电拖复习题2014.docx

习题直流电机v 一、填空题v 1确定感应电势的方向用_定则,确定电磁力的方向用_定则,确定电流产生磁通的方向用_定则.v 2.直流电机电枢绕组元件流过的电流是_电流,流过正负电刷的电流是_电流.v 3.直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是_性质的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向_.v 4 .直流电机单叠绕组的并联支路对数A=_,单叠绕组的并联支路对数A=_,电压较高、电流较小的直流发电机应采用_绕组.v 5.直流电机每极磁通的大小与_和_有关.v 6. 7. 直流电机的_损耗等于_损耗时效率最高.v 8. 并励直流发电机的外特性是指_,外特性下降的原因有_和_.v 9.产生换向火花的原因有_,_和_.v 10.改善换向的有效方法是设置_,防止环火的有效方法是设置_.v 11.v 12. 直流电机的UEa时运行于_状态,UEa时运行在_状态.v 13. 直流电机电枢绕组的电势指_的电势,其大小与_和_成正比.v 14. v 16直流电机运行时电磁转矩的大小与_和_成正比.v 17.直流电动机的电压为额定值,电流小于额定值时的运行状态称为_运行,电流超过额定值时的运行状态称为_运行.v 18. 直流电动机的额定功率是指_.v 19. 直流电机空载时气隙磁密分布波形为_波,电枢磁势分布的波形为v 23. 直流电机空载时气隙磁场是由_建立,负载时气隙磁场是由_建立.v 24v 25. 直流电机换向极的作用是_,其极性必须保持换向极磁势与电枢磁势的方向相_.v 26. 直流电机电刷放在几何中性线上,磁路处于饱和状态时,电枢反应的影响为(1)_,(2)_.v 27. 28. 他励直流电动机的机械特性方程式为_.v 29.v 30.位能性负载的机械特性位于_象限,反抗性负载的机械特性位于_象限.v 31. 他励直流电动机恒转矩调速的方法有_,恒功率调速方法有_.v 32.制动状态的特征是_,制动的作用是_.v 33. 直流电动机能耗制动的作用为_和_.v 34. 他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,如降低电枢电压,则电枢电流将_,电磁转矩将_,转速将_,输入功率将_,输出功率将_.v 35. 他励直流电动机高速下放重物,应用_制动,低速下放重物,应用_和_制动.v 36. 他励直流电动机带负载运行时,若增大负载转矩,电动机的转速将_.v 37.欲改变直流电动机的转向,可以_ 或_.v 38.并励直流电动机运行时,如果增大电枢回路电阻,电动机的转速将_,如果增大励磁回路的电阻,电动机的转速将_.v 39. 并励直流电动机,负载转矩保持不变,如将励磁回路的调节电阻增大,则稳定运行后的转速将_,电枢电流将_,如只将电枢电路中的调节电阻增大,则转速将_,电枢电流将_.v 40. 他励直流电动机带额定负载转矩运行时,如果降低电源电压,则此电动机的转速将_,电枢电流将_.v 41. 他励直流电动机带额定负载转矩运行时,如果增大电枢回路串接的电阻, 则此电动机的转速将_,电枢电流将_.输入功率将_,输出功率将_.v 42. 他励直流电动机带位能性负载额定运行时,若要实现匀速下放重物,可采用以下三种方法实现,即(1)_,(2)_,(3)_,其中消耗能量最多的方法是_.v 43. 他励直流电动机带额定负载转矩运行时,若要将转速调低,可用的方法是:(1)_,(2)_,若要将转速调高,则可用的方法是_.v 44. 他励直流电动机调速的技术指标主要有(1)_,(2)_,v (3)_.v 45. 他励直流电动机稳定运行时,电磁转矩的大小由_决定,电枢电流的大小由_决定.v 二、选择题v 1.一台他励直流电动机：UN=110V,2P=4,单叠绕组,额定运行时的支路电流为本5A,其额定功率为 A.5.5KW B.11KW C.22KWv 2.并励直流电动机调速时,若允许的最大静差率不变,则电枢回路串电阻填速与降低电源电压调速相比,调速范围是 A.前者比后者大 B. 前者比后者小 C.两者相同v 3.一台他励直流电动机额定电压为220V,拖动恒转矩负载稳定运行在某一转速上,电枢电流为28A,今将电压降低到110V而每极磁通保持不变,则稳定以后的电枢电流等于 A.14A B.28A C.56Av 4.直流电动机的额定功率是指 A.额定运行时电机输入的电功率 B.额定运行时电动机轴上输出的机械功率 C.额定运行时的电磁功率v 5. 他励直流电动机拖动额定位能性恒转矩负载运行在额定转速nN上,若要使其转速变为(-nN),应采用的方法是 A.减小励磁回路电阻,以增加每极磁通 B.改变电源电压的方向 C.电枢回路串入适当的电阻 D.电源电压为零v 6. 他励直流电动机电枢回路串入附加电阻时,如果负载转矩不变,则此电动机的 A.输出功率P2不变 B.输入功率P1不变 C.电磁功率Pem不变v 7. 他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,降低电源电压,电动机的转速将 A.上升 B.不变 C.下降v 8.公式E=CEn和T=CTIa中的磁通是指 A.空载时的每极磁通 B.负载时的每极磁通 C.负载时各极磁通之和*9.并励直流电动机的额定电流IN,额定电枢电流IaN和励磁电流IfN三者的关系为 A.IN=IaN+IfN B.IN=IaN=IfN C.IN=IaN-IfN D.IfN=IaN+INv 10.并励直流电动机的输出功率等于 A.UNIN B.UNIN C.UN(IN-If)v 11.要改变直流电动机的转向,可以 A.増大励磁 B.改变电源极性 C.改接励磁绕组v 12.一台直流电动机在额定电压下空载起动,和在额定电压下半载起动,两种情况下的合闸瞬时起动电流 A.前者小于后者 B.两者相等 C.后者小于前 v 13.一台他励直流电动机，在稳态运行时，电枢反电动势为EA，如果负载转矩为常数，外加电压和电枢回路的电阻均不变，减弱磁场使转速使转速上升到新的稳态后，电枢反电动势将 A.大于EA B.小于EA C.等于EAv 14.一台四极单叠绕组的直流电机,若有一个元件断线,电机的电势将 A.保持不变 B.变大 C.变小v 三、问答题v 1.如何改变他励直流电动机的转向？v 2.换向器和电刷在直流发电机中的作用？v 3. 直流电动机调速性能指标有哪些，当要求的静差率一定时，调压调速和电枢回路串电阻调速相比，哪种调速方法的调速范围较大？v 4. 电动机的调速方式必须与其拖动的负载性质相匹配，为什么？v 5. 直流电机刷放置的原则是什么？v 四、计算题v 1 一台他励直流电动机：PN=2.2KW，UN=220V,=80%,nN=1500r/min,Ra=1.8,试求: (1) IN;(2)EaN (3)CeN (4)TN (5)T2N (6)n0(7)P1v 2. 一台他励直流电动机：PN=30KW，UN=220V,IN=158.8A, nN =1000r/min,Ra=0.1, 试求:(1)CEN (2)TN(3)n0(4)TL=0.8TN,在固有机械特性上稳定运行的转速;(5)TL=0.8TN,电枢回路串入0.3电阻时的稳定转速;(6)TL=0.8TN,在固有机械特性上稳定运行时进行能耗制动,制动初始电流限制为额定电流的两倍时,制动电阻应为多大?(7)直接起动时的起动电流将为额定电流的几倍?v 3. 一台他励直流电动机：PN=15kW，UN=220V,N=90.9%,nN=1000r/min,Ra=0.2,试求: (1)IN(2)CEN(3)n0(4)用此电动机提升重物,TL=0.5TN时的转速;(5)若带额定转矩采用反向回馈制动下放重物,试计算其最低的下放转速;(6)直接起动时起动电流的倍数。v 4.一台他励直流电动机：PN=2.2KW，UN=220V,=80%,nN=1500r/min,Ra=1.8,试求:(1)若要求带负载TL=0.8TN以1000r/min的转速运行,电枢回路应串多大电阻?(2)如果电动机在N=1000r/min运行时,使系统转入能耗自动停车,求限制起始制动电流为2IN时,电枢回路应串多大电阻?(3)如果电动机在N=1000R/MIN运行时,使系统转入反接制动停车,求限制起始制动电流为本IN时,电枢回路应串多大电阻?v 5. 一台他励直流电动机：PN=15kW，UN=220V,=91%,nN=1500r/min,Ra=0.2,试求(1)IN(2)n0(3)TL=0.8TN,要求n=1200r/min电枢回路应串多大电阻?(3)当U下降至200V,静负载转矩TL=0.8TN时的转速为多少?v 6. 一台他励直流电动机：PN=2.2KW，UN=220V,=80%,nN=1500r/min,RA=1.8,试求:v （1）IN（2）TN（3）T2N（4）TL=0.8TN以1000r/min的转速提升重物，电枢回路应串多大电阻；（5）若要求带负载TL=0.8TN以300r/min的转速下放重物，电枢回路应串多大电阻；（6）TL=0.8TN，在固有特性上稳定运行时进行能耗制动，制动初始电流为2IN，电枢回路应串多大电阻？v 7. 一台并励直流电动机：PN=10kW，UN=220V，Ra=0.316,Rf=178。(1)求此电动机的额定电流;(2)若进行直接起动,起动时电枢电流将为额定电流的几倍?(3)欲使起动时电枢电流限制为额定电流的1.5倍,求起动变阻器的电阻值应为多大?v 8. 一台他励直流电动:PN=1.75kW,UN=110V, nN=1450r/min,N=89.5%,Ra=0.4(0.1)，忽略电枢反应。 求(1)额定电流IN(2)额定输出转矩TN(3)额定运行时的电磁转矩T(4)转速为1510r/min时的电枢电流IA,这时的运行状态是电动机还是发电机.v 9.一台他励直流电动机:PN=2.5kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min,Ra=0.8.求(1)若电枢回路不串电阻起动,起动电流时额定电流的几倍?(2)若带位能负载TL=0.9TN,要求用电枢反转的反接制动方法以120r/min的转速匀速下放重物,问需串入多大电阻?v 10.一台他励直流电动机:PN=15kW,UN=220V,IN=75A,nN=1000r/min,Ra=0.2, TL=TN。(1)回馈制动下放重物，试计算其最低下放转速为多少？（2）采用调压和弱磁调速，要求最高理想空载转速n0max=1500r/min，低速区静差率%=24.A.计算额定负载下的最高转速nmax和最低转速nmin;B.求调速范围D及高速区静差率%.v 11.一台并励直流电动机:PN=5.5kW,UN=110V,IN=58A,nN=1470r/min,Ra=0.15, Rf=110。在满载运行时,电网电压突然下降到100V,如果负载转矩不变,假定磁路不饱和,并忽略电路中的电感和电枢反应,求(1)开始瞬间的电枢电流;(2)稳定后的电枢电流;(3)稳定后的转速(51.82A,62.7A,1444r/min)v 12. 一台他励直流电动机:PN=1.75kW,UN=110V,IaN=20.1A,nN=1450r/min,Ra=0.1,试计算(1)50%额定电磁转矩时的转速;(2)转速为1500r/min时的电枢电流(忽略电枢反应的影响)(1464r/min,17.14A)变压器画三相变压器的向量图并给出连接组别的名称。习题：P133 4-25交流电机的绕组、磁动势和电动势一、填空题v 1单相绕组流过单相交流时,产生的磁势是_磁势,三相对称绕组流过三、计算题v 2一台三相四极鼠笼式异步电动机：PN=28kW,UN=380V,nN=1480r/min,定子绕组接,COSN=0.88,=90%,Km=2.试求：（1）P1；（2）IN；（3）TN；（4）Tmax。v 3一台三相异步电动机：PN=28kW,UN=380V,nN=950r/min,fN=50Hz,定子绕组Y接,COSN=0.88,Pcu1+PFe=2.2kW,Pmec=1.1kW,Pad=186W.试计算额定运行时的：(1)转差率SN;(2)Pcu2;(3)N(4)IN.v 4一台三相异步电动机:fN=50Hz,nN=960r/min,PN=10kW,COSN=0.86,Pmec+Pad=20%PN.求:v (1) 额定转差率SN和极数2P;v (2) 额定运行时的电磁功率Pem、转子铜损耗Pcu2和电磁转矩T.v 5一台异步电动机：PN=28kW，UN=380V，f N=50Hz，nN=950r/min，Y接，COSN=0。88，Pcu1+PFe=2.2kW，Pmec=1.1kW，Pad=186W，试计算额定运行时：v （1） 转差率SN；v （2） Pcu2；v （3） N；v 15一台三相四极异步电动机: PN=17kW,UN=380V, IN=33A, f N=50Hz，定子接,已知额定运行时Pcu1=700W, Pcu2=700W, PFe=150W, Pad=200W, Pmec=200W.试计算额定运行时以下数据:(1)电磁功率;(2)额定转速;(3)电磁转矩;(4)负载转矩;(5)空载制动转矩;(6)效率;(7)功率因数.v 第六节 异步电动机的功率传递与转矩平衡v 一、功率关系:v 从电源输入的功率为:v 电磁功率为 ： 习题（一）P178 5-1，5-11 （二）P179 5-26，5-28 （三）P180 5-29 第六章 三相异步电动机的电力拖动 第一节 三相异步电动机的机械特性 一、 机械特性的参数表达式: 二、固有机械特性: 1)固有机械特性曲线: 2)最大电磁转矩: 过载倍数: 起动转矩倍数: 一般异步电动机起动转矩倍数 = 0.81.2。 三、人为机械特性: 1. 降低定子端电压的人为机械特性: 2转子回路串入电阻时的人为机械特性: 四、机械特性的实用公式: 1. 实用公式: 忽略s/ sm，上式变成为:第二节 三相异步电动机的起动一、 三相异步电动机的直接起动以普通鼠笼式三相异步电动机为例， 起动电流 起动转矩一般地说，容量在7.5kw以下的小容量鼠笼式异步电动机都可直接起动。（一）起动电流较大有什么影响呢？ 1、对于绕组来说是非常不利的，如果电机是属于频繁起动的，频繁出现短时大电流会使电动机内部发热较多而过热。 2 对于变压器而言，整个交流电网的容量相对于单个的三相异步电动机来讲是非常大的。但是具体到直接供电的变压器来讲，容量却是有限的。若变压器额定容量相对不够大时，电动机短时较大的起动电流，会使变压器输出电压短时下降幅度较大，超过了正常规定值，例如U 10或更严重。这样一来，影响了几个方面：（1）起动电动机本身，由于电压太低起动转矩下降很多，当负载较重时，可能起动不了。 （2）影响由同一台配电变压器供电的其他负载，比如说电灯会变暗，数控设备可能失常，重载的异步电动机可能停转等。（二）起动转矩不大有什么影响呢 ？ 很显然，电机的起动是非常吃力的， Tst 1.15-1.2TL的条件下，电动机才能正常起动。一般地说，如果异步电动机轻载和空载起动，直接起动时的起动转矩就够大了，但是如果是重载起动，且要求起动过程快时，某些异步电动机例如绕线式三相异步电动机，KT往往小于1，直接起动的起动转矩就不够大了。 v 即起动必须满足的条件是：起动电流要足够小；起动转矩要足够大。起动电流、起动转矩公式：二、 三相鼠笼异步电动机的降压起动1. 定子串接电抗器起动2. Y一 起动：3. 自耦变压器（起动补偿器）降压起动：第三节 三相绕线式异步电动机的起动v 习题 P244 v 6-1，6-9，6-33，6-37v 思考题：v 6-2，6-3，6-56-8，6-106-12第四节 三相异步电动机的调速一、三相异步电动机的变极调速说明：变极前后，三相绕组的相序发生改变，为保证电动机的转向不变，须对调定子两相绕组的出线端。YYY(p2p)此种变极连接方法适用于恒转矩负载变极调速。YY(2pp)；此种变极连接方法比较接近恒功率负载调速方式v 变极调速的特点：v 优点：设备简单、运行可靠、机械特性硬、损耗小、可采用不同的连接方法获得恒转矩或恒功率调速特性。v 缺点：有极调速、体积较大、价格较贵。v 单绕组三速电机绕组接法已经相当复杂，故变极调速不适宜超过三种速度。v 变极调速广泛应用于机床电力拖动中。二、三相异步电动机的变频调速 ：1. 从基频向下变频调速 保持 = 常数 ：（是恒磁通变频调速）当改变频率时，最大转矩 = 常数，与频率无关，并且最大转矩对应的转速降落相等，也就是不同频率的各条机械特性是平行的，硬度相同。根据上式画出保持恒磁通变频调速的机械特性，如图所示。这种调速方法机械特性较硬，在一定的静差率要求下，调速范围宽，而且稳定性好。由于频率可以连续调节，因此变频调速为无级调速，平滑性好。另外，电动机在正常负载运行时，转差率s较小，因此转差功率较小，效率较高。 恒磁通变频调速是属于恒转矩调速方式。v 保持 =常数当频率减小时，最大转矩不是一个常数。此种变频调速近似为恒转矩调速方式2. 从基频向上变频调速 ：升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保持电压为UN不变，频率越高，磁通m越低，是一种降低磁通的升速方法，类似他励直流电动机弱磁升速情况。v 频率越高时，Tm 越小，Sm也减小，最大转矩对应的转速降落为常数。v 根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行段近似平行，如图所示。 v 综上所述，三相异步电动机变频调速具有以下几个特点：v 从基频向下调速，为恒转矩调速方式；从基频向上调速，近似为恒功率调速方式；v 调速范围大；v 转速稳定性好；v 运行时转差率S小，效率高；v 频率可以连续调节，变频调速为无级调速。v 三、降低定子电压调速v 只适用于高转差率笼型电动机或绕线转子异步电动机。最适合拖动风机及泵类负载。见P214v 四、绕线式异步电动机转子回路串电阻调速v 这种调速方法的调速范围不大，一般为 （23）:1。 v 负载小时，调速范围就更小了。由于转子回路电流很大，使电阻的体积笨重，抽头不易，所以调速的平滑性不好，基本上属有级调速。多用于断续工作的生产机械上，在低速运行的时间不长，且要求调速性能不高的场合，如用于桥式起重机。v 五、绕线式异步电动机串级调速：v 串级调速的基本原理：v 把异步电机转子感应电动势变为直流电动势，同时把转子外加电压也变为直流量，通过调节外加电压可改变转子电流，进而达到调节转速的目的，这就是串级调速的基本思路。这种调速方法适合于高电压、大容量绕线式异步电动机拖动风机、泵类负载等要求调速不高的场合。v 六、电磁转差离合器调速v 通常把电磁转差离合器和笼型异步电动机装在一起，构成一台可以无级调速的电机。 v 见P220第五节 三相异步电动机的各种运行状态一、 反接制动当改变三相电源的相序时，电动机便进入了反接制动过程，电动机的运行点从ABC ，到C点后，当0T| -TL |时，可以准确停车。 在转子回路中必须串入较大的外串电阻（比起动电阻阻值还要大）,以保护电动机不致由于过热而损坏。 当电动机拖动负载转矩较小的反抗性恒转矩负载运行，或者拖动位能性恒转矩负载运行，这两种情况下，进行反接制动停车。则必须在降速到n0时切断电动机电源并停车，否则电动机将会反向起动。 三相异步电动机反接制动停车比能耗制动停车速度快，但能量损失较大。一些频繁正、反转的生产机械，经常采用反接制动停车接着反向起动，就是为了迅速改变转向，提高生产率。 绕线式异步电动机反接制动电阻的计算，要根据所要求的最大制动转矩进行。为了简单起见，可以认为反接制动后瞬间的转差率s= 2，见P223例6-4 处于反接制动机械特性的S0 Sm之间。 鼠笼式异步电动机转子回路无法串电阻，因此反接制动不能过于频繁。 倒拉反转制动运行: 拖动位能性恒转矩负载运行的三相绕线式异步电动机，若在转子回路内串入一定值的电阻，电动机转速可以降低。如果所串的电阻超过某一数值后,电动机要反转，称之为倒拉反转制动运行状态。 倒拉反转制动运行是转差率s1的一种稳态。 其功率关系与反接制动过程一样，电磁功率 0，机械功率0。 但是倒拉反转运行时负载向电动机送入的机械功率是靠着负载贮存的位能的减少，是位能性负载倒过来拉着电动机反转。二、回馈制动运行:1、正向回馈制动运行： 是将一部分机械能转换为电能并回馈回电源的现象在这个降速过程中，电动机运行在第II象限BC这一段机械特性上时，转速n0，电磁转矩T0，是个制动运行状态，2、反向回馈制动运行： 当三相异步电动机拖动位能性恒转矩负载，电源为负相序（A、 C、 B）时，电动机运行于第IV象限，如图中的B点，电磁转矩T0，转速 n0,称为反向回馈制动运行。 起重机高速下放重物时，经常采用反向回馈制动运行方式。若负载大小不变，转子回路串入电阻后，转速绝对值加大，如图中的C点；串入电阻值越大，转速绝对值越高。 反向回馈制动运行时，电动机的功率关系与正向回馈制动过程是一样的，电动机是一台发电机，它把从负载位能减少而输入的机械功率转变为电功率，然后回送给电网。从节能的观点看问题，反向回馈制动下放重物比能耗制动下放重物要好。三、能耗制动：（1）能耗制动基本原理： 转子与空间固定的磁动势F=有相对运动，转子绕组则感应电动势，产生电流；进而转子受到电磁转矩T与n反方向，电动机处于制动运行状态，T为制动性的阻转矩。 上述制动停车过程中，系统原来贮存的动能消耗了，这部分能量主要被电动机转换为电能消耗在转子回路中 2.定子等效电流: 3.转差率与等值电路: 能耗制动转差率用V表示, 则为: 4. 能耗制动的机械特性: 能耗制动时的机械特性与定子接三相交流电源运行时的机械特性很相似。改变直流励磁电流的大小，或者改变绕线式异步电动机转子回路每相所串的电阻值R，就都可以调节能耗制动时制动转矩的数值。 能耗制动机械特性的实用公式为：当n=0，V=0时T=0可见不同参数下各机械特性均交与坐标原点，如下图所示。如果拖动位能负载，电动机将通过原点反转，直到T=TL，稳定运行。 能耗制动是异步电动机常用的一种制动方法，它便于准确停车，制动较为平稳，与反接制动相比，制动时能量损耗小，电流冲击也较小。 它适用于经常起动、反转、并要求准确停车的生产机械，如轧钢车间升降台、矿井卷扬机等。 习题： P243 6-45，6-46 思考题：6-276-32