度继电器等；3）控制电器，如屮间继电器、时间继电器；4）保护电器，如热继电器、熔断器、低压断路器（自动空气开关）。 10.电气设备图纸有哪三类？ 电气控制原理图、电气设备位置图和电气设备接线图。11.电气原理图的绘制原则？ 12.常见棊木控制电路的工作原理和工作过程？（正反转控制电路/起动控制电路/制动控制电路）——本题以正反转为例说明答：止反转控制原理：使用两个接触器使通入电动机的三相电源中的任意两相交换。 FUI FU2 动作过程：正转?停止?反转
按下正转按钮SB2,接触器KM1的线圈得电白锁，电动机正转。按下停止按钮SB1,接触器KM1的线圈失电，电动机停转。按下反转按钮SB3,接触器KM2的线圈得电自锁，电动机反转。 13.界步电动机反接制动的原理？ 改变异步电动机定了屮三相电源的和序，使定了产生反向旋转磁场作用于转了，从而产生强力制动力矩。 14.界步电动机能耗制动的方法及原理？ 能耗制动方法:切断电机主电源后，立即在电动机定子绕组中通入恒定直流。 能耗制动原理:恒定直流产牛恒定磁场，转子切割恒定磁场产住感应电流再与恒定磁场作川产生制动转矩，迅速消耗电动机的转动动能，实现制动。15.双速电动机调速原理？改变极对数P。 16.指出下图中的点动和长动按钮? 17.互锁的概念及实现方法？ 互锁实际上是一种联锁关系，但它强调触点之间的互锁关系（即：要求两个动作互和排斥时使用）。最典型的互锁是电动机正、反转Z间的互锁。实现方法是：将己方的常闭触点串入对方的线圈Z前。常见的电气保护环节有哪些？热继电器起什么保护作用？ 答：常见的电气保护环节冇：短路保护、过载保护、零压与欠压保护、过流保护。热继电器起过载保护的作用。19.变速时的瞬时电动控制的作用是什么？ 保证变速后，齿轮的良好接触。27.无级调速静态技术指标主要有哪两项？ 答：主要冇静差率和调速范围两项28?静差度的定义？ 电动机在某-?机械特性曲线所示状态下运行吋，额定负载下所产生的转速降落AnN为理想空载转速nO之比，称为静差率，用s表示，即s=AnN/nOo 30.他励总流电动机的调速方法？ 答：1）改变电枢电压调速（调压调速）一额定转速nN以下的调速；2）改变主磁通调速（调磁调速）一额
机电传动控制课程设计解析
学号：0121018700306 课程设计 题目组合机床加工过程PLC自动控制设计 学院物流学院 专业物流工程 班级行政1001班 姓名徐宏华 指导教师徐沪萍 2013 年 6 月29 日
课程设计任务书 学生姓名：徐宏华专业班级：物流行政1001班 指导教师：徐泸萍工作单位：物流学院 题目: 组合机床加工过程PLC自动控制设计 初始条件： 1.编程环境：Step7v5.5软件 2.PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300 3.机电传动的相关资料指导书 4.仿真环境：S7-PLCSIM 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 液压滑台式组合机床在原位启动后，快速向前到设定的位置时转为慢速前进，到达攻丝进给位置时停止前进，转为攻螺纹主轴转动，丝锥能向前攻入，打到规定深度时，主轴快速制动。接着攻螺纹反转退出，回到原位时快速制动，同时滑台能快速退回原位，并在原位停止。 时间安排：十八周 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
本科生课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日
目录 摘要------------------------------------------------------------------------------------------------- 0第一章基本知识介绍 ------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 设计的任务要求--------------------------------------------------------------------- 1 1.2 组合机床概述------------------------------------------------------------------------ 2 1.2.1 组合机床部件分类 --------------------------------------------------------- 2 1.2.2 组合机床的特点 ------------------------------------------------------------ 2 1.3 PLC控制系统 ----------------------------------------------------------------------- 3 1.3.1 PLC简介 --------------------------------------------------------------------- 3 1.3.2 PLC控制系统设计的基本原则 ------------------------------------------ 4 1.3.3 PLC控制系统的一般步骤 ------------------------------------------------ 4第二章总体方案选择和控制方式选择----------------------------------------------------- 6 2.1 总体方案选择------------------------------------------------------------------------ 6 2.2 控制方式的选择--------------------------------------------------------------------- 6第三章电路图的设计 -------------------------------------------------------------------------- 6 3.1 主电路的设计------------------------------------------------------------------------ 6 3.2 PLC的I/O地址分配--------------------------------------------------------------- 8第四章控制程序的设计 --------------------------------------------------------------------- 10 4.1 顺序功能图的设计---------------------------------------------------------------- 10 4.2 梯形图的设计---------------------------------------------------------------------- 11 4.3 语句表的设计---------------------------------------------------------------------- 15 第五章调试及结果分析 ------------------------------------------------------------------- 21 5.1 硬件组态---------------------------------------------------------------------------- 21 5.2 仿真结果分析---------------------------------------------------------------------- 21 感想----------------------------------------------------------------------------------------------- 25 参考资料书-------------------------------------------------------------------------------------- 26
机电传动控制复习提纲和重点
机电传动控制复习提纲 第一章 机电传动的动力学基础 1. 机电传动运动方程的几种形式 2.1、2.2、2.3题 2. 飞轮矩、转动惯量的折算 2.7、2.8 3. 机电传动系统稳定平衡点的判断 2.11 第三章 直流电机的工作原理与特性 1. 基本方程 电动势方程：e E k n φ= 电磁转矩方程：t a T k I φ= 电枢回路电动势平衡方程：a U E I R =+ 2. 固有机械特性与人为机械特性（电枢串接电阻、改变电枢电压、改变磁通）的曲线与特 点 3. 计算题类型：3.10、3.15；分析题类型：3.21 第四章 机电传动系统的过渡过程（略） 第五章 交流电动机的工作原理及特性 1. 固有机械特性（式5.27）与人为机械特性（降低电源电压、定子回路串接电阻或电抗、 改变电源频率、转子回路串接电阻） 2. 交流电机启动方法 3. 三相异步电动机调速特性（式5.36） 4. 单相异步电动机工作原理 5. 计算题类型：5.6、5.11 第六章 控制电机 1. 两相交流伺服电机消除自转的方法 第七章 机电传动控制系统中常用的检测元件 略 第八章 继电器-接触器控制
1.继电器-接触器控制的基本线路 （直接启动、转子串接电阻启动、正反转控制、Y—△接法降压启动） 例题：8.18 第九章PLC控制 1.PLC基本结构 2.PLC等效继电器 3.梯形图编程 4.例题：三相异步电机启停控制、三相电机正反转控制、三相电机Y-△启动控制、搬运机 械手控制 《机电传动控制》复习重点 第2章机电传动的动力学基础 ?机电传动系统的运动方程式 ?会判断驱动力矩和负载力矩的正负号 ?并能够根据该方程式判断机电系统的运动状态 ?动态转矩的概念 ?机电传动的负载特性 ?什么是负载特性：电动机轴上的负载转矩与转速之间的关系 ?4种典型的负载特性曲线 ?恒转矩负载包括反抗性恒转矩负载和位能性负载 ?机电传动稳定运行的条件 ?充分必要条件 ?掌握判断稳定工作点的方法 第三章直流电机的工作原理及特性 ?直流电机既可以用作电动机也可以用作发电机 ?任何电机的工作原理都是建立在电磁力和电磁感应的基础上的 ?直流电机做发电运行和电动运行时都会产生电动势E和电磁转矩T，但是不同的运行方 式下其作用是不同的 ?电势平衡方程 ?力矩平衡方程 ?并励发电机电压建立的三个条件是什么？ ?直流发电机的机械特性 ?机械特性曲线（绘制） ?机械特性硬度的概念 ?人为机械特性对应的不同的特性曲线 ?串励电动机的机械特性，为什么串励电动机不能空载运行？ ?直流电机的启动特性
卧式镗床(T68)-机电传动控制课程设计任务书
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 机电工程学院机械设计制造及自动化专业 班：学号：姓名： 一、课程设计课题某型号卧式镗床的电气控制系统设计 二、课程设计工作自至 三、课程设计技术说明和控制要求 1、设备机械部分运动说明 某型号卧式镗床主要有床身、前立柱、镗头架、工作台、后立柱和尾架等部分组成。其运动形式有三种：镗轴与花盘的旋转运动为主运动；进给运动包括镗轴的轴向进给、花盘上刀具的径向进给、镗头的垂直进给、工作台的纵向与横向进给；辅助运动为工作台的旋转、后立柱的水平移动、尾架的垂直移动及各部分的快速移动。 2、设备电气控制要求及技术参数 1）主运动与进给运动由同一台双速电动机M1拖动，各方向的快速运动由另一台电动机M2拖动 2）主轴旋转和进给都有较大的调速范围 3）要求M1能正反转，能正反向点动，并带有制动，各方向的进给都能快速移动，正反向都能短时点动 4）必要的保护环节、连锁环节、照明和信号电路 5）电动机的功率 M1：5.2KW M2：3KW
四、课程设计的主要内容 1、分析设备的电气控制要求，制定设计方案、绘制草图； 2、进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图（包 括主电路和控制电路）； 3、通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书 五、课程设计时间安排 六、主要参考资料 1、齐占庆. 机床控制技术. 北京: 机械工业出版社，1999 2、邓星中主编. 机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社，2001 3、齐占庆. 王振臣主编. 电器控制技术. 北京：机械工业出版社, 2002 4、陈远龄. 机床电气自动控制. 重庆：重庆大学出版社，1997 5、方承远.工厂电气控制技术. 北京: 机械工业出版社，2000 6、张万奎主编.机床电气控制技术.北京：中国林业出版社，北京大学出版社， 2006
机电传动控制期末考试试卷及答案
五、计算题（要求写出主要步骤每题10分） 1.有台直流他励电动机，其铭牌数据为：PN＝5．5kW，UN=Uf=220V，nN=1500r／min，η=0．8，Ra＝0．2 Ω。试求： ①额定转矩TN ②额定电枢电流IaN； ③额定电枢电流时的反电势； ④直接启动时的启动电流； ⑤若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串人多大的启动电阻?此时启动转矩为多少? 解：1. TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35 N.m 2. IaN=pN/ (ηUN)=31.25A 3.E=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V
4.Ist=UN/Ra=220/0.2=1100A 5.I’st=UN/(Ra+Rad) ≤3IsN Rad≥UN/3IaN-Ra=220/(3*31.25)-0.2=2.15Ω T’st=KtφI’st=(9.55E/nN)3IaN=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6 N.m 2．某一调速系统在高速时的理想空载转速no1=1450r／min，低速时的理想空载转速n02=100r／min，额定负载时的转速降△nN=50rmin。 ①试画出该系统的静特性； ②求出调速范围D和低速时系统的静差度s2； ③在nmax与s2一定时，扩大调速范围的方法是什么?调速系统中应采取什么措施保证转速的稳定性? 解： 1.静特性 2. D=nmax/nmin=(n01- △nN)/ (n02- △nN) =(1450-50)/(100-50)=28 S2= △nN/n02=0.5 2.有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Tst=1.2TN(TN为额定转矩)，若采用Y—Δ换接启动，试问当负载转矩TL=35％TN时，电动机能否启动?为什么? TstY=1/3*1.2TN=0.4TN>0.35TN=TL 3.试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速?减速?还是勾速?(图中箭头方向为转矩的实际作用方向) 一、分析与简答题 1.请简述机电传动系统稳定运行的条件。 a)电动机的机械特性曲线n=f（T M）和生产机械的特性曲线n=f（T L）有交点（即拖动系统的平衡点）； b)当转速大于平衡点所对应的转速时，T M＜T L，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有T M－T L＜ ０。而当转速小于平衡点所对应的转速时，T M＞T L，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有T M －T L＞０。 2.请解释机电传动系统稳定运行的含义。 a)是系统应能以一定速度匀速运转 b)是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证在 干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。 3.请简述并励发电机电压能建立的条件。 a)发电机的磁极要有剩磁； b)起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同； c)励磁电阻不能过大。 4.请简述电动机制动的稳定制动和过渡制动状态的共同点和不同点。 a)两种制动状态的区别在于转速是否变化 b)两种制动状态的相同点在于电动机发出的转矩与转速方向相反。 5.请简述直流他励电动机的三种制动方式的接线方法。
机电传动控制-复习提纲
一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在答题纸的相应位置。答案选错或未选者，该题不得分。每小题×分，共×分） 1.下列低压电器不属于自动电器的是( ) A.接触器 B.继电器 C.刀开关 D.自动开关 2.电路中实现短路保护的是( ) A.接触器 B.时间继电器 C.熔断器 D.热继电器 3.在控制回路的线圈支路中互串对方的动断辅助触点，达到保护的目的，这种保护称为( ) A.自锁 B.互锁 C.启动 D.停止 4.下列编程元件，不能由程序改变状态的是 ( ) A.X B.Y C.M D.T 二、填空题（每空×分，共×分） 1.PLC的工作方式分五个阶段：自诊断、与编程器通信、__________、__________和____________。 2.电流继电器分为________和______。 3.PLC的栈指令包括_________，__________和_________。 三、简答题（每题×分，共×分） 1.画出接触器线圈、常开主触点图形符号，文字符号。 2.画出延时闭合时间继电器线圈、常开触点图形符号，文字符号。
3.画出热继电器的热元件、动断触点图形符号，文字符号。 4.画出延时断开时间继电器线圈、动合触点图形符号，文字符号。 5.画出过电流继电器线圈、欠电压继电器线圈图形符号，文字符号。 6.画出停止按钮、复合按钮图形符号，文字符号。 7.画出速度继电器转子、动合触点图形符号，文字符号。 8.画出行程开关动合触点、动断触点图形符号，文字符号。 9.写出下面梯形图的指令表。
LD X000 AND X001 ORI X002 ANI X003 ORI X004 OUT Y001 LD X005 AND X006 OUT Y002 AND X007 OUT Y003 END 10.写出下面梯形图的指令表。 LD X000 AND X001 LDI X002 ANI X003 ORB OUT Y001 LD X004 AND X005 ORI X006 OUT Y002 END 四、计算及设计题（每题×分，共×分） 1.设计三相电机“启动―保持－停止”继电接触控制线路，包括主电路，控制电路。
机电传动控制课程设计
机电传动控制课程设计 一、目录 引言 2 设计说明相关内容 （一）、课程设计题目 3 （二）、设计目的及要求 3 （三）、设计内容 4 一、控制方案设计 4 二、线路设计 4 三、控制电路的设计 6 四、元件的选取 6 五、柜体设计 8 六、结束语 11 七、参考文献 12
二、引言 《机电传动控制》课程是机械制造及其自动化专业的一门必修专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的躯体。在学习《机电传动控制》这门课程的时候，我能够深刻的体会到其重要性。作为机械类专业本基础教材，本课程涵盖了经典控制理论的基本原理和基本知识，内容与机械类课程现代控制理论相衔接。本书所讲内容突出机电结合，电为机用。在保证基本内容的前提下，简化理论分析，加强反映了当前机电领域的新技术和新知识，加强实例的分析、设计，力求做到内容深入浅出、重点突出，以利于我们开拓思路、深化知识。《机电传动控制》是机械设计制造及其自动化专业系列的教材之一，可以作为机械类专业及与之相近专业的同学们学习和研究。本课程不仅在于它是一门系统理论基础课程，是我们掌握控制论的基础知识，解决机械工程中的控制问题，更重要的是通过呵护唯物辩证法的方法论的建明阐述，使我们学会用控制理论观点，系统论方法，分析、处理机械工程中遇到的难题，启迪和发展我们的思维，培养我们分析问题和解决问题的能力。 由于现代科学和计算机技术的迅速发展，控制理论应用于机械工程的重要性日益明显。将理论联系实际，展开设计的课程设计实践，可以激发我们对该课程的学习兴趣而且能够让我们初步掌握系统性能分析及系统设计的基本方法，为专业课学习和参加控制工程实践打下必要的基础。由此可见，本次课程设计势在必行！
机电传动控制考试试卷及答案
机电传动控制期末考试试卷及答案 一、分析与简答题 1.请简述机电传动系统稳定运行的条件。 a)电动机的机械特性曲线n=f（T M）和生产机械的特性曲线n=f（T L）有交点（即拖动系统的平衡点）； b)当转速大于平衡点所对应的转速时，T M＜T L，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有T M－T L＜０。而当转速小于平衡点所对应的转速时，T M＞T L，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有T M－T L＞０。 2.请解释机电传动系统稳定运行的含义。 a)是系统应能以一定速度匀速运转 b)是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。 3.请简述并励发电机电压能建立的条件。 a)发电机的磁极要有剩磁； b)起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同； c)励磁电阻不能过大。 4.请简述电动机制动的稳定制动和过渡制动状态的共同点和不同点。 a)两种制动状态的区别在于转速是否变化 b)两种制动状态的相同点在于电动机发出的转矩与转速方向相反。 5.请简述直流他励电动机的三种制动方式的接线方法。 a)反馈制动为正常接法； b)反接制动：电源倒拉反接改变电枢电压的极性；倒拉反接制动在电枢电路内串入附加电阻； c)能耗制动将外部电枢电压降为零，并将电枢串接一个附加电阻短接。 6.为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？
因电枢加上额定电压，而电枢电阻很小，故a N ST R U I = 很大。 7. 对电动机的启动有哪些主要要求？ a) 启动转矩大，电流小 b) 平滑，安全可靠 c) 简单方便，功耗小 8. 直流他励电动机启动时，若在加上励磁电流之前就把电枢电压加上，这时会产生什么后果（从T L =0和T L =T N 两种情况加以说明）？ a) T L =0时飞车 b) T L =T N 时电枢电流很大。 9. 有静差调节系统和无静差调节系统的含义是什么？ a) 依靠被调量（如转速）与给定量之间的偏差来进行调节，使被调亮接近不变，但又必须具有偏差（即0≠?U ）的反馈控制系统，即有静差调节系统。该系统中采用比例调节器。 b) 依靠偏差进行调节，使被调量等于给定量（即0=?U ）的反馈控制系统，即无静差调节系统。该系统中采用比例积分调节器。 10. 什么叫调速范围？什么叫静差度？这两项静态指标之间有何关系？ a) 调速范围是指电动机在额定负载下最高转速和最低转速之比，即min max /n n D =； b) 静差率是指负载由理想空载转速到额定负载所对应的转速降落于理想空载转速之比，即0/n n S ?= c) D 与S 之间是相互关联的，调速范围是指在最低转速时还能满足给定静差率要求的转速可调范围；对静差率要求越小，允许的调速范围也越小。 11. 试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速？减速？还是匀速？（图中箭头方向为转矩的实际作用方向）
机电传动控制习题及复习大纲汇总
对应教材同志学等编《机电传动控制》国防工业出版社2011.8 第2章 机电传动系统的动力学基础 2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。 静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2-4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变 的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？ 答：为了使运动方程式的列出简化；负载转矩是静态转矩，可根据静态时功率守恒原则进行 折算；由于转动惯量与运动系统的动能有关，根据动能守恒原则进行折算。 2.5 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 2-6 反抗静态转矩和位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 答：反抗静态转矩是因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸和扭转等作用所产生的负载转矩；其特 点是：转矩方向与运动方向相反，总是阻碍运动的； 位能静态转矩是由物体的重力和弹性体的压缩、拉伸和扭转等作用所产生的负载转矩；其特点是：转矩方向恒定，与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向是促进运动。 2-7 在题2-7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。 答：机电传动系统稳定运行的必要条件:存在平衡点。即电动机的机械特性与生产机械的机 械特性曲线有交点; 充分条件:当转速偏离平衡点时，系统存在一个使其趋于平衡点的转矩差，即可以自动回复到平衡点。 如图（a,b,c,e ）所示，当系统转速偏离交点(>n a )时，就存在L M T T >，使系统减速，直到重新回到交点，又达到平衡；当系统转速
机电传动控制复习重点
机电传动控制复习重点 一：知识点 1 .加快机电传动系统过渡过程的方法 要想加快机电传动系统过渡过程，即减少过渡时间，应设法减小系统 的飞轮转矩GD^2和增大动态转矩Td. 2.直流电机的感应电势： 与电动机的结构有关的参数，称电势常数 为每一对极的磁通（WB ） n 为电枢转速（r/min ） E 为电动势（V ） 直流电机的电磁转矩： 与电动机的结构有关的参数，称转矩常数,=9.55k 为每一对极的磁通（WB ） Ia 为电枢总电流（A ） 3.直流发电机的分类 直流发动机的运行受励磁绕组连接方法的影响，因此直流发电机按历 次方法来分类，分为他励，并励，串励和复励发电机。 他励调节方法中改变电动机电枢供电电压属于恒转矩调速。 P38 4.三项异步电动机为什么叫做异步？ 定子通三相电，产生旋转磁场，旋转磁场带动转子旋转，异步是指磁 场旋转与电动面转子不是同步的，磁场比转子提前一定的角度 n k E e Φ=e k Φa t I k T Φ=Φ
5.为什么转子频率即产生电流的频率 6.电机直接启动，反转启动的优缺点，意义，特性 直接启动的优点：是所需设备少，启动方式简单，成本低。电动机直接启动的电流是正常运行的5倍左右，理论上来说，只要向电动机提供电源的线路和变压器容量大于电动机容量的5倍以上的，都可以直接启动。这一要求对于小容量的电动机容易实现，所以小容量的电动机绝大部分都是直接启动的，不需要降压启动。缺点：对于大容量的电动机来说，一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件，另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机，影响电动机的使用寿命，对电网不利，所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。 反接制动常用于位能性负载（如起重机），限制重物下放速度。 7. =60f/p 同步转速与电流频率成正比而与磁极对数成反比 8. S=-n/ 由于转子转速不等于同步转速，所以把这种电动机称为异步电动机，S称为转差率 9. 异步电动机的固有机械特性（P64） 三相异步电动机的机械特性有固有的机械特性和人为的机械特性之分。 1、固有机械特性：它上面有4个特殊点。 （1）电动机在没有任何负载情况下的空转，即T=0，n=(S=0)此时转
机电传动控制课程设计报告
机电传动控制课程设计报 告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
引言 作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。 可编程控制器的定义可编程控制器，简称PLC，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
1 PLC控制系统设计 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则： 1.最大限度地满足被控对象的控制要求 2.C控制系统安全可靠 3. 力求简单、经济、使用及维修方便 4. 适应发展的需要 PLC机型选择 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC 产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在可靠性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。 1、可编程控制器控制系统I/O点数估算 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的重要指标。根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，选择相应规模的可编程控制器并留有10%～15%的I/O 裕量。估算出被控对象上I/O点数后，就可选择点数相当的可编程控制器。如果是为了单机自动化或机电一体化产品，可选用小型机，如果控制系统较大，输入输出点数较多，被控制设备分散，就可选用大、中型可编程控制器。 2、内存估计 用户程序所需内存容量要受到下面几个因素的影响：内存利用率；开关量输入输出点数；模拟量输入输出点数。 （1）内存利用率用户编的程序通过编程器键入主机内，最后是以机器语言的形式存放在内存中，同样的程序，不同厂家的产品，在把程序变成机器语言存放时所需要的内存数不同，我们把一个程序段中的接点数与存放该程序段所代表的机器语言所需的内存字数的比值称为内存利用率。高的利用率给用
《机电传动控制》期末考试重点总结
第三章、直流电机 1、机械传动系统负载特性：恒转矩型（反抗性恒转矩负载、位能性恒转矩负载）、离心式通风机型、直线型、恒功率型负载特性。 2、要加快电动机系统过渡过程，应设法减小系统飞轮转矩和增加动态转矩。 3、他励直流电动机 （1）、为什么直流电动机不能直接启动？直流电动机启动方法： 电动机启动之前，n=0,E=0,Ra很小。电动机直接并入电网并施加额定电压时，启动电流Ist=Un/Ra,为额定电流的10-20倍。①在换向过程中，产生危险的电火花，甚至烧坏整流子。 ②过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引起绕组的损坏。③产生与启动电流成正比的启动转矩，在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲击，使机械传动部件损坏。④对电网供电电动机来说，过大的启动电流将使保护装置动作，从而切断电源，使生产机械停止工作，或引起电网电压下降，影响其它负载正常运行。 启动方法：①降压启动②在电枢回路中串接外加电阻启动。 问：为什么要逐级切除启动电阻？如果切除太快，会带来什么后果？ 如果启动电阻一下全部切除，在切除瞬间，由于机械惯性作用使电动机转速不能突变，再次瞬间转速维持不变。机械特性会转移到其他特性曲线上，此时冲击电流很大。如果切除太快，会有可能烧坏电动机。 （2）、调速：①改变电枢电路串接电阻Rad、(空载转速不变，随着电阻增加，转速降落增大，特性变软) ②改变电枢供电电压U、（空载转速随电压减小而减小，转速降落不变，特性硬度不变，恒转矩调速）③改变电动机主磁通φ（理想空载转速随磁通改变而改变，转速降落随磁通改变而改变，特性变软，恒功率调速） （3）、制动：反馈制动、反接制动（电源反接，倒拉反接制动）、能耗制动 4、问：一台直流电动机拖动一台卷扬机构，在重物匀速上升时将电枢电源反接，电动机经历了几种运行状态？①正向电动状态，由a到b特性曲线转变②反接制动状态，n降低，到达c点转速为零③反向电动状态，c→f，转速n逐渐反向增加④稳定平衡状态，到达f 平衡点，转速n不再变化 5、单相异步电动机采用定容分相式和罩极式法进行启动 第四章、交流电机 1、三相异步电动机 （1）、启动特性：启动电流大、启动转矩小。 启动方法：①直接启动、②电阻或电抗器降压启动、③Y-△降压启动、④自耦变压器降压启动、⑤软启动器------绕线异步电动机：逐级切除启动电阻法、频敏变阻器启动法。（2）、调速方法：①变极对数调速、②变转差率调速（调压调速、转子电路串接电阻调速）③变频调速（变压变频调速、恒压弱磁调速） （3）、制动方法：反馈制动、反接制动（电源反接，倒拉制动）、能耗制动 2、单相异步电动机启动：电容分相式异步电动机、罩极式单相异步电动机 3、同步电动机启动方法：异步启动法 4、三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？ 若电源电压降低, 电动机的转矩减小, 电流也减小. 转速不变. 5、结合交流异步电动机的机械特性分析，在负载转矩不变的情况下，当电源电压降低很多
机电传动控制复习资料
《机电传动控制》复习资料 第二章： 1.如何根据简图写出运动方程式并判断系统的运行状态？P19 T 2.3 2.如何判断TM 或TL 是拖动转矩还是制动转矩？ 无论是TM 或是TL 和n 的转向相同时时拖动转矩，和n 的转向相反时时制动转矩 3.如何判断系统的平衡点是否稳定运行点？P20 T2.11 4.什么是机电传动系统的负载特性（生产机械的机械特性） 同一转轴上负载转矩和转速之间的函数关系称为机电传动系统的负载特性 5.常见的生产机械的负载特性有哪几种？ 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 6.为什么要对负载转矩和转动惯量进行折算？ 为了列出多轴系统的运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到某一根轴上 第四章： 1.异步电动机的转子绕组有哪两种形式？ 线绕式和鼠笼式两种 2.简述三相异步电动机的工作原理 A 、三相正弦电流相位差为120°时，在定子绕组中产生旋转磁场 B 、由于旋转磁场的作用，在转子导体中产生感应电势和感应电流 C 、在旋转磁场和感应电流的作用下，产生使转子转动的电磁转矩 3.n0 n s 的含义是什么？ n ——转子的旋转速度（即电动机的转速） n 0 ——同步转速 S ——n0—n 与同步转速n0的比值称为异步电动机的转差率，用S 表示 0 0n n n s -= 4.三相异步电动机定子绕组线端 的连接方式有哪两种？如何选择接法？ 连接方式有：星型连接和三角形连接两种。 选择接法看P56例题4.1 5.三相异步电动机型号的意义。如：Y132S —6 Y ——电动机的系列代号 132——机座底面至输出轴的中心高为132mm S ——短机座（L 为长机座、M 为中机座） 6——磁极数为6 6.三相异步电动机的额定效率ηN 和额定转矩TN 如何计算 N η=N N N N I U P ?cos 3x100% TN=9.55nN PN 7.什么是三相异步电动机的固有机械特性？各有什么特点？ 异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性 特点： 1.T=0，n=n0（S=0），为电动机的理想空载工作点，此时电动机的转速为理想空载转速n0.
机电传动控制期末考试试卷及答案
五、计算题（要求写出主要步骤每题10分） 1.有台直流他励电动机，其铭牌数据为： PN＝5．5kW，UN=Uf=220V，nN=1500r／min，η=0．8，Ra＝0．2 Ω。试求： ①额定转矩TN ②额定电枢电流IaN； ③额定电枢电流时的反电势； ④直接启动时的启动电流； ⑤若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串人多大的启动电阻?此时启动转矩为多少? 解：1. TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35 N.m 2. IaN=pN/ (ηUN)=31.25A 3.E=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V 4.Ist=UN/Ra=220/0.2=1100A 5.I’st=UN/(Ra+Rad) ≤3IsN Rad≥UN/3IaN-Ra=220/(3*31.25)-0.2=2.15Ω T’st=KtφI’st=(9.55E/nN)3IaN=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6 N.m
2．某一调速系统在高速时的理想空载转速 no1=1450r／min，低速时的理想空载转速n02=100r／min，额定负载时的转速降△nN=50rmin。 ①试画出该系统的静特性； ②求出调速范围D和低速时系统的静差度s2； ③在nmax与s2一定时，扩大调速范围的方法是什么?调速系统中应采取什么措施保证转速的稳定性? 解：1.静特性 2. D=nmax/nmin=(n01- △nN)/ (n02- △nN) =(1450-50)/(100-50)=28 S2= △nN/n02=0.5 2.有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 Tst=1.2TN(TN为额定转矩)，若采用 Y—Δ换接启动，试问当负载转矩TL=35％TN时，电动机能否启动?为什么? TstY=1/3*1.2TN=0.4TN>0.35TN=TL 3.试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速?减速?还是勾速?(图中箭头方向为转矩的实际作用方向)
机电传动控制复习提纲：
机电传动控制复习提纲： 1.从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 2.一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？ 3.反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 4.如何判断系统的稳定平衡点 5.机电时间常数的物理意义是什么？它有那些表示形式？各种表示式各说明 了哪些关系？ 6.加快机电传动系统的过渡过程一般采用哪些方法？ 7.为什么大惯量电动机反而比小惯量电动机更为人们所采用？ 8.有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H Z，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。 9.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？ 10.当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增 加？ 11.三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如何变 化？对电动机有何影响？ 12.三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一 线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？ 13.三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载启动时，启动电流是否相 同？启动转矩是否相同？ 14.线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩是否也 愈大？ 15.异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？ 16.异步电动机有哪几种制动状态？各有何特点？ 17.为什么直流力矩电动机要做成扁平圆盘状结构？ 18.交流接触器与直流接触器有何区别？ 19.过电流继电器与热继电器有何区别？各有什么用途? 20.PLC由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？ 21.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？ 22.直线电动机较之旋转电动机有哪些优缺点。