电机与拖动期末复习题DOC.docx

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电机与拖动期末复习题DOC

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：

1、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

其中，Ce是电机的电动势结构数，它的大小决定于电枢绕组导体总根数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

CT是电机的电磁转矩结构常数，，它的大小决定于电枢绕组导体总根数N、主磁极对数p及并联支路数2a，是每个极下的磁通，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，转换为电磁功率，再扣除电枢和励磁损耗后，以电功率的形式输出；当时，为电动机运行状态，电源输入的功率，扣除电枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率，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δ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，串电阻调速和调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。

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，处于发电状态，并将发出的电回馈电网。

1、采用能耗制动、转速反向的反接制动及回馈制动都能实现恒速下放重物，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，会出现什么后果？

如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，与电枢电流作用产生很小的电磁转矩，不能克服负载转矩起动，故电枢回路没有反电动势，电枢电流很大。

如不及时切断电源，对电刷、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、直流电机的计算题

1-1一台他励直流电动机，PN＝7.6kw，UN＝110V，IN＝85.2A，nN=750r／min，Ra=0.13Ω，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，电压应降为多少？

（3）求出这二种情况下的机械特性。

解：

（1）所串电阻R=-R=-0.13≈0.48.

（2）降压起动的电压为U=2.1IR=2.185.20.13v≈23.3v.

（3）电势系数c==≈0.13

转矩系数c=9.55c=9.550.13≈1.26

串电阻时，机械特性

n=-T=-T≈846.2-3.72T=874-3.72T

降压时，机械特性

n=-T=-T≈179.2-0.79T=180-0.79T

1-2一台直流他励电动机，PN=10kW，UN＝220V，IN＝54A，nN＝1000r／min，Ra＝0.5Ω，Φ=ΦN，在负载转矩保持额定值不变的情况下工作，不串电阻，将电压降至139V。

试求：

（1）电压降低瞬间电动机的电枢电流和电磁转矩；

（2）进入新的稳定状态时的电枢电流和转速；

（3）求出新的稳定状态时，电动机的静差率和效率。

解：

瞬间时

E=U-IR=220-540.5v=193v.

电势系数c===0.193

转矩系数c=9.55c=9.550.193≈1.84

（1）降压瞬间的电枢电流I==A=-108A

电磁转矩T=cI=1.84（-108）N·M=-198.72N·M.

（2）新的稳态时，电枢电流I=I=54A.

转速n==r/min≈580.3r/min=581r/min.

（3）降压后的理想空载转速

n=n=1140r/min≈720.3r/min=721r/min.

静差率=100%≈19.4%

输入功率P=UI=13954w=7506w.

降压后输出功率P=P=1010w=5810w.

则效率==100%≈77.4%

1-3一并励直流电动机，UN＝110V，IN＝28A，nN＝1500r／min，励磁回路总电阻Rf＝

110Ω，电枢回路电阻Ra＝0.15Ω，在额定运行状态下突然在电枢回路串入0.5Ω的电阻，

忽略电枢反应和电磁惯性，计算：

（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，求串入电阻后的稳态转速。

解：

励磁电流I==A=1A.

电枢电流I=I-I=28-1A=27A.

感应电动势E=U-IR=220-270.15V=105.95V.

电势系数c==≈0.071

转矩系数c=9.55c=9.550.071≈0.678

（1）电阻瞬间E=E=105.95V

电枢电流I==A≈6.23A.

电磁转矩T=cI=0.6786.23N·M≈4.22N·M.

（2）若负载转矩减为原来的一半，则电枢电流I=0.5I=0.527A=13.5A.

则串入电阻后的稳态转速

n==r/min≈1425.7r/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=0.8Ω。

试求：

（1）电动机以1200r／min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定电流的两倍，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，使负载以420r／min的转速恒速下放，电枢回路应串入的电阻。

解：

（1）电势系数c===0.14

以n=1200r/min运行时，感应电动势E=cn=0.141200V=168V.

制动开始瞬时，要求I=-2I=-212.5V=-25V.

则串入的电阻R=--R=-0.8=5.92.

（2）若T=0.9T,则电枢电流I=0.9I=0.912.5A=11.25A.

感应电动势E=-cn=-0.14420V=-58.8V

则串入的电阻R=--R=-0.8≈5.23-0.8=4.43.

1-5他励直流电动机，PN＝5.6kW，UN＝220V，IN＝31A，nN=1000r／min，Ra=0.4Ω。

在额定电动运行情况下进行电源反接制动，制动初瞬电流为2.5IN，试计算电枢电路中应

加入的电阻，并绘出制动的机械特性曲线。

如果电动机负载为反抗性额定转矩，制动到

n＝0时，不切断电源，电动机能否反转？

若能反转，稳定转速是多少？

解：

制动前运行于额定状态，则E=U-IR=220-310.4V=207.6V.

制动后开始瞬时,I=-2.5I=-2.531A=-77.5A.

则串入的电阻R=-R=-0.4≈5.52-0.4=5.12.

电势系数c==≈0.21

转矩系数c=9.55c=9.550.21≈2.01

机械特性曲线

n=-T=-T≈-1047.6-13.1T=-1048-13.1T

当转速n=0时，T=-N·M=-80N·M.（负号表示方向与开始时相反）.

忽略空载制动转矩，额定电磁转矩为

T=9.55=N·M=53.48N·M.

稳态时，负载转矩T=T=53.48N·M.

|T|>T，故电动机能反转。

稳定转速n=-1048-13.1（-53.48）r/min≈-1048+701r/min=-347r/min.

1-6他励直流电动机，PN＝12kW，UN＝220V，IN＝64A，nN＝685r/min，Ra=0.25Ω，

系统的总飞轮矩为GD2＝49N·m2，在空载（假设为理想空载）情况下进行能耗制动停

车，求：

（1）使最大制动电流为2IN，电枢应串入多大电阻？

（2）能耗制动时间；

（3）求出能耗制动过程中n＝f（t），Ia＝f（t）表达式并画出曲线。

解：

（1）制动前运行于理想空载状态，则E=U=220V.

制动后开始瞬时，I=-2I=-264A=-128A.

则串入的电阻R=--R=-0.25≈1.72-0.25=1.47.

（2）电势系数c==≈0.298

转矩系数c=9.55c=9.550.298≈2.846

机电时间常数T==s≈0.265s.

制动时间t=4T=40.265=1.06s.

（3）理想空载转速n==r/min≈738.3r/min=739r/min.

n=f（t）=（n-0）e+0=739e

I=I=-128A.

I=f（t）=（I-0）e+0=-128e

1-7一台他励直流电动机数据为：

PN=7.5kW，UN=110V，IN=79.84A，nN=1500r/min，电枢回路电阻Ra=0.1014Ω，求：

（1）U=UN，Φ=ΦN条件下，电枢电流Ia=60A时转速是多少？

（2）U=UN条件下，主磁通减少15%，负载转矩为TN不变时，电动机电枢电流与转速是多少？

（3）U=UN，Φ=ΦN条件下，负载转矩为0.8TN，转速为（—800）r/min，电枢回路应串入多大电阻？

解：

（1），

（2）不变时，不变，即

，

（3）不计空载转矩时，，故：

，解得：

1-8一台并励直流电动机的额定数据如下：

PN=17kw，UN=220v，nN=3000r/min，IN=88.9A，电枢回路总电阻Ra=0.114，励磁回路电阻Rf=181.5Ω。

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（Ia=0）时的转速；（5）当电枢回路串入一个电阻Rc=0.15Ω时，额定负载的转速；