电力拖动基础复习题教案资料

电力拖动基础复习题

《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/CeΦ-RaT/CaC TΦ2，各项的意义为①

同步转

速no=Ua/CeΦ②转速将Δn=-RaT/CaC TΦ2③斜率β=-Ra/CaC TΦ

2。

2。他励直流电机的自然（固有）特性的条件① Ua＝UN ②Φ=ΦN (I f=I fN) ③

电

枢不串电阻。

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，I st=（10～20）I N，带来影响①巨大的电磁力损

坏绕组

②保护装置的动作无法起动③换向的条件恶

化

④电网电的波动影响其它电机的正常工作⑤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00.n n n δ-=， 调速范围max min N

T T n D n =??=????， 平滑性1

K K n n ?-=， 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 < dT L / dn 。

13。 产生电力拖动系统过渡（动态）过程的内因有机械惯性、电磁惯性、热惯

性

外因有要求电机起动、制动、反向、调速。

14。 电力拖动系统过渡（动态）过程有：机械过渡过程（只考虑机械惯性的一

阶动态特性）

和 机械－电磁过渡过程（同时考虑机械惯性和电磁惯性的二阶动态特性）。

15. 电力拖动系统的运动状态为加速，减速，匀速是由 运动方程 中的T 与T L

之差 为

>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

22cos M M T C I ?'=Φ， 参数表达式为()()222

112211122r s r

s m pU T f r x x π''=??'+++????，工程实用公式为

2m m m s s s s T T =+ 。

17. 异步电机的自然特性的条件为 U 1 = U N f 1= f N 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=n s T=0) 最大转矩点D

(S=S m T=T m) 起动点Q (n=0 T=T st).

19. 异步电机直接起动时I=( 4

~ 7 ) I

1N

,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 K T =I st/I N ≤ 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-Δ)、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＝n

N

;若在0.5额定转速时进行电压反接制动瞬间n＝0.5n N ;

27. 交流异步电机的转差率为：

100%

s

s

n n

S

n

-

=?

；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n s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T L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

100%

s

s

n n

S

n

-

=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E f,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n s，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I st=（10～20）I N，带来影响：①巨大的电磁力损坏绕组，②保护装置的动作无法起动，③换向的条件恶化，④电网电的波动影响其它电机的正常工作，⑤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：

2

375

L

GD dn

T T

dt

-=g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）

A 固有特性

B 降压人为特性

C转子串电阻人为特性 D 转速反转反接制动

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 反向电动特性 J 正向回馈制动

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

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

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P N＝90kW，额定电压U N＝440V，额定电流I N＝224A，额定转速n N＝1500 r／min，电枢回路总电阻R a＝0.0938 Ω，电机原带位能负载工作在额定电动状态。试求：①要求制动开始时限止最大制动电流为2.2I N，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？②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:①额定时的感应电势：4402240.0938419

aN N N a

E U I R

=-=-?=伏

电动势系数：4190.279

1500

aN

e

N

E

C n

Φ===

（1）能耗制动应串电阻值：

419

0.09380.756

2.2 2.2224

aN

n a

N

E

R R

I

=-=-=

?

欧

稳定时转速是：

1

(0.09380.756)

224682min

0,279

a n

W N

e

R R r

n I

C

++

=-=-?=-

Φ

（2

）电压反接制动时

4404190.0938 1.6492.2 2.2224

N aN F a N U E R R I ++=-=-=?欧 稳定时转速是：

2440(0.0938 1.649)2242976min 0.2790,279

N a F W N e e U R R r n I C C ++=--=--?=-ΦΦ ② 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P N ＝250KW ，额定电压U N ＝380V ，额定转速n N ＝730r/min ，过载能力λm ＝2.6。试求：①额定转差率S N ，额定转矩T N ，最大转矩T m 和所对应的临界转差率S m ；②当S ＝0.015时的转速n 及转矩T 。

解: ① 额定转差率750730100% 2.67%750

N S -=?=， 额定转矩2509550

95503270.5()730N N N P T N m n ===g ， 最大转矩 2.63270.58503.3()m m N T T N m λ==?=g

临界转差率22(1) 2.67(2.6 2.61)13.35%m N m m S S λλ=-=+-=

② 当S ＝0.015时的转速(1)750(10.015)738.75(/min)S n n S r =-=-=

转矩

0.0150.13350.13350.015228503.31887()m m m S S S S

T T N m ?===++g

3、已知他励直流电动机的额定功率P N ＝15kW ，额定电压U N ＝230V ，额定电流I N ＝75A ，额定转速n N ＝1200 r ／min ，电枢回路总电阻R a ＝0.25 Ω，电机原带反抗性恒转矩负载工作在额定电动状态。试求：① 要求制动开始时限止最大制动电流为2I N ，电压反接制动时电枢回路应串R F ＝？② 若采用能耗制动，允许最大的制动转矩为2.5T N ，应在电枢回路接入的电阻R n ＝？③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: ① 2230750.250.25 2.940.25 2.69()2275

a a F a aN U E R R I --?-?=-=-=-=Ω-? ② 230750.250.25 1.130.250.88()2.5 2.575

a n a aN E R R I -?=-=-=-=Ω? ③ 此电机的电势系数为：230750.250.1761200aN aN aN a e N N E U I R C n n --?Φ=

=== 能耗制动时的稳定时转速是：

1(0.250.88)75481.5min 0.176

a n W N e R R r n I C ++=-=-?=-Φ 电压反接制动时的稳定时转速是：

2230(0.25 2.69)752560min 0.1760.176

N a F W N e e U R R r n I C C ++=--=--?=-ΦΦ

4、一台三相四极异步电动机，额定功率P N ＝22KW ，额定转速n N ＝1440r/min ，f 1N ＝50Hz ；当此电机用在60Hz 频率的电源上，且U 1、I 2cos φ2，转差率S N 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：106060501500(/min)2

f n r p ?=== 额定转差率：00150014400.041500

N n n S n --=== 额定转矩为：229550

9550146()1440N N N P T N m n ===g 当f ＝60HZ 时：由于U 1、I 2cos φ2，转差率S N 保持不变，则U 1≈E 1＝

4.44f 1kw 1N 1Фm 不变，

但f 1提高了1.2倍，在U1不变的情况下只有Фm 下降1.2倍。 ∴转矩为：22146cos 122()1.2 1.2

N m m T T C I N m ?''=Φ===g 转速为：06060(1)(10.04)1728(/min)2

N n n S r ?'=-=-= 功率为：122172822()95509550

T n P Kw ??=== 5、他励直流电动机的数据为： U N ＝440V ， I N ＝76A ， n N ＝1000 r ／min ，电枢回路总电阻R a ＝0.065RN ，带0.8T N 位能负载运行在电动状态。试求：① 若以2T N 制动转矩进行电压反接制动，需串电阻R F ＝？② 在上述制动到1.5T N 时再改换2.5TN 制动转矩进行能耗制动，需串电阻R n ＝？③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: ①电枢电阻为：4400.0650.065

0.376()76a N R R ===Ω 电势系数为：440760.3760.41141000

N N a e N U I R C n --?Φ=== 带0.8T N 时的转速为：0.84400.8760.3761014(/min)0.4114

N N a e U I R n r C --??=

==Φ

电压反接制动所串电阻

4400.41141014

0.376 5.263()

2276

N a

F a

a

U E

R R

I

++?

=-=-=Ω

?

②当上面电压反接制动到1.5T N时对应的转速为：

1.5()440 1.576 5.639

493(/)

0.4114

N N a F

e

U I R R

n r min

C

-++-+??

'===

Φ

此时再限流2.5I N的能耗制动，电枢应串电阻为：

0.4114493

0.376 1.0670.3760.691()

2.5 2.576

e

n a

N

C n

R R

I

'

Φ?

=-=-=-=Ω

?

③静态特性和转速n及转矩T的动态特性曲线绘制如下：

6、一台三相绕线转子异步电动机的额定值为：P N＝150KW, U N＝380V, λm＝

2.6 n N=1455r/min，E2N＝213V，I2N＝420A.。试求：①起动转矩Tst＝？

②若使起动转矩增大一倍，转子每相绕组应串多大电阻？

解: ①额定转矩为：

150

95509550984.5()

1455

N

N

N

P

T N m

n

===g

转差率为：0

15001455

0.03

1500

N

n n

S

n

--

===

临界转差率为：22

(1)0.03(2.6 2.61)0.15

m N m m

S Sλλ

=-=-=

起动转矩为：122 2.6984.5751()0.151/0.15

m m st m S T T N m S ??=

==++g ② 串电阻后： 过载系数为： 2.6984.5 1.722751

m m ST T T λ?'===?

临界转差率为：(1(1.7 3.08m st m S S λ''=+=?= 转子电阻为：

20.00878()r ===Ω 应串电阻为： 2 3.08(1)(1)0.008780.172()0.15

m m S R r S Ω'=-=-=Ω