机电传动控制期末考试试卷及答案

三、回答题（10小题，每小题4分，共40分）

1.当几一定，三相异步电动机可通过改变Tgx、Sm、f•和p参数进行调速。请问通

过什么办法来改变这些参数？

2.请解释晶间管的额定电流的含义。

3.当异步电动机拖动额定转矩的负载运行在固有机械特性曲线上二时，如果把电压降

低为0.8U、，会不会出现危险？为什么？

4.两相交流伺服电动机的结构与单相电容式异步电动机类似.当控制电压Uc=0

时，同单相异步电动机一样，仍会“自转”，引起失控。如何消除自转？

5.如图所示，如果他励直流电动机运行在a、b、c、d、e点时，这些点各是什么运

行状态？

6.请解释谓速系统中为什么要设电流截止负反

馈？

7.通常用晶闸管整流电路作为直流电动机的电

源。但其电流具有一定的脉动分量，其中含有很多高次

谐波，会引起很多问题。如何解决？

8.三相异步电动机反接制动时为什么电流很大，

应当采取什么措施限制电流过大？

9.直流他励电动机，改变电枢电路外串电阻Rad

调速方式的特点和用途是什么？

10.三相异步电动机变频调速时为什么必须同时

改变电压大小，保持U/f=常数？

四、计算题（两小题，共15分）

1.有台他励直流电动机，如图所示，其铭牌数

据为：PN=5.5kW,UN=Ut=220VnN=1500r/min,

ri=0.8,Ra=0.2Q,Rr=110Qo试求：①额定励磁电

流②励磁功率Pf：③额定转矩TN；④额

定电枢电流LN；⑤额定电枢电流时的反电动势：

⑥直接启动时的启动电流;⑦若使启动电流为三

倍的额定电流，则电枢应加多大的启动电阻？（7

分）

2.有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据

为:P2\=IOkW.n\=1460rmin.U、=380V,A接

法,QN=0.868.COSX=0.88.T«/TN=L5,I«/1N=6.5,

试求:①定子磁极对数p：②额定输入电功率R、；

③额定转差率SN；④额定电流卜：⑤输出的额定转矩TN；⑥采用丫一△换接启动时的

启动电流和启动转矩：⑦当负载转矩为30N.m时，该电动机能否采用Y—A换接启动？

（8分）

五、分析题（两小题，每小

题10分，共20分）

1.电动机为何会发热？

如何避免电动机被烧坏？

2.如图所示，试述晶闸

管直流调速原理。

第五题第2小题

三、回答题（每小题4分，共20分）

1.答：改变丁皿是通过改电压：改变Sm是通过改变绕线式异步电动机转子电阻；

改变f是通过变频器实现：改变P是通过变极对数电机来实现。

2.答：在环境温度不大于4（TC和标准散热及全导通条件下，晶闸管元件可以连续

通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）的平均值。

3.答：会出现危险。因为当，U一①，,电机从稳定点a过渡到稳定点b运行时，

n.-S*-cos<）>2..从T=Km①kcos42=TN=TL=常数，可知，当U=UN时，L会是

额定值，而当U,时，卜要增大，并且h大于其额定值，一电机发热、烧坏o

4.答：使转子导条具有较大电阻——鼠笼导条用黄铜、青铜；杯形转子用0.2〜

0.8mm薄壁。使异步电动机转子电阻门增大到机械特性曲线的Sm>l，当Uc=0时，

使T和n反向，总是制动转矩。

5.答：a点为正向电动运行，b点为反接制动，c点为反向电动运行，d点为反向回

馈制动运行，e点为倒拉制动运行。

6.答题要点：电流正常时，负反馈截止；电流超过额定值一定量时，负反馈起作用,

使转速迅速降低，以保护电动机。

7.答:在直流电路一侧串入平波电抗器。

8.答：反接制动时，旋转磁场突然反向旋转，而转子转速不能立即发生变化，此时,

S>1,转子导体切割磁力线的速度很快，电流很大。对鼠笼式电动机常在定子电路中串

接电阻；对绕线式则在转子电路中串接电阻。

9.答：特性较软，稳定度低；轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；电阻消

耗能量大。用途：低速运转时间不长的传动系统，如起重机，卷扬机等。

10.答：由U=Ei=4.44KtN①：当，「时，必须同时；U,即保持U/f=常数，才能

使中不变。

1O

(220x2)W=440W

<3>TZ=9.55^-

arjUz0.8x220

<S>E=/-&=(220-31.25*O.2)V=213.75V

-20.2

<2>I==3X31.25A93.75A

Uz220V

93.75A

R.+R3O.2£i+

故7^=2.150

第四题第1题

2.答：(1)

60f60x50、

1500

⑵

名=幺P-^-*甲=11.52£次

0.868

n.v

(3)

〃「孙=1500-1460=0,027

S.”

1500

(4)

11.52

A=2QA

N-

~y/3UNcos(|>v>/3X380x0.88

⑸

7；=9.55冬~=9.55x1Qxl03N-m=65.4N-m

nN1460

(6)

3

333

⑺因故该电动机能采用法启动。

THY=32.7N•m>30N♦m=TL,Y-A

五、分析题（20分）

1.答：电动机在运行时的损耗有不变损耗（铁损、机械损耗），可变损耗（铜损），这些

损耗转变成热能，使电动机发热，从而使电动机温度增高。如果温度超过电动机绝缘允

许温度，电动机会被烧坏。

因为电动机的热惯性，电动机的温升不但取决于负载大小，而且还取决于负载持续

时间（运行方式，或工作制）。要避免电动机被烧坏，要从负载大小和负载持续时间上进

行综合考虑。

2.答：答题要点：给定电压Ug可调速；L变化时，n自动变化过程：放大器作用：

使AU微小变动便得到很大控制，使EGT^Ug,即n基本不变。

五、计算题（要求写出主要步骤每题10分）

1.有台直流他励电动机，其铭牌数据为：PN=5.5kW,UN=UU220V,nN=1500r/min,i]=0.8,Ra=0.2。。

试求：

①额定转矩TN

②额定电枢电流IaN；

③额定电枢电流时的反电势；

④直接启动时的启动电流；

⑤若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串人多大的启动电阻?此时启动转矩为多少？

解：l.TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35N.m

2.IaN=pN/（r）UN）=31.25A

3.E=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V

4.Ist=UN/Ra=220/0.2=l100A

5.I'st=UN/（Ra+Rad）W3IsN

Rad>UN/3IaN-Ra=220/（3*31.25）-0.2=2.15Q

T，st=Kt6rst=（9.55E/nN）3IaN=（9.55*213.75/1500）*3*31.25=127.6N.m

2.某调速系统在高速时的理想空载转速nol=1450r/min,低速时的理想空载转速n02=100r/min,额定负

载时的转速降△nN=50rmin。

①试画出该系统的静特性：

②求出调速范围D和低速时系统的静差度s2；

③在nmax与s2•定时，扩大调速范围的方法是什么?调速系统中应采取什么措施保证转速的稳定性？

2.D=nmax/nmin=（nO1-AnN）/（n02-AnN）

=（1450-50）/（100-50）=28

S2=AnN/n02=0.5

2.有一-台三相异步电动机，正常运行时为△接法，在额定电压UN下启动时，其启动转矩Tst=1.2TN（TN为额

定转矩），若采用Y—A换接启动，试问当负载转矩TL=35%TN时，电动机能否启动?为什么？

TstY=l/3*1,2TN=0.4TN>0.35TN=TL

3.试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速?减速?还是勾速?（图中箭头方向为转矩的实际作用方向）

加速减速减速减速

-、分析与简答题

1.请简述机电传动系统稳定运行的条件。

a）电动机的机械特性曲线〃=/XTM）和生产机械的特性曲线有交点（即拖动系统的平衡点）;

b）当转速大于平衡点所对应的转速时，TM<TL，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有TM—TL<

0。而当转速小于平衡点所对应的转速时，TM>T「即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有TM

-TL>0。

2.请解释机电传动系统稳定运行的含义。

a）是系统应能以一定速度匀速运转

b）是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证在

干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。

3.请简述并励发电机电压能建立的条件。

a）发电机的磁极要有剩磁；

b）起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同；

c）励磁电阻不能过大。

4.请简述电动机制动的稳定制动和过渡制动状态的共同点和不同点。

a）两种制动状态的区别在于转速是否变化

b）两种制动状态的相同点在于电动机发出的转矩与转速方向相反。

5.请简述直流他励电动机的三种制动方式的接线方法。

a）反馈制动为正常接法；

b）反接制动：电源倒拉反接改变电枢电压的极性；倒拉反接制动在电枢电路内串入附加电阻；

c）能耗制动将外部电枢电压降为零，并将电枢串接一个附加电阻短接。

6.为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？

因电枢加上额定电压，而电枢电阻很小，故/卬=%很大。

凡

7.对电动机的启动有哪些主要要求？

a）启动转矩大，电流小

b）平滑，安全可靠

c）简单方便，功耗小

8.直流他励电动机启动时，若在加上励磁电流之前就把电枢电压加上，这时会产生什么后果（从乙=0和

兀=八两种情况加以说明）？

a）兀=0时飞车

b）九=八时电枢电流很大。

9.有静差调节系统和无静差调节系统的含义是什么？

a）依靠被调量（如转速）与给定量之间的偏差来进行调节，使被调亮接近不变，但又必须具有偏差（即

AUNO）的反馈控制系统，即有静差调节系统。该系统中采用比例调节器。

b）依靠偏差进行调节，使被调量等于给定量（即△"=（））的反馈控制系统，即无静差调节系统。该

系统中采用比例积分调节器。

10.什么叫调速范围？什么叫静差度？这两项静态指标之间有何关系？

a）调速范围是指电动机在额定负载下最高转速和最低转速之比，即。=〃max/〃min；

b）静差率是指负载由理想空载转速到额定负载所对应的转速降落于理想空载转速之比，即5=△〃/〃0

c）D与S之间是相互关联的，调速范围是指在最低转速时还能满足给定静差率要求的转速可调范围；

对静差率要求越小，允许的调速范围也越小。

11.试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速？减速？还是匀速？（图中箭头方向为转矩的实际作用方

向）

c）d）

a）加速b）减速c）减速d）加速

12.在图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？

1

1、2、4稳定运行，3不稳定运行。

二、计算题

1.有一直流电动机脉宽调速系统（PWM-M）,若外加电源电£f&（E）=100V,脉冲频率尸4000Hz，在脉冲周

期内全导通时的理想空载转速〃（n=1000i7min,如要求电动机的理想空载转速〃o2=4OOr/min,问：此系统在

一脉冲周期内的导通时间（脉冲宽度）（应是多少？2

11…

因T—=-----s=0.25ms

f40001

解：

T（〃oi+%2）0.25（1000+400）

故7；---------=----------------ms=0A.1/5ms

2x1000

2.一台三相异步电动机，定子绕组接到频率为工=50法的三相对称电源上，已知它运行在额定转速

nN-960r/min。问：

（1）该电动机的极对数p是多少？

（2）额定转差率SN是多少？

（3）额定转速运行时，转子电动势的频率力是多少?

解：（1）已知异步电动机额定转差率较小，现根据电动机的额定转速沏=960/min,便可判断出它

的同步转速〃0=1000〃min。于是

_60./；60x50

1000

（2）额定转差率

1000-960

SN=0.04

1000

（3）转子电动势的频率力

=又＜=0.04x50Hz=2Hz

3.有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：舄N=10K%,〃N=1460"min,UN=380%，△接法,

r/N=0.868,cos。”=0.88,Tst!TN=\.5,Isl/1N=6.5»试求:

（1）定子磁极数p：

（2）额定输入电功率尸IN，额定电流IN;

（3）采用Y—△换接启动时的启动电流和启动转矩。

解：（1）现根据电动机的额定转速〃川=1460r/min,便可判断出它的同步转速“0=1500〃min。于

是夕=必60x50

1500

=&=_[P_K%=1L52K%

(2)

r/N0.868

___2____=_____1L52____/=20/

N

出UNcos(p75x380x0.88

(3)

slY333

区:旦=史0Wm=32.7N.m

T1

stY333

4.有一直流调速系统，〃01-1450"min,%=145r/min,A/7,Y=1Or/min,试求：系统的调速范围和

系统允许的静差度。

解：系统的调速范围

H%-A%1450-10—1440=1067

=_rnax

Ylmin匕。2一145-10135

系统允许的静差度

^=—=0.069

S=S]

〃02145

5.如图所示，在单相半波可控整流电路中，设负载为纯电阻，交流电源电压5为220V,输出的直流平均

电压Ud=50V,输出电流平均值/d=20A。试求：

（1）晶闸管的控制角a；

（2）电流有效值（。

14-ccqn

解：(1)根据=0.45。2

2U,]2x50「100I：。

故cosa=

0.4540.45x22099

a~90°

(2)单项半波纯电阻的电流波形系数K=2.22,故电流有效值

Ie=双=2.22x20A=44.4A

6.一台直流他励电动机，其额定数据为：PN=17KW,“N=1500r/min,U8,=220/,=91/,

火“=0.22。。试求:

(1)额定转矩TN；

(2)直接启动时的启动电流/“；

(3)如果采用降压启动，启动电流仍限制为额定电流的两倍，电源电压应为多少?

解：(1)额定转矩

p17x103

7；=9.553=9.55------N-m=lOS.2N-m

NMv1500

(2)直接启动时的启动电流

=220

UN=1000/1

St

Ru0.22

(3)降压启动时

,U

4=--2/

R。

故电源电压U=2INRa=2x91x0.22r=40K

7.一台直流他励电动机，其额定数据为：PN=2.2KW,nN=1500/7min,=110r,7=0.8,

Ra=0.4Qo试求:

额定转矩1v，额定电枢电流与；T=l4N-m,

(1)NIN=-^-=25A

(2)直接启动时的启动电流/“：儿=2754

(3)如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？

_0」421闪

故凡=--0.4|Q=1.80,

&N2x25J

8.一台50%、八极的三相感应电动机，额定转差率5=0.04,问该机的同步转速是多少？当该机运行在

700r/min时，转差率是多少？当该机运行在800r/min时、转差率是多少？当该机运行在起动时，转差率

是多少？

解同步转速=60x50万/min=7505/min

P4

额定转速nN=(1-sN)巧=(1-0.04)x750r/min=720r/min

当〃=700〃/min时，转差率s=——-=―四9=0.067

n.750

当〃=800r/min时，转差率s=勺二2=受吩"=—0.067

〃i750

一750

当电动机起动时，〃=0,转差率5=勺H」YI=4=1

巧750

9.一台三相四极50法感应电动机，PN=75kW,nN=1450r/min,(/,、,=380P,IN^\60A,定子Y

接法。已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的90%,Pc”=Pcui，PF°=2.1kJV。试计算额定运行时的

电磁功率、输入功率和功率因数。

转差率s=R23=0.0333

解

1500

输出转矩4=9.55"=9.55%=494.2N•加

n〃N

T494727rxi500

电磁功率P,=T^=^-Q,kW=^.2\kW

eenmeemm'0.910.960

转子铜耗pCll2=sPem=0.0333x86210^=2870%

定子铜耗Pea=Paa=2870%

输入功率p}=(Pc.\+PFD+P。，"=(2870+2100+86210)%=91180%

pQI1QA

功率因数COS0=——=L-=0.867

△U.1N73x380x160

10.有一电阻性负载，需要直流电压a=70V、电流/d=30A供电，若采用单相半波可控整流电路，直接接在

220V的交流电网上，试计算晶闸管的导通角仇

,(1+cosa)

解：5=0-45。2^--~~-

<7=65.5°晶闸管的导通角0=180-65.5=114.5°

四、计算题：(选做一道题，要求写出主要计算步骤及结果，共15分)

1、一台并励电动机，额定功率4=2.2左％,额定电压。八,=220%，额定电流〃=12.24,额定转速

=3000r/min,最大励磁功率=68.23.

试求：(1)最大励磁电流/皿；(2)额定运行时的电枢电流//；

(3)额定转矩般；(4)额定运行时的效率以。

2、有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：P2N=\0kW,nv=1460r/min,。,『=380%，A

接法，TJN=0.868,cos(pN=0.88,Tsl/TN=1.5,Isl!IN-6.5»试求：

(1)额定输入功率＜M；(2)额定转差率SN；(3)额定电流

（4）输出的额定转矩晨；（5）采用Y-A换接启动时的启动电流和启动转矩。

四、计算题：（选做一道题，要求写出主要计算步骤及结果，共15分）

殳=丝〃=03]/

1.答案：（1）最大励磁电流

/5220

（2）额定运行时的电枢电流I亦二IN-/加=（12.2-0.31）/=11.89/

p72x1O3

(3)额定转矩八,=9.552=9.55=———N»m=fN»m

nN3000

(4)额定运行时的效率

=额定输出功率（轴上输出的机械功率）

小_额定输入功率（从电源输入的电功率）*%

=§X100%=7^-X100%=^^X100%=82%

P\NuN】N220X12.2

2.答案:

8=生=_^2-左％=11.52左〃

(1)

0.868

〃。—=1500-1460=

(2)S.N0Q27

"o1500

PIN11.52

(3)A=20A

“一而八cos。-73x380x0.88

pinIO3

Tx

(4)1N9.55/=9.55x------Nm=65ANm

nN1460

_6.51N

43.34

slY33

(5)

T、，曳^=32JNm

1T

stY33

四、计算题

1.有一台他励直流电动机PN=29kW,又=440K,IN=76J,nN=lOOOr/min,&=0.376Q,采

用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速%皿n=250r/min,最高理想空载转速

〃omax=1500〃/min,试求：（1）T=心，时的最低转速及此时的静差率。（2）拖动恒功率负载巴=与时的

最高转速。（3）调速范围。

解：采用降低电源电压调速时对应于基速以下，基速以上采用弱磁调速。

4一/、凡440-76x0.376「0们]

1000

TJ440

nn=—=——=1070.6〃min,A«,v=1070.6-1000=70.6r/min,

°CO.,0.411N

eN

n.=%-A/?=250-70.6=179.4r/min,b==3=28.24%。

minUminNvcue

«0min250

（2）拖动恒功率负载£=与时应采用弱磁调速。

max1500r/min，n0=1070.6r/min,

C①=/〃o"c①=c①=o.411x=0.293,

UN""""omax1500

CQ=0.713QO)M，PN=T4=N1，〃max=%=^=14025，/min。

(3)调速范围应将两种方法合并考虑。

n1402.5

=7.82。

〃min179.4

2.三相异步电动机6=284%,UN=380V,nN=950r/min,cos/.=0.88,fN=50Hz,额定运行时，

Pel+PFe=22kW,4=1.次忆忽略p,。试求⑴额定转差率与；（2）总机械功率匕,、电磁功率与和转

子铜损耗pctl2;（3）输入功率片及效率以；（4）定子额定电流I.。

■/nN=950r/min»1=1000r/min

解：（1）_1000-950_

J———V.UD

N%1000

233

（2）Pm=Pv+/?„,=28x10+1.1x10=29.\kW

291

Pm3-=30.63巾

Pcu2

1—SN1-0.05

(3)Pl=PM+A„i+PFe=30.63+2.2=32.83人3

p28

„=^X1OO%=----X100%=85%

,vP\32.83

32.83x103

456.68」

“一百GNCOS“V_73X380X0.88

五、计算题(要求写出主要步骤每题10分)

1.有台直流他励电动机，其铭牌数据为：PN=5.5kW,UN=Uf=220V,nN=1500r/min.

n=0.8,Ra=0.2Qo试求：

①额定转矩TN

②额定电枢电流laN：

③额定电枢电流时的反电势：

④直接启动时的启动电流：

⑤若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串人多大的启动电阻?此时启动转矩为多

少？

解：1.TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35N.m

2.laN=pN/(i]UN)=31.25A

3.E=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V

4.lst=UNRa=220/0.2=1100A

5.rst=UN/(Ra-Rad)<3IsN

Rad>UN/3IaN-Ra=220/(3*31.25)-0.2=2.150

T'st=Kt(p!'st=(9.55EhN)3laN

=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6N.m

2.某一调速系统在高速时的理想空载转速nol=1450r/min,低速时的理想空载转速

n02=100r/min,额定负载时的转速降△nN=50rmin。

①试画出该系统的静特性：

②求出调速范围D和低速时系统的静差度s2：

③在nmax与s2一定时，扩大调速范围的方法是什么？调遢系统中应采取什么措施

保证转速的稳定性？

解：

L静特性

2.D=nmaxnmin=(n01-△nN)/(nO2-△nN)

=(1450-50)/(100-50)=28

S2=△nN/n02=0.5

3.由D=nmaxS2(△nN(l-S2))可知，在nmax与S2一定畤扩大调速范围的方法是减小

△nN,系统应采用速度负反馈组成的闭环系统

例题3-4：一台他励直流电动机，其额定

数据为：PN=17kW,UN=220V,IN=91A,

nN=1500r/min,Ra=0.22Oo试求：

(1)TN=?

(2)直接启动时的［=?

(3)如果要使启动电流不超过额定电流

的两倍，求启动电阻为多少？此时启动

转矩为多少？

(4)如果采用降压启动，启动电流不超

过额定电流的两倍，电源电压应为多

少？

PNPN

TN=9.55aN

“UN

UN

瓦i

UN-IRr

T=K,SI：t=9.55K,①/；,=9.55*st

nN

E=UN-I,NRU

例题:一台Y280s-4型三相异步电动机，其

nN1480r/min,Un=380v,三角形接

法，Hn=0-868,cos%=0.88%=65

=1.8P2N=11K叱

试求；（1）、额定的输入功率、转差率、电

流、转矩？

（2）、电动机能否用r-A降压启动,

启动电流和启动转矩？

（3）、若采用40%、60%、80%三个抽头

的启动补偿器进行降压启动,应选用哪个抽

头？

p

「2N_n,-n

P\N一(N

UN%

P\N=

COS(PTN=9.55

nN

&=(0.4)2X，，

stY

32

Tst2=(0.6)xTxl

T

T，,3=(0.8『x，,

其它：单相异步电动机、同步电动机、控制

电动机、电机的选择

3.5一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：PN=180kW,UN=230V,n

N=1450r/min,nN=89.5%,试求：

①该发电机的额定电流；

②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设

此时n=nN）

PN=UN【N

180KW=230*IN

IN=782.6A

该发电机的额定电流为782.6A

P=IN100/nN

P=87.4KW

3.6已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5KW,UN=220V,n

N=1500r/min,nN=88.5%,试求该电机的额定电流和转矩。

PN=UN【NnN

7500W=220V*IN*0.885

IN=38.5A

TN=9.55PN/I1N

=47.75Nm

3.7一台他励直流电动机：PN=15KW,UN=220V,IN=63.5A,n

N=2850r/min,Ra=0.25Q,其空载特性为：

Uo/V115184230253265

If/A0.4420.8021.21.6862.10

今需在额定电流下得到150V和220V的端电压，问其励磁电流分

别应为多少？

由空载特性其空载特性曲线.

当U=150V时1f=0.71A

当U=220V时If=1.08A

3.8一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN=5.5KW,UN=110V,I

N=62A,nN=1OOOr/min,试绘出它的固有机械特性曲线。

Ra=(0.50~0.75)(l-PN/UNIN)UN/IN

=0.6(1-5500/110*62)*110/62'〜一

=0.206Q

n=nU/(UN-INRH)

0NN-----------------------------------------►

=1131r/min

TN=9.55*5500/1000

=52.525Nm52.525

3.9一台并励直流电动机的技术数据如下：PN=5.5KW,UN=110V,I

N=61A,额定励磁电流/『2A,nN=1500r/min,电枢电阻Ra=0.2。,若

忽略机械磨损和转子的铜耗，铁损，认为额定运行状态下的电磁转

矩近似等于额定输出转矩，试绘出它近似的固有机械特性曲线。

nO=UNBN/(UN-INRH)TN=9.55PN/HN

=110*1500/(110-61*0.2)=9.55*5500/1500

=1687r/min=35Nm

1687

3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5KW,UN=220V,I

N=34.4A,nN=1500r/min,Ra=0.242Q,试计算出此电动机的如下特

性：

①固有机械特性；

②电枢服加电阻分别为3。和5。时的人为机械特性；

③电枢电压为UN/2时的人为机械特性；

④磁通6=0.86N时的人为机械特性；

并绘出上述特性的图形。

①OO=UNON/(UN-INRH)

=220*1500/220-34.4*0.242

=1559r/min

T]\J=9.55P]\[/RI\!

=9.55*6500/1500

=41.38Nm

22

③n=U/Ke0-RaT/9.55Ke3

当UN=0.5UN时n=732r/min

n()=UNiiN/2(UN-lNRa)

=780r/min

3.15一台直流他励电动机，其额定数据如下：

PN=2.2KW,UN=Uf=l10V,nN=1500r/min,nN=0.8,Ra=0.4Q,R.82.7

Qo试求：

①额定电枢电流1An；

②额定励磁电流加；

③励磁功率Pf；

④额定转矩TN；

⑤额定电流时的反电势；

©直接启动时的启动电流；

⑦如果要是启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少

欧？此时启动转矩又为多少?

①PN=UNLNnN

2200=110*IaN*0.8

IaN=25A

②Uf=RflfN

1^=110/82.7

=1.33A

③Pf=UflfN

=146.3W

④额定转矩TN=9.55PN/nN

=14Nm

⑤额定电流时的反电势EN=UN“NRa

=110V-0.4*25

=100V

⑥直接启动时的启动电流％=UN/Ra

=110/0.4

=275A

⑦启动电阻2IN>UN/(Ra+Rst)

Rst>1.68Q

启动转矩凡。=(5-1点@)际

=0.066

Ia=UN/(Ra+Rst)T=KtIa6

=52.9A=9.55*0.066*52.9

=33.34Nm

,2.8如图2.3(b)所示，电动机转速riM=950r/min,齿轮减速箱的传

动比JI=J2=4,卷筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J3=2,起重负荷力

F=100N,电动机的费轮转距GD2M=L05Nm2,齿轮，滑轮和卷筒总的

传动效率为0.83o试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩

2

TL以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ..

3M=3.14*2n/60=99.43rad/s.

提升重物的轴上的角速度3=3M/jiM3=99.43/4*4*2=3.1lrad/s

v=3D/2=0.24/2*3,1l=0.373m/s

TL=9.55FV/ncnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM

2222

GDZ=8GDM+GDL/jL

=1.25*1.05+100*0.242/322

=1.318NM2

5.1有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50Hz，满载时电动机的转差

率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。

no=6O^pS=(n0-n)/n0

=60*50/20.02=(1500-n)/1500

=1500r/minn=1470r/min

电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470r/min,

转子电流频率£=Sf|=0.02*50=lHz

5.6有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。

满载时Tst/5/

型号P/kWUN/V

NIst/IN

n^/r•min"IN/AnNX100cos6TNTN

Y132S-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0

线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法?

②求no,p,SN,TN,Tst,Tmax和1st；

③额定负载时电动机的输入功率是多少?

①线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.

②TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm

TSVTN=2Tst=2*29.8=59.6Nm

Tmax/TN=2.0Tmax=59.6Nm

ISJIN=6.5Is(—46.8A

一般nN=(O.94-O.98)no由=皈/0.96=1000r/min

SN=(n0-nN)/no=(lOOO-96O)/lOOO=O.O4

P=60f/n()=60*50/1000=3

③n=PN/P输入

P输入=3/0.83=3.61

5.11有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下:

1

n/r•min'NCOS@NISJIN

PN/kWNU"nNxiooTst/TNTmax/TN接法

401470380900.96.51.22.0△

①当负载转矩为250N•m时，试问在U=UN和U'=0.8UN两种情况下电动机

能否启动？

TN=9.55PN/nN

=9.55*40000/1470

=260Nm

Tst/TN=1.2

Tst=312Nm

222

Tst-KR2U/(R2+X20)

=312Nm

312Nm>250Nm所以U=UN时电动机能启动。

2222

当U=0.8U时Tst=(0.8)KR2U/(R2+X20)

=0.64*312

=199Nm

Tst<TL所以电动机不能启动o

②欲采用Y-△换接启动,当负载转矩为0.45TN和0.35TN两种情况下，电动机

能否启动？

TstY=TstJ3

=1.2*TN/3

=0.4TN

当负载转矩为0.45TN时电动机不能启动

当负载转矩为0.35TN时电动机能启动

③若采用自耦变压器降压启动，设降压比为0.64,求电源线路中通过的启动

电流和电动机的启动转矩。

I\—PN/UNnNcos6NJ3

=40000/1.732*380*0.9*0.9

=75A

Ist/1N=6.5

L=487.5A

降压比为0.64时电流=K21st

=0.642*487.5=200A

电动机的启动转矩T=K2Tst=0.642312-127.8Nm

5.15异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？

①调压调速这种办法能够无级调速，但调速范围不大

②转子电路串电阻调速这种方法简单可靠，但它是有机调速，随着转速降

低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。

③改变极对数调速这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大，

价格稍高，只能有机调速，但是结构简单，效率高特性高，且调速时所需

附加设备少。

④变频调速可以实现连续的改变电动机的转矩，是一种很好的调速方

法。

5.16什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？

恒功率调速是人为机械特性改变的条件下，功率不变。恒转矩调速是人为

机械特性改变的条件下转矩不变。

例2-2图2.4所示机电动传系统，减速机构为两级成速箱，已知齿轮齿数之比ZJZL

3,Z4/Z5=5,减流机构的效鬼机=0.92,各齿轮的飞轮惯盘分别为GO：=29.4N・m2,

GDj=78,4N.m2,GD/=49N.m2,GD；=196N«mJ,电动机的飞轮惯却

GD；=294N.m2,负载的飞轮惯量G比=45O.8N・m,负或转短久=470.4、・m’，试求：

⑴折算到电动机轴上的复载转短几：

(2)折算到电动机旃上系统的飞轮惯量G%.

E2.4例2-2图

yif77|||

解⑴71=-^x7；-L^.--t（470.4x-x-x—）N*in=34,1N*m

'WM'Z?Z4%350.92

⑵CD-={GD；+GD：）+（GD：+GD；）」,”（GD；+GD》!

八il

=（294十29.4）+行8.4-49）x《“l96+450.8）x—N«m-

3,0x5『

=340N*m