直流電力拖動習(xí)題集答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——直流電力拖動習(xí)題集答案1、什么叫電力拖動系統(tǒng)？

答：電力拖動系統(tǒng)是指由各種電動機(jī)作為原動機(jī)，拖動各種生產(chǎn)機(jī)械（如起重機(jī)的大車和小車、龍門刨床的工作臺等），完成一定生產(chǎn)任務(wù)的系統(tǒng)。

2、什么叫單軸系統(tǒng)？什么叫多軸系統(tǒng)？為什么要把多軸系統(tǒng)折算成單軸系統(tǒng)？

答：在電力拖動系統(tǒng)中，若電動機(jī)和工作機(jī)構(gòu)直接相連，這種系統(tǒng)稱為單軸系統(tǒng)。若電動機(jī)和工作機(jī)構(gòu)通過傳動機(jī)構(gòu)相連，這種系統(tǒng)我們稱為多軸系統(tǒng)。

多軸電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動狀況比單軸系統(tǒng)就繁雜多了。若按多軸，要列出每根軸自身的運(yùn)動方程式，再列出各軸之間相互聯(lián)系的方程式，最終聯(lián)立求解這些方程，才能分析研究整個系統(tǒng)的運(yùn)動比較繁雜。為了簡化分析計算，尋常把傳動機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)看成一個整體，且等效成一個負(fù)載，直接作用在電動機(jī)軸上，變多軸系統(tǒng)為單軸系統(tǒng)，再用運(yùn)動方程式來研究分析，這樣簡單便利。

3、常見的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性有哪幾種？位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載與抵擋性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載有何區(qū)別？

答：常見的生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性有恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、恒功率負(fù)載特性及轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速而變的其它負(fù)載特性。其中恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性分為抵擋性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，抵擋性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的大小恒定不變，而方向總是與轉(zhuǎn)速的方向相反，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩始終是阻礙運(yùn)動的。位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的大小和方向都不隨轉(zhuǎn)速而發(fā)生變化。

4、運(yùn)用拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式，說明系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的三種狀態(tài)。

GD2dn答：T?TL?375dt

dn?0時，系統(tǒng)作加速運(yùn)動，電動機(jī)把從電網(wǎng)吸收的電能dt轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)系統(tǒng)的動能，使系統(tǒng)的動能增加。

dn（2）當(dāng)T＜TL，＜0時，系統(tǒng)作減速運(yùn)動，系統(tǒng)將放出的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡?/p>

dt能反饋回電網(wǎng)，使系統(tǒng)的動能減少。

dn?0時，n=常數(shù)（或n=0）（3）當(dāng)T＝TL，，系統(tǒng)處于恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行（或靜dt止）狀態(tài)。系統(tǒng)既不放出動能，也不吸收動能。

5、他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性指的是什么？

答：直流電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)在電樞電壓，勵磁電流、電樞回路電阻為恒定值的條件下，即電動機(jī)處于穩(wěn)定運(yùn)行時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系：n=f(T)。

6、什么叫他勵直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性？什么叫人為機(jī)械特性？答：他勵直流電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指在額定電壓和額定磁通下，電樞電路沒有外接電阻時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。

（1）當(dāng)T＞TL，

1

一般是改變固有特性三個條件中（U?UN,???N,R?Ra）任何一個條件后得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性

7、試說明他勵直流電動機(jī)三種人為機(jī)械特性的特點。答：1．電樞串電阻人為特性的特點是：（1）理想空載轉(zhuǎn)速n0不變。

（2）機(jī)械特性的斜率?隨Ra?RS的增大而增大，特性變軟。2、降低電樞電壓U時的人為特性的特點是：

（1）斜率?不變，對應(yīng)不同電壓的人為特性相互平行。（2）理想空載轉(zhuǎn)速n0與電樞電壓U成正比。3．減弱磁通的人為特性的特點是：

（1）磁通減弱會使n0升高，n0與?成反比。（2）磁通減弱會使斜率?加大，?與?2成反比。

（3）人為機(jī)械特性是一族直線，但既不平行，又非放射形。磁通減弱時，特性上移，而且變軟。

8、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是什么？答：拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要和充分條件是：

1．電動機(jī)的機(jī)械特性與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性有交點，即存在T?TL；2．在交點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上（?n?0），應(yīng)保證T?TL（使電動機(jī)減速）；而在這一轉(zhuǎn)速之下（?n?0），則要求T?TL（使電動機(jī)加速）。

9、直流電動機(jī)為什么不能直接起動？假使直接起動會引起什么后果？答：由于直流電動機(jī)在起動瞬間（n=0時），此時電樞電流，Ist?

由于電樞電阻Ra很小，所以直接起動電流將達(dá)到額定電流的10~20倍。這樣大的電流會使電動機(jī)換向困難，甚至產(chǎn)生環(huán)火燒壞電機(jī)。另外過大的起動電流會引起電網(wǎng)電壓下降，影響電網(wǎng)上其他用戶的正常用電。因此，必需不允許直接起動。

10、直流電動機(jī)的起動方法有幾種？

答：直流電動機(jī)的起動方法一般分為直接起動（微小容量電動機(jī)）、電樞回路串電阻起動和降低電樞電壓起動。

2

UNRa11、當(dāng)電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，應(yīng)采用什么調(diào)速方式？拖動恒功率負(fù)載時，又應(yīng)采用什么樣的調(diào)速方式？

答：當(dāng)電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。拖動恒功率負(fù)載時，又應(yīng)采用恒功率調(diào)速方式。

12、為什么恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載最好選用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式？

答：假設(shè)有一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL，采用弱磁調(diào)速（恒功率調(diào)速）。則轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，有T?CT?Ia?TL?常數(shù)由于恒功率調(diào)速是減弱磁通調(diào)速，要想產(chǎn)生恒定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，由上式可以看出，Ia必需與?成反比而改變。無法做到保持電樞電流為額定值不變。

CTIkIInIIa?TL?常數(shù)a?常數(shù)max?min?常數(shù)max?max?常數(shù)nnnmaxnminIminnmin如以最高轉(zhuǎn)速時的電樞電流為額定值，即取Imax?IN，則在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，電樞電流將小于額定值，電動機(jī)得不到充分利用，造成浪費。反之，如取最低轉(zhuǎn)速時的電樞電流為額定值，Imin?IN，則在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，電樞電流將超過額定值，影響電動機(jī)的壽命。

13、他勵直流電動機(jī)的三種調(diào)速方法各屬于什么調(diào)速方式？

答：串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，弱磁調(diào)速屬于恒顧慮調(diào)速。

14、如何改變他勵直流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？

答：由電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式T?CT?Ia可知，要改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，從理論上講，一是保持電動機(jī)勵磁電流方向（磁場方向）不變而改變電樞電流方向，即改變電樞電壓極性。二是保持電樞電壓極性不變而改變勵磁電流方向。注意，同時改變電樞電流和勵磁電流的方向，電動機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。

15、怎樣實現(xiàn)他勵直流電動機(jī)的能耗制動？

答：當(dāng)需要制動時，保持勵磁電流不變，將電樞兩端的電源斷開，在定子兩相回路中，接入直流電源和制動電阻RB。

在這一瞬間，由于拖動系統(tǒng)的機(jī)械慣性作用，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來不及改變，又由于磁通不變，于是Ea的大小和方向均未變。因U?0,Ea將在電樞閉合回路中產(chǎn)生電流IaB，IaB??Ea為負(fù)值，說明它的方向與電動狀態(tài)時相反，如圖

Ra?RB中虛線所示。由此而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩TB也與電動狀態(tài)時的T相反，成為制動性質(zhì)

3

的轉(zhuǎn)矩對電動機(jī)進(jìn)行制動。這時電動機(jī)由生產(chǎn)機(jī)械的慣性作用拖動而發(fā)電，將生產(chǎn)機(jī)械貯存的動能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電阻(Ra?RB)上，直到電動機(jī)中止轉(zhuǎn)動為止，所以這種制動方式稱為能耗制動。

16、采用能耗制動和電壓反接制動進(jìn)行系統(tǒng)停車時都需要在電樞回路串入制動電阻，那么哪一種串入的電阻更大些？為什么？

答：電壓反接制動時串入的電阻更大些。能耗制動是斷開電動機(jī)的電源，而電壓反接制動是給電動機(jī)加反相電源。

能耗制動：RB?Ea?Ra

(2~2.5)INUN?Ea?Ra

(2~2.5)IN電壓反接制動：RB?17、什么叫回饋制動？有何特點？

答：在電動狀態(tài)下運(yùn)行的電動機(jī)，如電動機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速，電動機(jī)便處于回饋制動狀態(tài)。

回饋制動的機(jī)械特性方程式與電動狀態(tài)時完全一樣，只不過n?n0時，

Ea?Ce?Nn?U，電樞電流Ia?U?Ea?0，即為負(fù)值，電磁轉(zhuǎn)矩T隨Ia的反向R而反向，對電動機(jī)起制動作用。電動狀態(tài)時，電樞電流為正值，由電網(wǎng)的正端流向電動機(jī)?；仞佒苿訒r，電樞電流為負(fù)值，電流由電樞流向電網(wǎng)的正端（將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能回饋給電網(wǎng)），由此稱這種狀態(tài)為回饋制動狀態(tài)。

回饋制動分為正向回饋制動，機(jī)械特性位于其次象限；反向回饋制動位于第四象限。

18、當(dāng)提升機(jī)下放重物時，要使他勵電動機(jī)在低于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，應(yīng)采用什么制動方法？若在高于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，又應(yīng)采用什么制動方法？

答：要使他勵電動機(jī)在低于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行采用倒拉反轉(zhuǎn)制動，在高于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行采用回饋制動。

19、一臺直流他勵電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：PN=21kW，UN=220V，IN=112A，nN=950r/min，Ra=0.45Ω。求固有特性方程并點繪固有特性曲線。

解：

Ce?N?UN?INRa220?112?0.45??0.18

nN950CT?N?9.55Ce??9.55?0.18?1.72n0?

UN220??1222r/minCe?N0.184

??RaCeCT?N2?0.45?1.43

0.18?1.72n?n0??T?1222?1.43T

20、一臺他勵電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=40kW，UN=220V，IN=207.5A，Ra=0.067Ω。（1）假使電樞電路不串接電阻起動，則起動電流為額定電流的幾倍？（2）如將起動電流限制為1.5IN，求應(yīng)串入電樞電路的電阻值。

解：（1）Ist?UN220??3283.6A設(shè)起動電流倍數(shù)為KRa0.067K?Ist3283.6??15.8IN207.5（2）如將起動電流限制為1.5IN，設(shè)串入電樞電路的電阻為RB,

?Ist?UN220?1.5?207.5RB?0.64??1.5IN

0.067?RBRa?RB

21、一臺他勵直流電動機(jī)數(shù)據(jù)為：PN=7.5kW，UN=110V，IN=79.84A，nN=1500r/min電樞回路電阻Ra?0.1014（1）U?UN,???N條件下，電?，求：樞電流Ia?60A時轉(zhuǎn)速是多少？（2）U?UN條件下，主磁通減少15%，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TN不變時，電動機(jī)電樞電流與轉(zhuǎn)速是多少？（3）U?UN,???N條件下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.8TN，轉(zhuǎn)速為