电力拖动与控制试题(有详细答案)

函授站 能源与环境学院 课程名称 电力拖动与控制 使用专业 年级 机械 11 任课教师 考 试方式 一 填空题一 填空题 每空 1 分 共 25 分 1 某起重机的提升机构 所吊重物的重力为 3400N 以 0 42 m s 的速度等速上升 此时电动机的转速为 975r min 忽略传动损耗 那么折算到电动机轴上的负载转矩为 N m 折算到电动 机轴上的重物的飞轮力矩为 N m2 2 一台 Z2 型他励直流电动机的铭牌数据为 PN 4kW UN 220V IN 22 7A nN 1500r min 已知铜损占总损耗 的 1 2 则电枢电阻Ra 电势系数 Ce N V r min 转矩系数Ce N N m A 理想空载转速n0 r min 额定转矩TN N m 3 他励直流电动机的调速方法有改变电压 改变电阻和改变磁通等 方法 4 他励直流电动机降低电枢端电压调速可以实现恒转矩调速 而在弱磁调速时可以实现恒功率调速 5 电力拖动系统由电动机及其供电电源 传动机构 执行机构和 电气控制装置等部分组成 6 三相异步电动机的电磁转矩与异步电动机的转矩常数 和电源 电压的平方的乘积成正比 异步电机接电源时 s 1 时地电磁转矩 称为起动转矩 当电动机各参数及电源频率不变时 它与电源电 压的平方的平方成正比 7 异步电动机的能耗制动过程中 改变定子绕组中直流电流和定 子绕组串电阻 的大小均可调节制动转矩的数值 8 三相笼型异步电动机减压起动的方法有 定子绕组串电阻减 压起动 星 三角减压起动 延边三角形减压起动 等 二 简答题二 简答题 共 35 分 1 他励直流电动机的制动方法有哪几种 画出各自对应的人为机 械特性图 并简述其特点 11 分 答 他励直流电动机常用的的电气制动方法有 能耗制动 反接 制动和发电回馈制动 电枢回路串接电阻Rpa时的人为特性 人为机械特性方程为 改变电源电压时的人为机械特性 人为机械特性方程为 改变磁通时的人为机械特性 人为机械特性方程式为 2 试列举出三种以上异步电动机的调速方法 简述其调速原理和 特点 9 分 答 变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机 定子极对数达到调速目的 特点如下 具有较硬的机械特性 稳 定性良好 无转差损耗 效率高 接线简单 控制方便 价格低 变频调速方法 变频调速是改变电动机定子电源的频率 从而改变其同步转速 的调速方法 变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器 变频器可分成交流 直流 交流变频器和交流 交流变频器两大 类 目前国内大都使用交 直 交变频器 其特点 效率高 调 速过程中没有附加损耗 应用范围广 可用于笼型异步电动机 调速范围大 特性硬 精度高 技术复杂 造价高 维护检修困 难 本方法适用于要求精度高 调速性能较好场合 串级调速 串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势 来改变电动机的转差 达到调速的目的 大部分转差功率被串入 的附加电势所吸收 再利用产生附加的装置 把吸收的转差功率 返回电网或转换能量加以利用 根据转差功率吸收利用方式 串 级调速可分为电机串级调速 机械串级调速及晶闸管串级调速形 式 多采用晶闸管串级调速 其特点为 可将调速过程中的转差 损耗回馈到电网或生产机械上 效率较高 装置容量与调速范围 成正比 投资省 适用于调速范围在额定转速 70 90 的生产 机械上 调速装置故障时可以切换至全速运行 避免停产 晶闸 管串级调速功率因数偏低 谐波影响较大 本方法适合于风机 水泵及轧钢机 矿井提升机 挤压机上使用 3 交流接触器为什么要安装短路环 其原理是什么 8 分 交流接触器的铁心由硅钢片叠压而成 这样可以减少交变磁通在 铁心中的涡流和磁滞损耗 在有交变电流通过电磁线圈时 线圈 对衔铁的吸引力也是交变的 当交流电流通过零值时 线圈磁 通变为零 对衔铁的吸引力也为零 衔铁在复位弹簧作用下将产 生释放趋势 这使动静铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变 化 从而产生变化和噪声加速动静铁心接触产生的磨损 引起给 合不良 严重时还会使触点烧蚀 为了消除此弊端 在铁心柱端 面的一部分嵌入一只铜环即短路环 该短路环相当于变压器的副 边绕组 在线圈通入交流电时不仅线圈产生磁通 短路环中的感 应电流也产生磁通 此时短路环相当于纯电感电路 从纯电感电 路的相位可知 线圈电流磁通与短路环感应电流磁通不同时为零 即电源输入的交变电流通过零值时短路环感应电流不为零 此时 它的磁通对衔铁对将起着吸咐作用 从而克服了衔铁被释放的趋 势 使衔铁在通电过程总是处于吸合状态 明显减少了振动噪声 4 电动机发出的热量去向是怎样的 电动机按发热的不同情况有 哪三种工作制 7 分 答 电动机的热源来自电机内部 即电流流过定子绕组时产生的 铜损耗 在铁芯内当磁通变化时所产生的铁损耗 轴承摩擦所产 生的机械损耗及附加损耗 电机产生的热量 首先借传导作用传 送到电机的外表面 然后借辐射和对流作用将热量从电机外表面 散发到周围冷却介质中去 电动机按发热的不同情况三种工作制 即连续 长期 工作制 短时工作制 重复短时工作制 三 计算题 三 计算题 共 25 分 1 某他励直流电动机的额定数据为 PN 7 5kW UN 220V IN 41A nN 1500r min 试绘制 1 固有机械特性曲线 2 电枢电路串电阻时的人为机械特性曲线 10 分 RRNpa 2 0 解 1 固有机械特性 估算电枢电阻 a R 452 0 41 105 741220 2 110 2 1 2 3 2 3 N NNN a I PIU R 计算 Ne C 1 min 1454 0 1500 452 0 41220 rV n RIU C N aNN Ne 理想空载转速 0 n min 1513 1454 0 220 0 r C U n Ne N 额定电磁转矩 N T mNICT NNeN 57411454 0 55 9 55 9 注 理想空载点 额定运行点 min 1513 0 rn 0 T 绘出固有机械特性 如图直线min 1500rnn N mNTN 57 1 2 电枢电路串电阻时的人为机械特性 RRNpa 2 0 理想空载转速min 1513 0 rn 时电动机的转速 N TT RN n 通过 min 135857 1454 0 55 9 452 0 2 0452 0 1513 55 9 22 0 rT C RR nn N Ne ca RN min 1513 0 rnn 及 0 T min 1500rnn N mNTT N 57 两点连一直线 即电枢电路串电阻时的人为机械特性 RRNpa 2 0 如图直线 0100200 200 300400 400 500600 600 700 800 1000 1200 1400 n r min T N m 1 2 2 某三相四极笼型异步电动机 其定子绕组 Y 联结 该电动机的 部分技术数据为 U1N 380V nN 1430r min KT 2 2 用它来拖 动Tz 0 9TN的恒转矩负载运行 求 1 电动机的转速 2 电源电压降低到 0 9UN时电动机的转速 3 频率降低到 0 8fN 保持E1 f1不变时电动机的转速 15 分 解 0 1500 1430 0 0467 1500 N nn s n 22 1 0 0467 2 22 21 0 1942 mNTT ss 2 2 maxmax 1 0 0467 2 22 21 0 1942 m TT ss TT 1 当 TZ 0 8TN 时 利用实用公式 2 TN em m m T T ss ss 2 2 2 0 8 0 1942 0 1942 N N T T s s 得 0 0366 1 0318 ss 或舍去 则电机转速 0 1 1445 minns nr 2 当 U 1 0 8UN 时 最大转矩 2 maxmax 0 80 64 2 21 408 NN TTTT 利用实用公式 2 1 408 0 8 0 1942 0 1942 N N T T s s 得 0 0605 0 6232 ss 或舍去 则电机转速 0 1 1410 minns nr 3 频率降低到 0 7fN 35Hz 保持 E1 f1 不变时 0mm ns nC 最大转矩保持不变 则由 2 maxmax 1 m TT ss TT 可知 00m nsns nC 即固有特性上运行时的转速降落 同步转速与运行转速之差 与 频率改变后机械特性上运行时的转速降落 频率改变后的同步转 速与运行转速之差 相等 固有机械特性上运行转速降落 00 1500 144555 minnsnnnr 频率降低后的同步转速 00 0 71050 minnnr 频率降低后的电机转速 0 995 minnnnr 四 四 下