电力拖动试卷电力拖动试卷大题附答案

电力拖动试卷电力拖动试卷大题附答案一、简答题1.简述直流电动机的调速方法及其特点。答案：直流电动机的调速方法主要有以下三种：改变电枢回路电阻调速：通过在电枢回路中串入不同阻值的电阻来改变电动机的转速。特点是设备简单、操作方便，但调速是有级的，平滑性差；电阻上消耗电能，效率低；低速时机械特性变软，稳定性变差。改变电枢电压调速：通过改变电枢两端的电压来实现调速。特点是调速范围宽，可实现无级调速；调速平滑性好；机械特性硬度不变，稳定性好；调速过程中能量损耗小，效率高。但需要一套电压可调的直流电源，设备投资较大。改变磁通调速：通过改变励磁电流来改变主磁通的大小，从而实现调速。特点是调速方法简单，控制方便；调速范围较小；调速过程中能量损耗小，效率高；机械特性较软，转速变化率较大。2.什么是三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性？答案：固有机械特性：是指三相异步电动机在额定电压、额定频率下，按规定的接线方式接线，定子和转子电路中不外接任何电阻或电抗时所得到的机械特性。它反映了电动机本身的固有性能，是分析电动机运行性能的基础。人为机械特性：是指人为地改变电动机的某些参数（如电源电压、定子回路电阻、转子回路电阻、电源频率等）而得到的机械特性。人为机械特性可以根据实际需要进行调整，以满足不同的生产机械的要求。二、计算题1.一台他励直流电动机，额定功率=17kW，额定电压=220V，额定电流=（1）电动机的额定转矩；（2）理想空载转速；（3）固有机械特性的斜率β。解：（1）根据额定转矩的计算公式=9550，将=17k=（2）先计算电动势常数，根据=+，且=，可得：=理想空载转速=（3）转矩常数=固有机械特性的斜率β2.一台三相异步电动机，额定功率=30kW，额定电压=380V（1）电动机的磁极对数p；（2）额定转差率；（3）额定转矩。解：（1）根据异步电动机的同步转速公式=，异步电动机的额定转速接近同步转速。已知=50Hz，当p=2时，==1500（2）额定转差率=，将=1500r/=（3）根据额定转矩的计算公式=9550，将=30k=三、分析题1.分析三相异步电动机在启动时电流大而转矩小的原因。答案：三相异步电动机启动时，定子绕组直接加上额定电压，此时启动电流很大，主要原因如下：启动瞬间，电动机的转速n=0，转差率s=1。根据异步电动机的等效电路，此时转子绕组的感应电动势=s=（为转子不动时的感应电动势）达到最大。由于转子绕组的电抗=s=（为转子不动时的电抗），转子绕组的阻抗而启动转矩小的原因主要是：启动时，虽然转子电流很大，但转子功率因数cos=较低。因为启动时=较大，使得cos较小。根据异步电动机的转矩公式T=cos2.分析直流电动机采用降压启动的原理和优点。答案：原理：直流电动机启动时，如果直接加上额定电压，由于启动瞬间电枢转速n=0，反电动势=𝛷n=0，根据电枢电流公式=，此时电枢电流=会很大，可能会损坏电动机的换向器和绕组。降压启动是在启动时降低加在电动机电枢两端的电压优点：启动电流小：通过降低启动电压，有效地限制了启动电流，避免了过大的启动电流对电动机和电网的冲击，保护了电动机的绕组和换向器，同时也减少了对电网电压的影响。启动平稳：降压启动可以使电动机的启动过程更加平稳，减少了启动时的机械冲击，延长了电动机和生产机械的使用寿命。可实现无级调速：在启动过程中，可以根据需要连续地调节电枢电压，实现电动机的无级调速，满足不同生产机械的启动要求。四、设计题1.设计一个三相异步电动机的Y△降压启动控制电路，要求具有过载保护和短路保护功能，并简要说明其工作原理。设计：（1）所需电器元件：三相异步电动机、交流接触器（KM1、KM2、KM3）、热继电器（FR）、熔断器（FU）、按钮（SB1、SB2）等。（2）电路连接：主电路：电源经熔断器FU后，分别接至接触器KM1的主触点，KM1的主触点另一端接至接触器KM2和KM3的主触点。KM2的主触点用于将电动机定子绕组接成Y形，KM3的主触点用于将电动机定子绕组接成△形。电动机的三个绕组分别与KM2和KM3的主触点相连。热继电器FR的热元件串联在电动机的主电路中。控制电路：启动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM1、KM2、KM3的线圈以及热继电器FR的常闭触点等组成控制电路。按下启动按钮SB2，接触器KM1和KM2的线圈通电，KM1的主触点闭合，KM2的主触点将电动机定子绕组接成Y形，电动机开始Y形启动。经过一定时间后，时间继电器（未详细画出）动作，使KM2的线圈断电，KM3的线圈通电，KM3的主触点将电动机定子绕组接成△形，电动机进入正常运行状态。工作原理：启动过程：按下启动按钮SB2，接触器KM1和KM2的线圈得电，KM1的主触点闭合，接通电源，KM2的主触点将电动机定子绕组接成Y形，电动机以Y形接法启动。此时，电动机每相绕组承受的电压为电源线电压的，启动电流和启动转矩都相应减小。运行过程：当电动机转速接近额定转速时，时间继电器动作，使KM2的线圈断电，KM2的主触点断开，同时KM3的线圈得电，KM3的主触点闭合，将电动机定子绕组接成△形，电动机进入正常运行状态，每相绕组承受的电压为电源线电压。保护功能：熔断器FU用于短路保护，当电路发生短路时，熔断器的熔体熔断，切断电路。热继电器FR用于过载保护，当电动机过载时，热继电器的热元件发热，使常闭触点断开，切断控制电路，使接触器KM1、KM3的线圈断电，电动机停止运行。2.设计一个直流电动机的调速系统，采用改变电枢电压的方法进行调速，要求具有速度反馈和过流保护功能，并简要说明其工作原理。设计：（1）所需元件：直流电动机、晶闸管可控整流装置、速度传感器、放大器、比较器、过流继电器等。（2）电路连接：主电路：电源经晶闸管可控整流装置后为直流电动机的电枢供电。过流继电器的电流线圈串联在电动机的电枢电路中。控制电路：速度传感器安装在电动机的轴上，用于检测电动机的实际转速，并将转速信号转换为电信号。该电信号与给定的转速信号在比较器中进行比较，得到偏差信号。偏差信号经放大器放大后，控制晶闸管可控整流装置的触发脉冲相位，从而改变输出的直流电压，实现对电动机电枢电压的调节。工作原理：速度调节：给定一个转速信号，速度传感器检测电动机的实际转速并输出相应的电信号。比较器将实际转速信号与给定转速信号进行比较，得到偏差信号。如果实际转速低于给定转速，偏差信号为正，放大器将偏差信号放大后，控制晶闸管可控整流装置的触发脉冲提前，使输出的直流电压升高，电动机的转速随之升高；反之，如果实际转速高于给定转速，偏差信号为负，放大器将偏差信号放大后，控制晶闸管可控整流装置的触发脉冲滞后，使输出的直流电压降低，