(整理)《電氣傳動(dòng)與調(diào)速系統(tǒng)》課程思考題與習(xí)題解答

1、.第一章 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1、直流電機(jī)定轉(zhuǎn)子各由哪些主要部件組成？各部件的主要作用是什么？直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。包括：（l）主磁極由主極鐵心和套在鐵心上的勵(lì)磁繞組組成，它的作用是建立主磁場(chǎng)。（2）換向（附加）極由換向極鐵心和套在上面的換向極繞組組成，用來(lái)改善直流電機(jī)的換向。（3）電刷裝置由電刷、刷握和匯流條組成，它是將直流電引人或引出電樞的裝置。（4）機(jī)座即電機(jī)定子外殼，起固定與支撐的作用，同時(shí)又是主磁路的一部分。 圖1-1直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)1-風(fēng)扇 2-機(jī)座 3-電樞 4-主磁極 5-電刷裝置 6-換向器 7-接線(xiàn)板 8-出線(xiàn)盒 9-換向磁極 10-端蓋 11-軸2、直流電機(jī)銘牌上的額定

2、功率、額定電壓、額定電流，對(duì)于發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)各指什么？直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)：對(duì)發(fā)電機(jī)額定功率指能夠輸出的最大電功率，額定電壓和額定電流指輸出最高電壓和最大電流（PN。UNIN）；而對(duì)電動(dòng)機(jī)額定功率指能夠輸出的最大機(jī)械功率，額電流指允許輸人的最高電壓和最大電流（PN=UUINN）。3、直流電機(jī)有哪幾種勵(lì)磁方式？不同勵(lì)磁方式的電動(dòng)機(jī)如何實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)？流電機(jī)的勵(lì)磁方式分為：他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)。單獨(dú)改變勵(lì)磁繞組極性或者電樞繞組極性都可使用機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，如果兩者極性同時(shí)改變，電機(jī)仍將沿原方向運(yùn)轉(zhuǎn)。4、什么叫電樞反應(yīng)？它對(duì)電機(jī)產(chǎn)生哪些影響？“電樞反應(yīng)”就是電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響。產(chǎn)生的影響包括：使主磁場(chǎng)發(fā)生畸

3、變，磁力線(xiàn)不再對(duì)稱(chēng)于磁極軸線(xiàn)；物理中線(xiàn)偏離幾何中線(xiàn)不再重合，幾何中線(xiàn)處磁場(chǎng)不再為0；削弱了主磁場(chǎng)。這些影響將對(duì)直流電機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生惡劣作用，必須設(shè)法消除。5、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)有哪些特點(diǎn)？串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)是一條非線(xiàn)性的軟特性，當(dāng)軸上負(fù)載為0時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速，所以串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不允許輕載工作；由于它的電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)；由于電樞與勵(lì)磁繞組串聯(lián)，通人直流或交流電流電機(jī)都不受影響，所以在交流電源情況下亦可正常工作。6直流發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電樞電壓之間的方向相同還是相反？各有何物理意義？直流發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與原動(dòng)機(jī)輸人的

4、拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩方向相反，是一對(duì)作用力和反作用力的關(guān)系。隨發(fā)電機(jī)輸出電流的增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大（T=），所需的輸人轉(zhuǎn)矩也隨著增大，才能維持輸人轉(zhuǎn)矩與阻轉(zhuǎn)矩之間的平衡，使電機(jī)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)功割磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電樞外加電壓方向相反，故為反電勢(shì)，它維持了電壓平衡關(guān)系，限制了電樞電流的大小Ia（UaEa）/（RaRL），不致使電動(dòng)機(jī)電流過(guò)大。 7直流發(fā)電機(jī)的外特性受哪幾個(gè)因素影響？直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性受哪幾個(gè)因素影響？ 直流發(fā)電機(jī)的輸出特性（UaEa-IaRa）受轉(zhuǎn)速的高低、主磁場(chǎng)的強(qiáng)弱以及電樞回路電阻大小的影響（EaCe沖n）：直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性，受外加電樞電壓通人勵(lì)磁電流所建立的主磁場(chǎng)以

5、及電樞回路電阻大小的影響。 8二負(fù)載的機(jī)械特性有哪幾種？負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間各有什么關(guān)系？ 負(fù)載的機(jī)械特性分為三大類(lèi)，即恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載、泵類(lèi)和通風(fēng)機(jī)負(fù)載。其中恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載兩種。 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變而與轉(zhuǎn)速的方向永遠(yuǎn)相反。而位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載大小不變方向也不變，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反；當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相同。 恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速之間成反比。（TK/n）泵類(lèi)和通風(fēng)機(jī)負(fù)載的大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比（TKn2）9改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、電樞回路電阻或勵(lì)磁電流時(shí)，機(jī)械特性將如何變化？改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，

6、機(jī)械特性的斜率不變，理想空載轉(zhuǎn)速n。與電壓成正比變化，所以特性平行移動(dòng)；增大電樞回路電阻，no不變，特性的斜率p隨阻值正比增大，所以特性變軟;減小勵(lì)磁電流，主磁場(chǎng)減弱，上升，特性的斜率也增大。10電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能指標(biāo)有哪些？各如何定義？電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能指標(biāo)有：（l）調(diào)速范圍電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。（2）調(diào)速精度（靜差率）在調(diào)速范圍內(nèi)最低轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性曲線(xiàn)上的額定速降nN。與該曲線(xiàn)上的比值。（3）平滑性 定義為相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比。11直流發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的功率流程圖有何不同？可變損耗和不變損耗各指什么？直流發(fā)電機(jī)的功率流程是原動(dòng)機(jī)輸人機(jī)械功率，減去空載損耗，轉(zhuǎn)化成電磁功率，

7、再減去電樞（與勵(lì)磁）損耗，輸出電功率。圖l11直流電機(jī)的功率流程圖a）直流發(fā)電機(jī)的功率關(guān)系b）直流電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系直流電動(dòng)機(jī)的功率流程是從電源輸人電功率，減去電樞（與勵(lì)磁）損耗，轉(zhuǎn)化成電磁功率，再減去空載損耗，在軸上輸出機(jī)械功率?？勺儞p耗指的是電樞（與勵(lì)磁）損耗，也叫銅損耗，它與電樞（勵(lì)磁）電流的平方成正比。 不變損耗指的是空載磨擦損耗和鐵心損耗，它們與電流大小無(wú)關(guān)。 12他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)為什么不允許直接起動(dòng)？可采用什么方法起動(dòng)？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速為0，反電勢(shì)亦為0Ea=，電源電壓全部加在電樞電阻上，電流過(guò)大，所以不允許直接起動(dòng)。可以采用降低電源電壓或電樞回路電阻串電阻的方法起動(dòng)。

8、13決定電動(dòng)機(jī)起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的三要素是什么？決定電動(dòng)機(jī)起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的三要素是：起始值、穩(wěn)態(tài)值和機(jī)電時(shí)間常數(shù)。 14如何判斷電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)、制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)？判斷電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)要看電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的方向相同還是相反，電磁轉(zhuǎn)矩是拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩還是阻轉(zhuǎn)矩；同時(shí)還要看感應(yīng)電勢(shì)Ea與電樞電壓Ua的方向相同還是相反，感應(yīng)電勢(shì)是輸出電勢(shì)還是反電勢(shì)。電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)T與n同向，T表現(xiàn)為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Ea與Ua反向，Ea表現(xiàn)為反電勢(shì)。發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)T與n反向，T表現(xiàn)為阻轉(zhuǎn)矩，Ea與Ua同向，Ea表現(xiàn)為輸出電勢(shì)。制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)與發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)相同，只不過(guò)慣性動(dòng)能或位能所發(fā)出的電沒(méi)有輸出，而是全部消耗在電樞

9、回路的電阻上，變?yōu)闊崮苌l(fā)掉。 15三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有哪些特點(diǎn)？其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、幅值和極對(duì)數(shù)各取決于什么？三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)性質(zhì)如下：轉(zhuǎn)速：為同步速，與電源頻率成正比，與定子極對(duì)數(shù)成反比。轉(zhuǎn)向：取決于輸人電流的相序，電機(jī)總是由超前相向滯后相的方向旋轉(zhuǎn)。幅值大?。夯ù艅?shì)F11.35W1KWI1/P瞬時(shí)位置：哪相電流達(dá)正最大值時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值恰好轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線(xiàn)處。極對(duì)數(shù)：取決于定子繞組在定子槽中的布置，或者說(shuō)取決于定于繞組元件的節(jié)距。16畫(huà)出三相異步電動(dòng)機(jī)的T型等值電路，寫(xiě)出基本方程式。 17改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)定于端電壓或轉(zhuǎn)子回路串人電阻將使機(jī)械特性如何變化？ 改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)

10、機(jī)定子端電壓時(shí)，同步速nl不受影響，根據(jù)參數(shù)表達(dá)式可看出，臨界轉(zhuǎn)差的大小不變，電磁轉(zhuǎn)矩的平方與電源電壓成正比，所以當(dāng)降低定子電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)矩都會(huì)成平方倍減小，這顯然會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行造成重要影響，在拖動(dòng)重載時(shí)甚至無(wú)法正常工作。當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串人電阻時(shí)，同步速n1也不受影響，根據(jù)參數(shù)表達(dá)式臨界轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻大小無(wú)關(guān)，而臨界轉(zhuǎn)差的大小與轉(zhuǎn)子電阻成正比變化，所以串人適當(dāng)電阻可以增大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，常用于三相異步電動(dòng)機(jī)帶重載起動(dòng)。18三相異步電動(dòng)機(jī)有哪些起動(dòng)方法？各有什么特點(diǎn)？三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)可以分為兩大類(lèi)（l）小容量電機(jī)輕載起動(dòng)時(shí)電流不大可直接起動(dòng)；重載時(shí)需采用特殊制造的電機(jī)，即深

11、槽轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)或雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，利用趨膚效應(yīng)以獲得大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（2）大容量電機(jī)輕載起動(dòng)時(shí)必須降低定子端電壓，以減小起動(dòng)電流。常用的降壓方法有定子串電阻或電抗，定子串自耦變壓器，星-三角變換等；重載起動(dòng)時(shí)可采用轉(zhuǎn)子串電阻或者串頻敏變阻器的起動(dòng)方法。19三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有（l）定子調(diào)壓，調(diào)速范圍窄，若加轉(zhuǎn)速負(fù)反饋可得到較好的調(diào)速特性。（2）定子調(diào)頻，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能好，應(yīng)用越來(lái)越廣。（3）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，方法簡(jiǎn)單易行，但由于特性變軟，低速時(shí)損耗大且運(yùn)行不穩(wěn)定，只用于要求不高的場(chǎng)合。（4）轉(zhuǎn)子串電勢(shì)調(diào)速也叫串級(jí)調(diào)速，是一種節(jié)能的調(diào)速方

12、法，它將轉(zhuǎn)差損耗回收加以利用，因增加設(shè)備較多，所以只適用于大功率電機(jī)的調(diào)速。（5）變極調(diào)速，利用改變定子繞組接線(xiàn)進(jìn)行調(diào)速，無(wú)須投入其他設(shè)備，但需特殊制造電機(jī)，只有少數(shù)幾級(jí)速度。（6）轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，由于特性軟，要加負(fù)反饋環(huán)節(jié)，調(diào)速性能好，但只適用于小功率電機(jī)的調(diào)速。 20他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)有什么不同？他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)是將電樞電源斷開(kāi)，給電樞串人適當(dāng)電阻，使慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子槽導(dǎo)體切割主磁場(chǎng)發(fā)電，即將動(dòng)能轉(zhuǎn)為電能，再變成消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上的熱能，同時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。而三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)是斷開(kāi)定子三相電源的同時(shí)，給任意兩相繞組通人一個(gè)直流電流，建立一個(gè)極性不變的磁場(chǎng)

13、，使慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割這個(gè)磁場(chǎng)，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 21一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌額定數(shù)據(jù)為：17KW 220V 90A 1500r/min Ra0.376，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩額定負(fù)載運(yùn)行。求：(1)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性上的理想空載點(diǎn)、額定工作點(diǎn)、堵轉(zhuǎn)點(diǎn)的電樞電流和轉(zhuǎn)速？ (2)將電樞電壓降為150V，電動(dòng)機(jī)的電樞電流和轉(zhuǎn)速各為多少？ （3）若把磁通減小到0.8，電動(dòng)機(jī)的電樞電流和轉(zhuǎn)速各變?yōu)槎嗌?？解：?） 理想空載點(diǎn) 額定工作點(diǎn) 堵轉(zhuǎn)點(diǎn) （A） （3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，磁通減小20%則Ia增加20%；22、一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌額定數(shù)據(jù)為：13KW 220V 68.7A 1500r/min ，要求調(diào)整精度

14、，試求： （1）采用電樞串電阻調(diào)速時(shí)的調(diào)速范圍有多少？最低轉(zhuǎn)速時(shí)串多大電阻？（2）采用降低電樞電壓調(diào)速的調(diào)速范圍有多少？最低轉(zhuǎn)速時(shí)的電壓為多少？解： (1) 調(diào)速范圍(2)23、一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞額定電壓220V、額定電流74A，額定電流74A，額定轉(zhuǎn)速1500r/min電樞額定電動(dòng)勢(shì)204.6V，電機(jī)鐵損耗PFe=326W，機(jī)械械磨擦損耗Pm=240W，忽略雜散損耗，求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩、輸入功率和效率各為多少？解： 24、一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：17KW 220V 300r/min 88.9A ，勵(lì)磁電阻，忽略電樞反應(yīng)，試求：額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)和

15、效率？解： 25、一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)用于吊重物，其額定數(shù)據(jù)如下：29KW 440V 76A 1000r/min, ，忽略空載損耗，負(fù)載轉(zhuǎn)矩試求：（1）電動(dòng)機(jī)以500r/min的速度吊起重物，電樞回路需串多大電阻？（2）有哪幾種方法可使負(fù)載以500r/min的速度下放？電樞回路各需串多大電阻？（3）當(dāng)以500r/min的速度吊起重物時(shí)，將電樞電壓突然反接，并使電流不超過(guò)，最后穩(wěn)定下放速度為多少？解：（1） 電樞回路需串電阻： （2）采用倒拉下放重物： 電樞回路需串電阻采用能耗下放重物：電樞回路需串電阻（3） 26、一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，150KW 38V/50HZ 1460 r/min,過(guò)載能

16、力，求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。解：固有機(jī)械特性的四個(gè)殊點(diǎn)(1)同步點(diǎn) T=0，S=0， (2)額定工作點(diǎn)， （3）臨界點(diǎn) （4）起動(dòng)點(diǎn) 27、一臺(tái)三相極異步電動(dòng)機(jī)，10KW 38V50HZ 21.6A，定子繞組Y接，額定運(yùn)行時(shí)，定子銅耗，轉(zhuǎn)子銅耗，鐵耗， 機(jī)械磨擦損耗，附加損耗試求其額定轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩各為多少？解：7.作出評(píng)價(jià)結(jié)論28、一臺(tái)三相六極異步電動(dòng)機(jī)，28KW 380V/50HZ 950r/min ,定子銅耗、鐵耗共2.2KW，機(jī)械損耗1.1KW，忽略附加損耗。試求其額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)子銅耗、效率、定子電流、轉(zhuǎn)子電流的頻率？（2）綜合規(guī)劃環(huán)境影響篇章或者說(shuō)明的內(nèi)容。解：

17、按照國(guó)家規(guī)定實(shí)行審批制的建設(shè)項(xiàng)目，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)在報(bào)送可行性研究報(bào)告前報(bào)批環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件。按照國(guó)家規(guī)定實(shí)行核準(zhǔn)制的建設(shè)項(xiàng)目，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)在提交項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告前報(bào)批環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件。按照國(guó)家規(guī)定實(shí)行備案制的建設(shè)項(xiàng)目，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)在辦理備案手續(xù)后和開(kāi)工前報(bào)批環(huán)境影響評(píng)價(jià)文件。 （1）內(nèi)涵資產(chǎn)定價(jià)法 疾病成本法和人力資本法將環(huán)境污染引起人體健康的經(jīng)濟(jì)損失分為直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失兩部分。直接經(jīng)濟(jì)損失有：預(yù)防和醫(yī)療費(fèi)用、死亡喪葬費(fèi)；間接經(jīng)濟(jì)損失有：影響勞動(dòng)工時(shí)造成的損失（包括病人和非醫(yī)務(wù)人員護(hù)理、陪住費(fèi)）。這種方法一般通常用在對(duì)環(huán)境有明顯毒害作用的特大型項(xiàng)目。29某繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：5KW 960r/min 380V/50HZ 14.94A E2N=164V，I2N=20.6A，2.3，定子繞組Y接，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL=0.75TM，采用反接制動(dòng)停車(chē)，要求超始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.8TN，求轉(zhuǎn)子每相需串人多大電阻？二、環(huán)境影響評(píng)價(jià)的要求和內(nèi)容解：SN（n1-nN）/n1=(1000-960/1000=0.04 r2=SN E2N/3I2N=0.04164320.6=0.184()（2）疾病成本法與人力資本法（1）規(guī)劃和建