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电力拖动基础 复习题 一 填空题 1 直流电机的机械特性方程为n Ua Ce RaT CaCT 2 各项的意义为 同 步转 转速将 n RaT CaCT 2 斜率 Ra CaCT 2 2 他励直流电机的自然 固有 特性的条件 Ua UN N If IfN 电枢 3 他励直流电机的人为特性与自然特性相比较 降压人为 特性的斜率 不变 理想空载转速 变化 串电阻n0不变 变化 弱磁人 为n0 均 变化 4 直流电机直接启动时 Ist 10 20 IN 带来影响 巨 大的电磁力损坏绕组 保护装置的动作无法起动 换向的条件恶化 电网电的波动影响其它电机的正常工作 巨大的冲击力损坏减速装置 5 直流电机起动的方法有 电枢串电阻或降低供电电压 6 直流电机的制动有电压反接 电势反接 能耗制动 回馈制动 7 电机的电动状态和制动状态的区别为是 视n与T方向 相同为电动 相反为制动 8 电机的回馈制动除了n与T方向相反 还要 n n0 9 电机的调速指标 静差率 调速范围 平滑性 调速方法与负载 转矩的配合 调速的经济性 10 直流电机的恒转矩调速有 调压调速 电枢串电阻 恒功率调速有 弱磁调速 11 直流电机的n f t 为 动态特性 n f T 为 静态特性 12 判断电力拖动系统的稳定条件为 dT dn 0 0 0 确定 16 三相交流异步电动机机械特性的转矩方程有 物理方程为 参数 表达式为 工程实用公式为 17 异步电机的自然特性的条件为 U1 UN f1 fN 定子按规定接法 定 转子不串R L C 18 三相异步电机的静态曲线的三个特殊点为 同步转速点T n ns T 0 最大转矩点D S Sm T Tm 起动点Q n 0 T Tst 19 异步电机直接起动时I 4 7 I1N 一般不小于7 5KW容量可直接 起动 若大容量电机需直接起动须满足经验公式 KT Ist IN 1 4 3 S KVA P KW 20 异步电机起动方法有 直接 降压 定子串R 自耦变压器 Y 转子串电阻 特殊电机 变频起动 21 异步电机的调速方法有 变极 降压 串级 转子串电阻 滑差调速 变 频调速等 22 改善起动性能的特殊异步电机有 深槽式异步电机 双笼型异步电机 高转差异步电机 23 运用异步电机可达无级调速的方法有 串级 滑差 变频调速等 24 电机的机械特性为硬特性是指 特性曲线的斜率小 负载转矩T的 变化対转速n影响小 25 直流电机空载时能否直接起动 不能 半载呢 不能 满载 呢 不能 26 电动机在额定电动运行时进行电压反接制动瞬间n nN 若在0 5额 定转速时进行电压反接制动瞬间n 0 5nN 27 交流异步电机的转差率为 当S 0时表示 电机处回馈制动状 态 当S 1时表示 电机处反接制动状态 电机在电动状态是转差率应 为 大于0和小于1之间 28 电机拖动负载是否稳定的必要条件是 电机机械特性和负载特性在 nT平面有交点 充分条件是 电机拖动负载能运行在一个稳定转速 当 干扰来了能改变转速达到新的稳定转速 干扰消除后能够回到原来的稳 定转速点 29 当电动机的转速超过 理想空载转速n0或同步转速ns 时 出现回馈 制动 30 拖动恒转矩负载进行调速时 应采 恒转矩 调速方法 而拖动恒功 率负载时应采用恒功率 调速方法 31 异步电动机变极调速时 欲使转向不变应 改变接线相序 32 某他励直流电动机带恒转矩负载 当电枢串电阻后电机的转速将降 低 电枢电流 不变 33 一台6极三相异步电动机接于50Hz的三相对称电源 其s 0 05 则 此时转子转速为 950 r min 定子旋转磁通势相对于转子的转速 为 1000 r min 34 三相异步电动机带额定负载运行时 其转差率一般在 大于0和小于 1 范围内 35 绕线式三相异步电动机 如果电源电压一定 转子回路电阻适当增 大 则起动转 矩 增大 最大转矩 不变 临界转差率 变大 36 当S在大于0和小于1范围内 三相异步电动机运行于电动机状态 此时电磁转矩性质为 拖动转矩 S在小于0范围内 运行于发电机状 态 此时电磁转矩性质为制动转矩 37 三相绕线式异步电动机的起动采用转子 回路串电阻 和 频敏变阻器 38 三相异步电动机降低定子电压 则最大转矩Tm 按降低定子电压倍 数的平方 起动转矩Tst 按降低定子电压倍数的平方 临界转差率Sm 不变 39 恒转矩调速适用于 恒转矩 负载 恒功率调速适用于 恒功率 负载 二 简答题 1 电机的静态特性和动态特性分别指什么 答 电机的静态特性就是机械特性 表示电机的转速n与转矩T的函数关 系 n f T 动态特性是指电机的各电磁量与时间的函数关系 如 n f t T f t Ia f t 2 电力拖动系统的各量正方向应该怎样确定 答 先确定转速n的方向 若定顺时针为正 则逆时针为负 然后确定 电机转矩T的方向 与转速n的方向一致取正 反之取负 负载转矩TL的 方向与转速n方向相反取正 相同取负 3 为什么说交流异步电机的转差率能够表示运动状态 答 异步电机的转差率为当S 1时 表示n 0电机刚起动或停止 当S 0时 表示n ns电机为回馈制动状态 当1 S 0时 表示ns n 0 电机为电动运行状态 S 1时 表示n 0电机为电压 势 反接制动 4 直流电机的那种调速方法比较好 为什么 答 改变电枢电压的调速方法比较好 因为那样只改变理想空载转速 而机械特性的斜率不变 和自然特性的硬度一致 相对稳定性好 且调 速范围宽 能做到无级调速 5 他励直流电机的改变磁通调速有什么特点 答 改变磁通一般只能从额定磁通往下降 因此称为弱磁调速 此时理 想空载转速上升 机械特性的斜率加大 所以弱磁调速只能将转速向上 调 受到机械强度的限制 调速范围不大 另外机械特性的陡峭 相对 稳定性差 6 交流异步电机的串级调速是什么原理 答 交流异步电机的串级调速是在转子回路串入附加电势Ef 与转子电 势E2的频率相同 相位相同或相反 调节附加电势的幅值便能等效的改 变转差率S 达到改变转速的目的 7 为什么交流电机的变频调速特性最佳 答 因为交流电机的电源频率的变化 只改变同步转速ns 而电机机械 特性的硬度 斜率 同自然特性一致 调节速度的相对稳定性好 且调 速范围宽 调节速度的平滑性好 能做到无级调速 8 交流异步电机的变极调速是怎样进行的 答 改变异步电机定子绕组的极对数 则改变电机的同步转速来调节转 速 异步电机的变极有双绕组和单绕组的方法 双绕组是不同极对数的 两组绕组 每次只用其中一组 单绕组中有几个绕组的抽头 联接不同 的接线端子便组成不同的极对数 9 并励式直流发电机的起始发电要注意什么 答 励磁电流产生磁通和剩磁极性一定要相同 10 他励直流电动机的起动时发生励磁回路断线会发生什么 答 他励直流电动机的起动时发生励磁回路断线时 相当很弱的剩磁特 性下起动 理想的空载转速会极高 但特性很陡峭 空载起动时极易使 电机飞车 负载起动时堵转而使电机发热严重 长时间会烧坏电机绕 组 11 他励直流电动机和三相交流异步电机在进行电压反接制动时都要在 转子回路串电阻 作用分别是什么 答 对直流电机需要串电阻限制制动电流 而异步电机转子串电阻的目 的主要是提高制动转矩 因为异步电机的自然特性的制动转矩过小 12 深槽式异步电机是根据什么原理有利于起动特性的提高 答 深槽式异步电机的槽深与槽宽之比达12 而一般电机只有5 6 因此在异步电机起动瞬间 趋肤效应使转子绕组的通电流的有效面积减 少 电阻增大 起动转矩增大 而正常运行时则不影响 13 双鼠笼异步电机是根据什么原理有利于起动特性的提高 答 双鼠笼异步电机的外笼采用电阻率大的铝铜合金 内笼采用纯铜 紫铜 异步电机起动初 转子绕组感应电势的频率高 趋肤效应使 电流大部分经过外笼 外笼的电阻大使起动转矩大 正常运行时转子绕 组感应电势的频率低 通常只有2 3HZ 趋肤效应消失 工作电流大 部分出内笼通过 14 简述异步电机能耗制动的原理 如何能提高制动转矩 答 异步电机的定子三相电流拆除后 失去了定子磁场 旋转的转子无 法将系统的动能转换成电能消耗掉 因此要在任两相定子绕组中输入直 流电流 形成恒定的定子磁场 使系统动能转换为电能消耗尽后让电机 停转 为了提高制动转矩须在转子绕组中串电阻 15 异步电动机长期运行在欠载状态是什么原因 带来的影响有那些 答 原因是选择电机的功率过大 使电机的负荷不足 功率因数低 无 功损耗严重 16 直流电动机为什么不能直接起动 如果直接起动会造成什么后果 答 直流电机直接启动时 起动电流Ist 10 20 IN 带来影响 巨大的电磁力损坏绕组 保护装置的动作无法起动 换向的条件恶 化 电网电的波动影响其它电机的正常工作 巨大的冲击力损坏减 速装置 17 写出电力拖动系统运动方程式 分析其运行状态 答 电力拖动系统运动方程式为 当上式 0为加速状态 0为减速 状态 0时为匀速或停止状态 三 绘制机械特性 1 写出下图他励直流电动机的各条机械特性曲线的名称 或根据名称 绘机械特性 J E A A 固有特性 B 降压人为特性 F G B C转子串电阻人为特性 D 转速反转反接制动 C E 弱磁人为特性 F 能耗制动 G 电压反接制动 H 回馈制动 I D I 反向电动特性 J 正向回馈制动 H 2 试绘出异步电动机的人为特性曲线 图中已画出自然特性 n n n T T T 定子降压人为特性 转子串电阻人为特性 定子串电抗人为 特性 T T T 变频人为特性 变极人为特性 滑差人为特性 四 计算题 1 一台他励直流电动机的额定功率PN 90kW 额定电压UN 440V 额定电流IN 224A 额定转速nN 1500 r min 电枢回路总电阻Ra 0 0938 电机原带位能负载工作在额定电动状态 试求 要求制动 开始时限止最大制动电流为2 2IN 采用能耗制动和电压反接制动时 电 枢回路分别应串多大电阻 稳定的转速分别是多少 分别绘出上述 情况下的静态特性和转速n及转矩T的动态特性曲线 解 额定时的感应电势 电动势系数 1 能耗制动应串电阻值 稳定时转速是 2 电压反接制动时 稳定时转速是 分别绘出上述情况下的静态特性和转速n及转矩T的动态特性曲线 2 一台三相八极异步电动机 额定功率PN 250KW 额定电压UN 380V 额定转速nN 730r min 过载能力 m 2 6 试求 额定转差 率SN 额定转矩TN 最大转矩Tm和所对应的临界转差率Sm 当S 0 015时的转速n及转矩T 解 额定转差率 额定转矩 最大转矩 临界转差率 当S 0 015时的转速 转矩 3 已知他励直流电动机的额定功率PN 15kW 额定电压UN 230V 额定电流IN 75A 额定转速nN 1200 r min 电枢回路总电阻Ra 0 25 电机原带反抗性恒转矩负载工作在额定电动状态 试求 要 求制动开始时限止最大制动电流为2IN 电压反接制动时电枢回路应串 RF 若采用能耗制动 允许最大的制动转矩为2 5TN 应在电枢回 路接入的电阻Rn 稳定的转速分别是多少 分别绘出上述情况下的 静态特性和转速n及转矩T的动态特性曲线 解 此电机的电势系数为 能耗制动时的稳定时转速是 电压反接制动时的稳定时转速是 4 一台三相四极异步电动机 额定功率PN 22KW 额定转速nN 1440r min f1N 50Hz 当此电机用在60Hz频率的电源上 且U1 I2cos 2 转差率SN保持不变 也不考虑磁路饱和影响 试求电机的转 速 转矩和功率 解 50HZ时 同步转速为 额定转差率 额定转矩为 当f 60HZ时 由于U1 I2cos 2 转差率SN保持不变 则U1 E1 4 44f1kw1N1 m不变 但f1提高了1 2倍 在U1不变的情况下只有 m下降1 2倍 转矩为 转速为 功率为 5 他励直流电动机的数据为 UN 440V IN 76A nN 1000 r min 电枢回路总电阻Ra 0 065RN 带0 8TN位能负载运行在电动状 态 试求 若以2TN制动转矩进行电压反接制动 需串电阻RF 在上述制动到1 5TN时再改换2 5TN制动转矩进行能耗制动 需串电阻Rn 定性绘出上述情况下的静态特性和转速n及转矩T的动态特性曲 线 解 电枢电