电力拖动及控制试题(有详细答案)_电力拖动试题及答案

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函授站：能源与环境学院 课程名称：电力拖动与控制 使用专业、年级：机械11

任课教师： 考试方式：

一、填空题（每空1分，共25分）

1．某起重机的提升机构，所吊重物的重力为3400N，以0.42 m/s的速度等速上升，此时电动机的转速为975r/min。忽略传动损耗，那么折算到电动机轴上的负载转矩为 N.m，折算到电动机轴上的重物的飞轮力矩为 N.m2。

2． 一台Z2型他励直流电动机的铭牌数据为：PN=4kW，UN=220V，IN=22.7A，nN=1500r/min。已知铜损占总损耗的1/2。则电枢电阻Ra=

Ω，电势系数CeΦN= V/(r/min)，转矩系数CeΦN= N.m/A，理想空载转速n0= r/min，额定转矩TN＝ N.m。

3．他励直流电动机的调速方法有改变电压、改变电阻和改变磁通

等方法。

4．他励直流电动机降低电枢端电压调速可以实现恒转矩调速； 而

在弱磁调速时可以实现恒功率调速。

5．电力拖动系统由电动机及其供电电源、传动机构、执行机构和电气控制装置等部分组成。

6．三相异步电动机的电磁转矩与异步电动机的转矩常数 和电源电压的平方的乘积成正比。异步电机接电源时，s=1时地电磁转矩称为起动转矩，当电动机各参数及电源频率不变时，它与电源电压的平方的平方成正比。

7．异步电动机的能耗制动过程中，改变定子绕组中直流电流和定子绕组串电阻 的大小均可调节制动转矩的数值。

8． 三相笼型异步电动机减压起动的方法有：定子绕组串电阻减压起动、星--三角减压起动、延边三角形减压起动 等。

二、简答题（共35分）

1．他励直流电动机的制动方法有哪几种？画出各自对应的人为机械特性图，并简述其特点。（11分）

答：他励直流电动机常用的的电气制动方法有：能耗制动、反接制

动和发电回馈制动。

电枢回路串接电阻Rpa时的人为特性人为机械特性方程为

改变电源电压时的人为机械特性

人为机械特性方程为

改变磁通时的人为机械特性

人为机械特性方程式为

2．试列举出三种以上异步电动机的调速方法，简述其调速原理和特点。（9分）答：变极对数调速方法

这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；

变频调速方法

变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

串级调速

串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采

用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70％－90％的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。

3．交流接触器为什么要安装短路环？其原理是什么？（8分）交流接触器的铁心由硅钢片叠压而成，这样可以减少交变磁通在铁心中的涡流和磁滞损耗。在有交变电流通过电磁线圈时，线圈对衔铁的吸引力也是交变的.当交流电流通过零值时，线圈磁通变为零，对衔铁的吸引力也为零，衔铁在复位弹簧作用下将产生释放趋势，这使动静铁心之间的吸引力随着交流电的变化而变化，从而产生变化和噪声加速动静铁心接触产生的磨损，引起给合不良，严重时还会使触点烧蚀。为了消除此弊端，在铁心柱端面的一部分嵌入一只铜环即短路环，该短路环相当于变压器的副边绕组，在线圈通入交流电时不仅线圈产生磁通，短路环中的感应电流也产生磁通，此时短路环相当于纯电感电路。从纯电感电路的相位可知，线圈电流磁通与短路环感应电流磁通不同时为零，即电源输入的交变电流通过零值时短路环感应电流不为零，此时它的磁通对衔铁对将起着吸咐作用，从而克服了衔铁被释放的趋势，使衔铁在通电过程

总是处于吸合状态，明显减少了振动噪声。

4．电动机发出的热量去向是怎样的？电动机按发热的不同情况有哪三种工作制？（7分）

答：电动机的热源来自电机内部，即电流流过定子绕组时产生的铜损耗，在铁芯内当磁通变化时所产生的铁损耗，轴承摩擦所产生的机械损耗及附加损耗。电机产生的热量，首先借传导作用传送到电机的外表面，然后借辐射和对流作用将热量从电机外表面散发到周围冷却介质中去。电动机按发热的不同情况三种工作制，即连续（长期）工作制、短时工作制、重复短时工作制。

三、计算题（共25分）

1．某他励直流电动机的额定数据为：PN=7.5kW，UN=220V，IN=41A，nN=1500r/min，试绘制：

（1）固有机械特性曲线。

（2）电枢电路串电阻Rpa0.2RN时的人为机械特性曲线。（10分）解：（1）固有机械特性 ①估算电枢电阻Ra

UNINPN1031 Ra22IN1220417.51030.452 2241②计算CeN

CeNUNINRa220410.4520.1454V(r/min)1 nN1500

③理想空载转速n0 n0④额定电磁转矩TN

UN2201513r/min CeN0.1454TN9.55CeNIN9.550.14544157Nm

注：理想空载点（n01513r/min，T0）；额定运行点（nnN1500r/min，TN57Nm）；绘出固有机械特性，如图直线1。（2）电枢电路串电阻Rpa0.2RN时的人为机械特性。①理想空载转速n01513r/min ②TTN时电动机的转速nRN

nRNn0RaRc0.4520.20.452T1513571358r/min通过2N29.550.14549.55CeN（nn01513r/min，T0）及（nnN1500r/min，TTN57Nm）两点连一直线，即电枢电路串电阻Rpa0.2RN时的人为机械特性，如图直线

140012001000n(r/min)******0500600700T(N·m)

2．某三相四极笼型异步电动机，其定子绕组Y联结，该电动机的部分技术数据为： U1N= 380V，nN=1430r/min，KT =2.2，用它来拖动Tz=0.9TN的恒转矩负载运行。求：

（1）电动机的转速。

（2）电源电压降低到0.9UN时电动机的转速。

（3）频率降低到0.8fN、保持E1/f1不变时电动机的转速。（15分）解：sNn0n150014300.0467n1500

smsN(TT21)0.0467(2.22.221)0.19422

TTsms(maxmax1)0.0467(2.22.221)0.1942TT

（1）当TZ=0.8TN时，利用实用公式

Tem2TTNmsms0.8TN

22.2TNs0.19420.1942s

得s0.0366(或s1.0318舍去)则电机转速n(1s)n01445r/min（2）当U’1=0.8UN时，2T'0.8Tmax0.642.2TN1.408TN max最大转矩0.8TN利用实用公式

21.408TNs'0.19420.1942s'

得s'0.0605(或s'0.6232舍去)则电机转速n'(1s')n01410r/min

（3）频率降低到0.7fN=35Hz，保持E1/f1不变时，nmsmn0C

TTsms(maxmax1)TT最大转矩保持不变，则由

2可知nsn0smn0C

即固有特性上运行时的转速降落（同步转速与运行转速之差）与频率改变后机械特性上运行时的转速降落（频率改变后的同步转速与运行转速之差）相等。

固有机械特性上运行转速降落nsn0n0n1500144555r/min

''n0频率降低后的同步转速0.7n01050r/min ''n''nn995r/min 0频率降低后的电机转速

四、下图为三相鼠笼式异步电动机定子串电阻降压启动控制电路，试分析该电动机启动、停止控制过程，并说明该电路有哪几种保护。（15分）

学生班级________________学生学号：□□□□□□□□□□□□学生姓名：________________

………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………

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