机电传动课后习题Word文档下载推荐.docx

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反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。

　　位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。

2.11在题2.11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？

在交点转速以上有：

TM<

TL在交点转速以下有：

TM>

TL

交点是系统的稳定平衡点交点是系统的稳定平衡点

交点是系统的稳定平衡点交点不是系统的稳定平衡点

交点是系统的稳定平衡点

3.3一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL=常数，当电枢电压或附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？

为什么？

这时拖动系统中哪些量要发生变化？

•答：

不能。

因为，常数=TL=T=KtφIa。

•但Ia并不是始终不变。

因U=E+Ia（Ra+Rad），Rad↑，Ia↓，T↓，n↓，Ia↑，T↑，T=KtφIa=TL=常数。

•转速n与电动机的电动势都发生改变。

3.4一台他励直流电动机在稳定运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩TL=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳定值后，电枢反电势将如何变化？

是大于、小于还是等于E1？

因为

当Φ↓时，→Ia↑

由U=E+IaRa，E＝U－IaRa，当Ia↑时，→E↓，所以：

E<

E1

3.13　直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上，若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这时会产生什么现象（试从TL=0和TL=TN两种情况加以分析）？

当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况？

当TL=0启动时：

因为励磁绕组有一定剩磁，使Φ≈0；

启动时，n＝0，E＝0，根据UN=E+IaRa知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia（（10~20）IN），但因为Φ≈0，所以T＝KtΦIa并不大，因为TL≈0，所以动转矩大于0，系统会加速启动；

启动后，虽有n，使E变大点，但因为Φ≈0，所以E仍不大，UN大部分仍要加在电阻Ra上，产生很大Ia和不大的T，使系统不断加速；

当系统达到“飞车”时，在相当大的某一n稳速运行时，T＝KtΦIa=TL≈0，所以Ia≈0，此时，E相当大，UN几乎和E平衡。

当TL=TN启动时：

n＝0，E＝0，根据UN=E+IaRa知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia（（10~20）IN），但因为Φ≈0，所以T＝KtΦIa并不大，因为TL=TN，所以系统无法启动。

当电动机运行在额定转速下，T＝KtΦNIaN=TL＝TN，n＝nN，此时断开励磁，Φ≈0，虽然仍有n＝nN，但E≈0，根据UN=E+IaRa知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia，但因为Φ≈0，所以T＝KtΦIa并不大，因为TL=TN，所以T＜TL，系统逐渐减速到停车。

•3.15一台直流他励电动机，其额定数据如下：

PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min,ηN=0.8,Ra=0.4Ω,Rf=82.7Ω。

试求：

•①额定电枢电流IaN;

•PN=UNIaNηN

•2200=110×

IaN×

0.8

•IaN=25A

•②额定励磁电流IfN;

•Uf=RfIfN

•IfN=110/82.7=1.33A

•③励磁功率Pf;

•Pf=UfIfN=146.3W

•④额定转矩TN;

•TN=9.55PN/nN=14Nm

•⑤额定电流时的反电势；

•EN=UN-INRa=110-0.4×

25=100V

•⑥直接启动时的启动电流；

•Ist=UN/Ra=110/0.4=275A

•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？

•启动电阻：

2IN=UN/（Ra+Rst）

•Rst=1.8Ω

•启动转矩：

Keφ=（UN-INRa）/nN=0.0667

•T=KtφIa=9.55×

0.0667×

50=31.8Nm

3.16　直流电机用电枢电路串电阻的办法启动时，为什么要逐渐切除启动电阻？

切除太快，会带来什么后果？

见书上图3.23。

如果只一段启动电阻，当启动后，把电阻一下切除，则电流会超过2IN，冲击大。

所以应采用逐级切除电阻办法，切除太快，也会产生电流冲击大，见书上图3.24。

3.17转速调节（调速）与固有的速度变化在概念上有什么区别？

调速：

在一定负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。

　　速度变化：

由于电动机负载转矩发生变化而引起的电动机转速变化。

3.19　直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何在？

电动：

电动机发出的转矩T与转速n方向相同；

制动：

T与n相反。

3.20　他励直流电动机有哪几种制动方法？

它们的机械特性如何？

试比较各种制动方法的优缺点。

反馈制动：

运行在二、四象限，转速大于理想空载转速。

用于起重机调速下放重物，电网吸收电能，运行经济。

　　电源反接制动：

制动迅速，能量靠电阻吸收，但容易反向启动。

　　倒拉反接制动：

可得较低下降速度，对TL大小估计不准，本应下降，也许会上升，特性硬度小，稳定性差，电阻消耗全部能量。

　　能耗制动：

用于迅速准确停车及恒速下放重物，电阻消耗全部能量。

3.21　一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构，在电动机拖动重物匀速上升时将电枢电源突然反接，试利用机械特性从机电过程上说明：

（1）从反接开始到系统达到新的稳定平衡状态之间，电动机经历了几种运行状态？

最后在什么状态下建立系统新的稳定平衡点？

（2）各种状态下转速变化的机电过程怎样？

（1）经历反接制动、反向电动、反向回馈制动，最后在反向回馈制动运行状态下建立系统新的稳定平衡点。

（2）当电压反向时，n不变，电压平衡方程式：

－U＝E＋Ia（Ra+Rad），Ia=（-U-E）/（Ra+Rad）<

　　所以T反向，与n方向相反，制动；

　　T与TL一起使n↓，→E↓→反向Ia↓→反向T↓，最后到c点，n=0；

　　此时，TL和T使电动机n反向，重物下降。

处于反向电动状态。

因为n反向，所以E也反向，Ia=（-U＋E）/（Ra+Rad），即反向电流Ia↓→反向T↓；

　　在T和TL作用下，反向n↑→反向E↑，在某一时刻，－U＋E＝0，→Ia=0，T＝0，即达到d点。

　　但此时仍有TL→反向n↑→反向E↑→－U＋E＞0→Ia>

0，T＞0，产生制动。

当T＜TL时，还会→反向n↑→E↑→Ia↑→T↑，达到T＝TL，达到e点，稳速运行。

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。

5.4　当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？

当负载增加时，转子电流增加；

因为转子相当于变压器的副边，而定子相当于变压器的原边，所以当转子电流增加时，定子电流也会增加。

5.5

三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？

如何变化？

答：

原来运行在a点，当电压减小时，运行在b点，因为n不变，s不变，所以cosφ2不变

　因为U≈E1=4.44Kf1N1Φ，所以当U↓→Φ↓→I2↓时，根据T=KmΦI2cosφ2知：

T↓，此后：

→n↓→s↑→I2↑→T↑直到c点。

c点和a点比，因为U↓→Φ↓，而且s↑→cosφ2↓,根据T=KmΦI2cosφ2＝TL＝常数，

知：

I2↑

5.11有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：

PN/kW

nN/r·

min-1

UN/V

ηN×

100

cosφN

Ist/IN

Tst/TN

Tmax/TN

接法

40

1470

380

90

0.9

6.5

1.2

2.0

△

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=1.2Tst=TN×

1.2=312Nm

312Nm>

250Nm，所以U=UN时电动机能启动。

当U=0.8U时，由于T∝U2，所以Tst’=0.82×

Tst=0.64×

312=199Nm，

Tst’<

TL所以电动机不能启动。

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=Tst△/3=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。

IN=PN/√3UNηNcosφN=40000/（1.732×

380×

0.9×

0.9）=75A

Ist/IN=6.5Ist=IN×

6.5=487.5A

降压比为0.64时，电流Ist’=K2Ist=0.642×

487.5=200A

电动机的启动转矩T=K2Tst=0.642×

312=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？

调压调速：

可无级调速，但减小U时，T按U2减少，所以调速范围不大。

　　转子电路串电阻调速：

只适于线绕式。

启动电阻可兼作调速电阻，简单、可靠，但属有级调速。

随转速降低，特性变软，低速损耗大，用在重复短期运转的机械，如起重机。

　　变极对数调速：

多速电动机，体积大，价贵，有级调速。

结构简单，效率高，调速附加设备少。

用于机电联合调速。

变频调速：

用于一般鼠笼式异步电动机，采用晶闸管变频装置。

5.16什么叫恒功率调速？

什么叫恒转矩调速？

在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变时，电磁转矩也不变，这种调速叫恒转矩调速。

　在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变时，功率也不变，叫恒功率调速。

5.17异步电动机变极调速的可能性和原理是什么？

其接线图是怎样的？

使每相定子绕组中一半绕组内的电流改变方向，即可改变极对数，也就改变了转速。

　　接线图如书上图5.39。

5.25异步电