電力拖動與控制試題

1、電力拖動與控制試題（有詳細(xì)答函授站：能源與環(huán)境學(xué)院課程名稱：電力拖動與控制使用專業(yè)、年級：機械11任課教師：考試方式：一、填空題（每空1分，共25分）1.某起重機的提升機構(gòu)，所吊重物的重力為 3400N,以0.42 m/s 的速度等速上升，此時電動機的轉(zhuǎn)速為 975r/min。忽略傳動損耗， 那么折算到電動機軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為N.m ，折算到電動機軸上的重物的飛輪力矩為N.m 2。2. 一臺Z2型他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=4kW UN=220V,I n=22.7A ,n N=1500r/min。已知銅損占總損耗的1/2。則電樞電阻Ra=Q ,電勢系數(shù)Cen=V/( r/mi n)，轉(zhuǎn)矩系

2、數(shù)Ce n=N.m/A，理想空載轉(zhuǎn)速no=r/min,額定轉(zhuǎn)矩Tn=N.m。3. 他勵直流電動機的調(diào)速方法有改變電壓、改變電阻和改變磁誦等方法。4. 他勵直流電動機降低電樞端電壓調(diào)速可以實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩週速;在弱磁調(diào)速時可以實現(xiàn)恒功率調(diào)速5. 電力拖動系統(tǒng)由電動機及其供電電源、傳動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和 電氣控制裝置等部分組成。6. 三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與異步電動機的轉(zhuǎn)矩常數(shù) 和電源電 壓的平方的乘積成正比。異步電機接電源時， s=1時地電磁轉(zhuǎn)矩稱 為起動轉(zhuǎn)矩,當(dāng)電動機各參數(shù)及電源頻率不變時， 它與電源電壓的 平方的平方成正比。7. 異步電動機的能耗制動過程中，改變定子繞組中直流電流和定 子繞組串電阻

3、 的大小均可調(diào)節(jié)制動轉(zhuǎn)矩的數(shù)值。8. 三相籠型異步電動機減壓起動的方法有：定子繞組串電阻減壓 起動、 星- 三角減壓起動 、延邊三角形減壓起動 等。二、簡答題（共35分）1.他勵直流電動機的制動方法有哪幾種？畫出各自對應(yīng)的人為機 械特性圖，并簡述其特點。（11分）答：他勵直流電動機常用的的電氣制動方法有：能耗制動、反接制 動和發(fā)電回饋制動。圖3）3他勵直流電動機電樞回路串電阻的人為機獗特性電樞回路串接電阻RPa時的人為特性 人為機械特性方程為衛(wèi)匚鳥+皿一以廠皿譚汀改變電源電壓時的人為機械特性 人為機械特性方程為“亦亠心虱改變磁通時的人為機械特性 人為機械特性方程式為*亠C妙亠Ce CT2圖頭1

4、4他勵直流電動機降壓的圖吳西 他勵直流電動機減弱人為機械特性磁通的人為機械特性2.試列舉出三種以上異步電動機的調(diào)速方法，簡述其調(diào)速原理和 特點。（9分）答：變極對數(shù)調(diào)速方法這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來改變籠型電動機 定子極對數(shù)達到調(diào)速目的，特點如下：具有較硬的機械特性，穩(wěn)定 性良好；無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速 的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類， 目前國內(nèi)大都使用交-直-交變頻器。其特點：效率高，調(diào)速過程 中沒有附加

5、損耗；應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機；調(diào)速范圍 大，特性硬，精度高；技術(shù)復(fù)雜，造價高，維護檢修困難。本 方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。串級調(diào)速 串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢 來改變電動機的轉(zhuǎn)差， 達到調(diào)速的目的。 大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的 附加電勢所吸收， 再利用產(chǎn)生附加的裝置， 把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回 電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。 根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式， 串級調(diào)速 可分為電機串級調(diào)速、 機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式， 多采 用晶閘管串級調(diào)速， 其特點為： 可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到 電網(wǎng)或生產(chǎn)機械上，效率較高；裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資 省，適用

6、于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速 70 90的生產(chǎn)機械上；調(diào)速 裝置故障時可以切換至全速運行， 避免停產(chǎn)； 晶閘管串級調(diào)速功率 因數(shù)偏低， 諧波影響較大。 本方法適合于風(fēng)機、水泵及軋鋼機、 礦井提升機、擠壓機上使用。 3交流接觸器為什么要安裝短路環(huán)？其原理是什么？（ 8 分） 交流接觸器的鐵心由硅鋼片疊壓而成， 這樣可以減少交變磁通在鐵 心中的渦流和磁滯損耗。 在有交變電流通過電磁線圈時， 線圈對銜 鐵的吸引力也是交變的 . 當(dāng)交流電流通過零值時，線圈磁通變 為零，對銜鐵的吸引力也為零， 銜鐵在復(fù)位彈簧作用下將產(chǎn)生釋放 趨勢，這使動靜鐵心之間的吸引力隨著交流電的變化而變化， 從而 產(chǎn)生變化和噪聲加速動靜鐵

7、心接觸產(chǎn)生的磨損， 引起給合不良， 嚴(yán) 重時還會使觸點燒蝕。 為了消除此弊端， 在鐵心柱端面的一部分嵌 入一只銅環(huán)即短路環(huán)， 該短路環(huán)相當(dāng)于變壓器的副邊繞組， 在線圈 通入交流電時不僅線圈產(chǎn)生磁通，短路環(huán)中的感應(yīng)電流也產(chǎn)生磁 通，此時短路環(huán)相當(dāng)于純電感電路。從純電感電路的相位可知，線 圈電流磁通與短路環(huán)感應(yīng)電流磁通不同時為零， 即電源輸入的交變 電流通過零值時短路環(huán)感應(yīng)電流不為零， 此時它的磁通對銜鐵對將 起著吸咐作用， 從而克服了銜鐵被釋放的趨勢， 使銜鐵在通電過程 總是處于吸合狀態(tài)， 明顯減少了振動噪聲。 4電動機發(fā)出的熱量去向是怎樣的？電動機按發(fā)熱的不同情況有 哪三種工作制？（ 7 分）

8、 答：電動機的熱源來自電機內(nèi)部， 即電流流過定子繞組時產(chǎn)生的銅 損耗，在鐵芯內(nèi)當(dāng)磁通變化時所產(chǎn)生的鐵損耗， 軸承摩擦所產(chǎn)生的 機械損耗及附加損耗。 電機產(chǎn)生的熱量， 首先借傳導(dǎo)作用傳送到電 機的外表面，然后借輻射和對流作用將熱量從電機外表面散發(fā)到周 圍冷卻介質(zhì)中去。電動機按發(fā)熱的不同情況三種工作制， 即連續(xù)（長 期）工作制、短時工作制、重復(fù)短時工作制。三、計算題（共 25 分） 1某他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為： PN=7.5kW，UN=220V，I N=41A，nN=1500r/min，試?yán)L制:(1) 固有機械特性曲線。(2) 電樞電路串電阻Rpa=0.2RN時的人為機械特性曲線。(10分)

9、解：(1)固有機械特性估算電樞電阻RaRa冷唧1031 220x41 7.5x102 J412= 0.452門c 迅 _UnInRb220 41 漢 0.452Ce N -nN1500_1=0.1454V(r/min)理想空載轉(zhuǎn)速n0n0Un2201513r/minCe：N 0.1454額定電磁轉(zhuǎn)矩TnTn =9.55Ce：NlN =9.55 0.1454 41 =57N注：理想空載點(n =1513r/min , T = 0 )；額定運行點(n譏=1500r/min , Tn =57Nm)；繪出固有機械特性，如圖直線1。(2)電樞電路串電阻Rpa=0.2RN時的人為機械特性。理想空載轉(zhuǎn)速n0

10、 =1513r/minT =Tn時電動機的轉(zhuǎn)速nRNnRNWRa 尺 2Tn =1513-0452 2 警 57=1358r/min 通過9.55 CeN9.55 0.14542(n = n0 =1513r / min , T =0 )及(n = nN =1500r / min , T = TN =57N)兩點連一直線，即電樞電路串電阻Rpa=0.2RN時的人為機械特性，如圖直線140012001000800600400 一 * I i1X.200T(N m)01002003004005006007002.某三相四極籠型異步電動機，其定子繞組 丫聯(lián)結(jié)，該電動機的 部分技術(shù)數(shù)據(jù)為： U1N= 3

11、80V, nN=1430r/min , Kt =2.2，用它來拖 動Tz=0.9Tn的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運行。求：(1) 電動機的轉(zhuǎn)速。(2) 電源電壓降低到0.9 U時電動機的轉(zhuǎn)速。(3) 頻率降低到0.8fN保持E/f1不變時電動機的轉(zhuǎn)速。(15 分)n0 n 1500 -1430解：n 二1500467Sm 二 Sn( t -1) =0.0467(2.2 、222 -1) =0.1942二 s= 0.0467(2.2. 2.22 -1) =0.1942_ 2，tTN 、.SmSmS0.8Tn(1)當(dāng)TZ=0.8TN時，利用實用公式22.2Tns 0.19420.1942 s得 s =0.0366(或sh.0318舍去)則電機轉(zhuǎn)速n珂1。445r/min(2)當(dāng) U 1=0.8UN時，2最大轉(zhuǎn)矩 T max =0.8 Tmax =0.64 2.2Tn = 1.408Tn0.8Tn利用實用公式2 1.408Tn s 0.19420.1942 s得 s =0.0605(或s =0.6232舍去)二 nm 二 smn0 二 C則電機轉(zhuǎn)速nW-sJn。才4仙/伽(3)頻率降低到0.7fN=35Hz，保持E1/f1不變時,最大轉(zhuǎn)矩保持不變，則由可知 F =srt 二 Smn = C即固有特性上運行時的轉(zhuǎn)速降落(同步轉(zhuǎn)速與運行轉(zhuǎn)速之差)與頻 率改變后機械特性上運行時的轉(zhuǎn)速降落（頻率改