电机及电力拖动复习题

电机及电力拖动复习题电机及电力拖动复习题 1 电机是利用电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置 把电能变 换为机械能的称为电动机 把机械能变换为电能的称为发电机 电机也就分 为交流电机交流电机和直流电机直流电机 2 直流电机由静止部分 定子 静止部分 定子 和转动部分 转子转动部分 转子 这两大部分组成 3 换向极的数目一般等于等于主磁极的数目 在功率很小的电机中 换向级数有时 只有主磁极数的一半 也有不装换向极的 4 复波绕组也可看成是由 m 个 单波绕组 组成 并通过电刷把所有支路并联 起来 显然复波绕组的支路数等于单波绕组支路数的 m m 倍倍 即 2a 2m2a 2m 5 直流电机的某一个元件经过电刷 从一条支路换到另一条支路时 元件里的 电流方向改变 即换向 什么是换向 什么是换向 6 换向问题很复杂 换向不良会在电刷与换向片之间产生火花 当火花大到一 定程度 可能损坏电刷和换向器表面 使电机不能正常工作 换向不良会换向不良会 导致什么后果 导致什么后果 7 电压在 80 120V 的中小型电机通常采用石墨电刷石墨电刷 一般正常使用的中小型电 机和电压在 220V 以上或换向较困难的电机采用电化石墨电刷电化石墨电刷 而对于低压 大电流的电机则采用金属石墨电刷金属石墨电刷 8 直流发电机的励磁方式励磁方式是指电机励磁电流的供给方式 分为他励他励和自励自励两大 类 9 复励发电机复励发电机既有并励绕组 它们套在同一主极铁心上 串励绕组磁动 势可以与并励绕组磁动势方向相同 称为积复励复励 也可以相反 称为差复差复 励 励 10 一般他励发电机他励发电机的约为 5 5 10 10 可以认为它是一个恒压电源 U 11 直流电动机的励磁电流都是由外电源外电源供给的 和直流发电机相似 励磁方式 不同也会使直流电动机的运行性能产生很大差异 按照励磁方式的不同 直 流电动机可分为他励 并励 串励 复励他励 并励 串励 复励电动机 12 12 并励电动机的转速调整率很小 只有 2 8 基本上可以认为是一种恒速恒速 电动机 电动机 13 13 电力拖动系统是由电动机拖动 并通过转动机构带动生产机械运转的一个动电力拖动系统是由电动机拖动 并通过转动机构带动生产机械运转的一个动 力学整体 力学整体 14 在应用运动方程时 必须注意转矩的正负号 一般规定如下 首先确定某一旋转方向为正方向 当电磁转矩磁转矩的方向与旋转方向相同 em Tn 时 前面取正号 反之取负号 em T 对主 阻 转矩主 阻 转矩 若的方向与旋转方向相同 则前取负号 反之取 2 T 2 T 2 T 正号 恰好与的情况相反相反 em T 动态转矩的大小和正负 则由与的代数和来决定 j T em T 2 T 生产机械的负载转矩的大小和许多因数有关 通常把负载转矩负载转矩与转速转速的关系 z T z T 成为生产机械的负载转矩特性 有时也简称为负载性质 zn Tf 生产机械的负载性质生产机械的负载性质 基本上可以归纳为三大类 一 恒转矩负载恒转矩负载 二 恒功率负载恒功率负载 三 通风机负载通风机负载 属于通风机负载的生产机械有鼓风机鼓风机 水泵水泵 液压泵液压泵等 他们的特点 是负载转矩与转速的平方成正比 2 z Tkn 15 机械特性曲线的斜率 越大 n 越大 机械特性就越 软 通常称 大 的机械特性为软特性 三种人为机械特性 三种人为机械特性 电枢串联电阻时的人为机械特性电枢串联电阻时的人为机械特性 改变电枢电压时的人为机械特性改变电枢电压时的人为机械特性 减弱减弱 磁通时的人为机械特性磁通时的人为机械特性 16 在额定负载下 电枢铜耗站电动机总损耗的 这是符合实际情况的 12 23 17 17 称为尖锋电流 一般当电动机容量称为尖锋电流 一般当电动机容量 150kW 150kW 时 时 1st I N P 当 当时 时 1 2 5 stN II 150 N PkW 1 2 stN II 18 电气制动的方法有三种 能耗制动 反接制动 回馈制动 能耗制动 反接制动 回馈制动 也称再生制动 19 变压器是电力系统中一种重要的电气设备 要将大功率的电能从发电站输送到远距离 的用电区 输电线路的电压愈高 线路中的电流和相应的线路损耗就愈小 20 它是用纸包的绝缘扁线绝缘扁线或圆线圆线绕成 接高压电网的绕组称为高压绕组 接于低压电网 的绕组称为低压绕组 根据高 低压绕阻的相对位置 绕组可分为心式心式和交叠式交叠式两种 类型 21 a 在小容量 20kV A 及以下 变压器中采用平壁式油箱平壁式油箱 b 容量稍大的变压器 在油箱壁上焊有散热油管以增加散热面积 称为管式油箱管式油箱 c 对容量为 3000 10000kV A 的变压器 此时把油箱先做成散热器 然后再把散热器 安装在油箱上 这种油箱称为散热器式油箱散热器式油箱 d 容量大于 10000kV A 的变压器 需采用带有风扇冷却的散热器 叫做油浸风冷式油浸风冷式 e 对于 50000kV A 及以上的大容量的变压器 采用强迫油循环的冷却方式强迫油循环的冷却方式 22 a 绝缘套管的结构取决于电压等级 较低电压 1kV 以下 采用实心瓷套管 b 10 35kV 采用空心充气或充油式套管 c 电压在 110kV 及以上时采用电容式套管 23 工频小容量 1000V A 的单相变压器在实际中应用较多 如电源变压器电源变压器 控制变压控制变压 器器等 24 交流电机主要分为同步电机和感应电机两大类 同步电机主要用作发电机同步电机主要用作发电机 感应电机感应电机 则主要用作电动机则主要用作电动机 25 三相感应电动机三相感应电动机的主要系列简介 Y Y 系列系列 是一般用途的小型笼型电动机系列 取代了原先的系列 额定电压为 2 JO 380V 额定频率为 50Hz 功率范围为 0 55 90 kW 同步转速为 70 3000 r min 外壳防护型式为 IP44 和 IP23 两种 B 级绝缘 YRYR 系列系列 是一种大型三相绕线子感应电动机系列 容量为 250 2500250 2500kW 主要用于冶冶 金工业金工业和矿山矿山中 26 三相感应电动机的定转子电路间没有直接的电的联系 它们之间的联系是通过电磁感电磁感 应关系应关系而实现的 三相感应电动机的固有机械特性三相感应电动机的固有机械特性 是指感应电动机工作在额定电压和额定频率下 按规定的接线方式接线 定 转子外 接电阻为零时 转速 转速 n n 与电磁转矩 电磁转矩 的关系 em T 27 绝缘材料可分为七个等级 电机中常用的有五个等级 电源绝缘材料的最高容许工作温度 绝缘等级 AEBFH 最高容许温度 105120130155180 最高容许温升 K 607580105125 28 单相感应电动机由单相电源供电单相感应电动机由单相电源供电 它广泛应用于家用电器和医疗器械上 如电扇电扇 电电 冰箱冰箱 洗衣机洗衣机 医疗器械医疗器械中都使用单相感应电动机作为原动机 29 通常三相同步电机的定子是电枢电枢 在定子铁心上开有槽 槽内安置三相绕组 图中只 画出了一相 转子上装有磁极磁极和励磁绕组励磁绕组 当励磁绕组通以直流电流后 转子即建立 恒定磁场恒定磁场 30 同步电机按运行方式和功率转换方式可分为发电机发电机 电动机电动机和调相机调相机三类 发电机把 机械能转换成电能 电动机把电能转换为机械能 调相机则专门用来调节电网的无功无功 功率功率 改善电网的功率因数功率因数 在调相机内基本上不转换有功功率 31 在电网的受电端接上一些同步调相机 以减少线路中的损耗损耗和电压降电压降 提高电网的功功 率因数率因数 减轻发电机的负担 使它的能量能得到充分的利用 32 用作检测检测 放大放大 执行执行和计算计算用的各种各样的小功率交直流电机 这类电机就称之为 控制电机控制电机 33 伺服电动机也称执行电动机执行电动机 在自动控制中作为执行元件 把输入的电压信号变换成 转轴的角位移角位移或角速度角速度输出 34 伺服电动机可分为交流伺服电动机交流伺服电动机和直流伺服电动机直流伺服电动机两大类 35 测速发电机是一种反映转速的信号元件 它将输入的机械转速机械转速变换成电压信号电压信号输出 36 自整角机按使用要求的不同 可分为力矩式和控制式自整角机力矩式和控制式自整角机两大类 前者主要用于 指示系统 后者主要用于随动系统 37 旋转变压器被广泛用于高精度的角度传输系统角度传输系统和解算装置解算装置中 38 步进电动机的角位移量角位移量或线位移量线位移量与电脉冲数电脉冲数成正比 它的转速转速或线速度线速度与电脉冲频电脉冲频 率率成正比 39 步进电动机是由专用的专用的驱动电源驱动电源来供电的 驱动电源和步进电动机是一个有机的整体 40 步进电动机的驱动电源 基本上包括变频信号源变频信号源 脉冲分配器脉冲分配器和脉冲放大器脉冲放大器三个部分 41 简答题 步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制 并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制 并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位 移的控制电机 说得通俗一点 就是给一个脉冲信号 电动机就转动一个角度或前进一移的控制电机 说得通俗一点 就是给一个脉冲信号 电动机就转动一个角度或前进一 步 因此 这种电动机也称为脉冲电动机 步 因此 这种电动机也称为脉冲电动机 45 P47 习题 2 一直流电动机 已知 13kW 220V 1500r min 0 85 求 N P N U N n 额定电流 N I 46 P47 习题 8 什么叫换向 为什么要改善换向 改善换向的方法有哪些 47 P47 习题 10 一台 4 极 82kW 230V 930r min 的并励发电机 在 75 时的电枢回 路电阻 0 0259 励磁绕组电阻 22 8 额定负载时励磁回路串入调节电阻 a R rf R 3 5 电刷压降 2 2V 铁耗和机械损耗 2 3 kW 附加损耗 pf R U Fe RR 0 05 求额定负载时 发电机的输入功率 电磁功率 电磁转矩和效率 s p N P 48 P94 习题 4 常见的生产机械的负载转矩特性有哪几种 49 49 P94P94 习题习题 5 5 什么叫电动机的固有机械特性和人为机械特性 什么叫电动机的固有机械特性和人为机械特性 固有机械特性 当电机的工作电压和磁通均为额定值 电枢电路中没有串入附加电阻 时的机械特性 人为机械特性 人为改变电动机参数或者电枢电压而得到的机械特性 50 例 2 3 一直流他励电动机的 10kW 220V 54 2A 2250r min N P N U N I N n 0 264 9 81 0 5 N 现用两级起动电阻起动 计算起动电阻值 a R 2 GD 2 m 解 m 2 得尖峰电流 2 2 54 2A 108 4A 1st I N I R 2 03 1 N st U I 220 108 4 V A 得 2 77 a R R 2 03 0 264 则各级起动总电阻值为 R 2 03 2 a R 2 77 0