直流电力拖动习题集答案.doc

1、 1 1、 什么叫电力拖动系统？ 答：电力拖动系统是指由各种电动机作为原动机，拖动各种生产机械（如起重机的大车和小车、龙门刨床的工作台等），完成一定生产任务的系统。 2、 什么叫单轴系统？什么叫多轴系统？为什么要把多轴系统折算成单轴系统？ 答：在电力拖动系统中，若电动机和工作机构直接相连，这种系统称为单轴系统。若电动机和工作机构通过传动机构相连，这种系统我们称为多轴系统。 多轴电力拖动系统的运动情况比单轴系统就复杂多了。若按多轴，要列出每根轴自身的运动方程式，再列出各轴之间互相联系的方程式，最后联立求解这些方 程，才能分析研究整个系统的运动比较复杂。为了简化分析计算，通常把传动机构和工作机构看

2、成一个整体，且等效成一个负载，直接作用在电动机轴上，变多轴系统为单轴系统，再用运动方程式来研究分析，这样简单方便。 3、 常见的生产机械的负载特性有哪几种？位能性恒转矩负载与反抗性恒转矩负载有何区别？ 答：常见的生产机械的负载特性有恒转矩负载特性、恒功率负载特性及转矩随转速而变的其它负载特性。其中恒转矩负载特性分为反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载， 反抗性恒转矩负载 的大小恒定不变，而方向总是与转速的方向相反，即负载转矩始终 是阻碍运动的。 位能性恒转矩负载的大小和方向都不随转速而发生变化。 4、 运用拖动系统的运动方程式，说明系统旋转运动的三种状态。 答： dtdnGDTTL 3752（

3、1）当 T TL， 0dtdn 时，系统作加速运动，电动机把从电网吸收的电能转变为旋转系统的动能，使系统的动能增加。 （ 2）当 T TL， dtdn 0 时，系统作减速运动，系统将放出的动能转变为电能反馈回电网，使系统的动能减少。 （ 3）当 T TL， 0dtdn 时， n=常数（或 n=0），系统处于恒转速运行（或静止）状态。系统既不放出动能，也不吸收动能。 5、 他励直流电动机的机械特性指的是什么？ 答：直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压，励磁电流、电枢回路电阻为恒定值的条件下，即电动机处于稳定运行时，电动机的转速 n 与电磁转矩 T之间的关系： n=f(T)。 6、 什么叫他励

4、直流电动机的固有机械特性？什么叫人为机械特性？ 答：他励直流电动机的固有机械特性是指在额定电压和额定磁通下，电枢电路没有外接电阻时，电动机转速与电磁转矩 的关系。 2 一般是改变固有特性三个条件中（ aNN RRUU , ）任何一个条件后得到的机械特性称为人为机械特性 7、 试说明他励直流电动机三种人为机械特性的特点。 答： 1电枢串电阻人为特性的特点是： （ 1）理想空载转速 n0 不变。 （ 2）机械特性的斜率 随 Sa RR 的增大而增大，特性变软。 2、降低电枢电压 U 时的人为特性的特点是： （ 1）斜率 不变，对应不同电压的人为 特性互相平行。 （ 2）理想空载转速 0n 与电枢电

5、压 U 成正比。 3减弱磁通的人为特性的特点是： （ 1）磁通减弱会使 0n 升高， 0n 与 成反比。 （ 2）磁通减弱会使斜率 加大， 2与 成反比。 （ 3）人为机械特性是一族直线，但既不平行，又非放射形。磁通减弱时，特性上移，而且变软 。 8、 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是什么？ 答：拖动系统稳定运行的必要和充分条件是： 1电动机的机械特性与生产机械的负载特性有交点，即存在 LTT ； 2在交点所对应的转速之上（ 0n ），应保证 LTT （使电动机减速）；而在这一转速之下（ 0n ），则要求 LTT （使电动机加速）。 9、 直流电动机为什么不能直接 起动？如果直接起动会引起

6、什么后果？ 答：因为直流电动机在起动瞬间（ n=0 时），此时电枢电流，aNst RUI 由于电枢电阻 aR 很小，所以直接起动电流将达到额定电流的 1020 倍。这样大的电流会使电动机换向困难，甚至产生环火烧坏电机。另外过大的起动电流会引起电网电压下降，影响电网上其他用户的正常用电。因此，必须不允许直接起动。 10、 直流电动机的起动方法有几种？ 答：直流电动机的起动 方法一般分为直接起动（极小容量电动机）、电枢回路串电阻起动和降低电枢电压起动。 3 11、 当电动机拖动恒转矩负载时，应采用什么调速方式？拖动恒功率负载时，又应采用什么样的调速方式？ 答：当电动机拖动恒转矩负载时，应采用恒转矩

7、调速。拖动恒功率负载时，又应采用恒功率调速方式。 12、 为什么恒转矩负载最好选用恒转矩调速方式？ 答： 假设有一恒转矩负载 LT ， 采用弱磁调速（恒功率调速）。则转速稳定时，有 常数 LaT TICT 因为恒功率调速 是减弱磁通调速，要想产生恒定转矩与负载转矩平衡，由上式可以看出， aI 必须与 成反比而改变。无法做到保持电枢电流为额定值不变。 常数 LaT TInkC 常数nIa 常数m inm inm axm ax nInI 常数m inm axm inm ax nnII 如以最高转速时的电枢电流为额定值，即取 NII max ，则在低速运转时，电枢电流将小 于额定值，电动机得不到充分

8、利用，造成浪费。反之，如取最低转速时的电枢电流为额定值， NII min ，则在高速运转时，电枢电流将超过额定值，影响电动机的寿命。 13、 他励直流电动机的三种调速方法各属于什么调速方式？ 答： 串电阻调速和降压调速属于恒转矩调速 ，弱磁调速属于恒顾虑调速。 14、 如何改变他励直流电动机的旋转方向？ 答： 由电动机电磁转矩的表达式 aT ICT 可知，要改变电磁转矩的方向，从理论上讲，一是保持电动机励磁电流方向（磁场方向）不变 而改变电枢电流方向，即改变电枢电压极性。二是保持电枢电压极性不变而改变励磁电流方向。注意，同时改变电枢电流和励磁电流的方向，电动机的转向不变。 15、 怎样实现他励

9、直流电动机的能耗制动？ 答： 当需要制动时，保持励磁电流不变，将电枢两端的电源断开，在定子两相回路中，接入直流电源和制动电阻 BR 。 在这一瞬间，由于拖动系统的机械惯性作用，电动机的转速来不及改变，又由于磁通不变，于是 aE 的大小和方向均未变。因 aEU ,0 将在电枢闭合回路中产生电流 aBI ， BaaaB RR EI 为负值，表明它的方向与电动状态时相反，如图中虚线所示。由此而产生的电磁转矩 BT 也与电动状态时的 T 相反，成为制动性质4 的转矩对电动机进行制动。这时电动机由生产机械的惯性作用拖动而发电，将生产机械贮存的动能转换成电能，消耗在电阻 )( Ba RR 上，直到电动机停

10、止转动为止， 所以这种制动方式称为能耗制动。 16、 采用能耗制动和电压反接制动进行系统停车时都需要在电枢回路串入制动电阻，那么哪一种串入的电阻更大些？为什么？ 答：电压反接制动时串入的电阻更大些。能耗制动是断开电动机的电源，而电压反接制动是给电动机加反相电源。 能耗制动：aNaB RIER )5.22(电压反接制动：aNaNB RIEUR )5.22(17、 什么叫回馈制动？有何特点？ 答：在电动状态下运行的电动机，如电动机的转速高于理想空载转速，电动机便处于回馈制动状态。 回馈制动的机械特性方程式与电动状态时完全一样，只不过 0nn 时，UnCE Nea ，电枢电流 0 REUI aa ，

11、即为负值，电磁转矩 T 随 aI 的反向而反向，对电动机起制动作用。电动状态时，电枢电流为正值，由电网的正端流向电动机。回馈制动时，电枢电流为负值，电流由电枢流向电网的正端（将机械能转变成电 能回馈给电网），由此称这种状态为回馈制动状态。 回馈制动分为正向回馈制动，机械特性位于第二象限；反向回馈制动位于第四象限。 18、 当提升机下放重物时，要使他励电动机在低于理想空载转速下运行，应采用什么制动方法？若在高于理想空载转速下运行，又应采用什么制动方法？ 答： 要使他励电动机在低于理想空载转速下运行采用倒拉反转制动，在高于理想空载转速下运行采用回馈制动。 19、 一台直流他励电动机的额定数据为：

12、PN=21kW， UN=220V， IN=112A，nN=950r/min， Ra=0.45 。求固有特性方程并 点绘固有特性曲线。 解： 18.09 5 0 45.01 1 22 2 0 N aNNNe n RIUC 72.118.055.955.9 eNT CC m in/1 2 2 218.02200 rCUn Ne N 5 43.172.118.0 45.02 NTeaCC R TTnn 43.11 2 2 20 20、 一台他励电动机的铭牌数据为： PN=40kW， UN=220V， IN=207.5A，Ra=0.067 。（ 1）如果电枢电路不串接电阻起动，则起动电流为额定电流的几

13、倍？（ 2）如将起动电流限制为 NI5.1 ，求应 串入电枢电路的电阻值。 解： （ 1） ARUI aNts 6.3 2 8 30 6 7.0 2 2 0 设起动 电流倍数为 K 8.155.2 0 7 6.3 2 8 3 NstIIK （ 2） 如将起动电流限制为 NI5.1 ，设串入电枢电路的电阻为 BR , NBa Nts IRR UI 5.15.2075.1067.0 220 BR 64.0BR 21、 一台他励直流电动机数据为： PN=7.5kW， UN=110V， IN=79.84A，nN=1500r/min 电枢回路电阻 1014.0aR ，求：（ 1） NNUU , 条件下，

14、电枢电流 AIa 60 时转速是多少？（ 2） NUU 条件下，主磁通减少 %15 ，负载转矩为 NT 不变时，电动机电枢电流与转速是多少？（ 3） NNUU , 条件下，负载转矩为 NT8.0 ，转速为 min/)800( r ，电枢回路应串入多大电阻？ 解： （ 1） 0 6 8.01 5 0 0 1 0 1 4.084.791 1 0 N aNNNe n RIUCm i n/1 5 2 8600 6 8.0 1 0 1 4.00 6 8.0 1 1 0 rIC RC Un aNe aNe N （ 2） NNTN ICT aT ICT TTN A。 III NNNNNa 9.9384.79

15、85.0 1850 6 m i n/1 7 8 49.9385.00 6 8.0 1 0 1 4.085.00 6 8.0 1 1 0 rIC RCUn ae ae N （ 3）当 负载转矩为 NT8.0 时， Na II 8.0 aNe aNe N IC RCUn 84.798.0068.01014.0068.0 110800 R R=2.47 22、 一台 61ZZ 他励直流电动机， PN=10kW， UN=220V， IN=53.8A，nN=1500r/min ，电枢电阻 Ra=0.13 试计算：（ 1）直接起动时，最初起动电流 1I ；（ 2）若限制起动电流不过 100A，采用电枢串电

16、阻起动时应串入的最 小起动电阻值； （ 1） ARUI aN 3.1 6 9 213.02 2 01 （ 2） 如将起动电流限制为 100A，设串入电枢电路的电阻为 BR , Ba Nts RRUI 10013.0 220 BR 07.2BR 23、 他励直流电动机的数据为 PN=30kW， UN=220V， IN=158.5A，nN=1000r/min， Ra=0.1 TL=0.8TN 求：（ 1）电动机的转速；（ 2）电枢回路串入 3.0电阻时的稳态转速；（ 3）电压降至 188V 时，降压瞬间的电枢电流和降压后的稳态转速；（ 4）将磁通减弱至 80% N 时的稳态转速。 解： （ 1）

17、204.01000 1.05.158220 N aNNNe n RIUCTL=0.8TN Ia=0.8IN m i n/1 0 1 65.1 5 88.02 0 4.0 1.02 0 4.0 2 2 0 rIC RC Un aNe aNe N （ 2） m i n/8 3 05.1 5 88.02 0 4.0 3.01.02 0 4.0 2 2 0 rIC RRC Un aNeaNe N （ 3） 电压降至 188V 时，降压瞬间转速不能突变， min/1016rn 降压瞬间 电枢电流 AR nCUR EUI a Neaa 6.1 9 21.0 1 0 1 62 0 4.01 8 8 降压后的

18、稳态电枢电流 Ia=0.8IN 7 稳态转速 m i n/8595.1588.0204.0 1.0204.0 188 rIC RC Un aNe aNe （ 4）当 磁通减弱至 80% N 时， AIIIINN NNaNa 5.1588.0 8.0 m i n/1 2 5 15.1 5 88.02 0 4.0 1.08.02 0 4.0 2 2 0 rIC RCUn ae ae N 24、一台 他励直流电动机，其铭牌数据为： PN=10kW， UN=110V， IN=112.1A，nN=750r/min，测得 1.0aR ， 设电机原工作在额定电动状态，负载为反抗性。 （ 1）将电压反接，要使

19、最大制动电流为 2.2IN，求应串电阻的值；（ 2）在制动到0n 时，不切断电源，电机能否反向运行？试求出稳态转速，此时电机工作在什么状态？ 解： 1 3 2.07 5 0 1.01.1 1 21 1 0 N aNNNe n RIUC当采用电压反接时， NUU NB II 2.2 aNe BaNe N IC RRC Un )1.1 1 22.2(1 3 2.01.01 3 2.0 1 1 07 5 0 BR 71.0BR （ 2）在制动到 0n 时 aNe BaNe N IC RRC Un aI1 3 2.0 71.01.01 3 2.0 1 1 00 AIa 135 所以电动机可以反转。Na

20、 II AII Na 1.112，电动机反转稳态运行时 m i n/1.1 4 5)1.1 1 2(1 3 2.0 71.01.01 3 2.0 1 1 0 rIC RRC Un aNe BaNe N 25、 一台他励直流电动机的 PN=17kW， UN=110V， IN=185A， nN=1000r/min，8 已知电动机最 大允许电流 Imax=1.8IN， 电动机拖动 TL=0.8TN 负载电动运行。试求：（ 1）采用能耗制动停车，电枢应串入多大电阻？（ 2）采用电压反接制动停车，电枢应串入多大电阻？ 解： （ 1） 065.0185 10171851103232 232 N NNNa I PIUR1.01000 065.0185110 N aNNNe n RIUC m i n/1 0 0 41 8 58.01.00 6 5.01.01 1 0 rIC RC Un aNe aNe N NBa NeBa aB IRR nCRR EI 111 8 58.10 6 5.0 1 0 0 11.0 1 BR 24.01BR （ 2）NBa NeBa aB IRR nCURR EUI 8.122 1 8 58.10 6 5.0 1 0 0 11.01 1 0 2 BR 56.02BR