“机电传动与控制”习题第1次作业1、（教材4-9）设计一台设备的电气控制原理图，满足以下要求：（1）该设备由三台三相笼型感应电动机M1、M2和M3拖动；（2）起动时，按照M1、M2和M3的顺序起动；（3）停止时，按照相反的顺序停止；（4）上述动作均要求一定的时间间隔；（5）设置短路和过载保护。
解：L1L2L32、（教材4-13）托盘由一台电动机驱动，试设计其电气控制原理图，要求如下：（1）按下起动按钮，托盘由原地A起动，前进到B点碰到行程开关SQ2后停止；（2）过一时间后，按下返回按钮，才能从B点起动，后退碰到原位行程开关SQ1后停止，即回到原地A点；（3）托盘在前进或后退过程中可在中间任意位置停止；（4）托盘停在中间任意位置，按下复位按钮，能够回到原地。
（5）设置短路和过载保护。
解：KM2L1L2L3第2次作业1、 以下为一条自动运输线的控制电路，该运输线由两台电动机拖动，M1拖动运输机，M2拖动卸料机。
请完成：（1）分析控制电路的动作过程；（2）主电路和控制电路有哪些保护，简述保护过程； （3）针对运输线，控制电路有哪些功能。
3～50Hz解：（1）控制电路的动作过程：①从主电路可以看出，电动机M1的通断电由接触器KM1控制，电动机M2的通断电由接触器KM2控制；主电路中，两个电机均有热继电器和熔断器，可实现过载保护和热保护；②在控制电路中，按SB1，KM1自锁，可实现电动机M1的起动；③在控制电路中，按SB2，必须KM1已经通电，接触器KM2才能通电，电动机M2才能起动； ④按SB4，接触器KM2断电，电动机M2单独停机，电机M1保持运行状态；⑤按SB3，时间继电器KT 通电并自锁，此时接触器KT1的常闭触点断开，KM2马上断电，电动机M2马上停机；KT1通电一段时间后，其通电延时断开触点打开，接触器KM1断电，电动机M1停机；（2）主电路和控制电路的保护KT①有熔断器短路保护和过载保护。
②短路保护：熔断器有FU1～FU4,当某支路短路时，相应支路的熔断器熔断，断开该支路电源。
过载保护：当M1或M2过载，控制电路中FR1或FR2触点断开，KM1和KM2线圈断电，从而断开主电路中KM1和KM2主触点，以使M1和M2断电。
（3）控制功能①运输机（M1）起动后，才能起动卸料机（M2）；②卸料机（M2）先停止，经一段时间后运输机（M1）才自动停止③2卸料机（M2）可单独停止。
2、（教材6-7）一生产机械的负载曲线如图6-27所示，试选择电动机的容量。
解：96.310157532543325222112==++⨯+⨯+⨯==∑∑==niiniiidttPP kW所选择的电动机的功率需大于3.96kW，可选用4kW的电动机。
3、（教材6-9）暂载率ɛ表示什么？当ɛ=15%时，能否让电动机工作15min、休息85min？为什么？试比较ɛ=15%、30KW和ɛ=40%、20KW两个重复短时工作制的电动机，哪一台容量大一些？解：（1）暂载率ɛ表示电动机重复短时工作下的工作情况，其计算方法为：%100⨯+=+=tttpp停止时间工作时间工作时间ε（2）由于规定一个周期的总时间tp + t0不超过10min，因此不能让电动机工作15min、休息85min。
（3）比较两台电动机的容量，则需知道电动机的额定功率，而重复短时工作制的电动机的额定功率是指额定负载暂载率εsN（25%）的功率。
ɛ=15%、30KW：10%3023.2325%ssNP P kWεε===ɛ=40%、20KW：2025.29s P kW ===从以上计算可知，后者的容量稍大。
4、 （教材6-12）由两台电动机拖动一台机械设备，设计满足下列要求的电气原理图：（1）M1电动机正、反向运转，M2电动机单向运转； （2）M1电动机起动运行t 时间后，M2电动机才能起动（3）M1、M2电动机同时停机，若其中一台电动机过载，另一台电动机也应停机； （4）具有必要的保护环节； （5）画出主电路和控制电路。
解：主电路及控制电路：3～50Hz 380V或：3～50Hz380V第3次作业1、（教材7-15（a））写出下图所示梯形图的指令表程序。
解：序号指令序号指令1 LD X000 8 LD X0022 ANI M132 9 ANI M1203 LDI X001 10 ORB4 AND X002 11 OR X0045 ORB 12 ANB6 LDI X003 13 OR X0077 AND Y001 14 OUT Y00715 END2、（教材7-15（b））写出下图所示梯形图的指令表程序。
解：序号指令序号指令1 LD X000 9 AND C52 OR Y005 10 ORB3 ANI X001 11 ANB4 OR X003 12 OR M1105 LD T1 13 OUT Y0056 ANI M132 14 AND X0017 LD Y001 15 OUT T0 K1008 ORI M111 16 ANI T017 OUT M111 3、（教材7-16（b））画出下面各指令表程序对应的梯形图。
序号指令序号指令1 LD M150 10 ANB2 ANI X001 11 OR M2033 OR M200 12 SET M44 AND X002 13 ANI X0115 LD M201 14 OUT Y0046 ANI M202 15 AND X0107 ORB 16 OUT M1008 LDI X004 17 END9 ORI X005解：第4次作业1、（教材7-23）下图中的3条运输带顺序相连，分别由三相感应电动机拖动。
按下起动按钮，3号运输带开始工作，5s后2号自动起动，再过5s后1号自动起动。
停机的顺序与起动的顺序相反，间隔仍然为5s。
请设计PLC端口分配图和梯形图。
解：起动顺序: 3号--5s--2号--5s--1号停机顺序: 1号--5s--2号--5s--3号M100M100X000T4M100T0T1K50K100Y003Y002T0T3Y001T1M101M101X001T4T3T4K50M101起动停机3号运输带2号运输带1号运输带KM1X000X001COMY001COM2停止启动I/O端口分配SB1220VAC1号传送带电动机KM2Y002KM3Y0032号传送带电动机3号传送带电动机SB2COM1或：2、（教材7-24）粉末冶金制品压制机（见下图（a））装好金属粉末后，按下起动按钮SB1（接X000），冲头下行，将粉末压紧后压力继电器（接X001）为“1”状态，保压延时5s后，冲头上行，压限位开关SQ1（X002变为“1”状态），然后模具下行到位压限位开关SQ3（X003变为“1"状态），取走成品后工人按下按钮SB2（接X005），模具上行压SQ2（X004变为”1“状态），系统返回初始状态。
请设计PLC端口分配图和梯形图。
K100解：KM1X000X001COM Y004COM3???? I/O????220VAC??????KM2Y005??????KM3Y006??????KM4Y007??????X002X003??????SQ1SQ3X004??????SQ2X005????????KM2KM1KM4KM3SB1SB2或：是否应该将原位行程开关常开添加到线圈前面，使得X002为1，冲头才能下行，X004为1，模具才能下行？X000 X001Y004Y004 T0 M301 X002M301X004Y006起动 冲头下压紧 模具下 Y007压冲头下 X005M301手工复位 X001 T0 X002 Y005冲头原X003 X005 T0 K5冲头上模具上手工下限位Y007中限位 Y004 Y005 Y005 Y007 Y006第5次作业1、 （教材9-7）何谓交-直-交变频器？何谓交-交变频器？它们各有什么特点？答：交-直-交变频是先将工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源；交-交变频是不经过中间直流环节直接实现交流电频率的改变。
交-交变频器如下图所示，电路由两组反并联的变流器P 和N 组成，P 组和N 组轮流向负载R 供电，在负载上获得交流输出电压0u 。
0u 的幅值由变流器的控制角 决定，0u 的频率则由两组变流器的切换频率所决定。
交-直-交变频器如下图所示，它由整流器、中间直流环节、逆变器以及控制电路组成。
整流器的作用是将三相交流电变为直流电；中间直流环节将整流器输出的交流成分滤除掉，获得纯直流电压提供给逆变器；逆变器通过控制电路，有规律地控制逆变器中开关器件的通与断，以得到频率可变的三相交流电压输出，并驱动负载电动机转动。
2、 （教材9-9）简述SPWM 波形生成的方法。
答：SPWM 调制如下图所示。
正弦脉宽调制是以正弦波作为逆变器输出的期望波形，它的载波信号c U 仍是等腰三角波，而调制信号r U 为频率与期望波相同的正弦波，通过载波与调制波的比较，可获得在正弦调制波的半个周期内呈两边窄中间宽的一系列等幅不等宽的矩形波，在逆变器输出波形的半个周期内，逆变器同一桥臂上一个元件处于开通状态，另一个元件始终处于截止状态。
对于单相逆变器，为了使逆变器输出一个交变电压，必须在一个周期内的正负半周使上下桥臂分别交替工作，所以在负半周时，可以利用倒相信号，得到负半周的触发脉冲。
改变正弦调制波的幅值，则改变pwm U 调制脉冲宽度，就可改变逆变器正弦输出电压的幅值；改变正弦调制波的频率，即可改变逆变器桥臂导通的切换频率，从而改变输出电压的频率。