电机与拖动基础第三章答案.doc

第八章8 . 1 何谓同步电动机异步起动法?为什么同步电动机要采用异步起动法起动?答: 利用异步电动机的工作原理来起动同步电动机的方法,称为同步电动机的异步起动法。同步电动机没有起动转矩,为了起动的需要,一般在转子磁极的极靴上装有类似于异步电动机的笼型绕组,称为起动绕组,利用起动绕组产生的电磁转矩来起动同步电动机,所以同步电动机要采用异步起动法起动。8 . 2 为什么异步起动时,同步电动机转子励磁绕组既不能开路,又不能短路,而要串接约为励磁绕组电阻值的5 10倍的电阻?答: 同步电动机起动时转差率为s=1, 励磁绕组匝数很多,如果将励磁绕组开路,就会在其中感应出高电压,可能会危及设备和人身安全; 如果将励磁绕组短路, 会在其中产生较大电流,对起动有不利影响,所以同步电动机起动时转子励磁绕组既不能开路,又不能短路,而要串接约为励磁绕组电阻值的5 10倍的电阻。8 . 3 装在同步电动机磁极极靴中类似于感应电动机的笼型绕组有什么作用?答: 装在同步电动机磁极极靴中类似于感应电动机的笼型绕组作用有二:一是在起动时产生起动转矩;二是在同步电动机振荡时产生阻尼作用,使之能稳定运行。8 . 4 何谓投励?投励的最佳时间在什么时候?为什么?答: 同步电动机起动时转子励磁绕组不接直流电源,而是串接电阻,等到转速上升到接近同步转速时才将励磁绕组接直流电源励磁,称为投励; 投励的最佳时间是在电动机转速上升到接近同步转速即亚同步转速时,约为同步转速95%左右时投励; 投励过早, 即在转速比较低时就投励,同步转矩有可能不能将电动机牵入同步,使起动失败; 投励过晚,使同步电动机异步运行时间增长,会使过流保护装置动作,主回路跳闸, 同步电动机断电停转,所以在转速上升到接近同步转速95%左右时投励为最佳。8 . 5 为什么用变频器来起动同步电动机的时候要限制频率的上升率?答: 由=可知, 同步电动机定子磁场的同步转速与变频器输出频率成正比,如果变频器输出频率的上升率太大,即频率上升太快,则定子磁场的同步转速上升也很快,而转子是有惯性的, 转子转速跟不上定子磁场的同步转速而使起动失败, 所以用变频器来起动同步电动机的时候要限制频率的上升率。8 . 6 无换向器电动机调速系统主要由哪些部分组成?答: 无换向器电动机调速系统主要由同步电动机、变频器和转子位置检测器三部分组成。8 . 7 试分析交-直-交电流型无换向器电动机的调速原理。答: 无换向器电动机由交-直-交变频器把频率恒定的交流电变换为频率可调、电压可调的交流电,给电动机定子绕组供电,励磁绕组由直流电源供电。要提高转速时,就要提高系统的给定控制电压,使整流桥的晶闸管提前触发导通,提高整流桥输出的直流电压,经逆变桥逆变后加到定子绕组中的三相交流电压也升高,同步电动机的电磁转矩增加,转子转速上升,同时转子位置检测器发出的控制信号频率增加,控制逆变器输出频率升高,使定子磁场的转速升高到等于转子的转速而实现同步。降速的过程则与之相反。总之,通过改变给定控制电压的大小就可以改变无换向器电动机的转速而达到调速的目的。8 . 8 无换向器电动机转子位置检测器的作用是什么?答: 无换向器电动机转子位置检测器的作用是用来检测电动机转子位置的变化及转速的变化,并向变频器发出控制信号, 控制变频器的输出频率随转速而变,从而使定子旋转磁场的转速随转子转速而变,两者始终保持同步。8 . 9 试分析接近开关式位置检测器的工作原理。答: 接近开关式位置检测器是由带有缺口的磁性圆盘和带有电感线圈的探头组成, 圆盘装在转子上, 探头装在定子上, 转子转动时,随转子一同旋转的圆盘与探头的距离发生变化,引起探头电感值发生变化,使得由探头电感和电容组成的振荡电路由于电感的变化而改变了振荡条件,从而发出检测信号。8 . 10 磁(悬)浮列车正常运行时需要几种作用力?答: 磁(悬)浮列车正常运行时需要三种作用力:行进方向的牵引力,垂直方向的磁浮力,两侧方向的导向力。8 . 11 试分析磁浮列车的直线电动机产生牵引力的作用原理。答: 当用直线异步电动机作拖动电动机时, 是将铁路道床中央的铝质轨道作为直线异步电动机的滑子(转子),在列车车厢底部中央正对着铝板的两个侧面安装了三相绕组,作为直线异步电动机的定子,这样,铝板和短定子结合在一起,就组成了双边型短定子直线异步电动机。当定子三相绕组通三相交流电时,定、转子磁场相互作用产生直线方向的作用力,由于滑子是固定不动的,这种直线方向的作用力就推动定子连同列车作水平直线运动。8 . 12 一台磁浮列车的直线电动机的定子绕组由变频器供电,要求在频率为50 Hz时磁浮列车行驶速度为360 km /h,试计算直线电动机定子绕组极距为多少?解: 对直线同步电动机而言, 磁浮列车行驶速度就是直线同步电动机定子磁场直线运动速度 =1 m8 . 13 磁浮列车通常分为哪两种类型?它们各有什么特点?答: 磁浮列车分为斥浮型磁浮列车和吸浮型磁浮列车两种类型。斥浮型磁浮列车的拖动电动机是直线异步电动机,在列车车厢底部正对着轨道处安装的磁浮电磁铁随列车高速行进时与轨道之间产生排斥性的向上的磁浮力,故而称这种类型的磁浮列车为斥浮型磁浮列车。吸浮型磁浮列车的拖动电动机是直线同步电动机, 同步电动机的定子安装在线路轨道下方, 在列车车厢底部正对着定子处安装的磁浮电磁铁就是同步电动机的转子,给磁浮电磁铁的线圈通直流电就是给转子励磁,当定子绕组通三相交流电时,定、转子之间产生吸引性的向上的磁浮力,故而就称这种类型的磁浮列车为吸浮型磁浮列车。8 . 14 何谓导向力?试分析磁浮列车导向力的作用原理。答: 用来控制磁浮列车在轨道上方滑行而不偏离轨道的作用力称为导向力。以斥浮型磁浮列车为例, 在列车车厢底部两侧正对着轨道角钢的侧面安装的导向电磁铁,在列车高速运行时与角钢相互作用能产生两侧方向的导向力,在正常运行时,列车的中心线位于铁路道床的中央,列车左右两侧的导向电磁铁与两侧钢轨的距离相等,两侧方向产生的导向力大小相等、方向相反,列车保持平衡,如果列车左偏,则左侧导向电磁铁与钢轨的距离变小,导向力变大;而右侧导向电磁铁与钢轨的距离变大,导向力变小,它们的合力自左向右,阻止列车左偏而回到铁路轨道中央,从而保证列车在轨道上方行驶而不偏离轨道。8 . 15 试分析斥浮型磁浮列车产生磁浮力的作用原理。答: 在斥浮型磁浮列车车厢底部两侧正对着钢轨处安装了磁浮电磁铁,当磁浮电磁铁通直流时就成为极性恒定的磁极,列车高速行驶时, 磁浮电磁铁与钢轨之间就会产生垂直向上的排斥性的电磁力,这就是磁浮力。8 . 16 试分析吸浮型磁浮列车产生磁浮力的作用原理。答: 吸浮型磁浮列车的拖动电动机是直线同步电动机,在线路轨道下方安装了直线同步电动机的定子, 在列车车厢底部正对着定子处安装了磁浮电磁铁, 磁浮电磁铁就是直线同步电动机的转子,给磁浮电磁铁的线圈通直流电就是给转子励磁,这样,当定子绕组通三相交流电时定、转子之间就会产生吸引性的向上的磁浮力。8 . 17 磁浮列车通常采用什么方法调速?答: 磁浮列车通常采用变频调速。吸浮型磁浮列车的拖动电动机是直线同步电动机,其运行速度与频率成正比,改变频率就能调速; 斥浮型磁浮列车的拖动电动机是直线异步电动机, 其运行速度,也与频率成正比,同样,改变频率就能调速。8 . 18 试分析磁浮列车制动减速的原理。答: 磁浮列车是采用降