电力传动自动控制系统课后习题电力拖动部分.pdf

电力传动自动控制系统练习题电力传动自动控制系统练习题 (电力拖动部分电力拖动部分) 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 第第1 章章 电力传动系统基础电力传动系统基础 一、选择题一、选择题 1. 电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了（ ） 。 A 旋转体的重量和直径平方的乘积，它没有任何物理意义 B 系统机械惯性的一个整体物理量 C 系统储能的大小，它不是一个整体物理量 D 以上三种都对 2. 恒功率负载的特点是（ ）。 A 负载转矩与转速的乘积为一常数 B 负载转矩与转速成反比变化 C 恒功率负载特性是一条双曲线 D 以上都对 3. 反抗性恒转矩负载特性是位于第（ ）象限的竖直线。 A 1、2 B 1、3 C 1、4 D 2、4 4. 位能性恒转矩负载特性是位于第（ ）象限的竖直线。 A 1、2 B 1、3 C 1、4 D 2、4 二、填空题二、填空题 1. 电力拖动系统的电磁转矩和负载转矩分别用 Lem TT 、表示，当（ ）时系统处于加速运行状态，当 （ ）时系统处于减速运行状态。 2. 选定电动机转速n的方向为正，若电磁转矩0 em T，则 em T的方向与n的方向（ ） ，若负载转矩0 L T， 则 L T的方向与n的方向（ ） 。 3. 选定电动机转速n的方向为正， 若电磁转矩0 em T， 则 em T的方向与n的方向 （ ） ， 若负载转矩0I2 C I1n0，吸收机械能，输出电能 B em T与n同方向，nn0，吸收电能，输出机械能 C em T与n反方向，nn0，吸收机械能，输出电能 二、填空题二、填空题 1. 与固有机械特性相比，他励直流电动机电枢串电阻人为特性的斜率 ( )，而理想空载转速（ ）。 2. 电力拖动系统处于稳定运行状态时，其电磁转矩与负载转矩的大小相等，而方向（ ） ，或者说惯性转矩为 （ ） 。 3. 直流电动机处于正向回馈制动运行时， 其工作点位于第 （ ） 象限， 在倒拉反转运行时， 其工作点位于第 （ ） 象限。 4. 与固有机械特性相比，他励直流电动机降压人为机械特性的斜率 ( )，而理想空载转速（ ）。 5. 在直流电动机的调速中，要求调低电动机的转速时可采用（ ）调速，要求调高转速时可采用 （ ）调速。 6. 他励直流电动机的调速方法有( )、 （ ）调速和（ ）调速。 7. 倒拉反转反接制动适用于（ ）性质的负载，回馈制动的条件是电动机的转速（ ） 。 8. 他励直流电动机的反接制动分两种情况，分别为（ ）和（ ） 。 9. 他励直流电动机正常运行时，如果用一个电阻来取代电源，则电动机将变为（ ）运行状态，此时电 动机的机械特性是一条通过（ ）的直线。 10. 他励直流电动机的电磁制动方法有：( )制动、 （ ）制动和（ ）制动。 11. 直流电动机全压起动时，起动电流（ ） ，为了（ ） ，可以采用降压起动方法。 12. 与固有机械特性相比，他励直流电动机弱磁人为机械特性的斜率 ( )，而理想空载转速（ ）。 13. 他励直流电动机拖动恒转矩负载进行调速时，应采用（ ）调速方法，拖动恒功率负载时应 采用（ ）调速方法。 三、简答题三、简答题 1、 直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会出现什么后果？ 2、 什么是静差率？它与哪些因素有关？为什么低速时的静差率较大？ 3、 为什么直流电动机电枢串电阻调速和降压调速适合拖动恒转矩负载？ 4、 他励直流电动机拖动恒转矩负载运行，分别采用电枢回路串电阻、调压、调磁的方法进行调速，试分析调速前 后电枢电流的变化情况。 5、 如何使他励直流电动机反转？简述其原理。 6、 实现倒拉反转反接制动和回馈制动的条件是什么？ 7、 分别叙述电机处于：电动运行、能耗制动、反接制动、回馈制动等四种运行状态下的能量关系。 8、 什么叫直流电动机的固有机械特性和人为机械特性?各有何特点？ 9、 他励直流电动机起动前励磁绕组断线没有被发现，起动时，在下面两种情况下会有什么后果：(1)空载起动； (2)负载起动。 10、 如何改变一台并励直流电动机的旋转方向。 11、 什么是调速范围？它与静差率有何关系？ 12、 什么是恒转矩调速方式？什么是恒功率调速方式？ 13、 如何判断他励直流电动机是处于电动运行状态，还是处于制动运行状态？ 14、 电车前进方向为转速正方向，定性画出电车走平路与下坡时的负载转矩特性。 15、 他励直流电动机电枢回路串入电阻后， 对理想空载转速大小有何影响？为什么？对机械特性硬度有无影响？为 什么？ 16、 当提到某台电动机处于制动状态时， 是不是仅仅意味着减速停车？反之如果电动机在减速过程中， 可否说电机 一定处于制动状态？ 17、 直流电动机起动时， 为什么要在电枢电路中接入起动电阻？若把起动电阻留在电枢回路中长期运行， 对电机有 什么影响？ 18、 他励电动机在运行过程中，若励磁绕组断线，会出现什么情况？ 19、 直流电动机有哪几种起动方法？采用什么起动方法比较好？ 20、 比较各种电磁制动方法的优缺点，它们各应用在什么地方？ 四、计算题四、计算题 1、 一台直流电动机，PN=74kW ，UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，采用降压调速，已知 Ra=0.023，直流电 源内阻为0.022， 当生产机械要求静差率为20%时， 系统的调速范围是多少？若静差率为30%， 则调速范围又 为多少？ 2、 他励直流电动机的数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=53.4A,nN=1500r/min,Ra=0.4。求:（1）额定运行时的电 磁转矩、输出转矩及空载转矩;（2）理想空载转速和实际转速； （3）半载时的转速;（4）n=1600r/min 时的电枢 电流。 3、 一台他励直流电动机，PN=4kW ,UN=220V, IN=22.3A，nN=1000r/min，Ra=0.91，运行于额定状态，为使电动机 停车，采用电压反接制动，串入电枢回路的电阻为9，求： （1） 制动开始瞬间电动机的电磁转矩； （2） n=0时电动机的电磁转矩； （3） 如果负载为反抗性负载，在制动到n=0时不切断电源，电机能否反转？为什么？ 4、 他励直流电动机PN=2.5Kw，UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min，Ra=0.8，求: （1） 当电动机以1200r/min的转速运行时，采用能耗制动停车，若限制最大制动电流为2IN，则电枢回路中 应串入多大的制动电阻; （2） 若负载为位能性恒转矩负载,负载转矩为TL=0.9TN,采用能耗制动使负载以120r/min 转速稳速下降，电 枢回路应串入多大电阻。 5、 一台他励直流电动机，PN=40kW ,UN=220V, IN=207.5A，nN=1500r/min，Ra=0.0422，电动机拖动位能性负载带 额定负载TL=0.84TN运行，若要求电动机以转速350r/min 下放负载，求：采用改变电枢电源电压的反向回馈制 动运行时，电枢回路不外串电阻，反向电枢电源电压应调到多少伏？若反向电枢电源电压调到额定电压，下放 速度变为多少？ 6、 一台他励直流电动机，PN=29kW，UN=440V，IN=76A，nN=1000r/min，Ra=0.38，采用调压及弱磁调速，要求 最低理想空载转速为250r/min，最高理想空载转速为1500r/min，求在额定转矩时的最低转速和最高转速，并比 较这两条机械特性的静差率。 7、 一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN=29kW，UN=440V，IN=76A，nN=1000r/min，Ra=0.377。最大起动电 流I12IN。试计算四级起动时的起动电阻值。 8、 他励直流电动机的数据为：PN=7.5kW，UN=110V，IN=85.2A，nN=750r/min，Ra=0.13，如采用三级起动，最 大起动电流限制为2IN，求:各段起动电阻。 9、 一台他励直流电动机，铭牌数据如下：PN=60kW，UN=220V，IN=305A，nN=1000r/min。电枢铜损占电机总损耗 50%。试求： （1）固有机械特性。 （2）电枢回路串接电阻Rc=0.5的人工机械特性。 10、 他励直流电动机的数据为：PN=30kW ，UN=220V，IN=158.5A，nN=1000r/min，Ra=0.1，TL=0.8TN，求:（1） 电动机的转速;（2）电枢回路串入0.3电阻时的稳态转速； （3）电压降至188V时，降压瞬间的电枢电流和降 压后的稳态转速； （4）将磁通减弱至80%N时的稳态转速。 11、 某台他励直流电动机的额定数据为： PN=40kW ， UN=220V， IN=207.5A， nN=1500r/min， 电枢回路总电阻Ra=0.0422 。求：(1)固有机械特性；(2)当电枢回路串入R=0.3393时的人为机械特性；(3)电枢电压降为110V时的人为 机械特性；(4)把这些特性画在同一坐标纸上。 12、 已知某他励直流电动机的额定数据为：PN=17kW，UN=110V，IN=186A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻 Ra=0.029，求：(1)直接起动时的起动电流；(2)拖动额定负载起动，若采用电枢回路串电阻起动(IS2.0IN)，应 串入多大电阻；(3)若采用降电压起动(IS2.0IN)，电压应降到多大？ 13、 已知某他励直流电动机的额定数据为：PN=100kW，UN=220V，IN=511A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻 Ra=0.0133，电动机拖动额定恒转矩负载运行。若要求转速调到800r/min，求：(1)采用电枢串电阻调速时，电 枢回路需串入多大电阻？该转速下电动机的效率是多少？(2)采用改变电枢电源电压调速时， 电枢电源电压应调 到多少伏？电动机的效率是多少？ 14、 一台他励直流电动机的额定数据为：PN=110kW，UN=440V，IN=276A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻 Ra=0.0807。电动机在额定转速下拖动额定恒转矩负载运行，求：(1)电枢电压调低到 350V，但电动机转速还 来不及变化的瞬间，电动机的电枢电流及电磁转矩各为多少？(2)电压调低后电动机稳定运行转速是多少？(3) 若电枢电压保持额定不变，仅把磁通减少到 0.8N，此时电枢电流为多大？若电枢电流不允许超过额定值，电 动机所允许拖动的负载转矩为多大？ 15、 一台他励直流电动机的额定数据为： PN=160kW， UN=440V， IN=399A， nN=1500r/min， 电枢回路总电阻Ra=0.054。 采用电枢串电阻调速，要求max25% ，求：(1)电动机带额定负载转矩时的最低转速；(2)电枢需串入的电阻最 大值；(3)调速范围；(4)运行在最低速拖动额定负载转矩时，电动机的输入功率和输出功率(忽略p0)。 16、 一台他励直流电动机的额定数据为：PN=40kW，UN=220V，IN=207.6A，nN=1500r/min，电枢回路总电阻 Ra=0.0422。采用电枢串电阻调速，要求max20% ，求：(1)电动机带额定负载转矩时的最低转速；(2)电枢电 压需调到的最低值；(3)调速范围；(4)运行在最低速拖动额定负载转矩时，电动机的输入功率和输出功率(忽略 p0)。 17、 一台他励直流电动机的额定数据为：PN=125kW，UN=220V，IN=630A，nN=1000r/min，电枢回路总电阻 Ra=0.01484。电动机拖动反抗性负载转矩运行于正向电动状态时，TL=0.86TN， 。求：(1)采用能耗制动停车， 并且要求制动开始时最大电磁转矩为2.2 TN，电枢回路应串入多大电阻？(2)采用反接制动停车，要求制动开始 时最大电磁转矩不变，电枢回路应串入多大电阻？(3)采用反接制动若转速接近于零时不及时切断电源，问电动 机最后运行结果如何？ 18、 直流他励电动机铭牌参数：PN=29KW，UN=440V，IN=76.2A，nN=1050r/min，电枢电阻Ra=0.39。如果电枢回 路不串电阻起动，则起动电流多大？起动电流是额定电流的几倍？如果将起动电流限定为 2IN，电枢回路应串 多大电阻？ 19、 直流他励电动机铭牌参数：PN=2.8KW，UN=220V，IN=16A，nN=1500r/min。电机电枢串电阻分三级起动，最大 电流I12IN，求各级起动电阻，用分析法计算。 20、 直流他励电动机铭牌参数：PN=17KW，UN=220V，IN=93.2A，nN=750rpm。取最大电流I12IN，最小切换电流 不小于1.1IN，试用分析法计算起动级数和各级的起动电阻。 21、 某他励直流电动机额定功率PN=96kW，额定电压UN=440V，额定电流IN=250A，额定转速nN=500r/min，电枢 回路电阻Ra=0.078W，拖动额定恒转矩负载运行，忽略空载转矩。 （1） 若采用电枢回路串电阻起动，起动电流Is1=2IN时，计算应串入的电阻值及起动转矩。 （2） 若采用减压起动，条件同上，电压应降至多少？计算起动转矩。 22、 Z2-92型的直流他励电动机额定数据如下： PN=40kW， UN=220V， IN=210A， nN=1000r/min， 电枢内电阻Ra=0.07W， 试求： （1） 在额定负载下进行能耗制动，欲使制动电流等于2IN时，电枢应接入多大的电阻？ （2） 求出它的机械特性方程。 （3） 如电枢直接短接，制动电流应多大？ 23、 某台他励直流电动机，额定功率PN=220kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，电枢回路电阻Ra=0.1W，忽 略空载转矩T0，电动机带额定负载运行，试求： （1） 要求把转速降到1000r/min，可有几种方法，并求出它们的参数。 （2） 当减弱磁通至=3/4N时，拖动恒转矩负载时，求电动机稳定转速和电枢电流。能够长期运行？为 什么？如果拖动恒功率负载，情况又怎样？ 24、 一台他励直流电动机PN=29kW，UN=440V ，nN=1050r/min， Ra=0.393W，IN=76.2A，重物类额定负载。 （1） 电动机在能耗制动下运行，转速nN=500r/min，求电枢回路中串接的电阻为多大？ （2） 电动机在倒拉反接制动下运行，转速 nN=600r/min，求电枢回路中串接的电阻，以及电网供给的功率 P1和电枢回路的总电阻上消耗的功率。 第第3 章章 三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动 一、选择题一、选择题 1、 三相异步电动机处于倒拉反转运行时的能量转换关系是（ ） A 吸收电能并转换成机械能输出 B 吸收机械能并转换成电能输出 C 既吸收电能又吸收机械能 D 既发出电能又发出机械能 2、 三相绕线转子异步电动机拖动起重机的主钩，提升重物时电动机运行于正向电动状态，当在转子回路串电阻下 放重物时，电动机处于（ ） 。 A 能耗制动运行 B 反向电动运行 C 反向回馈制动运行 D 倒拉反转运行 3、 三相异步电动机变转差的调速方法有（ ） 。 A 降压调速 B 转子串电阻调速 C 串级调速 D 以上都对 4、 三相异步电动机的变极调速适用于（ ） 。 A 笼型电动机 B 绕线型电动机 C 笼型及绕线型电动机 D 以上都对 5、 三相异步电动机拖动反抗性恒转矩负载运行，如果把定子两相反接，则转子转速将（ ） 。 A 升高到某一转速下稳定运行 B 下降到某一转速下稳定运行 C 下降直到停转 D 下降到零以后再反向旋转并在某一转速下稳定运行 6、 三相异步电动机拖动位能性恒转矩负载运行，进行能耗制动后，则转子转速将（ ） 。 A 升高到某一转速下稳定运行 B 下降到某一转速下稳定运行 C 下降直到停转 D 下降到零以后再反向旋转并在某一转速下稳定运行 7、 三相异步电动机拖动反抗性恒转矩负载运行，进行能耗制动后，则转子转速将（ ） 。 A 升高到某一转速下稳定运行 B 下降到某一转速下稳定运行 C 下降直到停转 D 下降到零以后再反向旋转并在某一转速下稳定运行 8、 三相异步电动机实现能耗制动的方法是（ ） 。 A 断开电源后，将定子三相绕组出线端接入三相对称电阻后短接起来 B 断开电源后，在定子两相绕组上加一直流电源 C 断开电源后，在定子两相绕组上加一单相交流电源 D 以上都对 9、 异步电动机的起动能力是指（ ） 。 A 最大转矩与额定转矩之比 B 最大电流与额定电流之比 C 起动电流与额定电流之比 D 起动转矩与额定转矩之比 10、 三相异步电动机降压调速最适用于（ ） 。 A 恒转矩负载 B 恒功率负载 C 风机类负载 D 以上都对 二、填空题二、填空题 1. 异步电动机进行串级调速时， 在转子回路中串入一个与转子频率相同的附加电动势， 若附加电动势与转子电动 势同相位，则转速将（ ） ；若附加电动势与转子电动势反相位，则转速将（ ） 。 2. 异步电动机的额定转差率一般在（ ）之间，所以额定转速略低于（ ）转速。 3. 异步电动机的电源电压下降时，起动转矩将（ ） ，而转子回路串适当电阻时，起动转矩将（ ） 。 4. 异步电动机的最大转矩与电压（ ） ，与转子电阻大小（ ） 。 5. 异步电动机过载能力的表达式为（ ） ，起动能力的表达式为（ ） 。 6. 异步电动机转子回路串联电阻时，最大转矩将（ ） ，临界转差率将（ ） 。 7. 异步电动机的电源电压下降时，起动转矩将（ ） ，而转子回路串适当电阻时，起动转矩将（ ） 。 8. 异步电动机采用Y-降压起动时， 起动电流是直接起动电流的 （ ） 倍， 起动转矩是直接起动转矩的 （ ） 倍。 9. 异步电动机采用变比为2 的自耦变压器降压起动时，起动电流是直接起动电流的（ ）倍，起动转矩是直接 起动转矩的（ ）倍。 10. 只要改变电源的（ ）就可实现异步电动机的反接制动，此时定子磁场的转向与转子的转向（ ） ，电磁 转矩为制动性质的转矩。 三、简答题三、简答题 1、 试总结三相异步电动机在四象限运行的各种状态及能量转换关系。 2、 简述异步电动机的能耗制动方法及原理。 3、 简述异步电动机采用频敏变阻器起动的原理，它与转子回路串电阻起动相比有何好处。 4、 为什么小容量的异步电动机可以直接起动？什么情况下异步电动机不能直接起动？ 5、 笼型异步电动机为何要采用降压起动？降压起动对堵转转矩有何影响？它应用于什么场合？ 6、 什么是异步电动机的Y-起动？它与直接起动相比，堵转电流和堵转转矩有什么变化？为什么？ 7、 高转差率电动机为什么能改善起动性能？它有什么缺点？应用于什么场合？ 8、 说明深槽式和双笼异步电动机改善起动特性的原因。 9、 绕线异步电动机通过转子串电阻可以调速，为什么？分析其机械特性。 10、 串级调速为什么比转子串电阻调速效率高？ 11、 为什么普通笼型异步电动机带恒转矩负载不适合采用调压调速？ 12、 异步电动机拖动位能性负载， 当负载下放时可采用哪几种制动方法来控制速度？应选择那种类型的异步电机？ 四、计算题四、计算题 1、 一台三相异步电动机的额定数据为：PN=7.5kW，N=50Hz，nN=1440r/min，过载能力 m=2.2，求： （1）临界转 差率sm;（2）机械特性实用表达式； （3）电磁转矩为多大时电动机的转速为1300r/min； （4）绘制出电动机的固 有机械特性曲线。 2、 一台三相笼型异步电动机的数据为：UN=380V，联结，IN=20A，起动电流倍数ist =7，起动转矩倍数st =1.4， 求： （1）如用Y-降压起动，起动电流为多少？能否半载起动？（2）如用自耦变压器在半载下起动，起动电 流为多少？试选择抽头比。 3、 一台三相绕线转子异步电动机的数据为：PN=75kW，nN=720r/min，过载能力 m=2.4，求： （1）临界转差率 sm 和最大转矩Tm； （2）实用表达式。 4、 一台三相笼型异步电动机的数据为：PN=5.5kW，起动电流倍数ist=7，起动转矩倍数st=2，定子绕组为联结， 电源容量为1000kVA，如满载起动，试问可以采用哪些起动方法，通过计算说明之。 5、 三相笼型异步电动机PN=132kW，联结，额定电压UN=380V，额定转速nN=990r/min，额定效率=0.942，额 定功率因数cosN=0.87，起动电流倍数ist =6.7，起动转矩倍数st =2.0。求：(1)直接起动时起动电流和起动转 矩； (2)若供电变压器允许起动电流限定在600A以内， 负载起动转矩TL=740N m时， 能够采用Y-降压起动？ 6、 三相笼型异步电动机PN=160kW，联结，额定电压UN=380V，额定电流IN=288A，额定转速nN=1490r/min， 起动电流倍数ist =6.9， 起动转矩倍数st =2.1， 负载起动转矩TL=760N m， 供电变压