电机与拖动期末复习题.pdf

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1、一、直流电机的回答问题1、直流电机有哪几种励磁方式？在各种不同励磁方式的电机里，电机的输入、输出电流和励磁电流有什么关系？答：励磁方式有：串励自励1并励、复励并励la=lf+llf=U/R f复励la=lf+l1、直流电机的电枢电动势和电磁转矩的大小取决于哪些物理量，这些量的物理意义如何？答：电 枢 电 动 势 E=C Ma e其中，Ce是电机的电动势结构数 Ce=W,它的大小决定于电60a枢绕组导体总根数 N、主磁极对数 P 及并联支路数2a,是每个极面下的磁通，n 是电机转速。电磁转矩TM=CI aMCT是电机的电磁转矩结构常数，5=碟，它的大小决定于2 a电枢绕组导体总根数 N、主磁极对

2、数p 及并联支路数 2a,是每个极下的磁通，I是电枢电流。1、如何判断直流电机运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的功率关系有什么不同？答：用感应电动势和端电压的大小来判断。当 E Ua 时为发电机状态，由原动机输入的机械功率，空载损耗消耗后，n=转换为电磁功率T E Ja,再扣除电枢和励磁损耗后，以电功 率U I的形式输出；当E Ua 时，为电动机运行状态，电源=-Q输入的功率UI,扣除电枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率Eala T,再扣除空载损耗后，输出机械功率。1、直流电动机为什么能不能直接起动？一般的他励直流电动机为什么不能直接起动？采用什么起动方法比较好？答.不能直接起动。这是因

3、为受到换向器的限制，起动瞬间电枢回路相当于短路，如不加以限制，电流太大会烧毁换向器，所以，直流电动机不允许直接起动。通常采用电枢回路串电阻起动，或降压起动，以降压起动为最好。因为降压起动时，可以实现无电流冲击，做到平滑、无级的连续起动，甚至可以做到恒力矩起动。1、直流电机的衡量调速性能的好坏时，采用哪些指标，说明各项指标的意义。答.就调速指标而言，有静差率、调速范围、平滑性等，静差率与硬度是有区别的。静差率按低速机械特性校核。静差率（5与 调 速 范 围D是互相制约的。调速范围反映了电机的额定工作时的速度变化范围，平滑性，反映了系统调速过程中的连续性、匀速性的特点。1、直流他励电动机常用哪几种

4、方法进行调速？它们的主要特点是什么？比较它们的优缺点。答：直流电动机通常采用三种方法调速，它们是电枢回路串电阻调速；调整电枢电压调速；弱磁调速。其中，串电阻调速和倜整电枢电压调速都是属于恒转矩调速，而弱磁调速则属于恒功率调速。其特点是，串电阻调速和调整电枢电压调速都适用于亚同步调速，即空载转速以下调速，而弱磁调速一般都用于空载转速以上调速。1、直流电机的何谓恒转矩调速方式？何谓恒功率调速方式？为什么要考虑调速方式与负载类型的配合？怎样配合才合适？答：根据定义，恒转矩调速是指在在调速的过程中始终保持电磁转矩不变的调速。在保持励磁不变、负载不变的条件下，通过改变电枢电阻和电枢电压可以实现恒转矩调速

5、。恒功率调速是指在在调速的过程中始终保持输入的电功率不变的调速。在保持电枢电压不变、负载不变的条件下，通过改变励磁电流可以实现恒功率调速。对恒定负载采用恒转矩调速方式；对额定转速以上的调速采用恒功率调速。1、直流电机的比较各种电磁制动方法的优缺点，它们各应用在什么地方？答：电源反接串电阻制动和能耗制动制动速度快，但对电机（机械）冲击大，能量完全消耗在制动电阻上；电枢回路串电阻制动，制动速度快，可实现分级制动，但制动后需迅速切除电枢回路中所串电阻，多用于起动和制动的过程中；回馈制动主要是指带有逆变装置的电压调速，通过降低电枢电压，使直流电机在一段时间内，处于发电源发出的电回馈电网1、采用能耗制动

6、、转速反向的反接制动及回馈制动鲍实现恒速下放重物，从节能的观点看，哪一种方法最经济哪一种方法最不经济？答：回馈制动最经济；能耗制动最不经济。1、他励直流电动机起动时未加励磁，会出现什么后始在运行中励磁回路突然断线，又会出现什么后果答：未加励磁时，主磁极只有剩磁，与电枢电流作用箧小的电磁转矩，不能克服负载转矩起动，故电枢回路藏反电动势，电枢电流很大。如不及时切断电源照刷电枢绕组等会造成过热而损坏。若运行时磁路突然断开主磁通迅速减小，转速将急速增加，造成“飞车现象二、直流电机的题1-1 一台他励直流电动机，PN=7.6kw,UN=110V,IN=85.2A,nN=750r/min,Ra=0.13Q

7、,起动电流限制在 2.1IN。(1)采用串电阻起动，求起动电阻；(2)若采用降压起动，电压降为沙(3)求出这二种情况下的机械特性。解：(1)所串电阻 R=.iL-Ra=.IIO_.-O.13Q=0.48Q.21IN 2.1x 85.2(2)降压起动的电压历=2.11 NRa=2.1.85.2x0.13v=23.3v.(3)电势系数转矩系数 一 u T =no-x=0.13L R 85.2 0.13N N a750n6 N 6 XM N=9.55 ce N=9.55 0.13=1.26串电阻时，机械悔+R 圈 T=110a20.13c ce M N846.2-3.72T=874-3.72T降压E

8、 H械 旷 丁 一n=U-R T=23 3ca.e N 2c c 0.13e M N61n 1=uNce NX0.0.13 T 之480.13 1.26x0.13 T=0.13 1.26179.2-0.79T=180-0.79T1-2 一台直流他励电动机，PN=10 kW,UN=220V,IN=54A,nN=1000r/min,Ra=0.5 Q,=05N,在负载矩保持额定值不变的情况下很 不串电阻，将电压降139V。试求：(1)电压降低瞬间电动机的电枢流相磁矩；(2)进入新的稳定状态时的电枢流翱速(3)求出新的稳定状态时，电动机的静差和皴解：瞬间时0 Ea=U NRa=220-54 0.5v=

9、193v.N -I 6 6 X电势系数N=E;黑=093n-转矩系数 M N=9.55ce N=9.55 0.193=1.84(1)降 压 瞬 间 的 电 枢 流 I产u,E=1 3 9 A=-108Aa 193R0.5电磁转矩T二C M 6 N IX=1.84(-108)N-M=-198.72N M.(2)新的稳态时，电枢电流 L=l N=54A.-X转 速 n 1=5 m i=139 o.5 54 r/min=a a 0.193ce N580.3r/min=581 r/min.(3)降压后的理想空载转速Un 0=1 uN静差率n 0=139 1140r/min=720.3r/min=721

10、 r/min.工 220-0=-X_721 100%=19.4%n.581xn0 1 721o输 入 功 率 P,=U 1 IN=139 54w=7506w.降压后输出0 1 PN=581 10 103W=5810W.n 1000则效率=P=5810 1 00%=77.4%2 7506P11-3 一并励直流电动机 UN=110V,IN=28A,nN=1500r/m in,励磁回路总电阻 Rf=110。，电枢回路电阻 Ra=0.15Q,在额定运行状态下然在电枢回路串入 0.5。的电阻，忽略电枢反应和电磁惯性算(1)串入电阻后瞬间的电枢电势、电枢电流、电磁转矩;(2)若负载转矩减为原来的一半，求串

11、入电阻后的稳态转速。解：励磁电流 I f=UN=22A=1A.R电 枢 电 流L=IN-I,=28-1A=27A.感应电动势电势系数E0 a=LL-l aRa=220-27 0.15V=105.95V.E=105.95-0.0710 _ a 15QO xe N-nN转矩系数M N-9.55 ce-N=9.55 0.071=0.678+(1)电阻 瞬 间 Ea=E a=105.95V电枢电流 I a=UN Ea=1 1 0 10595 A=623A.RaR 0.15 0.5电磁转矩 T=cx a=0.678 6.23N M=4.22 N-M.M N I(2)若 负 一 载 核矩减为原来的一.半，

12、则 电 枢 电 流a=d5 27A=13.5A.I=O.5I则串入电阻后的德铤n n_ u()=n o 0.65 13.5 r/min=R R I 0.071N aCe N1425.7r/min=1426r/min.1-4 一他励直流电动机 PN=2.5kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min,Ra=0.8Q o 试求：(1)电动机2 0 0 r/m in 的转速运行时，采用能耗制动停车，要求制动开始后瞬间电流限制为额额电流的僭求电枢回路应串入的电阻值(2)若负载为位能性恒转矩负载，Tz=0.9TN,采用能耗制动，使负载物O r/m i n 的转速恒速下放，电枢回路应串

13、入的电阻。解：(1)电势疑 m尸 u-I R=220-125、88=0.14N N anN1500以 n=1200r/min 运行时，感 虚 动 势6XEa=Ce Nn=0.14 1200V=168V.X制动开始瞬时，要 I a=-2I_ 一=2 d2.5V=T z,故电动机能菠。稳 定 转 速 n=-1048-13.1(-53.48)r/min-1048+701 r/min=-347r/min.1-6 他励直流电动机，PN=12kW,UN=220V,IN=6 4 A ,PIN=685r/min,Ra=0.25Q，系统的恿雉为 GD2=49N-m 2,在空载(假设为理想空载)情况下进行能耗制动

14、停车，求：(1)使最大制动电流 2加，电枢应串入多大电阻？(2)能耗制动时间(3)求出能耗制动过程n=f(t),la=f(t)表达式并画出曲线。解：(1)制动前运行于理想空载麒 产U N=220V.制动后开始瞬时，I a=-2l尸-2 64A=-128A.期 入 的 电 阻R=-220-0.25 Q=1281.72-0.25=1.47.(2)电势系数N=转矩系数XI=220=0.298R 64 0.25 a0 685N+-X-XUNM N=9.55 Ce N=9.55 0.298=2.8462机电时间数 m=GD R=4 9 1.47 025 s=x 3 7 5 R 375 0.298 2.8

15、462C Ce M-N-60.265s.制动时间 m=4 0.265=1.06s.P=4 r理 想 空 载 转 速 n ouNceN220 r/min0.298738.3r/min=739r/min.n=f(t)=(n o-O)e：+0=739Io=la=-128A.L=f(t)=(l o-O)e,+0=-128e蕊1-7 一台他励直流电动机数据为：PN=7.5kW,UN=110V,IN=7 9.8 4 A,nN=1500r/min,电枢回路电阻 Ra=0.1014。，求:（1）U=UN,=6N条件下，电 枢 电 流la=60A时转速是多少？（2）U=UN条件下，主磁通减少 1 5%,负载转矩

16、为TN不变时，电动机电枢电流与转速是多少？（3)U=U N,=6条件下，负载转矩为 0.8 TN,转 速 为(-8 0 0)r/min,电枢回路应串入多大电阻?解：(1)ce N_U R IN a0.068，Nn NU-R IN 6 r1 5 2 8/m inn rd c 一 *LN*篇不变，即CT N千 NA ruNR Iaa 1 7 3 8/m i nNa y N N0-8:5N9 3.9 3nC(3)不计空载转矩时；0 TemT，故:Tem0.8TNPN0.8 0.95538.2 N mUnNRRB解得:2.6 92RBce Nc ce T N1-8 一台并励直流电动机的额定数据如下:P

17、N=17kw,UN=220V,nN=3000r/min,I N=88.9A,电 枢 回 路 总 电 阻Ra=0.114,励磁回路电阻 Rf=181.5 0。忽略电枢感应影响,试求：（1）电动机的额定输出转矩；（2）额定负载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；（4）理想空载（1=0）时的转速;（5）当电枢回路串入一个电阻 Rc=0.15O时，额定负载的转速；解：（1）电动机的额定输出转矩TP3=9.5 5 1 =9.5 5 x 1 =54N.m10nN 3000（2）额定负载时的电磁转矩X=-=X 3=TPNN17=-=109.55 9.55 54N.m-nN=-=3000L 八 220 1

18、2 ARf 181.5I I h 88.9 1.2 87.7 Aa N。=-=-Xc ueT 9.55C Ie aN 呼877 0.1140 0 7 v/rn 3000N9.55 0.07 87.7 58.6N.mn=x=-xx-xx（3）额定负载时的效率pNPN 100%100%P U I1N N1710 100%86.9%2 2 0 88.9(4)理想空载时的转速U 220/min=ST=-=n0 6 3143rC 0.07R=0.15(5)当电枢回路串入电阻时，额定负载的转速为一 十-Cx+220 87.7,(0.114 0.15)0.072812r/min三、直流电机的填空题1、他 励

19、 直 流 电 动 机 有 三 种 调 速 方 法，分 别为、2、直 流 电 动 机 的 起 动 方 法有、。3、直流电机拖动恒转距负载调速，应采 Z 、调速方法,而拖动恒功率负载时应采用 调谏方法。4、直流电机的绕组常用的有 和两种形式。5、直流电机的 U E a 时运行于 状态，U V E a 时运行在 状态。7、他 励 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 是 指 在的条件，和 的关系。2、直流电动机的起动方法有：和O一、变压器的回答问题1、变压器并联运行需要满足下列三个条件：答：（1）并联运行的各台变压器的额定电压应相等，即各台变压器的电压比应相等；（2）并联运行的各台变压器的联结组号

20、必须相同；（3）并联运行的各台变压器的短路阻抗（或阻抗电压）的相对值要相等。1、变压器铁芯的主要作用是什么？其结构特点怎样？答：变压器铁芯的作用是为变压器正常工作时提供磁路，为变压器交变主磁通提供流通回路。为了减小磁阻，一般变压器的铁芯都是由硅钢片叠成的，硅钢片的厚度通常是在 0.35mm-0.5mm之间，表面涂有绝缘漆。1、变压器空载运行时，为什么功率因数不会很高？答：变压器空载运行时，一次绕组电流就称为空载电流，一般空载电流的大小不会超过额定电流的 10%,变压器空载电 流;可 以分为两个分量：建 立 主 磁 通 所 需 要 的 励 磁 电 流 0W 和由磁通交变造成铁损耗性而使铁芯发热的

21、铁耗电流 lFe其中励磁电流2 与主磁通”-m同相位，称为空载电流的无功效量；铁耗电流|与一次绕组日的相位相反，超 前 主 磁 通m90Fe称为空载电流I 的有功分量。其中的铁耗电流与励磁电流相0比非常小，所以一次绕组电流就近似认为是励磁电流，在相位上滞后一次绕组电压 90o,所以空载运行时功率因数不会很高。1、变压器负载运行时，绕组折算的准则是什么？答：折算就是用一个匝数和一次绕组完全相同的假想绕组来替代原有的二次绕组，虽然折算前后二次绕组匝数改变了，但是变压器二次绕组折算之前的能量关系、电磁关系和磁动势大小并不受影响，这是变压器折算的基本准则。1、额 定 电 压 为 380/110的变压器

22、，如果将二次绕组误接到3 8 0 V 电压上，对变压器磁路会产生哪些影响？答：变屋器一次绕组外接电压和主磁通的关系满足5 1 4.44 1 ，当外接电压的大小和频率不变时，铁芯中流e fN通的主磁通和绕组匝数成反比，电 压 为 3 8 0 V 时，空载电流为绕 组 接 到 3 8 0 V 电压上，则有4 =即m。O Ci,此时0寺产。设一次绕组外接N11m o如果误把二次N 1m ,并 且 由 变 压 器 的T 0=N2比可以知道，,。当变压器铁芯不饱和的时候，可以m 3.45根据磁路欧姆定律，有 m N i,N i12,所以可以得到0 0mR Rio=12i;如果考虑到磁路饱和情况，则铁芯处

23、于严重饱和状0态，变压器发热，严重的会损坏变压器。1、为什么电压互感器在工作时不允许二次侧短路？电流互感器在工作时不允许二次侧开路？答：由于电压互感器二次侧所接的电压表或者功率表等仪表，内阻很大，所以实际上电压互感器工作时相当于一太降压变压器的空载运行，此时二次侧短路，会产生很大的短路电流，烧坏变压器绕组，所以不允许二次侧短路。电流互感器正常工作时，二次侧相当于短路，二次侧电流所产生的磁动势近似与一次侧磁动势大小相等，方向相反，所以建立铁芯中主磁通的合成磁动势和励磁电流很小。但是如果二次侧开路，则一次侧电流全部为励磁电流，在铁芯中产生的磁通会很大，铁芯过饱和，铁损耗增大，互感器发热。而且二次绕

24、组匝数很多，将会感应出危险的高电压，危机操作人员安全。1、画 出 变 压 器 的“r型等效电路二、变压器的计算题1、有一台单相变压器，额定容量 S kV AN500,额定电压U1 N/2N=10/0.4,求一次侧和二次侧的额定电流。U kV解:XIN=k=50Q 肃=c n AN1U 50 AH 10.3_ u _ 10 _=IN=2N 5 OX1O3 1 2 5 0AU-4 1032N 2、有一台三相变压器，额定容量S kV AN 2500,额定电压U1N/2N 10/6.3,Y/&连接。求一次侧和二次侧的额定电流。U=_ _ _ k 也 =，X解：X、S、253O I N3IN N 1 0

25、.144.3A3U 1N 3 1 0 10=3s 2500 10N229.1A2N 3c 3U 3 6.3 10 2 2N3、一台三相变压器，容量为 SN=6郁v+A,=4 0 0 V的线电压给三相对称负载供电，设 负 载 为Y形连接亍每相负载阻抗为ZL,问此变压器是否可以带动该负载 =3 j1解：=负载阻抗的模值为：.ZLT 9550 9550N n1455最大转矩:=2x65.64=131.3(N m)Tm N+()0.03 21500 x+(0.112Tm2T2T1500 1455,_ 0.03(+J )=7 2,9 5 2 0.112 29 N m0.112X6、一台三相、50 H z

26、异步电动机,PN=10kW,IIN=1455r/min,A m=2 中的电动机采用倒拉反转制动的方法下放重物，负载转矩等于额定转矩时，若使下放速度为 150r/min,问应串入多大的电阻？*解：方法一当 n=1455 r/min时，转差率为：乐=0.03.当 n=-150 r/min时,转差率为:1500=+s-1501500根据同一转矩下的转贬率w比至于转目回路电阻之比的特点，有：=G.-)=(s 0.03 r,_ N,_ 2=C.土 )=x(v )=()R S 1 r 1-1 1 0.01 0.357s 2 0.03方 法 2：根据转子回路中串电阻，最大转矩不变的特点，有:o oS m S

27、 mm1 2 10.1 12 或不N合题意舍去不合题意舍去或0.20362m22141.s1-12=JR=sm-1 1X0.01=0.3560.1127、某绕线式异步电动机数据为；PN=55kW,UN=380V,IN=121.1A,UN=580r/min,U2N=212伏，I2N=159安，入m=2.3,最大允许起动转矩TI=1.8TN,起动切换转矩T 2=0.8 TN,试用解析法求起动电阻的级数和每级的电阻值。解:=-ft=600 580=0.033n160(Q)=X=-X在自然特性上,s;Nu2N3LN有:0.03 212 0.02543 159m/In-卜m In于是2T(Q)1 2.7

28、5/0.81 3.393T22RT1r2T21.80.80.7698 1.73205939099 k,S 869201心81 1z8、已 知台 三 相 异 步 电 动 机 异 步 电 动机，=75=：P kW,U 380V,IN N Nf=50H乙试问该电机的极对数Nn=975r/min,cos 4 N=0.8,139A,NP,额 定 转 差 率 s 和额定负载N时的效率各为多少？I I解：975/minn-r=N-s?nN =0.025N。=n r1 _ 1 0 0 0/m i n60 f 60 50P N=n 1000 x x 火W =_uj=79.021 kW1 3 N N cos N

29、380 139 0.87 3PN 100%p=94.9%9、已知一台三相异步电动机，额定功率为 150kW,额定电压 为 380V,额 定 转 速 为 1460i7min,过载倍数为2.4,试求:(1)转矩的实用表达式；(2)问电动机能否带动额定负载=-=起动。解:PN(1)T 9 5 5 0NnN9 8N1,2355T T N mm m Nn1根据额,评 号=1500 r/min,则额定转差率为1460r/min，可判断出同步转速n nS 1 NN 0.0 2 7n，12s s(1 )0.1 2 4m N m m转子不串电阻的实用表达式为:2T 4710T=-m-=-+.S.S+0.124m

30、s s 0.124 sm(2)电机开始起动时，s=1,T=Ts,代入实用表达式得：=-4TTU-=T+575N m1 0.1240.124 1因为Ts TN,故电动机不能拖动额定负载起动。三、异步电机的填空题 8、三相异步电动机的转速为 n(1),三相异步电动机的调-sm-O速 方 法 变 、变、变 三种。9、三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。定子是固定部分，一 通 入三相电流，用 来 产生；转子是转动部分,一从结构上乂分式和 式两种，用来。10 同步电动机的起动方式一 般 是先，然后再拖入。11、同步电动机处于欠励状态运行时,同步电动机像一个 负载；同步电动机处于过励状态下运行时，同步电动机像一个 负载。