直流電力拖動(dòng)習(xí)題集答案

1、1、什么叫電力拖動(dòng)系統(tǒng)？答：電力拖動(dòng)系統(tǒng)是指由各種電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)， 拖動(dòng)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(tái)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(dòng)系統(tǒng)中， 若電動(dòng)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(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況比單軸系統(tǒng)就復(fù)雜多了。 若按多軸， 要列出每 根軸自身的運(yùn)動(dòng)方程式， 再列出各軸之間互相聯(lián)系的方程式， 最后聯(lián)立求解這些 方程，才能分析研究整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜。 為了簡(jiǎn)化分析計(jì)算， 通常把傳動(dòng) 機(jī)

2、構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)看成一個(gè)整體， 且等效成一個(gè)負(fù)載， 直接作用在電動(dòng)機(jī)軸上， 變 多軸系統(tǒng)為單軸系統(tǒng)，再用運(yùn)動(dòng)方程式來(lái)研究分析，這樣簡(jiǎn)單方便。3、常見(jiàn)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)載與反抗性恒轉(zhuǎn) 矩負(fù)載有何區(qū)別？答：常見(jiàn)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)載特性分為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能 性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 反抗性恒轉(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(dòng)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。精品資料4、運(yùn)用拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，說(shuō)明系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài)答：GD2

3、 dnT -Tl375 dt(1 )當(dāng)TTl，. 0時(shí)，系統(tǒng)作加速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)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(dòng)能，使系統(tǒng)的動(dòng)能增加。（2）當(dāng)TvTL，d v0時(shí)，系統(tǒng)作減速運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)將放出的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伝仉娋W(wǎng)，使系統(tǒng)的動(dòng)能減少。（3）當(dāng)T = Tl，蟲=0時(shí)，n=常數(shù)（或n=0），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(dòng)能，也不吸收動(dòng)能。5、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性指的是什么？答：直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電壓，勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒定值的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)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(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有

4、機(jī)械特性？什么叫人為機(jī)械特性？答：他勵(lì)直流電動(dòng)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(méi)有外接電阻時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。一般是改變固有特性三個(gè)條件中（U二Un= ,R = Ra ）任何一個(gè)條件后 得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性7、試說(shuō)明他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)三種人為機(jī)械特性的特點(diǎn)答：1 電樞串電阻人為特性的特點(diǎn)是：精品資料（1）理想空載轉(zhuǎn)速no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(shí)的人為特性的特點(diǎn)是：（1）斜率不變，對(duì)應(yīng)不同電壓的人為特性互相平行。（2）理想空載轉(zhuǎn)速no與電樞電壓U成正比。3 減弱磁通的人為特性的特點(diǎn)是：（1）磁通減弱

5、會(huì)使no升高，no與成反比。（2）磁通減弱會(huì)使斜率1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(shí)，特性上移，而且變軟。8、電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是什么？答：拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要和充分條件是：1 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性有交點(diǎn)，即存在T二Tl ；2 在交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上（也n0 ），應(yīng)保證TcTl （使電動(dòng)機(jī)減速）； 而在這一轉(zhuǎn)速之下（An 0 ），則要求T aTl （使電動(dòng)機(jī)加速）。9、直流電動(dòng)機(jī)為什么不能直接起動(dòng)？如果直接起動(dòng)會(huì)引起什么后果？答：因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)在起動(dòng)瞬間（n=0時(shí)），此時(shí)電樞電流，1或=山Ra由于電樞電阻Ra

6、很小，所以直接起動(dòng)電流將達(dá)到額定電流的 1020倍。這樣大 的電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向困難，甚至產(chǎn)生環(huán)火燒壞電機(jī)。另外過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)引精品資料起電網(wǎng)電壓下降，影響電網(wǎng)上其他用戶的正常用電。因此，必須不允許直接起動(dòng)10、直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有幾種？答：直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法一般分為直接起動(dòng)（極小容量電動(dòng)機(jī)）、電樞回路串電阻起動(dòng)和降低電樞電壓起動(dòng)。11、當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用什么調(diào)速方式？拖動(dòng)恒功率負(fù)載時(shí)，又應(yīng)采用什么樣的調(diào)速方式？答：當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。拖動(dòng)恒功率負(fù)載時(shí)， 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

7、，采用弱磁調(diào)速（恒功率調(diào)速）。則轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)， 有 T二Cjla二R二常數(shù)因?yàn)楹愎β收{(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，la必須與 成反比而改變。無(wú)法做到 保持電樞電流為額定值不變。CTkIa訂L二常數(shù)5二常數(shù) 亙 二丄匹二常數(shù)良二皿x二常數(shù)nnn max nmin1 min n min如以最高轉(zhuǎn)速時(shí)的電樞電流為額定值，即取Imax =In，則在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電樞電流將小于額定值，電動(dòng)機(jī)得不到充分利用，造成浪費(fèi)。反之，如取最低轉(zhuǎn)速時(shí) 的電樞電流為額定值，Imin “N，則在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電樞電流將超過(guò)額定值， 影響電動(dòng)機(jī)的壽命。13、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的三種調(diào)速方法各屬于

8、什么調(diào)速方式?精品資料答：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(lì)直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？答：由電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式 T = Ct I a可知，要改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向， 從理論上講，一是保持電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流方向（磁場(chǎng)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(lì)磁電流方向。 注 意，同時(shí)改變電樞電流和勵(lì)磁電流的方向，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。15、怎樣實(shí)現(xiàn)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)？答：當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，保持勵(lì)磁電流不變，將電樞兩端的電源斷開(kāi)，在定子兩相回路中，接入直流電源和制動(dòng)電阻 Rb。在這一瞬間，由于拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械慣性作用，電動(dòng)機(jī)

9、的轉(zhuǎn)速來(lái)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 =O,Ea將在電樞閉合回路中 產(chǎn)生電流laB , laB旦 為負(fù)值，表明它的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)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(dòng)狀態(tài)時(shí)的T相反，成為制動(dòng)性質(zhì) 的轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)由生產(chǎn)機(jī)械的慣性作用拖動(dòng)而發(fā)電，將生產(chǎn)機(jī)械貯存的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在電阻 （Ra Rb）上，直到電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 為止，所以這種制動(dòng)方式稱為能耗制動(dòng)。16、采用能耗制動(dòng)和電壓反接制動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)停車時(shí)都需要在電樞回路串入制動(dòng)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(dòng)時(shí)串入的電阻更大些。 能耗制動(dòng)

10、是斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)的電源，而精品資料電壓反接制動(dòng)是給電動(dòng)機(jī)加反相電源能耗制動(dòng)：Rb - （2 2.5）InRa電壓反接制動(dòng)：Rb _ Un Ea 一 Ra(2 2.5)In17、什么叫回饋制動(dòng)？有何特點(diǎn)？答：在電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速， 電動(dòng) 機(jī)便處于回饋制動(dòng)狀態(tài)?；仞佒苿?dòng)的機(jī)械特性方程式與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)完全一樣，只不過(guò)n n。時(shí)，Ea。，電樞電流罟卩即為負(fù)值，電磁轉(zhuǎn)矩T隨Ia的反向而反向，對(duì)電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)作用。電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電樞電流為正值，由電網(wǎng)的正端流 向電動(dòng)機(jī)。回饋制動(dòng)時(shí)，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(dòng)

11、狀態(tài)?；仞佒苿?dòng)分為正向回饋制動(dòng)，機(jī)械特性位于第二象限；反向回饋制動(dòng)位于第 四象限。18、當(dāng)提升機(jī)下放重物時(shí)，要使他勵(lì)電動(dòng)機(jī)在低于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行， 應(yīng)采用什么制動(dòng)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(dòng)方法？答：要使他勵(lì)電動(dòng)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(dòng)，在高于理想空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)行采用回饋制動(dòng)。19、一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：PN=21kW，Un=220V，In=112A，nN=950r/min，Ra=0.45 Q。求固有特性方程并點(diǎn)繪固有特性曲線。精品資料解:CN W-NRa/20 -112 0.45“18 nN950Ctn =9.55Ce- 9.55 0.18

12、 =1.72a。 出竺=1222r/minCe N0.18Ra0.45= 1.43CeC0.18 1.72n 二 n0 - ：T =1222 -1.43T20、一臺(tái)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=40kW , Un=220V , In=207.5A ,Ra=0.067 Qo（1）如果電樞電路不串接電阻起動(dòng)，則起動(dòng)電流為額定電流的幾倍？ （2）如將起動(dòng)電流限制為1.51 n，求應(yīng)串入電樞電路的電阻值。U 220解：（1） 1st二一2203283.6A 設(shè)起動(dòng)電流倍數(shù)為KtRa0.067st3283.6207.5= 15.8（2）如將起動(dòng)電流限制為1.5In，設(shè)串入電樞電路的電阻為Rb,* U2

13、2 01stN 1.5In1.5 2 0 75RB =0.64Ra Rb0.067 Rb21、一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)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 = 0.10141】，求：（1） U =Un二二條件下，電 樞電流la =60A時(shí)轉(zhuǎn)速是多少？ （ 2） U二Un條件下，主磁通減少15%，負(fù)載轉(zhuǎn)精品資料矩為Tn不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)電樞電流與轉(zhuǎn)速是多少？ （ 3）條件下, 負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.8Tn，轉(zhuǎn)速為（-800）r/min，電樞回路應(yīng)串入多大電阻?1500UNNRa = 110 Z O.1。14 二 o.o68nNUn1100.1014

14、60 = 1528r/ min0.068 0.068(2 ) TN - Ct * N 1 N山 179.84 = 93.9A0o85n0.85UnRan =Ccj110aO.O68 0.850.101493.9 =1784r/minO.O68 0.85（3）當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.8Tn時(shí)，la=0.8I nUnRa-8OO 二O.O68110. 0.8 79.84 R=2.47 QO.O6822、一臺(tái) Zz -61 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=10kW，Un=220V，In=53.8A，nN=15OOr/min ，電樞電阻Ra=O.13 Q試計(jì)算：（1）直接起動(dòng)時(shí)，最初起動(dòng)電流丨1 ;（2）若限制起動(dòng)電流

15、不過(guò)1OOA，采用電樞串電阻起動(dòng)時(shí)應(yīng)串入的最小起動(dòng)電阻值;(1) h =山 220 =1692.3ARaO.13（2）如將起動(dòng)電流限制為1OOA，設(shè)串入電樞電路的電阻為 Rb,stRa R22OO.13 RB-1OORb =2.0723、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為 PN=3OkW，Un=220V，In=158.5A，nN=1OOOr/min , Ra=0.1 QTl=0.8Tn 求：（1）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；（2）電樞回路串入 O.3 1精品資料電阻時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速；(3)電壓降至188V時(shí)，降壓瞬間的電樞電流和降壓后的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速；(4)將磁通減弱至80% N時(shí)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速。解:(1) CeNnN220 -15

16、8.5 0.11000= 0.204UnRaRI 220I aCeNCeN 0.204(3)電壓降至188V時(shí)，降壓瞬間轉(zhuǎn)速不能突變,n = 1016r /min降壓瞬間電樞電流U -E188 -0.204 1016192.6ARaRa降壓后的穩(wěn)態(tài)電樞電流Ia=0.81N穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速Ra1880.1CeNCe、 N汽 0.8 漢 158.5 = 859r / mi n0.2040.204(4)當(dāng)磁通減弱至80% 時(shí),= ：n.8In =I158.5AUnRanIC Ce2200.204 0.80.1況 158.5=1251r/min0.204 0.8Tl=0.8Tn Ia=0.8 Inn 巴 |a

17、 2200.8 158.5 =1016r/minCe：N CeN 0.204 0.20401 03 0.8 158.5 = 830r/min0.20424、一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)為：PN=10kW ,Un=110V , I n=112.1A，nN=750r/min，測(cè)得Ra =0.1，設(shè)電機(jī)原工作在額定電動(dòng)狀態(tài)，負(fù)載為反抗性。精品資料(1)將電壓反接，要使最大制動(dòng)電流為 2.2In，求應(yīng)串電阻的值；(2 )在制動(dòng)到n =0時(shí)，不切斷電源，電機(jī)能否反向運(yùn)行？試求出穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速，此時(shí)電機(jī)工作在什么狀態(tài)？解：C“：nUn 1 N RanN110-112.1 0.1750= 0.132當(dāng)采用電壓反

18、接時(shí),U 7n I b = 2.2In-UCeNRaRBCeN750匹(_2.2 112.1)RB =0.710.1320.132(2)在制動(dòng)到n = 0時(shí)RaRb iCeN00i0.1320.132la = 135Ala l N所以電動(dòng)機(jī)可以反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，la = -In 二-112.1A-UCj NRaRbCj Nla土一021(_112.1H-145.1r/min0.1320.13225、一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的 PN=17kW，Un=110V , In=185A，nN=1000r/min，已知電動(dòng)機(jī)最大允許電流lmax = 1.8lN，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)TL=0.8TN負(fù)載電動(dòng)運(yùn)行。試求:(1)采用能耗制動(dòng)停車，電樞應(yīng)串入多大電阻？ (2 )采用電壓反接制動(dòng)停車, 電樞應(yīng)串入多大電阻?解：(1 ) Ra 二-PN2110