機電及控制技術(shù)答案

1、第四章4.1 有一臺四極三相異步電動機，電源電壓的頻率為50HZ，滿載時電動機的轉(zhuǎn)差率為0.02求電動機的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 電動機的同步轉(zhuǎn)速1500r/min. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470 r/min, 轉(zhuǎn)子電流頻率.f2=Sf1=0.02*50=1 HZ4.2 將三相異步電動機接三相電源的三根引線中的兩根對調(diào)，此電動機是否會反轉(zhuǎn)？為什么？ 如果將定子繞組接至電源的三相導線中的任意兩根線對調(diào),例如將B,C兩根線對調(diào),即使B相遇C相繞組中電流的

2、相位對調(diào),此時A相繞組內(nèi)的電流導前于C相繞組的電流2/3因此旋轉(zhuǎn)方向也將變?yōu)锳-C-B向逆時針方向旋轉(zhuǎn),與未對調(diào)的旋轉(zhuǎn)方向相反.4.3 有一臺三相異步電動機，其nN=1470r/min,電源頻率為50HZ。設(shè)在額定負載下運行，試求： 定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速； 1500 r/min 定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； 30 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； 30 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速； 1500 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。 0 r/min4.4 當三相異步電動機的負載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？ 因為負載增加n減小,轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)

3、速( n0-n)增加,轉(zhuǎn)子導體被磁感線切割的速度提高,于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢增加,轉(zhuǎn)子電流特增加,.定子的感應(yīng)電動使因為轉(zhuǎn)子的電流增加而變大,所以定子的電流也隨之提高.4.5 三相異步電動機帶動一定的負載運行時，若電源電壓降低了，此時電動機的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？如何變化？ 若電源電壓降低, 降低瞬間電動機的轉(zhuǎn)矩減小, 電流也減小. 轉(zhuǎn)速不變.4.6 有一臺三相異步電動機，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。型號PN/kWUN/V滿載時Ist/INTst/TNTmax/TNnN/r·min-1 IN/A N×100 cosY132S-63 220/380960 12.8/7.2 83

4、0.756.52.02.0 試求：線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法？ 求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist； 額定負載時電動機的輸入功率是多少？ 線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法. TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 NmTmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 NmIst/IN=6.5 Ist=46.8A 一般nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/minSN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n0

5、=60*50/1000=3 =PN/P輸入 P輸入=3/0.83=3.614.7 三相異步電動機正在運行時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時電動機的電流會如何變化？對電動機有何影響？ 電動機的電流會迅速增加,如果時間稍長電機有可能會燒毀.4.8 三相異步電動機斷了一根電源線后，為什么不能啟動？而在運行時斷了一線，為什么仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動？這兩種情況對電動機將產(chǎn)生什么影響？ 三相異步電動機斷了一根電源線后，轉(zhuǎn)子的兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個方向相反的轉(zhuǎn)矩，而且轉(zhuǎn)矩大小相等。故其作用相互抵消，合轉(zhuǎn)矩為零，因而轉(zhuǎn)子不能自行啟動，而在運行時斷了一線，仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩，這兩種情況都會使電動機

6、的電流增加。4.9 三相異步電動機在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流是否相同？啟動轉(zhuǎn)矩是否相同？ 三相異步電動機在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都相同。Tst=KR2u2/(R22+X220) I=4.44f1N2/R 與U，R2，X20有關(guān)4.10 三相異步電動機為什么不運行在Tmax或接近Tmax的情況下? 根據(jù)異步電動機的固有機械特性在Tmax或接近Tmax的情況下運行是非常不穩(wěn)定的，有可能造成電動機的停轉(zhuǎn)。4.11有一臺三相異步電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/r·min-1UN/VN×100cosNIst/INTst/TNTm

7、ax/TN接法401470380900.96.51.22.0 當負載轉(zhuǎn)矩為250N·m時，試問在U=UN和U=0.8UN兩種情況下電動機能否啟動？ TN=9.55 PN/ nN=9.55*40000/1470=260Nm Tst/TN=1.2 Tst=312Nm Tst=KR2U2/（R22+X202） =312 Nm 312 Nm>250 Nm 所以U=UN時 電動機能啟動。當U=0.8U時 Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202） =0.64*312 =199 NmTst<TL所以電動機不能啟動。 欲采用Y-換接啟動,當負載轉(zhuǎn)矩為0.45 TN和0.35

8、TN兩種情況下, 電動機能否啟動？ TstY=Tst/3=1.2* TN /3=0.4 TN當負載轉(zhuǎn)矩為0.45 TN時電動機不能啟動當負載轉(zhuǎn)矩為0.35 TN時電動機能啟動 若采用自耦變壓器降壓啟動，設(shè)降壓比為0.64，求電源線路中通過的啟動電流和電動機的啟動轉(zhuǎn)矩。IN= PN/ UNN cosN3 =40000/1.732*380*0.9*0.9 =75AIst/IN=6.5 Ist=487.5A降壓比為0.64時電流=K2 Ist =0.642*487.5=200A電動機的啟動轉(zhuǎn)矩T= K2 Tst=0.642312=127.8 Nm 4.12 雙鼠籠式、深槽式異步電動機為什么可以改善啟

9、動性能？高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機又是如何改善啟動性能的？ 因為雙鼠籠式電動機的轉(zhuǎn)子有兩個鼠籠繞組，外層繞組的電阻系數(shù)大于內(nèi)層繞組系數(shù)，在啟動時S=1，f2=f，轉(zhuǎn)子內(nèi)外兩層繞組的電抗都大大超過他們的電阻，因此，這時轉(zhuǎn)子電流主要決定于轉(zhuǎn)子電抗，此外外層的繞組的漏電抗小于內(nèi)層繞組的漏電抗，因此外籠產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩大，內(nèi)層的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動時起主要作用的是外籠。 深槽式異步電動機的啟動性能得以改善的原理。是基于電流的集膚效應(yīng)。處于深溝槽中得導體，可以認為是沿其高度分成很多層。各層所交鏈漏磁通的數(shù)量不同，底層一層最多而頂上一層最少，因此，與漏磁通相應(yīng)的漏磁抗，也是底層最大 而上面最小，所以相當于導體有效

10、接面積減小，轉(zhuǎn)子有效電阻增加 ，使啟動轉(zhuǎn)矩增加。 高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子導體電阻增大，即可以限制啟動電流，又可以增大啟動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子的電阻率高，使轉(zhuǎn)子繞組電阻加大。4.13 線繞式異步電動機采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩是否也愈大？ 線繞式異步電動機采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩愈大4.14 為什么線繞式異步電動機在轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，啟動電流減小而啟動轉(zhuǎn)矩反而增大？ Tst=KR2U2/（R22+X202） 當轉(zhuǎn)子的電阻適當增加時，啟動轉(zhuǎn)聚會增加。4.15 異步電動機有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點？ 調(diào)壓調(diào)速 這種辦法能夠無級調(diào)速，但調(diào)速范圍不大 轉(zhuǎn)子

11、電路串電阻調(diào)速 這種方法簡單可靠，但它是有機調(diào)速，隨著轉(zhuǎn)速降低特性變軟，轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比，低速時損耗大。 改變極對數(shù)調(diào)速 這種方法可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，雖然體積稍大，價格稍高，只能有機調(diào)速，但是結(jié)構(gòu)簡單，效率高特性高，且調(diào)速時所需附加設(shè)備少。 變頻調(diào)速 可以實現(xiàn)連續(xù)的改變電動機的轉(zhuǎn)矩，是一種很好的調(diào)速方法。4.16 什么叫恒功率調(diào)速？什么叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？ 恒功率調(diào)速是人為機械特性改變的條件下，功率不變。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是人為機械特性改變的條件下轉(zhuǎn)矩不變。4.17 異步電動機變極調(diào)速的可能性和原理是什么？其接線圖是怎樣的？ 假設(shè)將一個線圈組集中起來用一個線圈表示，但繞組雙速電動機的定子每

12、組繞組由兩各項等閑圈的半繞組組成。半繞組串聯(lián)電流相同，當兩個半繞組并聯(lián)時電流相反。他們分別代表兩中極對數(shù)?？梢姼淖儤O對數(shù)的關(guān)鍵在于 使每相定子繞組中一般繞組內(nèi)的電流改變方向。即改變定子繞組的接線方式來實現(xiàn)。 A X A X 改變即對數(shù)調(diào)速的原理4.18 異步電動機有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點？ 異步電動機有三種反饋制動,反接制動和能耗制動. 反饋制動當電動機的運行速度高于它的同步轉(zhuǎn)速,即n1.>n0時一部電動機處于發(fā)電狀態(tài).這時轉(zhuǎn)子導體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機狀態(tài)時的方向相反.電流改變了方向,電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向.反接制動 電源反接改變電動機的三相電源的相序,這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向

13、,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負,這種方法容易造成反轉(zhuǎn).倒拉制動出現(xiàn)在位能負載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時候,例如起重機放下重物時,機械特性曲線如下圖,特性曲線由a到b,在降速最后電動機反轉(zhuǎn)當?shù)竭_d時,T=TL系統(tǒng)到達穩(wěn)定狀態(tài), b a d能耗制動 首先將三項交流電源斷開,接著立即將一個低壓直流電圓通入定子繞組.直流通過定子繞組后,在電動機內(nèi)部建立了一個固定的磁場,由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子導體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流,該電流域恒定磁場相互作用產(chǎn)生作用方向與轉(zhuǎn)子實際旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,所以電動機轉(zhuǎn)速迅速下降,此時運動系統(tǒng)儲存的機械能被電動機轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中.4.19 試說明鼠籠式異步電動機定子極對數(shù)突然增加時，電

14、動機的降速過程。 N0=60f/p p增加定子的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速降低,定子的轉(zhuǎn)速特隨之降低.4.20 試說明異步電動機定子相序突然改變時，電動機的降速過程。 b a 1 2 c 異步電動機定子相序突然改變,就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電動機狀態(tài)下的機械特性曲線就由第一象限的曲線1變成了第三象限的曲線2但由于機械慣性的原因,轉(zhuǎn)速不能突變,系統(tǒng)運行點a只能平移到曲線2的b點,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負,則轉(zhuǎn)子將在電瓷轉(zhuǎn)矩和服在轉(zhuǎn)矩的共同作用下迅速減速,在從點b到點c的整個第二相限內(nèi),電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 方向相反,.4.21 如圖5.51所示：為什么改變QB的接通方向即可改變單相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向？ 定子上有兩個繞組

15、AX,BY,一個是啟動繞組,另一個是運行繞組, BY上串有電容.他們都鑲嵌在定子鐵心中,兩個繞組的軸線在空間上垂直,繞組BY電路中串接有電容C,當選擇合適的參數(shù)使該繞組中的電流iA在相位上超前或滯后iB,從而改變QB的接通方向即可改變單相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向4.22 單相罩極式異步電動機是否可以用調(diào)換電源的兩根線端來使電動機反轉(zhuǎn)？為什么？ 不能,因為必須調(diào)換電容器C的串聯(lián)位置來實現(xiàn),即改變QB的接通位置,就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向,從而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn),.4.23 同步電動機的工作原理與異步電機的有何不同？ 異步電動機的轉(zhuǎn)子沒有直流電流勵磁,它所需要的全部磁動勢均由定子電流產(chǎn)生,所以一部電動機必

16、須從三相交流電源吸取滯后電流來建立電動機運行時所需要的旋轉(zhuǎn)磁場,它的功率因數(shù)總是小于1的,同步電動機所需要的磁動勢由定子和轉(zhuǎn)子共同產(chǎn)生的當外加三相交流電源的電壓一定時總的磁通不變,在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通以直流電流后,同一空氣隙中,又出現(xiàn)一個大小和極性固定,極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵磁磁場,這兩個磁場的相互作用,使轉(zhuǎn)子北電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖動著一同步轉(zhuǎn)速一起轉(zhuǎn)動.4.24 一般情況下，同步電動機為什么要采用異步啟動法？ 因為轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時,加以直流勵磁,產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場,并以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,兩者相吸,定子旋轉(zhuǎn)磁場欲吸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,但由于轉(zhuǎn)子的慣性,它還沒有來得及轉(zhuǎn)動時旋轉(zhuǎn)又到了極性相反的方向,兩者又相斥,所

17、以平均轉(zhuǎn)矩為零,不能啟動，要采用異步啟動法。4.25 為什么可以利用同步電動機來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)？ 當直流勵磁電流大于正常勵磁電流時,電流勵磁過剩,在交流方面不僅無需電源供電,而且還可以向電網(wǎng)發(fā)出點感性電流與電感性無功功率,正好補償了電網(wǎng)附近電感性負載,的需要.使整個電網(wǎng)的功率因數(shù)提高.7.1 電動機的溫升與哪些因素有關(guān)？電動機銘牌上的溫升值其含義是什么？電動機的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間有什么關(guān)系？ 電動機的溫升與銅耗,鐵耗和機械損耗有關(guān). 電動機銘牌上的溫升值其含義是電動機絕緣許可的最高溫度.電動機的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間是剛工作時電動機的溫度與周圍介質(zhì)的溫度之差很小,熱量的

18、發(fā)散是隨溫度差遞增的,少量被發(fā)散法到空氣中,大量被空氣吸收.,因而溫度升高的較快.隨著電動機溫度逐漸升高,被電動機吸收的減少,而發(fā)散到空氣中的熱量增加.7.2 電動機在運行中其電壓、電流、功率、溫升能否超過額定值？是何原因？ 電動機在運行中其電壓、電流、功率、溫升能超過額定值因為保證電動機長期安全運行的必要條件是按發(fā)熱條件選擇電動機功率的,只要保證maxa7.3 電動機的選擇包括哪些內(nèi)容？ 電動機的選擇包括:1 電動機容量.2 電動機電壓等級,3 電動額定轉(zhuǎn)速.4 電動機結(jié)構(gòu)型式.5電動機的種類7.4 選擇電動機的容量時主要應(yīng)考慮哪些因素？ 選擇電動機容量應(yīng)根據(jù)三相基本原則進行:1發(fā)熱:電動機

19、在運行的實際最高工作溫度等于或小于電動機的最高工作溫度,2過載能力 :短時間內(nèi)承受高于額定功率的負載功率時保證maxa.當決定電動機容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機的過載能力,即所選電動機的最大轉(zhuǎn)矩Tmax或最大電流Imax必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負載電流ILmax和最大負載轉(zhuǎn)矩Tlmax.3啟動能力 必須使電動機能可靠啟動TL<stTN7.5 電動機有哪幾種工作方式？當電動機的實際工作方式與銘牌上標注的工作方式不一致時，應(yīng)注意哪些問題？ 電動機有連續(xù)工作制,短時工作制,重復(fù)短時工作之三種方式. 當電動機的實際工作方式與銘牌上標注的工作方式不一致時, 應(yīng)注意最高工作溫度是否小于電

20、動機的最高許可工作溫度,啟動轉(zhuǎn)矩是否大于負載轉(zhuǎn)矩.7.6 一臺室外工作的電動機，在春、夏、秋、冬四季其實際允許的使用容量是否相同？為什么？ 實際允許的使用容量不相同,周圍空氣的溫度發(fā)生了變化,對電動機的散熱快慢有很大影響.7.7 有一抽水站的水泵向高度H=10m處送水，排水量Q=500m3/h，水泵的效率1=0.9，傳動裝置的效率2=0.78，水的重度r=1000kg/m3，試選擇一臺電動機拖動水泵。 PL=QH/10212 =10*1000*500/102*0.9*0.78*3600 =19.4KW 查手冊選擇Y200L2-6,額定功率22KW滿載轉(zhuǎn)速是970r/min,最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=

21、1.87.8 有一生產(chǎn)機械的實際負載轉(zhuǎn)矩曲線如題7.8圖所示，生產(chǎn)機械要求的轉(zhuǎn)速nN=1450r/min，試選一臺容量合適的交流電動機來拖動次生產(chǎn)機械。 用等効轉(zhuǎn)矩法,先求初等効轉(zhuǎn)矩 T=(4*20+92*10+42*40+72*40+122*6)/116 =6.3Nm 等效功率是PL=Tdn/9550 =6.3*1450/9550 =0.96KW 查手冊選擇Y90S-4電動機 ,額定功率是1.1KW.滿載轉(zhuǎn)速1400r/min,最大主轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.2 所選電動機的額定轉(zhuǎn)矩為TN=9550PN/nN =9550*1.1/1400 =7.5 Nm 電動機的最大轉(zhuǎn)矩是Tmax=2.2 TN=16.5 Nm>6.3 Nm 所選電動機符合要求.7.9 一生產(chǎn)機械需要直流電動機拖動，負載曲線如題7.9