ระบบเมคาทรอนิกส์: แบบฝึกหัดและข้อสอบเก่า

กลศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ และการควบคุมที่ทำงานร่วมกัน: มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและกล่องเกียร์เป็นตัวขับเคลื่อน สเตรนเกจและการได้มาซึ่งข้อมูลเป็นเซนเซอร์ และการควบคุมแบบฟีดแบ็กพร้อมการตอบสนองชั่วครู่ โจทย์ข้อสอบตามสัญญาณจากเซนเซอร์ไปตัวควบคุมไปมอเตอร์ และถามหาตัวเลขหนึ่งตัวระหว่างทาง

ฝึกรายวิชานี้ฟรี ฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร

ชุดสรุปเร่งรัด (PDF)สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำ และโจทย์ฝึกพร้อมเฉลยละเอียด พร้อมพิมพ์

หัวข้อในรายวิชานี้

เทคนิคทำข้อสอบวิชา ระบบเมคาทรอนิกส์

กล่องเกียร์แลกความเร็วกับแรงบิด: กำลังคงเดิม (เกือบ)
ตรวจอัตราการสุ่มและความละเอียดของทุกห่วงโซ่การวัดกับสัญญาณที่ต้องจับ
แปลง rpm เป็น rad/s ก่อนใช้สมการของมอเตอร์หรือการควบคุม

ตัวอย่างวิธีทำ

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงง่าย

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแม่เหล็กถาวรมีค่าคงที่แรงบิด k = 0.6 N·m/A จงหาแรงบิด T ที่มันพัฒนาขึ้นที่กระแสอาร์เมเจอร์ 8 A

k = 0.6 N·m/AI_a = 8 A

จงหา T (N·m)

แสดงคำใบ้

ค่าคงที่แรงบิดเชื่อมแรงบิดกับกระแสอาร์เมเจอร์
T = k·I_a.
T = 0.6·8.

แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง: อาร์เมเจอร์คือความต้านทาน R_a อนุกรมกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้าน E ดังนั้น V = E + I_a·R_a แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านเพิ่มตามความเร็ว E = k·ω และแรงบิดเพิ่มตามกระแส T = k·I_a โดยใช้ค่าคงที่มอเตอร์ k ตัวเดียวกัน (V·s/rad = N·m/A) ในหน่วย SI แปลงความเร็วด้วย ω = 2π·n/60 กำลังที่พัฒนาขึ้นคือ E·I_a = T·ω กำลังอินพุตคือ V·I_a และส่วนต่างคือการสูญเสียในทองแดง I_a²R_a กับการสูญเสียจากการหมุน ความเร็วลดลงเป็นเส้นตรงตามแรงบิด ω = V/k − R_a·T/k² จากความเร็วขณะไม่มีโหลด V/k ลงไปเป็นศูนย์ที่แรงบิดสตอลล์ k·V/R_a เมื่อหยุดนิ่ง E = 0 ดังนั้นกระแสเริ่มเดิน V/R_a จึงมีค่ามาก เว้นแต่ใช้ตัวต้านทานจำกัด

แรงบิด

T = k·I_a = 0.6·8 = 4.8 N·m

คำตอบ

T = 4.8 N·m

ในหน่วย SI ค่า k ตัวเดียวกันนี้คือค่าคงที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านในหน่วย V·s/rad

เฟืองและชุดเฟืองปานกลาง

มอเตอร์ 7.5 kW หมุนที่ 1450 rpm ขับเฟืองเล็กที่มี 16 ฟัน ซึ่งขบกับเฟืองที่มี 80 ฟัน คู่เฟืองมีประสิทธิภาพ 98% หาแรงบิดขาออก T₂ บนเพลาของเฟือง

P = 7.5 kWn₁ = 1450 rpmN₁ = 16N₂ = 80η = 98%

จงหา T₂ (N·m)

แสดงคำใบ้

แรงบิดของมอเตอร์จากกำลัง: T = P/ω โดย ω = 2π·n/60 เป็น rad/s
ω₁ = 151.8 rad/s.
เฟืองคูณแรงบิดด้วย N₂/N₁ (และสูญเสียเล็กน้อยจากแรงเสียดทาน)

แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

ชุดเฟือง: เฟืองที่ขบกันมีความเร็วที่ฟันเท่ากัน ดังนั้น n₁·N₁ = n₂·N₂ เฟืองที่มีฟันน้อยกว่าหมุนเร็วกว่า เฟืองบนเพลาเดียวกันหมุนด้วยความเร็วเท่ากัน กำลังถูกส่งต่อ (หักการสูญเสีย) แรงบิดจึงเพิ่มเมื่อความเร็วลดลง: T₂ = T₁·(N₂/N₁)·η และ P = T·ω โดย ω = 2π·n/60

แรงบิดของมอเตอร์

ω₁ = 2π·1450/60 = 151.8 rad/s

T₁ = P/ω₁ = 7500/151.8 = 49.39 N·m

แรงบิดขาออก

T₂ = 49.39·80/16·0.98 = 242 N·m

คำตอบ

T₂ = 242 N·m

การฝึกทำงานอย่างไร

“ฝึกรายวิชานี้” ผสมโจทย์จากทุกหัวข้อของวิชา เหมือนข้อสอบจริง
โจทย์ทุกข้อใช้ค่าใหม่ คุณจึงเรียนรู้วิธีทำ ไม่ใช่จำคำตอบ
ติดขัดใช่ไหม เปิดคำใบ้เล็ก ๆ ก่อน และเปิดคำอธิบายฉบับเต็มเมื่อจำเป็นเท่านั้น
ข้อสอบจำลองจับเวลาและไม่มีคำใบ้ และคุณจะได้คะแนนและการทบทวนฉบับเต็มเมื่อจบ

เครื่องคำนวณสำหรับรายวิชานี้

เครื่องคำนวณอัตราทดเฟือง เครื่องคำนวณความยาวสายพาน (แบบเปิดและแบบไขว้)

รายวิชาที่เกี่ยวข้อง

ฝึกข้อสอบ FE เครื่องกล วิศวกรรมระบบควบคุม 1 การวัดและเครื่องมือวัด วิศวกรรมระบบควบคุม 2: การออกแบบการควบคุมแบบฟีดแบ็ก ฝึกข้อสอบ FE ไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ระบบกำลังและเครื่องจักรกลไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ 1 สัญญาณและระบบ