电气传动与调速系统课程思考题与习题解答一

1、电气传动与调速系统课程思虑题与习题解答一电气传动与调速系统课程思虑题与习题解答一10/10电气传动与调速系统课程思虑题与习题解答一第一章电机与拖动基础1、直流电机定转子各由哪些主要部件组成各部件的主要作用是什么直流电机由定子和转子两部分组成。包括：（l）主磁极由主极断念和套在断念上的励磁绕组组成，它的作用是建立主磁场。（2）换向（附加）极由换向极断念和套在上面的换向极绕组组成，用来改进直流电机的换向。（3）电刷装置由电刷、刷握和汇流条组成，它是将直流电引人或引出电枢的装置。（4）机座即电机定子外壳，起固定与支撑的作用，同时又是主磁路的一部分。图1-1直流电机的结构1-风扇2-机座3-电枢4-主

2、磁极5-电刷装置6-换向器7-接线板8-出线盒9-换向磁极10-端盖11-轴2、直流电机铭牌上的额定功率、额定电压、额定电流，对于发电机和电动机各指什么直流电机的铭牌数据：对发电机额定功率指可以输出的最大电功率，额定电压和额定电流指输出最高电压和最大电流（PN。UNIN）；而对电动机额定功率指可以输出的最大机械功率，额电流指赞同输人的最高电压和最大电流（PN=UINN）。3、直流电机有哪几种励磁方式不相同励磁方式的电动机如何实现反转流电机的励磁方式分为：他励、并励、串励、复励。单独改变励磁绕组极性也许电枢绕组极性都可使用机实现反转，若是两者极性同时改变，电机仍将沿原方向运转。4、什么叫电枢反响

3、它对电机产生哪些影响1“电枢反响”就是电枢磁场对主磁场的影响。产生的影响包括：使主磁场发生畸变，磁力线不再对称于磁极轴线；物理中线偏离几何中线不再重合，几何中线处磁场不再为0；削弱了主磁场。这些影响将对直流电机的正常运转产生恶劣作用，必定想法除掉。5、串励直流电动机有哪些特点串励直流电动机的机械特点曲线是一条非线性的软特点，当轴上负载为0时电机转速，所以串励直流电动机不相赞同轻载工作；由于它的电磁转矩与电枢电流的平方成正比，所以起动转矩大，过载能力强；由于电枢与励磁绕组串通，通人直流或交流电流电机都不受影响，所以在交流电源情况下亦可正常工作。6直流发电机的电磁转矩与原动机的拖动转矩，电动机的感

4、觉电动势与电枢电压之间的方向相同还是相反各有何物理意义直流发电机的电磁转矩与原动机输人的拖动转矩方向相反，是一对作用力和反作用力的关系。随发电机输出电流的增大，电磁转矩增大（T=CrIa），所需的输人转矩也随着增大，才能保持输人转矩与阻转矩之间的平衡，使电机匀速运转。直流电动机运转时功割磁场产生的感觉电动势与电枢外加电压方向相反，故为反电势，它保持了电压平衡关系，限制了电枢电流的大小Ia（UaEa）/（RaRL），不致使电动机电流过大。7直流发电机的外特点受哪几个要素影响直流电动机的转速特点受哪几个要素影响直流发电机的输出特点（UaEa-IaRa）受转速的高低、主磁场的强弱以及电枢回路电阻大小

5、的影响（EaCe冲n）：直流电动机的转速特点，受外加电枢电压通人励磁电流所建立的主磁场以及电枢回路电阻大小的影响。8二负载的机械特点有哪几种负载转矩与转速之间各有什么关系负载的机械特点分为三大类，即恒转矩负载、恒功率负载、泵类和通风机负载。其中恒转矩负载又分为抗争性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。抗争性恒转矩负载转矩大小不变而与转速的方向永远相反。而位能性恒转矩负载大小不变方向也不变，当电机正转时，负载转矩与转速方向相反；当电机反转时，负载转矩与转速方向相同。2恒功率负载转矩的大小与转速之间成反比。（TK/n）泵类和通风机负载的大小与转速的平方成正比（TKn2）9改变他励直流电动机的电枢电压

6、、电枢回路电阻或励磁电流时，机械特点将如何变化改变他励直流电动机的电枢电压，机械特点的斜率不变，理想空载转速n。与电压成正比变化，所以特点平行搬动；增大电枢回路电阻，no不变，特点的斜率p随阻值正比增大，所以特点变软;减小励磁电流，主磁场减弱，n0上升，特点的斜率也增大。10电动机的调速性能指标有哪些各如何定义电动机的调速性能指标有：l）调速范围电动机带额定负载时的最高转速与最低转速之比。2）调速精度（静差率）在调速范围内最低转速所对应的机械特点曲线上的额定速降nN。与该曲线上的比值。（3）圆滑性定义为相邻两级转速之比。11直流发电机和电动机的功率流程图有何不相同可变耗费和不变耗费各指什么直流

7、发电机的功率流程是原动机输人机械功率，减去空载耗费，转变成电磁功率，再减去电枢（与励磁）耗费，输出电功率。图l11直流电机的功率流程图a）直流发电机的功率关系b）直流电动机的功率关系直流电动机的功率流程是从电源输人电功率，减去电枢（与励磁）耗费，转变成电磁功率，再减去空载耗费，在轴上输出机械功率。可变耗费指的是电枢（与励磁）耗费，3也叫铜耗费，它与电枢（励磁）电流的平方成正比。不变耗费指的是空载磨擦耗费和断念耗费，它们与电流大小没关。12他励直流电动机为什么不相赞同直接起动可采用什么方法起动他励直流电动机在起动时，由于转速为0，反电势亦为0Ea=EaCen，电源电压全部加在电枢电阻上，电流过大

8、，所以不相赞同直接起动。可以采用降低电源电压或电枢回路电阻串电阻的方法起动。13决定电动机起、制动过渡过程的三要素是什么决定电动机起、制动过渡过程的三要素是：初步值、稳态值和机电时间常数。14如何判断电动机处于电动运转状态、发电运转状态、制动运转状态判断电动机的运转状态要看电磁转矩T与转速n的方向相同还是相反，电磁转矩是拖动转矩还是阻转矩；同时还要看感觉电势Ea与电枢电压Ua的方向相同还是相反，感应电势是输出电势还是反电势。电动运转状态T与n同向，T表现为拖动转矩，Ea与Ua反向，Ea表现为反电势。发电运转状态T与n反向，T表现为阻转矩，Ea与Ua同向，Ea表现为输出电势。制动运转状态与发电运

9、转状态相同，只但是惯性动能或位能所发出的电没有输出，而是全部耗资在电枢回路的电阻上，变成热能发散掉。15三相异步电动机的旋转磁场有哪些特点其转速、转向、幅值和极对数各取决于什么三相异步电动机的旋转磁场性质以下：转速：为同步速n160f1/p，与电源频率成正比，与定子极对数成反比。转向：取决于输人电流的相序，电机总是由超前相向滞后相的方向旋转。幅值大小：基波磁势P瞬时地址：哪相电流达正最大值时，旋转磁势的幅值恰好转到该相绕组的轴线处。极对数：取决于定子绕组在定子槽中的部署，也许说取决于定于绕组元件的节距。416画出三相异步电动机的T型等值电路，写出基本方程式。17改变三相异步电动机定于端电压或转

10、子回路串人电阻将使机械特点如何变化改变三相异步电动机定子端电压时，同步速nl不受影响，依照参数表达式可看出，临界转差的大小不变，电磁转矩的平方与电源电压成正比，所以当降低定子电压时，电动机的起动转矩和临界转矩都会成平方倍减小，这显然会对电动机的运转造成重要影响，在拖动重载时甚至无法正常工作。当转子回路串人电阻时，同步速n1也不受影响，依照参数表达式临界转矩与转子电阻大小没关，而临界转差的大小与转子电阻成正比变化，所以串人合适电阻可以增大电动机的起动转矩，常用于三相异步电动机带重载起动。18三相异步电动机有哪些起动方法各有什么特点三相异步电动机的起动可以分为两大类（l）小容量电机轻载起动时电流不

11、大可直接起动；重载时需采用特别制造的电机，即深槽转子异步电动机或双鼠笼异步电动机，利用趋肤效应以获得大的起动转矩。（2）大容量电机轻载起动时必定降低定子端电压，以减小起动电流。常用的降压方法有定子串电阻或电抗，定子串自耦变压器，星-三角变换等；重载起动时可采用转子串电阻也许串频敏变阻器的起动方法。19三相异步电动机的调速方法有哪些各有什么优缺点三相异步电动机的调速方法有（l）定子调压，调速范围窄，若加转速负反响可得到较好的调速特点。（2）定子调频，调速范围宽，调速性能好，应用越来越广。（3）转5子串电阻调速，方法简单易行，但由于特点变软，低速时耗费大且运转不牢固，只用于要求不高的场合。（4）转

12、子串电势调速也叫串级调速，是一种节能的调速方法，它将转差耗费回收加以利用，因增加设备很多，所以只适用于大功率电机的调速。（5）变极调速，利用改变定子绕组接线进行调速，不用投入其他设备，但需特别制造电机，只有少数几级速度。（6）转差离合器调速，由于特点软，要加负反响环节，调速性能好，但只适用于小功率电机的调速。20他励直流电动机和三相异步电动机的能耗制动有什么不相同他励直流电动机的能耗制动是将电枢电源断开，给电枢串人合适电阻，使惯性旋转的转子槽导体切割主磁场发电，立刻动能转为电能，再变成耗资在转子回路电阻上的热能，同时产生制动转矩。而三相异步电动机的能耗制动是断开定子三相电源的同时，给任意两相绕

13、组通人一个直流电流，建立一个极性不变的磁场，使惯性旋转的转子切割这个磁场，产生制动转矩。21一台他励直流电动机的铭牌额定数据为：17KW220V90A1500r/minRa，拖动恒转矩额定负载运转。求：这台电动机固有机械特点上的理想空载点、额定工作点、堵转点的电枢电流和转速将电枢电压降为150V，电动机的电枢电流和转速各为多少（3）若把磁通减小到N，电动机的电枢电流和转速各变成多少解：（1）CeN(UNINRa)/nN(220900376)/15000124理想空载点noUN/CeN220/0.1241774(r/min);Ia0额定工作点nN1500/min;IN90(A)堵转点no;IsU

14、N/Ra220/0.3763585（A）IaIN90A;n(UaINRa)/CeN(150900.3786)/0.124935(r/min)（3）负载转矩不变，磁通减小20%则Ia增加20%；Ia1.290108n(UNINRa)/0.8ceN(220900.376)/0.80.121875(r/min)622、一台他励直流电动机的铭牌额定数据为：13KW220V1500r/minRa0.224，要求调整精度30%，试求：1）采用电枢串电阻调速时的调速范围有多少最低转速时串多大电阻2）采用降低电枢电压调速的调速范围有多少最低转速时的电压为多少解：ceN(UNINRa)/nN(22068.70.

15、224)/15000.1364(1)noUN/ceN220/0.13641613(r/min)nno16130.3484(r/min)nminnon16134841129(r/min)调速范围Dnmax/nmin1500/11291.33R(n/IN)Ra(484/68.7)0.2246.821()(2)nNINRa68.70.22415.4(r/min)nominnN/15.4/0.351.3(r/min)nmaxn0minnN51.315.435.9(r/min).Dnmax/nmin1500/35.941.78UaEaINRaCeNnmin15.420.3(V)23、一台他励直流电动机的

16、电枢额定电压220V、额定电流74A，额定电流74A，额定转速1500r/min电枢额定电动势，电机铁耗费PFe=326W，机械械磨擦耗费Pm=240W，忽略杂散耗费，求这台电动机额定运转时的电磁转矩、输入功率和效率各为多少解：TNINEa74204.615.14(KW)P1UNIN2207416.28(KW)P2P1PFePm1628036220415.714P2/P115.714/16.280.96524、一台并励直流电动机的额定数据以下：17KW220V300r/minRa0.114，励磁电阻Rf181.5，忽略电枢反响，试求：额定负载时电动机的输出转矩、电磁转和效率解：P2N17KWP

17、1UNIN7IfUf/Rf220/181.81.2(A)IaINIf88.91.287.7(A)PMP1PCUfPCUa195581.22181.587.720.11418.42(KW)25、一台他励直流电动机用于吊重物，其额定数据以下：29KW440V76A1000r/min,Ra0.377，忽略空载耗费，负载转矩TL0.8TN试求：1）电动机以500r/min的速度吊起重物，电枢回路需串多大电阻2）有哪几种方法可使负载以500r/min的速度下放电枢回路各需串多大电阻3）当以500r/min的速度吊起重物时，将电枢电压突然反接，并使电流不高出2IN，最后牢固下放速度为多少解：（1）CeN(

18、UNINRa)/nN(440760.377)/10000.411n(UNIaRa)/CeN(4000.876R)/0.411500R(4000.411500)/0.8763.857()电枢回路需串电阻：3.8570.3773.48()（2）采用倒拉下放重物：500(4000.876R)/0.411R(4400.411500)/0.87610.6()电枢回路需串电阻10.60.37710.223()采用能耗下放重物：5000.876R/0.411R0.411500/0.8763.38()电枢回路需串电阻3.380.3773.003()（3）R(CeNnUN)/2IN(0.411500440)/2

19、764.247()n(UNIaRa)/CeN(4400.876)/0.4111218(r/min)26、一台三相四极异步电动机，150KW38V/50HZ1460r/min,过载能力3.1，求这台电动机的固有机械特点。解：固有机械特点的四个殊点8(1)同步点T=0，S=0，n160f1/P6050/21500(r/min)(2)额定工作点nN1460r/min，SN(n1nN)/n1(15001460)/15000.0267TN9.55P/nN9.55150103/1460981(NM)N（3）临界点TmTN3.19813041(NM)SmSN210.0267(3.13.121)0.16（4）起动点n0S1TS2Tm23041949(NM)11Sm0.16，定子绕组Y接，额定运转时，定27、一台三相极异步电动机，10KW.38V50HZS16子铜耗Pcul557W，转子铜耗Pcu2314W，铁耗PFe27W，机械磨擦耗费Pm77W，附加耗费Ps200W试求其额定转速、输出转矩和电磁转矩各为多少解：PMP2PsPm100002007731410591SNPcu2/pN314/10591003n160f/p6050/1500(r/min)nNn1(1SN)1500(10.03)1455(r/mi