2022年3自动控制元件本科期末试题及答案.docx

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1、精品学习资源哈工大 2003年春季学期自动掌握元件及线路试卷一、 多项挑选：以下各题有一个或多个正确答案，请挑选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纳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纳 ）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，如该电机正常运转100步，总的转角误差是 选出最明确的答案）A. 小于等于 20

2、 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形增大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形增大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. 两相沟通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.排除单相自转答案 ）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

3、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查找零位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洁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显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沟通电源中任意两相对掉就可以转变该电机的转向欢迎下载精品学习资源答案）二、 简答题30 分） 1）推导直流电机机械特性，并依据该特性分析有几种调速方案？

4、它们是什么？10 分）2）一电源变压器原边为 220V， 50Hz 沟通，有三个副边绕组，其额定值分别为：副边一为 8V， 15A；副边二为 12V，5A ；副边三为 24V，10A ；求该变压器原边的额定电流 I e=？ 5 分） 3）画出直流电机的动态方框图？ 5 分）4）画出一个温度闭环自动掌握系统原理方框图 10 分） 三、 运算分析题 ,电源频率为 f=50Hz，问这是几极电机？额定转差率 Se=？ 5 分）2） 始终流电机，额定电压 Ua=220V,额定电流 I a=0.8A,额定转速 n=36003） 一四相磁阻式步进电机，转子齿数为Zr=50齿），请运算出单拍制和双拍制的步距角

5、 b1=？和 b2=？，并分别列出单相 或双）单拍制时，正、反向旋转要求的通电次序和一个双拍制时的通电次序；10 分）四、 论述25 分）1） 论述三相异步电动机的调速方法 从方法、特点及掌握性能等方面） 12 分）2） 综述驱动直流电机的功率放大器 从类型、特点及选用等方面） 13 分）欢迎下载精品学习资源参考答案一、1B） 2 4D5A,B,C,D,E 6B,D 7C,D 8A,C,D,E9B,E,F,H,J欢迎下载精品学习资源二、1. nU aCeTem CtRa ，调电压；磁通，电阻；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2. 220I e3.框图为4.81512524 101.91

6、A欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源三、1. n60 f 1ps ， p=2，4 极电机， s150012000.21500欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2. Te0.362N m , n0461rad/s=4400r/min， n1236rad/s=2255r/min；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3. b11.8 ， b20.9 ；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源四、 1. n60 f1 1sp欢迎下载精品学习资源1）转变极对数 p；2）转变转差率 s ；欢迎下载精品学习资源在恒转矩 及恒功率）时转变转差率s 又有以下几种方法： l ）转变定子绕组的端电压

7、U 1 ，主要用于风机类负载； 2 ）在定子回路中串入外加电阻或电抗，以转变r1 或欢迎下载精品学习资源x ，用于线绕式； 3）在转子回路串入外加电阻、电感或电容，以转变r 或 x，用于欢迎下载精品学习资源122线绕式； 4）在转子回路中引入外加电动势也可转变s ；3）转变电源频率 f1 ，变频调速；有较高的效率，宽的调速范畴和平滑的调速特性，机械特性见图；调速性能可与直流电动机相媲美，是目前应用最广的沟通调速方式；变频调速需要具有调频兼调压功能的变频装置；目前市场上已显现了各种性能良好、工作牢靠的变频装 置，并已应用于工业各领域；4）矢量掌握，性能好，装置复杂；2. 常用的直流功率放大器有三

8、种：线性 比例式）功率放大器、开关式功率放大器和晶闸管功率放大器；一般功率为 100W 以下时可以选用线性功率放大器， 255000W 时可选用开关式功率放大器， 500W 以上时选用晶闸管功率放大器；线性功率放大器，线性度好，失真小，电磁干扰和噪音小，本身功耗大，输出电流和功率小，用于小功率系统；PWM开关功率放大器的优点是效率高，晶体管损耗小，输出功率大；缺点是由于开关动作而产生噪音和电磁干扰；常用于中小功率系统；晶闸管功率放大器功率大，用于中、大功率装置；一 20 分） 1. 1 台永磁直流力矩电机，反电势系数K e2 V/ rad/s, 摩擦欢迎下载精品学习资源转矩 Tf0.2 Nm，

9、转动惯量 J4103 kg.m 2 ，电感 L0.02 H；连欢迎下载精品学习资源a续堵转时电流 I 15 A ，电压 U 120 V ；欢迎下载精品学习资源1）求机电时间常数 m ，电磁时间常数 e ，连续堵转的电磁转矩 T1；欢迎下载精品学习资源2）电枢电压U 2 =25V，求起动时的输出转矩T20 和此电压对应的空载转速20 ；欢迎下载精品学习资源3）电机转速310 rad/s，电磁转矩 T32 N m 时，求电枢电压U 3 和输出欢迎下载精品学习资源转矩T30 ；欢迎下载精品学习资源4）写出该电机的传递函数 s / U a s ；2. 输入信号是电枢电压 ua ，输出信号是电机转角；绘

10、出直流电动机动态欢迎下载精品学习资源框图，标出I a s ， Ea s,Tem s, 及扰动力矩Tc s ；欢迎下载精品学习资源3. 绘出直流电动机电枢掌握的调剂特性和机械特性曲线，标出始动电压、抱负空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态；欢迎下载精品学习资源4. 直流电动机的主要优点和缺点是什么？5. 电机铁心多用硅钢片叠压而成；采纳片状材料的目的是什么？6. 性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采纳什么永磁材料？欢迎下载精品学习资源7. 与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的何外形有什么特点？Ke 、Kt 有什么特点？电枢的几欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源二 20

11、分）r21. 异步电动机等效电路图中 1s 上的热损耗表示什么？ s欢迎下载精品学习资源2. 简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件；3 画出两相电机幅相掌握时的电路图；欢迎下载精品学习资源3. 磁场 FAsintx 表示什么磁场？为什么？欢迎下载精品学习资源4. 绘出圆形旋转磁场时异欢迎下载精品学习资源步电动机的两条典型机械特性曲线 转子电阻大和小）；欢迎下载精品学习资源5. 推导两相伺服电动机传递函数曲线的关系；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；G ss /U s,并说明其中的参数与静态特性欢迎下载精品学习资源7. 异步电动机从基频向下变频调速时，如电压保持不变将产

12、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；欢迎下载精品学习资源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；四、11 分）1. 步进电动机转角的大小取决于掌握脉冲的），转速大小取决于掌握脉冲的）；掌握脉冲频率增高，步进电机的负载才能下降，主要缘由是：2. 磁阻式步进电动机有 A、B、C、D 四相；绘出 A 和 B 极下，当

13、A 通电， B 通电， 和 AB 通电时，定子、转子齿的相对位置；3. 磁阻式步进电动机小失调角时的传递函数输出是转角 ）是：4. 两相混合式步进电动机，产品说明书给出步距角为1.8 ，如采纳8 细分驱动电路，步距角是 常用的位置传感器有哪两类？五、20 分）1. 画图说明传感器的重复性误差；2. 旋转变压器如右图；完成原边补偿和副边补偿的连线；欢迎下载精品学习资源电压有效值U R13欢迎下载精品学习资源感应同步器鉴相型信号处理方式中，输出电压 e2；3. 画出直流测速发电机抱负输出 电压与实际输出电压曲线，并在图中说明误差产生的缘由；4. 光电增量码盘每转产生1000 个脉冲，分辩率为；增量

14、码盘为什么用两个光电转换器而不是一个？增量码盘为什么要寻零？怎样寻零？5. 画出采纳电位器测量正、负位移的线路图；欢迎下载精品学习资源6. 螺杆型差动变压器用来；输出电压表达式是；7. 热敏电阻传感器是依据 材料）电阻与温度之间的关系制成的；它的主要优点是什么？六、9 分） 1. PWM 功放电路和双极性输出时的输入电压如图；设电留恋续；1） 绘出输出电压 u AB 波形；2） 分别绘出电动机状态、发电机状态和轻载时电流 i a 波形；3） Ea0 ，电动机状态，指出一周期内电流流经的路线；2. PWM功率放大器包括和两部分；3. PWM电路中，提高频率将使晶体管功耗；1）减小 2 ）不变3）

15、增加；4. 异步电动机变频器输出的电压是波形；5. 用数据说明线性功放的主要缺点；欢迎下载精品学习资源七、13 分） 1写出阀控液压马达的传递函数，说明输入量和输出量的含义并说明传递函数参数的特点；2. 与电动机相比，液压动力机构的主要优、缺点是什么？3. 标示出图示液压马达的旋转方向；这是向式液压马达；4. 航天器中陀螺传感器有哪两项作用？5. 图示为电容式微加速度传感器结构示意图；简述工作原理；如采纳静电力平稳式的工作方式，说明“静电力平稳式的工作方式”，并说明它的优点；八、附加题欢迎下载精品学习资源1. 求图示功率放大器的稳态放大系数uoui欢迎下载精品学习资源2. 两相绕组匝数都是 W

16、 ，电流分别为 i c2I sint，i f2I sint90 ；证明合欢迎下载精品学习资源成磁场是圆形旋转磁场； 提示2 sincossinsin ）欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源一、1.1 ） m3410s，参考答案3e510s， T110N m欢迎下载精品学习资源2） T2012.3N m， 2012.3rad/s欢迎下载精品学习资源3） U 324V ，T301.8N m欢迎下载精品学习资源4） s0.50.52欢迎下载精品学习资源U a s0.04 s2. 框图如下；3. 特性曲线如下；10.005 s10.00002 s0.04s1欢迎下载精品学习资源4. 优点：力矩大，

17、掌握简洁；缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，保护较复杂，价高，结构复杂；5. 减小涡流损耗；6. 钕铁硼；7. Ke、Kt 大，电枢扁平状；二、1. 电机一相绕组产生的机械功率；2.两相电流相位差： 090两相电压相位差 90o，幅值不等；3.4. 特性曲线见图；欢迎下载精品学习资源5. TJ d，dtU ,T 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源GssU sUJs1 T欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源: 调剂特性斜率；U: 机械特性斜率；T欢迎下载精品学习资源6. 特性曲线见图；7. UE4.44 fW 电机额定工作状态时铁心磁密接近饱和，如图；U 不变， fI；电流过大，电机

18、过热损坏；欢迎下载精品学习资源8. 4 极， n60 f ， p2n1500r/min欢迎下载精品学习资源三、1.TemsspK sin欢迎下载精品学习资源2. 工作原理见图；TK RmqRmd sin 2欢迎下载精品学习资源Rmq、Rmd: 交轴和直轴磁阻；欢迎下载精品学习资源3. 磁滞同步电机；特性曲线见图；四、1. 个数；频率；绕组电感的影响；2.欢迎下载精品学习资源Tm zr3J2sB sTm zr欢迎下载精品学习资源JJ4.0.225 o5. 数字沟通伺服系统：掌握简洁，用脉冲做输入信号，直接掌握位置；内部结构复杂，产生高频电压扰动；直流电动机：需要另外配置传感器，功率放大器，补偿电

19、路组成系统；6. 霍尔元件；旋转变压器，光电码盘；五、1. 输入按同一方向多次变化时的误差；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2. U R13K cos欢迎下载精品学习资源e2kU m sinte 3. 曲线见图；4.0.36 o；辨别转动方向；查找转角的基准位置，以便求肯定位置；无限位时， 开机后向某一方向转动，直到产生零位脉冲；有限位时， 开机后向一方向转动，找不零位时再反转；5. 线路见图；6. 测线位移； uKx ；7. 半导体金属氧化物）；灵敏度高，热惯性小，体积小，价格低；六、1.1 ）， 2）波形见图；欢迎下载精品学习资源3） 0t1 :UDT1ABT4地欢迎下载精品学习资

20、源t1T : 地D2ABD3U D2. 脉宽调制器；开关放大器；3. 增加；4.SPWM5. 效率低，晶体管功耗大，不能输出大功率；例如，电源电压 50V,电流 20A，功率 1000W；电机电压 10V，晶体管管耗 2040800W ；七、1. 传递函数为欢迎下载精品学习资源：输出，转角； x：输入、滑阀位移；TL ：外负载力矩；sK1X ss2s2K 2Ts1TL s 2s1欢迎下载精品学习资源特点： K 2 小，刚度大； 小，阻尼小，不利；非线性严峻，某些参数变化大；2. 优点：力矩大；尺寸小，重量轻；刚度大； 缺点：需要特地液压源；漏油；保护麻烦；3. 轴；柱塞；顺时针转动，见图；4. 测运动体的角位置和角速度；欢迎下载精品学习资源5. 加速度使质量块产生位移；CS，变化，引起电容欢迎下载精品学习资源变化，测出电容可知位移 和加速度；静力平稳：加电压，静电力使质量块不动，由电压可知加速度；欢迎下载精品学习资源优点：灵敏度高，精度高；欢迎下载精品学习资源八、1. uouiR2R2R3R3R1R2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源2. F2 kWI sintx2 kWIsintx欢迎下载精品学习资源c22欢迎下载精品学习资源Ff2 kWI sintx2 kWIsintx欢迎下载精品学习资源22欢迎下载精品学习资源FFcFf2kWIsintx欢迎下载