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1、机电传动与控制第五版答案第四章第四章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。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 电动机的同步转速1500r/min. 转子转速1470 r/min, 2=Sf1=0.02*50=1 HZ 将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？ 如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组

2、中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反.5.3 有一台三相异步电动机，其nN=1470r/min,电源频率为50HZ。设在额定负载下运行，试求：1定子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min2定子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min3转子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min4转子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min5转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。 0 r/min 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？ 因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对

3、转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高.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？ 若电源电压降低, 电动机的转矩减小, 电流也减小. 转速不变.5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。型号PN/kWUN/V满载时Ist/INTst/TNTmax/TNnN/rmin-1 IN/A N100 cosY132S-63 220/380 试求：线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？ 求n0,

4、p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist； 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.2TNN/nNTst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 NmTmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 NmIst/IN=6.5 Ist 一般nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/minSN= (n0-nN)/ n0P=60f/ n0=60*50/1000=33=PN/P输入 P输入 三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会如何变化？对电动机有何影响？ 电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.

5、5.8 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？ 三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。故其作用相互抵消，合转矩为零，因而转子不能自行启动，而在运行时断了一线，仍能继续转动转动方向的转矩大于反向转矩，这两种情况都会使电动机的电流增加。5.9 三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载启动时，启动电流是否相同？启动转矩是否相同？ 三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载启动时，启动电流和启动转矩都相同。Tst=KR2u2/(R22+X2201N

6、2/R 与U，R2，X20有关5.10 三相异步电动机为什么不运行在Tmax或接近Tmax的情况下? 根据异步电动机的固有机械特性在Tmax或接近Tmax的情况下运行是非常不稳定的，有可能造成电动机的停转。有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：PN/kWnN/rmin-1UN/VN100cosNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380901当负载转矩为250Nm时，试问在U=UNN两种情况下电动机能否启动？ TN=9.55 PN/ nN=9.55*40000/1470=260Nm Tst/TN Tst=312Nm Tst=KR2U2/（R22+X202） =312 Nm 3

7、12 Nm250 Nm 所以U=UN时 电动机能启动。2）KR2U2/（R22+X202） =0.64*312 =199 NmTstn0时一部电动机处于发电状态.这时转子导体切割旋转磁场的方向与电动机状态时的方向相反.电流改变了方向,电磁转矩也随之改变方向.反接制动 电源反接改变电动机的三相电源的相序,这就改变了旋转磁场的方向,电磁转矩由正变到负,这种方法容易造成反转.倒拉制动出现在位能负载转矩超过电磁转矩时候,例如起重机放下重物时,机械特性曲线如下图,特性曲线由a到b,在降速最后电动机反转当到达d时,T=TL系统到达稳定状态, b a d能耗制动 首先将三项交流电源断开,接着立即将一个低压直

8、流电圆通入定子绕组.直流通过定子绕组后,在电动机内部建立了一个固定的磁场,由于旋转的转子导体内就产生感应电势和电流,该电流域恒定磁场相互作用产生作用方向与转子实际旋转方向相反的转矩,所以电动机转速迅速下降,此时运动系统储存的机械能被电动机转换成电能消耗在转子电路的电阻中.5.19 试说明鼠笼式异步电动机定子极对数突然增加时，电动机的降速过程。 N0=60f/p p增加定子的旋转磁场转速降低,定子的转速特随之降低.5.20 试说明异步电动机定子相序突然改变时，电动机的降速过程。 b a 1 2 c 异步电动机定子相序突然改变,就改变了旋转磁场的方向,电动机状态下的机械特性曲线就由第一象限的曲线1

9、变成了第三象限的曲线2但由于机械惯性的原因,转速不能突变,系统运行点a只能平移到曲线2的b点,电磁转矩由正变到负,则转子将在电瓷转矩和服在转矩的共同作用下迅速减速,在从点b到点c的整个第二相限内,电磁转矩和转速 方向相反,.5.21 如图5.51所示：为什么改变QB的接通方向即可改变单相异步电动机的旋转方向？ 定子上有两个绕组AX,BY,一个是启动绕组,另一个是运行绕组, BY上串有电容.他们都镶嵌在定子铁心中,两个绕组的轴线在空间上垂直,绕组BY电路中串接有电容C,当选择合适的参数使该绕组中的电流iA在相位上超前或滞后iB,从而改变QB的接通方向即可改变单相异步电动机的旋转方向5.22 单相

10、罩极式异步电动机是否可以用调换电源的两根线端来使电动机反转？为什么？ 不能,因为必须调换电容器C的串联位置来实现,即改变QB的接通位置,就可以改变旋转磁场的方向,从而实现电动机的反转,.5.23 同步电动机的工作原理与异步电机的有何不同？ 异步电动机的转子没有直流电流励磁,它所需要的全部磁动势均由定子电流产生,所以一部电动机必须从三相交流电源吸取滞后电流来建立电动机运行时所需要的旋转磁场,它的功率因数总是小于1的,同步电动机所需要的磁动势由定子和转子共同产生的当外加三相交流电源的电压一定时总的磁通不变,在转子励磁绕组中通以直流电流后,同一空气隙中,又出现一个大小和极性固定,极对数与电枢旋转磁场

11、相同的直流励磁磁场,这两个磁场的相互作用,使转子北电枢旋转磁场拖动着一同步转速一起转动.5.24 一般情况下，同步电动机为什么要采用异步启动法？ 因为转子尚未转动时,加以直流励磁,产生了旋转磁场,并以同步转速转动,两者相吸,定子旋转磁场欲吸转子转动,但由于转子的惯性,它还没有来得及转动时旋转又到了极性相反的方向,两者又相斥,所以平均转矩为零,不能启动.5.25 为什么可以利用同步电动机来提高电网的功率因数？ 当直流励磁电流大于正常励磁电流时,电流励磁过剩,在交流方面不仅无需电源供电,而且还可以向电网发出点感性电流与电感性无功功率,正好补偿了电网附近电感性负载,的需要.使整个电网的功率因数提高.

12、第十章电力电子学10.1晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流决定于什么？晶闸管由导通转变为阻断的条件是什么？阻断后它所承受的电压决定于什么？ 晶闸管的导通条件是:(1) 晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压。（2）晶闸管的阳极和控制极通时加正相电压市晶闸管才能导通. 导通后流过晶闸管的电流决定于(电压不变时)限流电阻(使用时由负载)决定. 晶闸管由导通转变为阻断的条件是当减少阳极电压或增加负载电阻时,阳极电流随之减少,当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化维阻断状态. 阻断后它所承受的电压决定于阳极和阴极的反向转折电压.10.2晶闸管能否和晶体管一样构成放大器？为什么？ 晶闸管

13、不能和晶体管一样构成放大器,因为晶闸管只是控制导通的元件,晶闸管的放大效应是在中间的PN结上.整个晶闸管不会有放大作用.10.3试画出题10.3图中负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。10.4 如题4如题10.4图所示，试问：1在开关S闭合前灯泡亮不亮？为什么？2在开关S闭合后灯泡亮不亮？为什么？3再把开关S断开后灯泡亮不亮？为什么？1在开关S闭合前灯泡不亮,因为晶闸管没有导通.2在开关S闭合后灯泡亮,因为晶闸管得控制极接正电,导通.3再把开关S断开后灯泡亮,因为晶闸管导通后控制极就不起作用了.10.5如题10.5图所示，若在t1时刻合上开关S，在t2时刻断开S，试画出负载电阻R上的电

14、压波形和晶闸管上的电压波形。10.6晶闸管的主要参数有哪些？ 晶闸管的主要参数有断态重复峰值电压UDRE :在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压,其数值规定比正向转折电压小100V.2反向重复峰值电压URRM:在控制极断路时,可以重复加在晶闸官元件上的反向峰值电压.3额定通态平均电流 (额定正向平均电流)IT.4维持电流IH:在规定的环境温度和控制极断路时,维持元件导通的最小电流.10.7如何用万用表粗测晶闸管的好坏？ 良好的晶闸管,其阳极A与阴极K之间应为高阻态.所以,当万用表测试A-K间的电阻时,无论电表如何接都会为高阻态,而G-K间的逆向电阻比顺向电

15、阻大.表明晶闸管性能良好.10.8晶闸管的控制角和导通角是何含义？晶闸管的控制角是晶闸管元件承受正向电压起始到触发脉冲的作用点之间的点角度.导通角是晶闸管在一周期时间内导通的电角度.10.9有一单相半波可控整流电路，其交流电源电压U2=220V ,负载电阻RL=10 ,试求输出电压平均值Ud的调节范围,当=/3，输出电压平均值 Ud和电流平均值Id 为多少？并选晶闸管.Ud=1/222(1+cos)/2=0.45*220(1+1)/2=99V 输出电压平均值Ud的调节范围0-99V当=/3时 Ud= 2(1+cos)/2=0.45*220*（1+0.866）/2V 输出电压平均值 UdV电流平

16、均值Id= Ud/RL =/1010.10续流二极管有何作用？为什么？若不注意把它的极性接反了会产生什么后果？续流二极管作用是提高电感负载时的单相半波电路整流输出的平均电压。导通时，晶闸管承受反向电压自行关断，没有电流流回电源去，负载两端电压仅为二极管管压降，接近于零，所以由电感发出的能量消耗在电阻上。若不注意把它的极性接反会造成带电感性负载不会得电。10.11试画出单相半波可控整流电路带不同性质负荷时，晶闸管的电流波形与电压波形。10.12有一电阻型负载，需要直流电压 Ud=60V,电流Id=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。Ud2(

17、1+cos)/2*220*（1+ cos）/2+=晶闸管的导通角10.13有一电阻负载需要可调直流电压Ud= 0V60V, 电流Id=0A10A,现选用一单相半控桥式可控制流电路，试求电源变压器副边的电压和晶闸管与二极管的额定电压和电流。 UdU2(1+cos)/2 60=0.9* U2(1+1)/2 U2 电源变压器副边的电压为 10.14三相半波可控整流电路，如在自然换相点之前加入触发脉冲会出现什么现象？画出这时负载侧的电压波形图。三相半波可控整流电路，如在自然换相点之前加入触发脉冲Ua使VS1上电压为正,若t1时刻向VS1控制极加触发脉冲, VS1立即导通,当A相相电压过零时, VS1自

18、动关断.10.15三相半波电阻负载的可控整流电路，如果由于控制系统故障，A相的触发脉冲丢失，试画出控制角=0时的整流电压波形。10.16三相桥式全控整流电路带电阻性负载，如果有一只晶闸管被击穿，其它晶闸管会受什么影响？ 如果有一只晶闸管被击穿，其它晶闸管会受影响.造成三相桥式全控整流电路失控.10.17晶闸管对触发电路有哪些要求？触发电路主要有那三个环节？每个环节的功能是什么？晶闸管对触发电路的要求是 触发电路应能够供给足够大的触发电压和触发电流. 由于晶闸管由截止状态到完全导通需要一定的时间因此,触发脉冲的宽度必须在10微秒以上,才能保证晶闸管可靠触发.不触发时,触发电路的输出电压应该小于0

19、.15-0.20V为了提高抗干扰能力,必要时可在控制极上加一个1V-2V的负偏压.触发脉冲的前沿要陡,前沿最好在10微秒以上.在晶闸管整流等移相控制的触发电路中,触发脉冲应该和主回路同步.10.18单结晶体管自震荡电路的震荡频率是由什么决定的？为获得较高的震荡频率，减小充电电阻R与减小电容C效果是否一样？R的大小受哪些因素的限制？为什么？ 振荡周期T=RCln1/1-,主要决定于放电时间常数RC. 减小充电电阻R与减小电容C效果不一样, R的大小受峰点电流和谷点电流的限制.因为为确保单接晶体管由截止转为导通,实际通过充电电阻流入单接晶体管的电流,必须大于峰点电流.当发射极电压等于谷点电压时,为

20、确保单结晶体管导通后恢复截止,实际流过单接晶体管的电流必须小于谷点电流.10.19为什么晶闸管的触发脉冲必须与主电路的电压同步？ 因为实际应用的晶闸管触发电路,必须是触发脉冲与主电路电压同步,要求在晶闸管承受正向电压的半周内,控制极获得一个正向的触发脉冲的时刻相同,否则由于每个正半周的控制角不同,输出电压就会忽大忽小的波动,为此,在电源电压正半周经过零点时,触发电路的电容c必须把电全部放掉,在下一个正半周重新从零开始充电,只有这样才能确保每次正半周第一个触发脉冲出现的时间相同.10.20在单结晶体管触发电路中，改变电阻R为什么能实现移相？移相的目的是什么？ 移相控制时只要改变R ,就可以改变电

21、容电压uc上升到Up的时间,亦即改变电容开始放电产生脉冲使晶闸管触发导通的时刻,从而达到移向的目的. 10.21试简述有源逆变器的工作原理，逆变得条件和特点是什么?有源逆变器的工作原理在t1时刻触发VS1使之导通,ud=uA,在1-2区间,udUd.id是增加的,感应电势eL的极性是左正右负,电感存储能量,到2点时, udUd此时感应电动势极性为左负右正,将存储的能量释放,ud0,要使电路工作于逆变状态,必须使Ud 及E的极性与整流状态相反,并且要求E=Ud,只有满足这个条件才能将直流侧电能反送到交流电网实现有源逆变.10.22试论述单相晶闸管桥式逆变器的基本工作原理，如何实现电压控制？逆变器

22、的换流过程是怎样进行的？2导通时,A点电位为负,当关断VS3而触发导通VS4时,B点电位为负,因此周期性得导通和关断VS1和VS2就会产生一系列正脉冲电压UAN,同样周期性的导通和关断VS3和VS4的导通时间就会实现电压的控制.10.23晶闸管元件串联时，应注意哪些问题？元件的均流，均压方法有那几种？ 晶闸管元件串联时，应注意均压问题，元件的均压问题可采取在每个串联工作的元件两端并联点组合电容元件，或才采取用变压器次级线圈分组的方法。元件的均流措施有以下三种方法串联电阻均流，串电抗均流，变压器分组均流。10.24 晶闸管元件的过电压、过电流保护有哪些方法？ 晶闸管元件的过电压保护方法有阻容保护装置，可以保护交流，也可以保护支流侧。硒堆和压敏电阻电阻保护。晶闸管元件的过电流保护方法有：设置快速熔断器，装设过流继电器及快速开关，整流触发脉冲移相保护。