机电控制传动系统设计（机电系统设计与分析）

hello大家好，今天小编来为大家解答以下的问题，机电控制传动系统设计（机电系统设计与分析），很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

机电控制传动系统设计（机电系统设计与分析）

机电控制传动系统是一种将机械、电气和控制技术相结合的综合系统。它在现代工业自动化领域发挥着重要作用，广泛应用于机械制造、自动化生产线以及交通运输等方面。

机电控制传动系统的设计与分析是该系统的核心环节。设计师需要深入理解机械原理和电气控制原理，了解各种传动方式和控制方法的特点，在此基础上进行系统的整体设计。设计师需要通过分析各种传动元件的工作特性、计算机电系统的动力学性能以及各种控制算法的可行性，来评估系统的性能指标和可靠性。

在机电控制传动系统的设计中，需要考虑以下几个关键问题：

传动系统的可靠性和稳定性。设计师需要选择合适的传动机构和控制器，确保系统能够在各种工况下正常运行，并能够及时、准确地响应外部指令。

传动系统的效率和能量消耗。设计师需要通过优化传动结构和控制算法，使系统能够以最小的能量消耗完成工作任务，并提高系统的效率。

还需要考虑传动系统的精度和可调性。设计师需要根据具体应用的要求，选择合适的传动精度和可调性，并通过合理的设计和控制，使系统能够满足不同的工作需求。

还需要考虑传动系统的可维护性和安全性。设计师需要在设计过程中考虑到系统的易维护性，以便在系统发生故障或需要维护时能够方便地进行操作和维护。还需要在系统设计中考虑到安全性，以避免因操作失误或系统故障导致的人身伤害或财产损失。

机电控制传动系统的设计与分析是一项复杂而重要的工作。只有通过深入的理论学习和实践经验积累，才能够设计出性能优良、可靠稳定的机电控制传动系统，推动现代工业的发展。

机电控制传动系统设计（机电系统设计与分析）

机电传动控制是机械设计制造及其自动化技术的一门专业技术。主要研究，解决与生产机械的电气传动控制有关问题，阐述机电传动控制原理，介绍常用控制电路以及控制电路设计等技术。

以机电传动和电气控制为两条主线。主要包括绪论、机电传动控制系统中的控制电动机、继电接触器控制、可编程控制器、交直流电动机无级调速控制和机电传动控制系统设计。

概念：以电动机为原动机（动力源）驱动生产机械的系统的总称。机电一体化系统基本组成要素:

1、机械本体

包括机身、框架、机械联接等在内的产品支持结构。

2、动力源

向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能，包括电源、电动机等执行元件及其驱动电路。

3、检测与传感装置

包括各种传感器及其信号检测电路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。

4、控制与信息处理装置

据产品的功能和性能要求以及传感器的反馈信息，进行处理、运算和决策，对产品运行施以相应的控制，实现控制功能。包括计算机及其相应硬、软件所构成的控制系统。

5、执行机构

包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。

机电控制原理与系统设计

机电一体化系统的设计：

一、机电一体化系统开发的设计思想

机电一体化的优势，在于它吸收了各相关学科之长并加以综合运用而取得整体优化效果，因此在机电一体化系统开发的过程中，要特别强调技术融合，学科交叉的作用。机电一体化系统开发是一项多级别、多单元组成的系统工程。把系统的各单元有机的结合成系统后，各单元的功能不仅相互叠加，而且相互辅助、相互促进、相互提高，使整体的功能大于各单元功能的简单的和，即“整体大于部分的和”。如果设计不当，由于各单元的差异性，在组成系统后会导致单元间的矛盾和摩擦，出现内耗，内耗过大，则可能出现整体小于部分之和的情况，从而失去了一体化的优势。在开发的过程中，一方面要求设计机械系统时，应选择与控制系统的电气参数相匹配的机械系统参数；同时也要求设计控制系统时，应根据机械系统的固有结构参数来选择和确定电气参数。综合应用机械技术和微电子技术，使二者密切结合、相互协调、相互补充，充分体现机电一体化的优越性。

二、机电一体化系统设计方法

拟定机电一体化系统设计方案的方法有取代法、整体设计法和组合法。

1、取代法

这种方法是用电气控制取代原传统中机械控制机构。这种方法是改造传统机械产品和开发新型产品常用的方法。如用电气调速控制系统取代机械式变速机构，用可编程序控制器或微型计算机来取代机械凸轮控制机构、插销板、步进开关、继电器等，以弥补机械技术的不足，这种方法不但能大大简化机械结构，而且还可以提高系统的性能和质量。这种方法的缺点是跳不出原系统的框架，不利于开拓思路，尤其在开发全新的产品时更具有局限性。

2、整体设计法

这种方法主要用于全新产品和系统的开发。在设计时完全从系统的整体目标考虑各子系统的设计，所以接口简单，甚至可能互融一体。某些激光打印机的激光扫描镜，其转轴就是电动机的转子轴，这是执行元件与运动机构结合的一个例子。在大规模集成电路和微机不断普及的随着精密机械技术的发展，完全能够设计出将执行元件、运动机构、检测传感器、控制与机体等要素有机地融为一体的机电一体化新产品。

3、组合法

这种方法就是选用各种标准模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统。设计数控机床时可以从系统整体的角度选择工业系列产品，诸如数控单元、伺服驱动单元、位置传感检测单元、主轴调速单元以及各种机械标准件或单元等，然后进行接口设计，将各单元有机的结合起来融为一体。在开发机电一体化系统时，利用此方法可以缩短设计与研制周期、节约工装设备费用，有利于生产管理、使用和维修。

三、机电一体化系统设计的内容

在机电一体化系统(产品)中控制系统设计的主要内容可归结为：确定系统整体控制方案、确定控制算法、选择微型计算机、进行系统的硬件和软件设计，以及系统统调。

1、确定系统整体控制方案

(1)确定控制任务

在设计系统以前，必须对控制对象的工作过程进行深入的调查、分析和熟悉，并明确实际应用中的具体要求，按机械与电子功能划分方案确定系统所要完成的任务，然后用控制流程图或其他适当形式描述控制过程和任务，写成设计任务说明书，作为整个控制系统设计的依据。

(2)构思控制系统的整体方案

1)确定系统的控制结构形式是开环还是闭环控制。

2)采用闭环控制时应考虑检测传感器的选择和所要求精度级别，并考虑机构安装、使用环境等问题。

3)选择执行元件是电动、气动还是液压或其他，根据控制对象具体要求，比较方案的优缺点，择优而用。

4)明确微机在系统中的作用：是设定值计算、直接控制还是数据处理和应具备的功能，需要哪些输入／输出通道和配置哪些外围设备等。画出系统组成的原理框图和附加说明，作为进一步设计的基础，并初步估算成本。

2、建立数学模型确定控制方法

建立系统的数学模型是个复杂过程，也是一个试探的过程，需要反复权衡。

1)根据已初步确定的控制系统的物理结构，采用合适的控制理论方法建立和组成各环节以及整个系统的数学模型表达形式。通过静、动特性计算，为计算机进行运算处理提供依据。

2)根据不同的控制对象和不同的控制性能指标要求，选择不同的控制算法。对过程控制设备的直接数字控制系统常用PID调节的控制算法；在位置数字随动系统中常用实现最少拍控制的控制算法；机床数字控制中常使用逐点比较法、数字积分法和数据采样法的控制算法。还有多种最优控制的控制算法、随机控制和自适应控制的控制算法等供选择。

3)当控制系统较复杂时，控制算法也比较复杂，为设计、调试方便，可忽略小的非线性、小延时等因素的影响，将控制算法作某些合理的简化。利用计算机系统仿真技术，逐步将控制算法完善，直到获得最好的控制效果。

控制算法的确定是一个反复修正与试验的渐进过程。

3、选择微型计算机

对于微机所承担的任务给定以后，完成同一任务的微机方案有多种。一般以既能完成给定任务(应包括处理确定的控制算法)、又能充分发挥选用微机的功能、再留有一定功能余量为原则来选择。

从控制生产机械或生产过程要求出发，微型机应满足以下要求：

(1)有较完善的中断系统

对于控制用计算机，实时控制功能是一大特点。它包含系统正常运行时的实时控制能力和发生故障时紧急处理的能力。这种处理和控制一般都采用中断控制方式，即CPU及时接收终端请求、暂停原来执行程序，转而执行相应的中断服务程序，待中断处理完毕，再返回继续执行原程序。

在选用与CPU相应的接口芯片时也应有中断工作方式，以保证控制系统能满足生产中提出的各种要求。对于比较复杂的控制，要考虑采用实时操作系统。

(2)足够的存储容量

由于微型机内存容量有限，当内存容量不足以存放程序和数据时，应扩充内存，或配备适当的外存储器(如硬磁盘等)。

(3)完备的输入／输出通道

输入输出通道是系统外部过程和微机交换信息的通道。根据实际需要有开关量输入／输出通道、模拟量输入／输出通道、数字量输入／输出通道和实现快速、批量交换信息的直接数据通道。通道的操作方式有串行、并行以及随机选择与按某种预订顺序进行工作等。

(4)微处理器芯片的选择

这一选择的实质就是确定能满足控制功能要求的微处理器的字长、速度和指令系统。这三者是相互依存的。一般选择：

1)对通常的顺序控制、程序控制可选用1位微处理器；

2)对计算量小、计算精度和速度要求不高的系统可选用4位微处理器，如计算器、家用电器控制及简易控制等；

3)对计算精度要求较高、处理速度较快的系统可选用8位微处理器，如经济型的线切割机床、普通机床的控制和温度控制等；

4)对要求计算精度高、处理速度快的系统统可选用16位或32位微处理器，甚至采用精简指令集运算的芯片RIRC或多CPU，如控制算法复杂的生产过程控制，要求高速运行的机床控制，特别是大量的数据处理等。

(5)系统总线的选择

微型计算机主要由若干块印制电路板(按功能模块设计、制造)构成。各块板之间的连接，当然是通过印制板的插座之间的连线来实现的。通常，为了给使用和维护带来方便，希望插座之间的连线具有通用性——一个系统中的各块印制板可插在任一插座上。也是为了各厂家生产的电路板具有通用性、互换性，就要对插座及连线订个标准。这就是系统总线选择的由来。

目前支持微型计算机系统机构的总线有：STD Bus支持8位和16位字长；Multi Bus工型可支持16位字长，Ⅱ型可支持32位字长；S-100 Bus可支持16位字长；VERSA Bus可支持32位字长，以及VME bus可支持32位字长等。生产厂家为这类总线提供各种型号规格的OEM(初始设备制造)产品，包括主模块和从模块，由用户任意选配。

4、系统总体设计

系统设计主要是依据上述控制方案、设计所要求和选用的微机类型，对系统进行具体的设计。其设计可分为硬件的接口设计和软件设计两大类型。

在对系统总体设计时，一个最重要的问题是如何解决微机、被控对象和操作者这三者之间可靠地适时进行信息交换的通道和分时控制的时序安排。也就是综合考虑用硬件配置和软件措施解决系统运行的次序安排，以保证系统有条不紊地运行。

(1)接口设计

对于一种产品(或系统)，其各部件之间，各子系统之间往往需要传递动力、运动、命令或信息，这都是通过各种接口来实现的。机械本体各部件之间、执行元件与执行机构之间、检测传感元件与执行机构之间通常是机械接口；电子电路模块相互之间的信号传送接口、控制器与检测传感元件之问的转换接口、控制器与执行元件之间的转换接口通常是电气接口。

机电一体化产品的内外接口实际上就是一种进行物质、能量和信息交换的界面，它具有存储、转换和服务功能。按功能可以将接口划分为以下3种：

1)零接口。不需进行任何转换，把具有结合关系的两部分直接连接起来称为零接口，如连接管、电缆、接线柱和刚性联轴节等。

2)普通转换接口。在具有结合关系的两部分之间存在能量或信息的转换，但不含微处理器的接口为普通转换接口。如减速器、变压器、电磁离合器、放大器、光电耦合器、A／D转换器、D／A转换器等。

3)智能转换接口。它是一种含有微处理器的转换接口，具有可编程的特点，因而能够自动改变接口条件，如由微处理器编程的8255A，8279，PIO等。

大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化。对于硬件接口，在设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。

(2)操作控制台设计

微机控制系统必须便于人机联系，通常都要设计一个现场操作人员使用的控制台。这个控制台一般不能用微机所带的键盘代替。原因是现场操作人员需要的是简单、明了、安全的操作面板，以实现对机器的操作。要求操作控制台应有以下功能：

1)有一组或几组数据输入键(数字键或拨码开关等)，用于输入或更新给定值、修改控制器参数或其他必要的数据。

2)有一组或几组功能键或转换开关，用于转换工作方式，启动、停止系统或完成某种指定功能。

3)有一个显示装置或显示屏，用于显示各种运行状态、参数及故障指示等。控制台上应该有一个“紧急停止”按钮，用于有紧急事故时停止系统运行，转入故障处理。

应当明确指出，控制台上每一种信号都与系统的运行状态密切相关。设计时，必须明确这些转换开关、按钮、键盘、显示器和故障指示灯的作用和意义，仔细设计控制台的硬件及其相应的管理程序，使设计的操作控制台既能方便操作又保证安全可靠，即使操作失误也不会引起严重后果。

(3)微型计算机控制系统的电源设计

微机控制系统中的电源，根据需要可以有不同的类型(直流和交流)和规格(电压和功率)。按照使用情况，对性能的要求也不尽相同，在设计过程中应按实际要求合理选用调试，并控制电压变动。电源本身要具有过压、短路、过载保护和热保护，否则将会造成不可弥补的损失。

(4)整机的安装、联接设计

这是一种整体结构设计。微机控制系统安装既包括了与被控对象的联接安排，也考虑了主机本身的安装联接问题。其设计原则应该是安装、联接的可靠性和使用、装配、维护的方便性。

1)安装、联接结构具有防震性，即印制电路板、接插件和元器件包括电缆等应牢固地安装在同一个机壳上，不因振动而松动。

2)采用标准或专用、制造质量好的防松接插件，以保证接触可靠而又使用、维护方便。

3)布线结构要合理，能防止相互间的电磁耦合干扰。一定要使信号线和功率线进行隔离，分别走线。对模拟信号更要注意走线的长短和屏蔽，如走线太长，需要考虑进行信号增强等措施。

4)正确安装安全地线、信号地线、屏蔽地线以及功率地线和强电地线，最终要进行地线连接。地线要采用一点接地型，即把信号地线、功率地线、被控对象地线(安全地)等连接到公共接地点。而总的公共接地点必须与大地接触良好，一般接地电阻要小于(4～7)Ω。

(5)软件设计

对于选定的微机控制系统，其微机本身已有一定的软件支持，一般这些软件要求用户了解其使用方法和基本原理。如果把微型计算机专门为某一控制领域而设计成专用的控制计算机，用户就需要利用计算机的指令系统和相应的开发系统来设计系统软件，即控制软件、管理软件、诊断软件等。这些系统软件的设计要求更有专用性和针对性。

在微机控制中，其软件任务大体可以分为数据处理和过程控制两大基本类型。数据处理主要包括数据的采集、数字滤波、标度变换，以及数值计算等等。过程控制主要是使微机按照一定控制算法进行计算，然后进行输出去控制生产。

5、系统联调

微机控制系统设计完成后，硬件电路要进行制作、安装及试验，并进行连续烤机运行。软件各模块要在微机上分别进行调试，使其正确无误，然后存盘。上述工作完成后，就可将硬件与软件组合起来进行系统联调的模拟试验，正确无误后，进行现场实验，直到正式运行。在这个阶段，最重要的是仔细设计模拟调试的方法与步骤，以及所用的测试手段。

在现场试验前，要仔细检查接线，无误后才能进行现场调试。现场调试的步骤根据不同对象要仔细考虑。首先要把涉及的自动保护项目进行实验，确认有效后才可进入功能、参数等项目的试验。

机电系统设计题库

一.单选题（每小题1.0分,共26.0分）

1.线路的电流速断保护的整定值是（　　）。A.该线路的负荷电流；B.应躲过线路未端短路时最大三相短路电流；C.大于允许的过负荷电流；D.应躲过线路未端短路时最大二相短路电流。正确答案：B；

自己得分：0.0

2.电动机的定子绕组应作三角形连接而误接成星形连接送电，其输出功率为三角形接线的（　）左右。A.40％；B.50％；正确答案：B；

自己得分：0.0

3.计算线损的电流为（　　）。A.有功电流B.无功电流C.瞬时电流D.视在电流。正确答案：D；

自己得分：0.0

4.半绝缘变压器指的是（　）。A.变压器的绝缘是线电压的一半B.变压器的绝缘是相电压的一半C.中性点部分绕组绝缘为端部绕组绝缘的一半D.端部绕组绝缘为中性点部分绕组绝缘的一半。正确答案：C；

自己得分：0.0

5.为减小计量装置的综合误差，对接到电能表同一元件的电流互感器和电压互感器的比差、角差要合理地组合配对，原则上，要求接于同一元件的电压、电流互感器（　　）。A.比差符号相反，数值接近或相等，角差符号相同，数值接近或相等B.比差符号相反，数值接近或相等，角差符号相反，数值接近或相等C.比差符号相同，数值接近或相等，角差符号相反，数值接近或相等D.比差符号相同，数值接近或相等，角差符号相同，数值接近或相等。正确答案：A；

自己得分：0.0

6.当两只单相电压互感器按V/V接线，二次线电压Uab＝100V，Ubc＝100V，Uca＝173V，可能电压互感器（　　）。A.二次绕组A相或C相极性接反；B.二次绕组B相极性接反；C.一次绕组A相或C相极性接反；D.二次绕组B相极性接反。正确答案：A；

自己得分：0.0

7.电压互感器二次熔断器熔断时间应（ ）。A.小于1s B.小于0.5sC.小于0.1sD.小于保护动作时间。正确答案：D；

自己得分：0.0

8.运行中的三相三线有功电能表，若B相电压断开，此时电能表的相量图如下。第一元件的功率表达式是（ ），第二元件功率表达式是（ ）。 A.P1=0.5UICOS（30°+Φ）、P2=0.5UICOS（30°-Φ）；B.P1=0.5UICOS（30°-Φ）、P2=0.5UICOS（30°+Φ）；C.P1=UICOS（30°+Φ）、P2=UICOS（30°-Φ）；D.P1=UICOS（30°-Φ）、P2=UICOS（30°+Φ）。正确答案：B；

自己得分：0.0

9.单侧电源线路的自动重合闸装置必须在故障切除后， 经一定时间间隔才允许发出合闸脉冲，这是因为（ ）。A.需与保护配合B.故障点要有足够的去游离时间以及断路器及传动机构的准备再次动作时间C.防止多次重合D.断路器消弧。正确答案：B；

自己得分：0.0

10.用来供给断路器跳、合闸和继电保护装置工作的电源（ ）。A.只有交流B.只有直流C.既有交流、又有直流D.都不是。正确答案：C；

自己得分：0.0

11.电力系统中不可能因电弧的引起内过电压是（ ）。A.中性点绝缘系统中，单相间隙接地引起；B.中性点直接接地系统中，单相间隙接地引起；C.切断空载变压器，由电弧强制熄灭引起的；D.切断空载长线路和电容负荷时，开关电弧重燃引起。正确答案：B；

自己得分：0.0

12.60°型三相三线无功电能表电压线圈串联电阻的作用是（ 　　）。A.防止电压线圈短路B.限制电压线圈励磁电流C.调整电压线圈电压与电压磁通间夹角D.改善电压线圈电阻温度影响。正确答案：C；

自己得分：0.0

13.LQJ-10表示（　　）。A.单相油浸式35kV电压互感器型号B.单相环氧浇注式10kV电压互感器型号C.母线式35kV电流互感器型号D.环氧浇注线圈式10kV电流互感器型号。正确答案：D；

自己得分：0.0

14.在进行避雷器工频放电实验时，要求限制放电时短路电流的保护电阻，应把适中电流的幅值限制在（　　）以下。A.0.3A；B.0.5A；C.0.7A；D.0.9A。正确答案：C；

自己得分：0.0

15.停用备用电源自投装置时应（　　）。A.先停交流，后停直流；B.先停直流，后停交流；C.交直流同时停；D.与停用顺序无关。正确答案：B；

自己得分：0.0

16.高压电缆在投入运行前不应做的试验项目是（ ）。A.绝缘电阻测量；B.直流耐压试验；C.检查电缆线路的相位；D.泄漏电流测量；E.短路损耗试验正确答案：E；

自己得分：0.0

17.如图所示，变压器低压系统采用接零保护，中性点接地电阻R0=4欧，保护零线重复接地电阻R0′=4欧，C相对地电压为220伏。当保护零线断线时，发生漏电的电器的金属外壳对地电压约为（ ）伏。如果保护零线没有重复接地时，发生漏电的电器的金属外壳对地电压约为（ ）伏。 A.110,220；B.0,220；C.110,110；D.220,220。正确答案：A；

自己得分：0.0

18.供电企业对已受理的用电申请，应尽速确定供电方案，高压双电源用户最长不超过（　　）正式书面通知用户。A.30个工作日B.2个月C.3个月D.4个月。正确答案：B；

自己得分：0.0

19.架空配电线路多采用（ ）来进行防雷保护。A.架空避雷线B.避雷器C.避雷针D.放电间隙。正确答案：B；

自己得分：0.0

20.测量100V及以下的电气设备或回路的绝缘电阻时，采用（　　）兆欧表。A.500V；B.1000V；C.250V；D.100V。正确答案：C；

自己得分：0.0

21.铅蓄电池电解液的温度超过35℃时，电池组容量（　　）。A.升高；B.降低；C.不变；D.先升高后降低。正确答案：B；

自己得分：0.0

22.配电线路上装设隔离开关时，动触头一般（　　）打开。A.向上；B.向下；C.向右；D.向左。正确答案：B；

自己得分：0.0

23.单相同容量的电烘箱和电动机，两者的低压熔丝选择原则是（　　）。A.相同；B.电动机的应大于电烘箱的；C.电动机的应小于电烘箱的；D.应按电动机和电烘箱型号而定。正确答案：B；

自己得分：0.0

24.销户是合同到期（　　）用电的简称。A.终止B.暂停C.继续D.减容。正确答案：A；

自己得分：0.0

25.供电企业不受理（　　）用电的变更用电事宜。A.正式B.增容C.临时D.新装。正确答案：C；

自己得分：0.0

26.大功率三相电机直接启动时将不会导致（）。A.电流增大B.电压波动C.电压正弦波畸变D.电网三相电压不平衡。正确答案：D；

自己得分：0.0

二.多选题（每小题2.0分,共26.0分）

1.在并联电容器回路中串入电抗器的作用是（ ）。A.母线电压偏高时，降低电容器上的工频电压；B.如电抗器电抗值选择适当，能减少流入电容器的谐波电流；C.限制电容投入时的暂态涌流；D.改善投切电容器的断路器的熄弧条件。正确答案：BC；

自己得分：0.0

2.电力系统中因谐振引起内过电压的类型有（ ）。A.不对称开、断负载，引起基波谐振过电压；B.中性点绝缘系统中，电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压；C.由空载变压器和空载线路，引起的高次谐波铁磁谐振过电压；D.采用电容串联和并联补偿时，所产生的分频谐振过电压；E.中性点直接接地系统中非全相运行时，电压互感器引起的分频谐振过电压。

正确答案：ABCDE；

自己得分：0.0

3.电能计量装置的安装有（ ）要求。A.在可能的情况下，电压互感器应尽量接在电流互感器的电源侧；B.电压、电流互感器二次回路应可靠接地，且接地点只有一个；C.10kV电压互感器一次侧装设熔断器，二次侧不装熔断器，二次回路中不得串接隔离开关辅助接点；D.电能计量装置垂直度倾斜不超过6度。正确答案：BC；

自己得分：0.0

4.高压电器安装施工技术规范中，套管安装前应进行的检查内容有（ ）。A.瓷套表面应无裂缝、伤痕；B.套管、法兰颈部及均压球应清擦干净；C.充油套管无渗油现象，油位指正常；D.套管应经试验合格。正确答案：ABCD；

自己得分：0.0

5.在正常负荷和正常冷却方式下变压器油温不断升高，导致这种现象的原因可能是（　）。A.绕组局部层间或匝间短路；B.变压器涡流使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘损坏；C.夹紧铁芯用的穿心螺丝绝缘损坏，使穿心螺丝与硅钢片短接，使螺丝因流过大电流而发热；D.低压绕组有高电阻短路。正确答案：ABCD；

自己得分：0.0

6.在下列有关架空线路的导线连接的表述中，（ ）是正确的说法。A.不同规格、不同绞向、不同金属的导线不准在同一档距内连接；B.同一档距内，每根导线只准有一个接头；C.同一档距内，每根导线不得超过两个接头；D.接头至导线固定点，不应小于1.0m。正确答案：ABD；

自己得分：0.0

7.高次谐波对电网的危害有（ ）。A.可能引起电力系统内的共振现象；B.电容器或电抗器的过热与损坏；C.同步电机或异步电机的转子过热，振动；D.继电保护误动作； E.计量不准确以及产生通讯干扰。正确答案：ABCDE；

自己得分：0.0

8.某变压器铭牌标注为SBH11-315/20，对该变压器的叙述正确的是（　）。A.该变压器为干式变压器；B.该变压器一次侧额定电压为20KV；C.该变压器为非晶合金变压器；D.该变压器为全密封油变。正确答案：BC；

自己得分：0.0

9.新装或大修后的油浸式变压器投运前的试验项目是（ ）。A.变压器性能参数试验；B.工频耐压；C.绝缘电阻和吸收比测定；D.直流电阻测量；E.绝缘油简化试验。正确答案：ABCDE；

自己得分：0.0

10.关于油浸变压器油温监测的叙述，说法正确的是（　）。A.变压器温度表所指示的是变压器上层油温，规定不得超过95℃；B.变压器温度表所指示的是变压器上层油温，规定不得超过85℃；C.变压器温度表所指示的是变压器上层油温，监视界限为85℃；D.运行中的变压器在环境温度为40℃时，其顶层油的温升不得超过65℃。正确答案：AC；

自己得分：0.0

11.以下项目中在高压电缆在投入运行前不应做的试验是（ ）。A.绝缘电阻测量；B.直流耐压试验；C.直流电阻测量；D.检查电缆线路的相位； E.泄漏电流测量； F.充油电缆的绝缘油试验； G.接地电阻测量。正确答案：CG；

自己得分：0.0

12.对预防性试验所测高压设备的绝缘数据应先进行可靠性整理，确保数据的准确性。然后将数据与（ ）进行比较，在此基础上根据运行情况作出结论。A.与现行规程、标准；B.与本设备历次的试验数据；C.与安全系数最大的试验数据；D.与国内优质先进的设备试验数据；E.与同类型设备试验数据。正确答案：ABE；

自己得分：0.0

13.新装电容器投入运行前应做（ ）检查。A.电气试验应符合标准，外观完好；B.各部件连接可靠；C.电容器的开关符合要求；D.检查保护与监视回路完整，放电装置是否可靠合格； E.可以暂时解除失压保护，待投入运行后再恢复。正确答案：ABCD；

自己得分：0.0

三.判断题（每小题0.5分,共20.0分）

1.安装并联电容器的目的，一是改善系统的功率因数，二是调整网络电压。A.正确B.错误正确答案：A；

自己得分：0.0

2.当多功能电能表电压线路全部断电后，直流备用电源应能保持表类所有数据和维持内部时钟正常运行不小于100天。A.正确B.错误正确答案：B；

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3.全电子多功能电能表与机电一体式电能表的主要区别在于电能测量单元的结构不同。A.正确B.错误正确答案：B；

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4.避雷带和避雷网主要用来保护高层建筑物免遭直接雷和感应雷。避雷带和避雷网宜采用圆钢和扁钢。A.正确B.错误正确答案：A；

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5.中央信号装置分为事故信号和预告信号。（ ）A.正确B.错误正确答案：A；

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6.分接开关同相分头间的绝缘属于纵绝缘。A.正确B.错误正确答案：A；

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7.后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。A.正确B.错误正确答案：A；

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8.多功能或复费率安装式电能表时段投切误差应不大于1min。A.正确B.错误正确答案：B；

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9.所谓“滚雷法”，就是选择一个直径为hr（滚球直径）的球体，沿需要防护直接雷的部位滚动，如果球体只接触到避雷针（线）或避雷针（线）与地面，而不触及需要保护的部位，则该部位就在避雷针（线）的保护范围之内。A.正确B.错误正确答案：B；

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10.变压器瓦斯保护的保护范围不如差动保护大，对电气故障的反应也比差动保护慢。差动保护可以取代瓦斯保护。A.正确B.错误正确答案：B；

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11.高压电力线路的悬式绝缘子串，在运行中各片绝缘子承受电压相同。A.正确B.错误正确答案：B；

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12.新颁国家标准GB50057-94《建筑物防雷设计规范》规定采用IEC推荐的“滚雷法”来确定避雷针和避雷线的保护范围。A.正确B.错误正确答案：A；

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13.系统电压降低时，应增加发电机的无功功率。A.正确B.错误正确答案：A；

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14.多变比电流互感器，可只对其常用的电流比进行检定。A.正确B.错误正确答案：B；

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15.电动机电流速断保护的定值应大于电动机的最大自起动电流。（ ）A.正确B.错误正确答案：A；

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16.一般变压器充电时只要投入过电流保护即可。A.正确B.错误正确答案：B；

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17.阻抗电压不相等的两台变压器并联时，负载的分配与阻抗电压成正比。A.正确B.错误正确答案：B；

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18.最基本的门电路有与门、或门和非门。　　A.正确B.错误正确答案：A；

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19.分接开关带电部分对油箱壁的绝缘属于纵绝缘。A.正确B.错误。正确答案：B；

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20.60°型三相无功电能表适用于简单不对称的三相三线制电路计量无功电能。A.正确B.错误正确答案：A；

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21.35千伏新设备投入运行前，变压器油的击穿电压值不应低于35千伏。A.正确B.错误正确答案：A；

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22.电业35kV变电站的10kV出线系统中有电缆线路及架空线路两种，该站送至某10kV用户配电站均为电缆线路，此用户10kV配电系统上可不设外过电压的保护措施。A.正确B.错误正确答案：B；

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23.在10kV电压互感器开口三角处并联电阻是为了防止当一相接地断线或系统不平衡时可能出线的铁磁谐振过电压。A.正确B.错误正确答案：A；

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24.25号变压器油是指此油的凝点高于25℃。A.正确B.错误正确答案：B；

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25.灵敏性是指保护装置应尽快地切除短路故障，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。A.正确B.错误正确答案：B；

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26.《DL448-2000 电能计量装置管理规程》中规定，电能计量的二次回路中，电压回路的导线截面不应低于2.5mm2。　　A.正确B.错误正确答案：A；

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27.电力系统频率降低，会使电动机的转速降低。A.正确B.错误正确答案：A；

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28.感应式电能表应垂直安装，偏差不得超过5°。A.正确B.错误正确答案：B；

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29.工作接地的作用之一是保证某些设备正常运行。例如：避雷针、避雷线、避雷器等的接地。（ ）A.正确B.错误正确答案：A；

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30.变压器差动保护所用的电流互感器均应采用三角形接线。A.正确B.错误正确答案：B；

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31.电压互感器二次回路的电压降，Ⅰ类计费用计量装置，应不大于额定二次电压的0.5%。A.正确B.错误正确答案：B；

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32.充电保护不能使用合闸短时开放的过流保护，应使用永久开放的过流保护。A.正确B.错误正确答案：A；

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33.征得供排水部门同意的金属水管可作为保护线。A.正确B.错误正确答案：B；

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34.半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间。　　A.正确B.错误正确答案：A；

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35.用万用表测量某一电路的电阻时，必须切断被测电路的电源，不能带电进行测量。A.正确B.错误正确答案：A；

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36.计量和继电保护对电流互感器准确度和特性的要求相同，所以两绕组可以互相调换使用。A.正确B.错误正确答案：B；

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37.三相两元件电能表，只能对完全对称的负载进行正确测量。A.正确B.错误正确答案：B；

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38.供、售电量统计范围不对口，供电量范围比售电量范围小时，线损率表现为增大。A.正确B.错误正确答案：B；

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39.电流互感器二次应接地。A.正确B.错误正确答案：A；

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40.供电企业因供电设施计划检修需要停电时，应当提前三天通知用户或者进行公告。A.正确B.错误正确答案：B；

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四.计算题（每小题4.0分,共20.0分）

1.某负荷均衡的三相线路电压为U=380V,采用钢芯铝绞线,其截面为35mm2,长度为L=400m,平均负荷P=200kW。则运行T=46天线路损耗电能 kWh（导线直流电阻R0=0.0854 Ω/km,功率因数cosφ=0.85）

正确答案：ΔW=14459.64 ；

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2.如图所示电路,110Kv线路长L=27公里。计算出d1（3）点短路时短路回路总电抗标幺值 。（取Sj=100MWA,Uj=Up） 正确答案：X=1.132008 ；

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3.某电力用户装有250kVA变压器一台,月用电量85000kWh,功率因素cosφ＝0.85,则该用户变压器利用率为 %。正确答案：η=55.55294117647059 ；

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4.某三相低压用户,安装的是三相四线有功电能表,计量TA变比200/5安,装表时计量人员误将u相TA接反,故障期间电能表走字为300千瓦时,则应追补的电量为 千瓦时。（假定三相负载平衡）正确答案：ΔW=24000.0 ；

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5.有一只测量用穿心式电流互感器,铭牌标明穿匝数W1=1时,电流互感器一次电流I1=600。变比KI=600/5,如将该电流互感器变比改为K2=100/5,一次侧为 匝。正确答案：W2=6.0 ；

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五.识图题（每小题2.0分,共8.0分）

1.P与A、B之间的关系式为P＝AB的逻辑门是（ ）。A. B. C. D. 正确答案：D；

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2.下图中表示二相式定时限过电流保护直流回路展开图的是（ ）。A. B. C. D. 正确答案：B；

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3.下列图中（ ）是T-T系统的接线图。A. B. C. D. 正确答案：A；

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4.下列图中可以与已知极性的标准电流互感器进行比较检查电流互感器极性的试验接线图是（ ）。A. B. C. D. 正确答案：C；

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机电系统设计与控制

机电一体化专业课程有：机械制图、电工电子技术、微机原理及应用、机械基础、公差配合与技术测量。拓展资料主要课程：机械方面：机械制图，机械设计，工程材料，工程力学，数控编程技术，autoCAD，Mastercam软件，C++

电工方面：可编程控制器PLC，单片机，自动控制原理，数字电路，电工电子实习课程：电力拖动，PLC，单片机，钳工，普通车、铣、刨床，数控车、铣，加工中心

就业方向：毕业生可在制造业及各使用机电设备行业、水电站、电力部门及厂矿企业从事机电设备技术改造，数控加工设备的编程、使用和维护，机电设备的安装及调试，机电设备的微机监控以及机电设备的运行、检修及维护等工作。机电一体化毕业可以做什么计算机辅助设计与制造方向从事机电产品的计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM），并熟练使用和维修数控加工设备的机电一体化高等技术应用性专门人才。可在模具设计也制造、机械加工、塑料、五金、电子产品、计算机生产等企业从事数控机床的加工工艺设计编程，数控机床的调试、维护及加工操作，从事生产和技术管理工作，也可以从事国内外数控设备的营销工作。 模具CAD/CAM方向

从事利用计算机技术和数控加工技术对模具进行设计和制造等工作的机电一体化高等技术应用性专门人才。

可在模具、机械、五金、塑料、家电等生产企业从事模具计算机辅助设计与制造等方面的技术工作，也可在企事业单位从事与本专业有关的经营、管理工作。机电CAD技术方向

在机电一体化产品、设备的设计、制造、维修、管理、技术改造与服务过程中专门从事用电脑绘图设计、信息处理和资料管理的高等技术应用性专门人才。

可在机械设计、制造与装备行业、模具制造业，轻工、家用电器、电子制造业从事设计、制造、技术改造、产品营销、设备管理与维护等工作。

机电一体化专业是一个宽口径专业，适应范围很广，学生毕业后主要长三角、珠江三角洲各企业、公司，从事加工制造业，家电生产和售后服务，数控加工机床设备使用维护，物业自动化管理系统，机电产品设计、生产、改造、技术支持，以及机电设备的安装、调试、维护、销售、经营管理等等。修及维护等工作。

机电系统设计与分析

【摘 要】机电设备是人类自动化、信息化的工具，随着设备功能不断提高，各种故障也层出不穷。设备运行前的安装与调试，是保障设备安全稳定运行的重要途径。作者以自身工作经验，对此方面做一下探讨。【关键词】机电设备；故障；调试；检修机电设备的安装调试，是技术人员按照实际生产条件对设备的各项功能进行实际的考核，验证设备连续安全生产的可行性，并及时发现出现的问题。设备调试过程中会发现某些异常问题，影响调试工作的正常运行。对此，我们要做好事前准备工作，及时完备的记录相关数据，为以后的正常生产做参考。1．机电设备安装调试的一般流程1.1 开箱验收接收到新设备后，要联合使用部门和维护部门一起进行验收，重点检查设备是否符合预定的要求，运输过程中是否损坏，配件是否齐全等。验收结果要及时记录，填写验收合格单并存档。如果发现设备不符合预定要求，及时与上游生产和运输部门联系，报请上级部门审批以获得赔偿。1.2 安装施工按照已经制定好的施工图，划线规定设备安装的位置。在组织安装搬运的时候，确定好施工的流程。首先要满足工艺流程的需要，又要方便现场运输和流动。安装过程中的人员流动和设备安全要有一定的保护措施。考虑到以后的维护需要，设备的安装还要留下一定的维修余地。按照机械安装的相关规范，保证设备基础稳固、不变形，减轻安装的误差，以减少对加工精度影响。在安装工序中有恒温、防尘、防潮、防震、防火要求的，要做好附加工程的安装。1.3 设备的调试运转在实际使用前要对设备进行调试和试运行。设备的调试运转分为空转试验、负荷试验、精度试验三种。空转试验是为了考核设备安装的精准度，其传动、操纵、润滑。液压系统运行的稳定程度。设备空转必须满足一定的时间，这是设备正常运行所必要的磨合。空转试验进行一段时间后，可以对设备进行负荷试验，考察设备的运行是否满足设计标准和生产标准。对于设备的负荷要求，要分指标测试，有些情况下必须模拟生产实际。测试数据作好记录，这是以后检修和维护的重要依据。对设备进行精度试验。既要检查设备本身的精度，又要结合模拟运行环境，测试设备的工作（加工或生产）精度。1.4 设备试运行后的调整断开机电设备的动力源，待设备充分冷却后对设备试运行的情况进行检查记录。对磨合后的设备进行初级养护，外表清洗和加注润滑油、部件紧固，调整设备的工作（加工）精度，分析影响精度的根源。分析出现故障的原因，并做好记录。未能查明的故障尤其要注意，做好备案并提醒操作人员采取一定的措施。对整个试运行的结果做一个为以后的设备正常运行做第一个数据参考。1.5 设备安装后的验收由国家质监人员和生产使用此设备的部门联合组成质检小组，对设备安装工程做最后的验收。填写验收报告，详细归纳发现的问题，明确安全与质量责任，手续齐备，方可移交。2．设备启动与试运行检查——以大型电动机为例大型电动机启动前的检查与试运行的流程如下：2.1 启动前检查新安装或者长时间不用的电动机，在启动前要进行绝缘电阻测试。用兆欧表测量电动机各项绕组和每项绕组与大地之间的绝缘电阻。根据电动机的种类选择合适的兆欧表，测试前将电动机出线端子上的外部接线拆除。如果电阻值较低，应该采取措施将电动机风干。检查二次回路接线是否正确，包括信号灯的显示情况。检查电动机铭牌的标注与实际生产所需要的电压、频率是否相符。检查电动机内部有无杂物，是否会影响转子的正常运转。检查电动机的保护设施，例如断路器、熔断器等的接头是否良好，熔体是否完好，紧固螺丝是否松动。检查设备的各种接线是否正确，电刷与换向器或者滑环的接触是否良好。检查设备的传动装置、冷却装置、润滑系统是否符合生产要求。检查设备的外壳接地保护是否安全。2.2 试运行检查电动机启动时，周围人员应当远离，避免不可预料的旋转物体甩出造成伤害。电源要处于高度可控状态，在突发情况下可以随时切断，避免设备启动不良造成毁坏事故。每次启动时间不超过3-5次，防止起动机过热。电机正常启动后，要观察转速、转向、是否有杂音、电源电压、辅助设备如风冷和传动是否正常、有无过热甚至烧焦的现象。观察换向器、滑环和电刷的工作，观察电动机的轴向窜动是否超出范围。当出现不良情况时，要果断的切断电源，待电动机充分冷却后再进行相关的检查。记录故障出现的性质、持续时间，对于不确定的问题，要多次试验，以找出解决方案。3．电动机调试过程中常见故障分析电动机试运行与调试过程中可能发生的故障分为内因和外因两大方面，外因主要是电源和控制方面的问题，例如生产环境如粉尘、湿度都会对电动机产生影响。内因是电动机机械损伤的问题。主要有轴承轴颈磨损、旋转系统不平衡、绕组损坏、铁芯和集流装置损坏等。按照这些故障类型，采取相应的措施可以加快诊断和处理故障的速度。3.1 电动机不能启动故障原因和检查方向有以下几点：开关接触不良；电压不足；保护设备熔丝烧断；定子绕组接线故障；电动机负载过重；传动系统被卡住或者机械故障。按照以上故障原因，更换电源或者保险丝，检查传动机构和负载，修理电动机的二次回路接线。3.2 电动机过热故障原因和检查方向有以下几点：通风不良，冷却设备故障；定子绕组错误；三相异步电动机断相运行；电源电压不稳定；鼠笼电动机转子断裂。按照以上故障原因，检查定子绕组接线、检查轴承是否变形、检查通风设备、更换转子、稳定电压。3.3 电动机噪音过大或异常振动故障原因和检查方向有以下几点：电动机基础不稳固；风扇叶片损坏或者碰到机壳；带轮不平衡；电动机与负载轴线不对；负载突然加重；转子或定子相摩擦；润滑不良；电动机两相运行；绕组接地或相间匝间短路。按以上故障原因，检查设备基底，检查紧固件是否牢固，更换风扇叶片，更换和清洁轴承，更换转子。3.4 转速过低故障原因和检查方向有以下几点：负载过大；接线错误；鼠笼电动机转子断条；绕组电动机转子断开；按照以上故障原因，降低电动机的负载，更换转子，检查电刷的压力。更换接线方法，选择截面较大的导线。3.5 电动机外壳带电故障原因和检查方向有以下几点：电源线和接地线搞混了，或者接地线失效断裂；绕组受潮，绝缘损坏或老化，相线绝缘不良，触及外壳，接头绝缘损伤。按以上故障原因，要对受潮绕组进行烘干处理，更换绝缘损坏的绕组，检查各接线的绝缘度。清除电动机内的赃物，包扎损坏的部位。4．机电设备运行中的监视与维护机电设备在运行过程中要做好监视和维护，由机组所在的班负责当日的电机运行与监视，及时与值长联系，按照总体调度执行命令。机电设备在检修前或修理完成后的送电操作，必须要有值班人员根据值长的命令执行，所有的操作均应遵守《电业工作安全规程》和《工作票制度》的规定，并对每一次故障进行记录。对于机电设备的监视和维护，要以安全生产和稳定生产为前提，不能有懈怠和麻痹的心理，对于各种问题要根据技术资料的对比，分析问题的根源，尽早的解决问题。值班人员是最先发现问题和故障的人，要随时与值长保持联系，记录并汇报出现的情况。5．总结机电设备广泛运用在工业生产中，对机电设备的安装调试，关系着以后的平稳运行。在安装调试过程中，一定会出现各种问题甚至使故障，根据故障的类型，分析故障的根源，才能最快速的解决问题。参考文献：[1]秦付良.实用机电工程安装技术手册.中国电力出版社，2006[2]王丽娜.机械设备安装试运行故障情况分析.《民营科技》2009[3]乐为.机电设备装调与维护技术基础。机械工业出版社，2010

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