西域ehcy的仪器仪表三菱plc实验箱

作者: 公司简介  发布:2020-02-09

  内容提示:习题与思考题 第二章 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的概念。 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。 2.2 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。 TM-TL0 说明系统处于加速,TM-TL0 说明系统处于减速,TM-TL=0 说明系统处于稳态(即静态)的工作状态。 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...

  习题与思考题 第二章 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的概念。三菱plc实验箱 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。 2.2 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。 TM-TL0 说明系统处于加速,TM-TL0 说明系统处于减速,TM-TL=0 说明系统处于稳态(即静态)的工作状态。 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) TMTL TM TL N TM=TL TM TL TM-TL0 说明系统处于加速。 TM-TL0 说明系统处于减速 TMTL TM TL TM TL TM TL 系统的运动状态是减速 系统的运动状态是加速 TMTLTM TL TM= TL TM= TL 系统的运动状态是减速 系统的运动状态是匀速 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? 因为许多生产机械要求低转速运行,而电动机一般具有较高的额定转速。这样,电动机与生产机械之间就得装设减速机构,如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆,皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程,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这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是 P=T, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒 MV=0.5J2 2.5 为什么低速轴转矩大,高速轴转矩小? 因为 P= T,P 不变越小 T 越大,越大 T 越小。 2.6 为什么机电传动系统中低速轴的 GD2 逼高速轴的 GD 2 大得多? 因为 P=T,T=GD2 /375. P=GD 2 /375. ,P 不变 转速越小 GD 2越大,转速越大 GD2 越小。 2.7 如图 2.3(a)所示,电动机轴上的转动惯量 J M =2.5kgm2 ,转速 nM =900r/min; 中间传动轴的转动惯量 J L =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/j1 2 =2.5+2/9+16/225=2.79kgm 2 . 2.8 如图 2.3(b)所示,电动机转速 n M =950 r/min,齿轮减速箱的传动比 J 1 = J 2 =4,卷筒直径 D=0.24m,滑轮的减速比 J 3 =2,起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距 GD2M =1.05N m2 , 齿轮,滑轮和卷筒总的传动效率为 0.83。试球体胜速度 v 和折算到电动机轴上的静态转矩 T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量 GD2z.。 M =3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度= M /j 1 j 2 j 3 =99.43/4*4*2=3.11rad/s v=D/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L =9.55FV/ C n M =9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD2Z =GD M2 + GDL2 /jL2 =1.25*1.05+100*0.242 /32 2 =1.318NM2 2.9 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 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别,各有什么特点? 反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能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,而在相反方向便促使运动。 2.11 在题 2.11 图中,曲线 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? 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡 交点不是系统的平衡点 交点是系统的平衡点 第三章 3.1 第三章 3.1 为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成? 直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗.. 3.2 并励直流发电机正传时可以自励,反转时能否自励? 不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励. 3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩 T L =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=K t I a u=E+I a R a 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. 3.4 一台他励直流电动机在稳态下运行时,电枢反电势 E= E 1 ,如负载转矩 T L =常数,外加电压和电枢电路中的电阻均不变,问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后,电枢反电势将如何变化? 是大于,小于还是等于 E 1 ? T=I a K t , 减弱,T 是常数,I a 增大.根据 E N =U N -I a R a ,所以 E N 减小.,小于 E 1 . 3.5 一台直流发电机,其部分铭牌数据如下:P N =180kW, U N =230V,n N =1450r/min, N =89.5%,试求: ①该发电机的额定电流; ②电流保持为额定值而电压下降为 100V 时,原动机的输出功率(设此时= N ) P N =U N I N 180KW=230*I N I N =782.6A 该发电机的额定电流为 782.6A P= I N 100/ N P=87.4KW 3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下:P N =7.5KW, U N =220V, n N =1500r/min, N =88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。三菱plc实验箱 P N =U N I N N 7500W=220V*I N *0.885 I N =38.5A T N =9.55P N /n N =47.75Nm 3.7 一台他励直流电动机:P N =15KW, U N =220V, I N =63.5A, n N =2850r/min,R a =0.25,其空载特性为: U U 0 / V 115 184 230 253 265 I I f /A 0.442 0.802 1.2 1.686 2.10 今需在额定电流下得到 150V 和 220 V 的端电压,问其励磁电流分别应为 多少? 由空载特性其空载特性曲线.10fI 当 U=150V 时 I f =0.71A 当 U=220V 时 I f =1.08A 3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为:P N =5.5KW, U N =110V, I N =62A, n N =1000r/min,试绘出它的固有机械特性曲线-P N /U N I N )U N /I N =0.6(1-5500/110*62)*110/62 =0.206 n 0 =n N U N /(U N -I N R a ) =1131r/min TN=9.55*5500/1000 =52.525Nm 1131 52.525 3.9 一台并励直流电动机的技术数据如下:P N =5.5KW,U N =110V, I N =61A,额定励磁电流 I fn =2A, n N =1500r/min,电枢电阻 R a =0.2,若忽略机械磨损和转子的铜耗,铁损,认为额定运行状态下的电磁转矩近似等于额定输出转矩,试绘出它近似的固有机械特性曲线 =U N n N /(U N -I N R a )T N =9.55P N /n N =110*1500/(110-61*0.2) =9.55*5500/1500 =1687 r/min =35Nm 1687 3.10 一台他励直流电动机的技术数据如下:P N =6.5KW,U N =220V, I N =34.4A, n N =1500r/min, R a =0.242,试计算出此电动机的如下特性: ①固有机械特性; ②电枢服加电阻分别为 3和 5时的人为机械特性; ③电枢电压为 U N /2 时的人为机械特性; ④磁通=0.8 N 时的人为机械特性; 并绘出上述特性的图形。 ① n 0 =U N n N /(U N -I N R a ) =220*1500/220-34.4*0.242 = 1559r/min T N =9.55P N /n N =9.55*6500/1500 =41.38Nm 1559 41.38 ② n=U/K e -(R a +R ad )T/K e K t 2 = U/K e -(R a +R ad )T/9.55K e2 2 当 3 n=854r/min 当 5 n=311 r/min ③ n= U/K e -R a T/9.55K e2 2 当 U N =0.5U N 时 n=732 r/min n 0 =U N n N /2(U N -I N R a ) =780 r/min ④n= U/0.8K e -R a T/9.55K e2 2 0.8 2 当=0.8时 n=1517 r/min n 0 =U N n N /0.8K e =1964 r/min n 0 3.11 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大? 电动机在未启动前n=0,E=0,而R a 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.I st =U N /R a 3.12 他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求?如何实现? 他励直流电动机直接启动过程中的要求是 1 启动电流不要过大,2 不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一 是降压启动 .二是在电枢回路内串接外加电阻启动. 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 T L =0 和T L =T N 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? 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,T L =0 时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车, T L =T N 时将使电动机电流大大增加而严重过载. 3.14 直流串励电动机能否空载运行?为什么? 串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足以将绕组元件甩到槽外,还可能串励电动机也可能反转运行.但不能用改变电源极性的方法,因这时电枢电流 Ia 与磁通同时反响,使电瓷转矩 T 依然保持原来方向,则电动机不可能反转. 3.15 一台直流他励电动机,其额定数据如下:P N =2.2KW,U N =U f =110V,n N =1500r/min, N =0.8,R a =0.4, R f =82.7。试求: ① 额定电枢电流 I An ; ②额定励磁电流 I fN ; ③励磁功率 P f ; ④额定转矩 T N ; ⑤额定电流时的反电势; ⑥ 直接启动时的启动电流; ⑦ 如果要是启动电流不超过额定电流的 2 倍,求启动电阻为多少欧?此时启动转矩又为多少? ① P N =U N I aN N 2200=110*I aN *0.8 I aN =25A ② U f = R f I fN I fN =110/82.7 =1.33A ③ P f = U f I fN =146.3W ④额定转矩 T N =9.55 P N / n N =14Nm ⑤额定电流时的反电势 E N =U N -I N R a =110V-0.4*25 =100V ⑥ 直接启动时的启动电流 I st =U N /R a =110/0.4 =275A ⑦启动电阻 2I N U N /(R a +R st ) R st 1.68 启动转矩 K e =(U N -I N R a )/n N =0.066 Ia= U N /(R a +R st ) T=K t I a =52.9A =9.55*0.066*52.9 =33.34Nm 3.16 直流电动机用电枢电路串电阻的办法启动时,为什么要逐渐切除启动电阻?如切出太快,会带来什么后果? 如果启动电阻一下全部切除,,在切除瞬间,由于机械惯性的作用使电动机的转速不能突变,在此瞬间转速维持不变,机械特性会转到其他特性曲线上,此时冲击电流会很大,所以采用逐渐切除启动电阻的方法.如切除太快,会有可能烧毁电机. 3.17 转速调节(调速)与固有的速度变化在概念上有什么区别 ? 速度变化是在某机械特性下,由于负载改变而引起的,二速度调节则是某一特定的负载下,靠人为改变机械特性而得到的. 3.18 他励直流电动机有哪些方法进行调速?它们的特点是什么? 他励电动机的调速方法: 第一改变电枢电路外串接电阻 R ad 特点在一定负载转矩下,串接不同的电阻可以得到不同的转速,机械特性较软,电阻越大则特性与如软,稳定型越低,载空或轻载时,调速范围不大,实现无级调速困难,在调速电阻上消耗大量电量。 第二改变电动机电枢供电电压 特点 当电压连续变化时转速可以平滑无级调速,一般只能自在额定转速以下调节,调速特性与固有特性相互平行,机械特性硬度不变,调速的稳定度较高,调速范围较大,调速时因电枢电流与电压无关,属于恒转矩调速,适应于对恒转矩型负载。可以靠调节电枢电压来启动电机,不用其它启动设备, 第三改变电动机主磁通 特点可以平滑无级调速,但只能弱词调速,即在额定转速以上调节,调速特性较软,且受电动机换向条件等的限制,调速范围不大,调速时维持电枢电压和电流步变,属恒功率调速。 3.19 直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何在? 电动机的电动状态特点是电动机所发出的转矩T的方向与转速n的方向相同.制动状态特点使电动机所发的转矩 T 的方向与转速 n 的方向相反 3.20 他励直流电动机有哪几种制动方法?它们的机械特性如何?试比较各种制动方法的优缺点。 1 反馈制动 机械特性表达式:n=U/K e -(R a +R ad )T/k e K t 2 T 为负值,电动机正转时,反馈制动状态下的机械特性是第一象限电动状态下的机械特性第二象限内的延伸.反馈制动状态下附加电阻越大电动机转速越高.为使重物降速度不至于过高,串接的附加电阻不宜过大.但即使不串任何电阻,重物下放过程中电机的转速仍过高.如果放下的件较重.则采用这种制动 方式运行不太安全. 2 反接制动 电源反接制动 电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速停车和向的场合以及要求经常正反转的机械上.倒拉反接制动倒拉反接制动状态下的机械特性曲线实际上是第一象限电动状态下的机械特性区现在第四象限中的延伸,若电动反向转在电动状态,则倒拉反接制动状态下的机械特性曲就是第三象限中电动状态下的机械特性曲线在第二象限延伸..它可以积低的下降速度,保证生产的安全,缺点是若转矩大小估计不准,则本应下降的重物可能向上升,机械特硬度小,速度稳定性差. 3 能耗制动 机械特性曲线是通过原点,且位于第二象限和第四象限的一条直线,优点是不会出现像倒拉制动那样因为对 T L 的大小估计错误而引起重物上升的事故.运动速度也较反接制动时稳定. 3.21 一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构,在电动机拖动重物匀速上升时讲电枢电源突然反接,试利用机械特性从机电过程上说明: ①从反接开始到系统新的稳定平衡状态之间,电动机经历了几种运行状态?最后在什么状态下建立系统新的稳定平衡点? ②各种状态下转速变化的机电过程怎样? ① 从反接开始到系统到达新的稳定平衡状态之间,电动机经历了电动机正向电动状态,反接制动状态,反向电动状态,稳定平衡状态. ② b a c f 电动机正向电动状态由 a 到 b 特性曲线转变; 反接制动状态转速逐渐降低,到达c 时速度为零, 反向电动状态由 c 到 f 速度逐渐增加. 稳定平衡状态,反向到达 f 稳定平衡点,转速不再变化. 第六章 6.1 从接触器的结构特征上如何区分交流接触器与直流接触器?为什么? 直流接触器与交流接触器相比,直流接触器的铁心比较小,线圈也比较小,交流电磁铁的铁心是用硅钢片叠柳而成的.线圈做成有支架式,形式较扁.因为直流电磁铁不存在电涡流的现象. 6.2 为什么交流电弧比直流电弧容易熄灭? 因为交流是成正旋变化的,当触点断开时总会有某一时刻电流为零,此时电流熄灭. 而直流电一直存在,所以与交流电相比电弧不易熄灭. 6.3 若交流电器的线圈误接入同电压的直流电源,或直流电器的线圈误接入同电压的交流电源,会发生什么问题? 若交流电器的线圈误接入同电压的直流电源,会因为交流线圈的电阻太小儿流过很大的电流使线圈损坏. 直流电器的线圈误接入同电压的交流电源,触点会频繁的通短,造成设备的不能正常运行. 6.4 交流接触器动作太频繁时为什么会过热? 因为交流接触启动的瞬间,由于铁心气隙大,电抗小,电流可达到 15 倍的工作电流,所以线 在交流接触器铁心上安装短路环为什么会减少振动和噪声? 在线圈中通有交变电流时,再铁心中产生的磁通是与电流同频率变化的,当电流频率为 50HZ 时磁通每秒有 100 次通过零,这样所产生的吸力也为零,动铁心有离开趋势,但还未离开,磁通有很快上来,动铁心有被吸会,造成振动.和噪声,因此要安装短路环. 6.6 两个相同的 110V 交流接触器线V 的交流电源上运行?为什么?若是直流接触器情况又如何?为什么? 两个相同的 110V 交流接触器线V 的交流电源上运行,因为在接通电路的瞬间,两各衔铁不能同时工作,先吸合的线圈电感就增大,感抗大线圈的端电压就大,另一个端电压就小,时间长了,有可能把线圈烧毁.若是直流接触器,则可以. 6.7 电磁继电器与接触器的区别主要是什么? 接触器是在外界输入信号下能够自动接通断开负载主回路.继电器主要是传递信号,根据输入的信号到达不同的控制目的. 6.8 电动机中的短路保护、过电流保护和长期过载(热)保护有何区别? 电动机中的短路保护是指电源线的电线发生短路,防止电动机过大的电枢电路而损坏.自动切断电源的保护动作. 过电流保护是指当电动机发生严重过载时,保护电动机不超过最大许可电流. 长期过载保护是指电动机的短时过载保护是可以的,但长期过载时电动机就要发热,防止电动机的温升超过电动机的最高绝缘温度. 6.9 过电流继电器与热继电器有何区别?各有什么用途? 过电流继电器是电流过大就断开电源,它用于防止电动机短路或严重过载. 热继电器是温度升高到一定值才动作.用于过载时间不常的场合. 6.10 为什么热继电器不能做短路保护而只能作长期过载保护?而熔断器则相反,为什么? 因为热继电器的发热元件达到一定温度时才动作,如果短路热继电器不能马上动作,这样就会造成电动机的损坏.而熔短期,电源一旦短路立即动作,切断电源. 6.11 自动空气断路器有什么功能和特点? 功能和特点是具有熔断器能直接断开主回路的特点,又具有过电流继电器动作准 确性高,容易复位,不会造成单相运行等优点.可以做过电流脱扣器,也可以作长期过载保护的热脱扣器. 6.12 时间继电器的四个延时触点符号各代表什么意思? 得电延时闭合的动合触点得电延时断开的动断触点失电延时闭合的动断触点失电延时断开的动合触点 6.13 机电传动装置的电器控制线路有哪几种?各有何用途?电器控制线路原理图的绘制原则主要有哪些? 电器控制线:启动控制线正反转控制线:多电动机的连锁控制线:电动控制线:多点控制线:顺序控制线:多速异步电动机的基本控制线:电磁铁.电磁离合器的基本控制线路. 电器控制线路原理图的绘制原则主要有 1:应满足生产工艺所提出的要求. 2:线路简单,布局合理,电器元件选择正确并得到充分. 3 操作,维修方便 4 设有各种保护和防止发生故障的环节. 5 能长期准确,稳定,可靠的工作. 6.14 为什么电动机要设有零电压和欠电压保护? 零电压和欠电压保护的作用是防止当电源暂时供电或电压降低时而可能发生的不容许的故障., 6.15 在装有电器控制的机床上,电动机由于过载而自动停车后,若立即按钮则不能开车,这可能是什么原因? 有可能熔短器烧毁,使电路断电.或者是热继电器的感应部分还未降温,热继电器的触点还处于断开状态. 6.16 要求三台电动机 1M、2M、3M 按一定顺序启动:即 1M 启动后,2M 才能启动;2M 启动后 3M 才能启动;停车时则同时停。试设计此控制线.17 如题 8.17 图所示的启停控制线路,试从接线、经济、安全、方便等方面来分析一下,有什么问题? (a)控制不方便. (b)从控制柜到按钮盒多接了线,并且接线复杂,造成了不必要的麻烦. (c)电路容易造成故障,不安全. (d)停止按钮没有在主会路上,停止控制不安全. 6.18 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。 FU1KMFRM1SB 2SB3SB4SB5SB1KM1KMSTFR 6.19 为了限制电调整时电动机的冲击电流,试设计它的电气控制线路。要求正常运行时为直接启动,而点动调整时需输入限流电阻。 FU1KMFRM2KM1SB2SB3SB1KM1KM2KM2KM 6.20 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。 FU1KMFRM2SB1KM1KM2KM2KM2KM3KMSB1SB3KM3KM 6.21 冲压机床的冲头,有时用按钮控制,又实用脚踏开关操作,试设计用转换开关选择工作方式的控制线 容量较大的鼠笼式异步电动机反接制动时电流较大,应在反接制动时在定子回路中串入电阻,试按转速原则设计其控制线KMnKS 6.23 平面磨床中的电磁吸盘能否采用交流的?为什么? 平面磨床中的电磁吸盘不能采用交流的,因为交流电是成正旋波变化的,某一时刻电流会为零,.此时工件受力会甩出,造成事故. 6.24 起重机上的电动机为什么不采用熔断器和热继电器作保护? 因为如果使用熔断器和热继电器作保护,当它们作用的时候,电动机断电的时候,电动机没有转矩,重物由于重力会迅速下降,就会造成事故. 6.25 试设计一条自动运输线M 拖动写料及。要求: ①1M 先启动后,才允许 2M 启动; ②2M 先停止,经一段时间后 1M 蔡自动停止,且 2M 可以单独停止; ③两台电动机均有短路、长期过载保护。 FU1KMFR1SB3SB1KM1KMFUFR2KM1M 2M2KM2KM3SB 4SB1KT1KM2SB1KM1KT 6.26 题 8.26 图为机床自动间歇润滑的控制线路图,其中接触器 KM 为润滑油泵电动机启停用接触器(主电路为画出),控制线路可使润滑有规律地间歇工作。试分析此线路的工作原理,并说明开关 S 和按钮 SB 的作用。 SKKM1KTSB1KTK3KT2KTK SB 按钮为人工的点动控制. S 自动的间歇润滑,按下后 KM 得电,电动机工作,1KT 得电,经过一段时间后,动合触点闭合 K 得电,同时 KM 失电,电动机停止工作,2KT 得电一段时间后,动断触点断开,K 闭合电动机重新工作. 6.27 试设计 1M 和 2M 两台电动机顺序启,停的控制线M 立即自动启动; ② 1M 停止后,延时一段时间,2M 才自动停止; ③ 2M 能点动调整工作; ④ 两台电动机均有短路,长期过载保护。 1SB2SB1KT2KT1KM3SB4SB2KM2KT1KTFR1MFU1KMFRFU2KM2MFU1KM 6.28 试设计某机床主轴电动机控制线路图。要求: ① 可正反转,且可反接制动; ② 正转可点动,可在两处控制启,停; ③ 有短路和长期过载保护; ④ 有安全工作照明及电源信号灯。 FU1KMFRM2KM3SB1KM2KM1SB 2SB4SB1KM5SB6SB3SB1KM2KM2KMFR 6.29 试设计一个工作台前进退回的控制线路。工作台有电动机 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在后退; ③ 工作台在前进中可以人为地立即后退到原位; ④ 有终端保护. 1KMFUSB1ST1SB2ST 2KT1ST4SBK1KT1KM2KMK2KM1KMK2KM 第七章 7.1 第七章 7.1 PLC 由哪几个主要部分组成?各部分的作用是什么? PLC 由中央处理器 CPU,存储器,输入输出接口,编程器组成. 中央处理器 CPU 是核心,它的作用时接受输入的程序并存储程序.扫描现场的输入状态,执行用户程序,并自诊断. 存储器用来存放程序和数据, 输入接口采集现场各种开关接点的信号状态,并将其转化成标准的逻辑电平,输出接口用于输出电信号来控制对象. 编程器用于用户程序的编制,编辑,调试,检查和监视.还可以显示 PLC 的各种状态. 7.2 输入、输出接口电路中的光电耦合器件的作用是什么? 作用是 1 实现现场与 plc 主机的电器隔离,提高抗干扰性. 2 避免外电路出故障时,外部强电侵入主机而损坏主机. 3 电平交换,现场开关信号可能有各种电平,光电耦合起降他们变换成PLC 主机要求的标准逻辑电平. 7.3 何谓扫描周期?试简述的工作过程.。 扫描周期是每执行一遍从输入到输出所需的时间. 工作过程是 1 输入现场信号:在系统的控制下,顺序扫描各输入点,读入的输入点的状态. 2 顺序扫描用户程序中的各条指令,根据输入状态和指令内容进行逻辑运算. 3 并输出控制信号,根据逻辑运算的结果,输出状态寄存器向各输出点发出相应的控制信号.实现所要求的逻辑控制功能. 7.4 PLC 有哪些主要特点? PLC 的主要特点是① 应用灵活,扩展性好. ②操作方便 ③标准化的硬件和软件设计,通用性强. ④完善的监视和诊断功能. ⑤可适应恶劣的工业应用环境. ⑥控制功能强 7.5 写出题 9.5 图梯形图的指令程序。 3 105104404题 9.5 图 LD 401 OR 400 ANI 402 LD 403 AND 105 ORB LDI 100 ANI 101 LD 102 ANI 103 ORB LD 104 ORB ANB OR 404 OUT 430 7.6 简化或改正题 9.6 图所示梯形图,并写出改正后的指令程序。 431 (a)LD 402OR 403AND 401OR 400OUT 430 431LD 400AND 401OUT 430LD 400AND 402OUT 431(b)LD 403AND 404OR 400AND 401AND 402OUT 430LD 403AND 404OR 400OUT 431431(C)3 404401 402403 404 7.7 在程序末了,使用或不使用 END 指令是否有区别?为什么? 使用或不使用 END 指令是有区别的,END 指令用于程序结束,即表示程序终了.当有效程序结束后,协一条 END 指令,可以缩短扫描周期.PLC 扫描到 END 指令,便自动返回.如果没有 END 程序将一直执行到 PLC 的最后一行这样既增加运算周期,也易引起系统出错. 7.8 试用 PLC 设计出习题 8.16 的控制程序。 COM COM4004014021KM2KM3KMSB1SB2SB3PLCSB01 3 7.9 试用 PLC 设计出习题 8.25 的控制程序。 COM COM4004014021KM2KMSB1SB2SB3PLCSB05SB02 7.10 试用 PLC 设计出习题 8.26 的控制程序。 COM COM4004011KMSB1SB2PLC450 451451101 7.11 试用 PLC 设计出习题 8.27 的控制程序。 COM COM4004011KMSB1PLC430430401SB2SB2SB2FU 电源FR2KM450451450 400 2 7.12 试用 PLC 设计出习题 8.29 的控制程序。 COM COM4004011KMSB1PLC430430SB2FU 电源FR430402SB41ST2ST450450 2KM 7.13 试用 PLC 的一个 8 位移位寄存器设计循环移位输出,具体要求是: (1)实现一个亮灯循环移位; (2)实现两个连续亮灯循环移位; (3)实现一个亮一个灭灯循环移位。 OUTSFTRST100-430 6(C) 7.14 设计 PLC 控制汽车拐弯灯的梯形图。具体要求是:汽车驾驶台上有一开关,有三个位置分别控制左闪灯亮、右闪灯亮和关灯。 当开关扳到 S1 位置时,左闪灯亮(要求亮、灭时间各 1s);当开关扳到 S2 位置时,右闪灯亮(要求亮、灭时间各 1s);当开关扳到 S0 位置时,关断左、右闪灯;当司机开灯后忘了关灯,则过 1.5min 后自动停止闪灯。 COM COM4004014021KM2KMPLC400430431S1S2S0450K50K1451451K1K02 2 1K 7.15 试用 PLC 设计按行程原则实现机械手的夹紧-正转-放松-反转-回原位的控制。 7.16 题 9.16 图所示为由三断组成的金属板传送带,电动机 1、2、3 分别用于驱动三断传送带,传感器(采用接近开关)1、2、3 用来检测金属板的位置。 当金属板正在传送带上传送时,其位置由一个接近开关检测,接近开关安放在两断传送带相邻接的地方,一旦金属板进入接近开关的检测范围,可编程序控制器便发出一个控制输出,使下一个传送带的电动机投入工作,当金属板迁出检测范围时,定时器开始计时,在达到整定时间时,上一个传送带电动机便停止运行。即只有载有金属板的传送带在运转,而未载有金属 板的传送带则停止运行。这样就可节省能源。三菱plc实验箱 试用 PLC 实现上述要求的自动控制。 COM COM4001KMSB1PLC430430FU 电 源FR4304004312KM1ST2ST4014024033ST4323KM432432402启动接近开关 1接近开关 2接近开关 3电动机 1电动机 2电动机 3 7.17 设计一条用 PLC 控制的自动装卸线。自动结构示意图如题 9.17 图所示。电动机 M1 驱动装料机加料,电动机 M2 驱动料车升降,电动机 M3 驱动卸料机卸料。 装卸线操作过程是: ① 料车在原位,西域ehcy的仪器仪表显示原位状态,按启动按钮,自动线开始工作; ② 加料定时 5s,加料结束; ③ 延时 1s,料车上升; ④ 上升到位,自动停止移动; ⑤ 延时 1s ,料车自动卸料; ⑥ 卸料 10s,料车复位并下降; ⑦ 下降到原位,料自动停止移动. COM COM4001KM SB1PLC430FU 电源FR4312KM2ST4024323KM4304503KM3KM2ST2ST4031ST401SB1单 周装载连 续装载下行程上 行程卸 料到位卸 料复位装 料料车上 升料车下降料 车卸料料 车复位450K=5K=00K=3400453K=01 八章电力电子学 8.1 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? 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. 8.2 晶闸管能否和晶体管一样构成放大器?为什么? 晶闸管不能和晶体管一样构成放大器,因为晶闸管只是控制导通的元件,晶闸管的放大效应是在中间的 PN 节上.整个晶闸管不会有放大作用. 8.3 试画出题 10.3 图中负载电阻 R 上的电压波形和晶闸管上的电压波形。 U2ttUgtUdtUs 10.4 如题4 如题 10.4 图所示,试问: ① 在开关 S 闭合前灯泡亮不亮?为什么? ② 在开关 S 闭合后灯泡亮不亮?为什么? ③ 再把开关 S 断开后灯泡亮不亮?为什么? ① 在开关 S 闭合前灯泡不亮,因为晶闸管没有导通. ② 在开关 S 闭合后灯泡亮,因为晶闸管得控制极接正电,导通. ③ 再把开关 S 断开后灯泡亮,因为晶闸管导通后控制极就不起作用了. 10.5 如题 10.5 图所示,若在 t 1 时刻合上开关 S,在 t 2 时刻断开 S,试画出负载电阻 R 上的电压波形和晶闸管上的电压波形。 U2ttUgttUst1 t2UR 10.6 晶闸管的主要参数有哪些? 晶闸管的主要参数有①断态重复峰值电压 U DRE :在控制极断路何竟闸管正向阻断的条件下,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压,其数值规定比正向转折电压小 100V. ⑤ 反向重复峰值电压 U RRM :在控制极断路时,可以重复加在晶闸官元件上的反向峰值电压. ⑥ 额定通态平均电流 (额定正向平均电流)I T . ⑦ 维持电流 I H :在规定的环境温度和控制极断路时,维持元件导通的最小电流. 10.7 如何用万用表粗测晶闸管的好坏? 良好的晶闸管,其阳极 A 与阴极 K 之间应为高阻态.所以,当万用表测试 A-K间的电阻时,无论电表如何接都会为高阻态,而 G-K 间的逆向电阻比顺向电阻大. 表明晶闸管性能良好. 10.8 晶闸管的控制角和导通角是何含义? 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 U 2 =220V ,负载电阻R L =10 ,试求输出电压平均值 U d 的调节范围,当=/3,输出电压平均值 U d 和电流平均值 I d 为多少?并选晶闸管. U d =1/2 2sinwtd(wt)=0.45U2 (1+cos)/2 =0.45*220(1+1)/2 =99V 输出电压平均值 U d 的调节范围 0-99V 当=/3 时 U d = 0.45U 2 (1+cos)/2 =0.45*220*(1+0.866)/2 =92.4V 输出电压平均值 U d =92.4V 电流平均值 I d = U d /R L =92.4/10 =9.24A 10.10 续流二极管有何作用?为什么?若不注意把它的极性接反了会产生什么后果? 续流二极管作用是提高电感负载时的单相半波电路整流输出的平均电压。导通时,晶闸管承受反向电压自行关断,没有电流流回电源去,负载两端电压仅为二极管管压降,接近于零,所以由电感发出的能量消耗在电阻上。 若不注意把它的极性接反会造成带电感性负载不会得电。 10.11 试画出单相半波可控整流电路带不同性质负荷时,晶闸管的电流波形与电压波形。 带电阻性负载的可控整流电路tU2ttUvstivs带电感性负载的可控整流电路tU2ttUvstivsUg Ug带电感性负载有续流二极管的可控整流电路tU2ttUvstivsUg 10.12 有一电阻型负载,需要直流电压 U d =60V,电流 I d =30A 供电,若采用单相半波可控整流电路,直接接在 220V 的交流电网上,试计算晶闸管的导通角。 U d =0.45U 2 (1+cos)/2 60=0.45*220*(1+ cos)/2 =77.8 += =102.2 晶闸管的导通角 10.13 有一电阻负载需要可调直流电压 U d = 0V~60V, 电流 I d =0A~10A,现选用一单相半控桥式可控制流电路,试求电源变压器副边的电压和晶闸管与二极管的额定电压和电流。 U d =0.9U 2 (1+cos)/2 60=0.9* U 2 (1+1)/2 U 2 =66.7V 电源变压器副边的电压为 66.7V 10.14 三相半波可控整流电路,如在自然换相点之前加入触发脉冲会出现什么现象?画出这时负载侧的电压波形图。 三相半波可控整流电路,如在自然换相点之前加入触发脉冲 Ua 使 VS 1上电压为正,若 t1 时刻向 VS 1 控制极加触发脉冲, VS 1 立即导通,,当 A 相相电压过零时, VS 1 自动关断. tU2tUg 10.15 三相半波电阻负载的可控整流电路,如果由于控制系统故障,A 相的触发脉冲丢失,试画出控制角=0 时的整流电压波形。西域ehcy的仪器仪表 tU2ttUvsU2 10.16 三相桥式全控整流电路带电阻性负载,如果有一只晶闸管被击穿,其它晶闸管会受什么影响? 如果有一只晶闸管被击穿,其它晶闸管会受影响.造成三相桥式全控整流电路失控. 10.17 晶闸管对触发电路有哪些要求?触发电路主要有那三个环节?每个环节的功能是什么? 晶闸管对触发电路的要求是① 触发电路应能够供给足够大的触发电压和触发电流. ②由于晶闸管由截止状态到完全导通需要一定的时间因此,触发脉冲的宽度必须在 10 微秒以上,才能保证晶闸管可靠触发.③不触发时,触发电路的输出电压应该小于0.15-0.20V为了提高抗干扰能力,必要时可在控制极上加一个1V-2V的负偏压.④触发脉冲的前沿要陡,前沿最好在 10 微秒以上.⑤在晶闸管整流等移相控制的触发电路中,触发脉冲应该和主回路同步. 10.18 单结晶体管自震荡电路的震荡频率是由什么决定的?为获得较高的震荡频率,减小充电电阻 R 与减小电容 C 效果是否一样?R 的大小受哪些因素的限制?为什么? 振荡周期T=RCln1/1-,主要决定于放电时间常数RC. 减小充电电阻R与减小电容 C 效果不一样, R 的大小受峰点电流和谷点电流的限制.因为为确保单接晶体 管由截止转为导通,实际通过充电电阻流入单接晶体管的电流,必须大于峰点电流.当发射极电压等于谷点电压时,为确保单结晶体管导通后恢复截止,实际流过单接晶体管的电流必须小于谷点电流. 10.19 为什么晶闸管的触发脉冲必须与主电路的电压同步? 因为实际应用的晶闸管触发电路,必须是触发脉冲与主电路电压同步,要求在晶闸管承受正向电压的半周内,控制极获得一个正向的触发脉冲的时刻相同,否则由于每个正半周的控制角不同,输出电压就会忽大忽小的波动,为此,在电源电压正半周经过零点时,触发电路的电容 c 必须把电全部放掉,在下一个正半周重新从零开始充电,只有这样才能确保每次正半周第一个触发脉冲出现的时间相同. 10.20 在单结晶体管触发电路中,改变电阻 R 为什么能实现移相?移相的目的是什么? 移相控制时只要改变 R ,就可以改变电容电压 uc 上升到 Up 的时间,亦即改变电容开始放电产生脉冲使晶闸管触发导通的时刻,从而达到移向的目的. 10.21 试简述有源逆变器的工作原理,逆变得条件和特点是什么? 有源逆变器的工作原理在t 1 时刻触发 VS 1 使之导通,u d =u A ,在 1-2 区间,u d U d .i d是增加的,感应电势 e L 的极性是左正右负,电感存储能量,到 2 点时, u d U d 此时感应电动势极性为左负右正,将存储的能量释放,udE 时仍能维持 VS1 继续导通直到t 3 时刻触发 VS 2 导通为止.依次触发 VS 2 VS 3 .由 u d 波形可知在一个周期中波形的正面极大于负面积,故U d 0,要使电路工作于逆变状态,必须使U d 及E的极性与整流状态相反,并且要求 E=U d ,只有满足这个条件才能将直流侧电能反送到交流电网实现有源逆变. 10.22 试论述单相晶闸管桥式逆变器的基本工作原理,如何实现电压控制?逆变器的换流过程是怎样进行的? 单相晶闸管桥式逆变器,如果 VS1 导通,UAN=Ud,如果 VS3 导通时,B 点相对于负极 N 电位正,即 UBN=Ud.当 VS1 关断而 VS 2 导通时,A 点电位为负,当关断 VS 3 而触发导通 VS 4 时,B 点电位为负,因此周期性得导通和关断 VS 1 和 VS 2 就会产生一系列正脉冲电压 U AN ,同样周期性的导通和关断 VS 3 和 VS 4 ,会产生同样的正脉冲电压.控制的导通时间就会实现电压的控制. 10.23 晶闸管元件串联时,应注意哪些问题?元件的均流,均压方法有那几种? 晶闸管元件串联时,应注意均压问题,元件的均压问题可采取在每个串联工作的元件两端并联点组合电容元件,或才采取用变压器次级线圈分组的方法。元件的均流措施有以下三种方法串联电阻均流,串电抗均流,变压器分组均流。 10.24 晶闸管元件的过电压、过电流保护有哪些方法? 晶闸管元件的过电压保护方法有阻容保护装置,可以保护交流,也可以保护支流侧。硒堆和压敏电阻电阻保护。 晶闸管元件的过电流保护方法有:设置快速熔断器,装设过流继电器及快速开关, 整流触发脉冲移相保护。 第九章 9.1 何谓开循环控制系统?何谓闭循环系统?两者各有什么优缺点? 系统只有控制量(输出量)的单向控制作用,而不存在被控制量的影响和联系,这称之为开环控制系统.优点是结构简单能满足一般的生产需要.缺点是不能满足高要求的生产机械的需要. 负反馈控制系统是按偏差控制原理建立的控制系统,其特点是输入量与输出量之间既有正向的控制作用,又有反向的反馈控制作用,形成一个闭环控制系统或反馈控制系统.缺点是结构复杂,优点可以实现高要求的生产机械的需要. 9.2 什么叫调速范围、静差度?它们之间有什么关系?怎样才能扩大调速范围。 电动机所能达到的调速范围,使电动机在额定负载下所许可的最高转速何在保证生产机械对转速变化率的要求前提下所能达到的最低转速之比(D).转速变化率即调速系统的静差度电动机有理想空载到额定负载时转速降与理想空载转速的比值(S) 两者之间的关系时 D=n max S 2 /n N (1-S 2 ),在保证一定静差度的前提下,扩大系统调速范围的方法是提高电动机的机械特性的硬度以减小n N 9.3 生产机械对调速系统提出的静态、动态技术的指标有哪些?为什么要提出这些技术指标? 生产机械对调速系统提出的静态技术的指标有静差度,调速范围,调速的平滑性.动态技术指标有最大超调量,过渡过程时间,振荡次数. 因为机电传动控制系统调速方案的选择,主要是根据生产机械对调速系统提出的调速指标来决定的. 9.4 为什么电动机的调速性质应与生产机械的负载特性想适应?两者如何配合才能算适应。 电动机在调速过程中,在不同的转速下运行时,实际输出转矩和输出功率能否达到且不超过其润许长期输出的最大转矩和最大功率,并不决定于电动机本身,而是决定于生产机械在调速过程中负载转矩及负载功率的大小和变化规律,所以,为了使电动机的负载能力得到最充分的利用,在选择调速方案时,必须注意电动机的调速性质与生产机械的负载特性要适合. 负载为恒转矩型的生产机械应近可能选择恒转矩性质的调速方法,且电动机的额定转矩应等于或略大于负载转矩,负载为转矩恒功率型的生产机械应尽可能选用恒功率性质的调速方法,且电动机的额定功率应等于或略大于生产机械的负载转矩. 9.5 有一直流调速系统,其高速时理想的空载转速 n 01 =1480r/min,低速时的理想空载转速 n 02 =157/min,额定负载时的转矩降n N =10 r/min,试画出该系统的静特性.求调速范围和静差度。 调速范围 D = n 01 /n 02 =1480/157 =9.23 静差度 S=n N / n 01 =10/1480 =0.0068 1480 1470 r/min T N 9.6 为什么调速系统中加负载后转速会降低,闭环调速系统为什么可以减少转速降? 当负载增加时,Ia 加大,由于 IaR 的作用,所以电动机转矩下降。闭环调速系统可以减小转速降是因为测速发电机的电压U BR 下降,是反馈电压U f 下降到U f ,但这时给定电压 Ug 并没有改变,于是偏差信号增加到U=Ug- U f ,使放大器输出电压上升到 U k ,它使晶闸管整流器的控制角减小整流电压上升到 U d ,电动机转速又回升到近似等于 n 0 。 9.7 为什么电压负反馈顶多只能补偿可控整流电源的等效内阻所引起的调速降? 因为电动机端电压即使由于电压负反馈的作用而维持不变,但负载增加时,电动机电枢内阻 Ra 所引起的内压降仍然要增大,电动机速度还是要降低。 9.8 电流正负反馈在调速系统中起什么作用?如果反馈强度调得不适当会产生什么后果? 电流正负反馈,是把反映电动机电枢电流大小的量 IaRa 取出,与电压负反馈一起加到放大器输入端,由于市政反馈,当反馈电流增加时,放大器输入信号也增加,使晶闸管整流输出电压 U d 增加,以次来补偿电动机电枢电阻所产生的压降,由于这种反馈方式的转降落比仅有电压负反载时小了许多,因此扩大了调速范围。 如果反馈强度调得不适当会产生不能准确的反馈速度,静特性不理想。。 9.9 为什么由电压负反馈和电流正反馈一起可以组成转速反馈调速系统? 因为由于电压反馈调速系统对电动机电枢电阻压降引起的...

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