(2025年)电力拖动复习题附(答案)

(2025年)电力拖动复习题附(答案)一、选择题（每题2分，共20分）1.直流电动机的励磁方式中，励磁绕组与电枢绕组并联的是（）。A.他励电动机B.并励电动机C.串励电动机D.复励电动机2.三相异步电动机的同步转速n₀=1500r/min，当转子转速n=1440r/min时，转差率s为（）。A.0.02B.0.04C.0.06D.0.083.下列调速方法中，属于直流电动机恒转矩调速的是（）。A.改变电枢电压调速B.改变励磁磁通调速C.改变电枢回路电阻调速D.A和C4.三相异步电动机采用Y-Δ降压启动时，启动电流为直接启动的（）。A.1/√3倍B.1/3倍C.√3倍D.3倍5.电力拖动系统稳定运行的条件是（）。A.电动机机械特性与负载特性有交点，且交点处电动机机械特性斜率大于负载特性斜率B.电动机机械特性与负载特性有交点，且交点处电动机机械特性斜率小于负载特性斜率C.电动机机械特性与负载特性无交点D.电动机机械特性斜率为正6.直流电动机能耗制动时，电枢两端需外接（）。A.电压源B.电流源C.电阻D.电感7.下列不属于三相异步电动机电气制动方法的是（）。A.反接制动B.能耗制动C.再生制动D.机械抱闸制动8.某台他励直流电动机的额定数据为：Pₙ=10kW，Uₙ=220V，ηₙ=0.85，则额定电流Iₙ约为（）。A.42.5AB.53.8AC.61.2AD.70.3A9.三相异步电动机的旋转磁场转速取决于（）。A.电源频率和磁极对数B.电源电压和转子电阻C.负载转矩和转子电流D.定子绕组连接方式10.采用PLC控制的电力拖动系统中，输入模块的作用是（）。A.将外部信号转换为PLC可识别的电信号B.将PLC输出信号转换为执行机构动作C.存储程序和数据D.完成逻辑运算二、填空题（每空1分，共20分）1.电力拖动系统由电动机、传动机构、工作机构、（）和（）五部分组成。2.直流电动机的电磁转矩公式为T=（），电动势公式为E=（）。3.三相异步电动机的调速方法可分为变极调速、（）和（）三大类。4.他励直流电动机的机械特性表达式为n=（），其中（）项反映了电枢电阻和电枢电流对转速的影响。5.三相异步电动机直接启动时，启动电流约为额定电流的（）倍，因此需采用降压启动或（）启动限制电流。6.电力拖动系统的过渡过程中，转速变化的时间常数与（）和（）有关。7.直流电动机的制动方法包括能耗制动、（）和（）。8.三相异步电动机的转差率s=0时，电机处于（）状态；s=1时，处于（）状态。9.静差率δ的定义是（），调速范围D与静差率δ的关系为（）。10.PLC控制的电力拖动系统中，输入/输出模块需考虑（）隔离和（）保护。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述直流电动机电枢反应的定义及其对电机运行的影响。2.比较三相异步电动机变频调速与变极调速的优缺点。3.说明电力拖动系统稳定运行的两个条件，并举例说明。4.分析他励直流电动机改变电枢电压调速时的机械特性特点，为何属于恒转矩调速？5.简述PLC在电力拖动控制系统中的应用优势，与传统继电器控制相比有何不同？四、计算题（每题8分，共30分）1.一台他励直流电动机的额定数据为：Pₙ=15kW，Uₙ=220V，Iₙ=78A，nₙ=1500r/min，电枢电阻Rₐ=0.2Ω。求：（1）额定运行时的反电动势Eₙ；（2）理想空载转速n₀；（3）额定负载时的电磁转矩Tₙ（取g=9.81，π≈3.14）。2.一台三相异步电动机的额定数据为：Pₙ=30kW，Uₙ=380V，Iₙ=57A，nₙ=1460r/min，f=50Hz，cosφ=0.88，ηₙ=0.92。求：（1）同步转速n₀；（2）额定转差率sₙ；（3）额定输入功率P₁ₙ；（4）额定电磁转矩Tₙ（保留两位小数）。3.某电力拖动系统采用他励直流电动机调速，已知负载转矩T_L=100N·m（恒转矩负载），电动机的电枢电阻Rₐ=0.1Ω，励磁磁通Φ=常数，电枢电压U=220V时，转速n=1000r/min，电枢电流Iₐ=50A。若将电枢电压降至180V，求调速后的稳定转速n'（假设磁路不饱和，忽略空载转矩）。4.一台三相异步电动机的额定转速nₙ=970r/min，磁极对数p=3，电源频率f=50Hz。求：（1）同步转速n₀；（2）额定转差率sₙ；（3）若采用变频调速将频率降至40Hz（保持U/f恒定），此时同步转速n₀'和额定转差率sₙ'（假设负载转矩不变，转差率变化可忽略）。5.某直流调速系统的调速范围D=10，要求静差率δ≤5%，求系统允许的最高转速n_max和最低转速n_min的最大转速降落Δnₙ（保留整数）。答案一、选择题1.B2.B3.D4.B5.A6.C7.D8.B9.A10.A二、填空题1.控制设备；电源装置2.C_TΦIₐ；C_EΦn3.变频调速；变转差率调速4.(UₙIₐRₐ)/(C_EΦ)；(IₐRₐ)/(C_EΦ)5.5-7；软6.系统转动惯量；阻转矩7.反接制动；再生制动8.同步运行（理想空载）；启动（堵转）9.负载由理想空载到额定负载时的转速降落与理想空载转速的比值；D=n_max/(n_min)=n_max/(n_min₀(1-δ))≈Δnₙ/(n_min₀δ)（或D=Δnₙ/(n_min₀δ(1-δ))，具体公式形式以教材为准）10.电气；过电压三、简答题1.电枢反应指电枢电流产生的磁场对主磁场的影响。影响：①使气隙磁场畸变，可能导致换向恶化；②削弱主磁场（去磁作用），使电机的电动势和电磁转矩下降，严重时影响电机稳定运行。2.变频调速优点：调速范围宽、平滑性好、效率高、可实现恒转矩或恒功率调速；缺点：需要专用变频器，成本较高，对电网有谐波污染。变极调速优点：设备简单、成本低、效率高；缺点：调速级数少（一般2-3级）、平滑性差，仅适用于笼型异步电动机。3.稳定运行条件：①电动机机械特性与负载特性有交点（T=T_L）；②在交点附近，当转速偏离平衡值时，系统能自动恢复平衡（即电动机机械特性斜率dT/dn小于负载特性斜率dT_L/dn）。例如，他励直流电动机带恒转矩负载时，其机械特性为向下倾斜的直线，与水平的负载特性相交，且dT/dn（负）小于dT_L/dn（0），满足稳定条件。4.改变电枢电压调速时，机械特性为一组平行于固有特性的直线（斜率不变），理想空载转速n₀=U/(C_EΦ)随电压降低而减小。由于Φ不变，电磁转矩T=C_TΦIₐ，当负载转矩T_L恒定时，Iₐ=T_L/(C_TΦ)也恒定，因此电枢电流不随电压变化，属于恒转矩调速（输出转矩能力不变）。5.优势：①编程灵活，可通过修改程序适应不同控制需求；②可靠性高，采用模块化设计，抗干扰能力强；③维护方便，故障诊断功能完善；④可扩展通信功能，实现网络化控制。与传统继电器控制相比：PLC用软件逻辑代替硬件接线，减少触点故障；程序修改无需改动硬件，开发周期短；支持复杂逻辑运算和定时、计数功能。四、计算题1.（1）Eₙ=UₙIₙRₐ=22078×0.2=204.4V；（2）n₀=Uₙ/(C_EΦ)，而C_EΦ=Eₙ/nₙ=204.4/1500≈0.1363V·min/r，故n₀=220/0.1363≈1614r/min；（3）Tₙ=9.55×Pₙ/nₙ=9.55×15000/1500≈95.5N·m（或用T=C_TΦIₐ，C_T=9.55C_E≈1.301，T=1.301×0.1363×78≈13.7×78？此处需核对公式，正确应为T=9.55×(EₙIₐ)/nₙ=9.55×(204.4×78)/1500≈9.55×(15943.2/1500)≈9.55×10.63≈101.5N·m，可能之前公式应用有误，正确以EₙIₐ为电磁功率P_M=EₙIₐ=204.4×78=15943.2W，Tₙ=P_M/(2πnₙ/60)=15943.2/(2×3.14×1500/60)=15943.2/(157)≈101.5N·m）。2.（1）n₀=60f/p，nₙ≈1460r/min接近1500r/min（p=2时n₀=1500），故p=2，n₀=1500r/min；（2）sₙ=(n₀nₙ)/n₀=(1500-1460)/1500≈0.0267；（3）P₁ₙ=Pₙ/ηₙ=30/0.92≈32.61kW；（4）Tₙ=9.55×Pₙ/nₙ=9.55×30000/1460≈196.37N·m。3.由T_L=C_TΦIₐ，Φ不变，T_L恒定，故Iₐ'=Iₐ=50A。原转速n=(UIₐRₐ)/(C_EΦ)，C_EΦ=(UIₐRₐ)/n=(22050×0.1)/1000=215/1000=0.215V·min/r。降压后n'=(U'IₐRₐ)/(C_EΦ)=(18050×0.1)/0.215=175/0.215≈814r/min。4.（1）p=3，n₀=60f/p=60×50/3=1000r/min；（2）sₙ=(n₀nₙ)/n₀=(1000-970)/1000=0.03；（3）f'=40Hz，n₀'=60×40/3=800r/min，U/f恒定则主磁通不变，负载转矩T_L=常数，T_L=(p×60)/(2πf)×(s'×U'²)/(R₂'+s'X₂'₀)，由于U'=U×f'/f，s'≈sₙ（负载不变时转差率近似不变），故sₙ'≈0.03。5.由D=n_max/n_min=10，δ=Δnₙ/n₀_min≤5%（n₀_min为最低速时的理想空载转速），且n_min=n₀_minΔnₙ，故δ=Δnₙ/(n_min+Δnₙ)≤0.05。设Δnₙ为额定转速降落（假设各转速下Δnₙ相同），则n_max=n_min×10，n_min=n_max/10。代入得Δnₙ/(n_max/10+Δnₙ)≤0.05，整理得Δnₙ≤0.05×(n_max/10+Δnₙ)，Δnₙ≤n_max/200+0.05Δnₙ，0.95Δnₙ≤n_max/200，Δnₙ≤n_m