電力拖動(dòng)及控制試題(有詳細(xì)答案)

1、函授站：能源與環(huán)境學(xué)院 課程名稱：電力拖動(dòng)與控制使用專業(yè)、年級(jí)：機(jī)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(jī)的提升機(jī)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(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為975r/min。忽略傳動(dòng)損耗，那么折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 N.m，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的重物的飛輪力矩為 N.m2。2 一臺(tái)Z2型他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=4kW，UN=220V，IN=22.7A，nN=1500r/min。已知銅損占總損耗的1/2。則電樞電阻Ra= ， 電勢(shì)系數(shù)CeN= V/( r/min)，轉(zhuǎn)矩系數(shù)CeN= N.m/A，理想空載轉(zhuǎn)速n0

2、= r/min，額定轉(zhuǎn)矩TN N.m。 3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有改變電壓、改變電阻和改變磁通等方法。 4他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降低電樞端電壓調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速； 而在弱磁調(diào)速時(shí)可以實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。5電力拖動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)及其供電電源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電氣控制裝置等部分組成。6三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與異步電動(dòng)機(jī)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(jī)接電源時(shí)，s=1時(shí)地電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電動(dòng)機(jī)各參數(shù)及電源頻率不變時(shí)，它與電源電壓的平方的平方成正比。7異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)過程中，改變定子繞組中直流電流和定子繞組串電阻 的大小均可調(diào)節(jié)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的數(shù)值。8 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)

3、的方法有：定子繞組串電阻減壓起動(dòng) 、 星-三角減壓起動(dòng) 、 延邊三角形減壓起動(dòng) 等。二、簡(jiǎn)答題（共35分）1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法有哪幾種？畫出各自對(duì)應(yīng)的人為機(jī)械特性圖，并簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。（11分）答：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)常用的的電氣制動(dòng)方法有：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和發(fā)電回饋制動(dòng)。電樞回路串接電阻Rpa時(shí)的人為特性人為機(jī)械特性方程為改變電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性方程為改變磁通時(shí)的人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性方程式為2試列舉出三種以上異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，簡(jiǎn)述其調(diào)速原理和特點(diǎn)。（9分）答：變極對(duì)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(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)達(dá)到調(diào)速目的，特點(diǎn)如下：具有較

4、硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性良好；無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡(jiǎn)單、控制方便、價(jià)格低；變頻調(diào)速方法 變頻調(diào)速是改變電動(dòng)機(jī)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(guó)內(nèi)大都使用交直交變頻器。其特點(diǎn)：效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動(dòng)機(jī)；調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難。 本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場(chǎng)合。 串級(jí)調(diào)速串級(jí)調(diào)速是指繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢(shì)來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢(shì)所吸收，再

5、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(jí)調(diào)速可分為電機(jī)串級(jí)調(diào)速、機(jī)械串級(jí)調(diào)速及晶閘管串級(jí)調(diào)速形式，多采用晶閘管串級(jí)調(diào)速，其特點(diǎn)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(jī)械上，效率較高；裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資省，適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速7090的生產(chǎn)機(jī)械上；調(diào)速裝置故障時(shí)可以切換至全速運(yùn)行，避免停產(chǎn)；晶閘管串級(jí)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(jī)、水泵及軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、擠壓機(jī)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

6、。在有交變電流通過電磁線圈時(shí)，線圈對(duì)銜鐵的吸引力也是交變的. 當(dāng)交流電流通過零值時(shí)，線圈磁通變?yōu)榱?，?duì)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(shì)，這使動(dòng)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(dòng)靜鐵心接觸產(chǎn)生的磨損，引起給合不良，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使觸點(diǎn)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(shí)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(shí)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(shí)為零，即電源輸入的交變電流通過零值時(shí)短路環(huán)感應(yīng)電流不為零，此時(shí)它的

7、磁通對(duì)銜鐵對(duì)將起著吸咐作用，從而克服了銜鐵被釋放的趨勢(shì)，使銜鐵在通電過程總是處于吸合狀態(tài)， 明顯減少了振動(dòng)噪聲。4電動(dòng)機(jī)發(fā)出的熱量去向是怎樣的？電動(dòng)機(jī)按發(fā)熱的不同情況有哪三種工作制？（7分）答：電動(dòng)機(jī)的熱源來自電機(jī)內(nèi)部，即電流流過定子繞組時(shí)產(chǎn)生的銅損耗，在鐵芯內(nèi)當(dāng)磁通變化時(shí)所產(chǎn)生的鐵損耗，軸承摩擦所產(chǎn)生的機(jī)械損耗及附加損耗。電機(jī)產(chǎn)生的熱量，首先借傳導(dǎo)作用傳送到電機(jī)的外表面，然后借輻射和對(duì)流作用將熱量從電機(jī)外表面散發(fā)到周圍冷卻介質(zhì)中去。電動(dòng)機(jī)按發(fā)熱的不同情況三種工作制，即連續(xù)（長(zhǎng)期）工作制、短時(shí)工作制、重復(fù)短時(shí)工作制。三、計(jì)算題（共25分）1某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：PN=7.5kW，UN=

8、220V，IN=41A，nN=1500r/min，試?yán)L制：（1）固有機(jī)械特性曲線。（2）電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性曲線。（10分）解：（1）固有機(jī)械特性估算電樞電阻 計(jì)算理想空載轉(zhuǎn)速 額定電磁轉(zhuǎn)矩注：理想空載點(diǎn)（，）；額定運(yùn)行點(diǎn)（，）；繪出固有機(jī)械特性，如圖直線1。（2）電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性。理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通過（，）及（，）兩點(diǎn)連一直線，即電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性，如圖直線2某三相四極籠型異步電動(dòng)機(jī)，其定子繞組Y聯(lián)結(jié)，該電動(dòng)機(jī)的部分技術(shù)數(shù)據(jù)為： U1N= 380V，nN=1430r/min，KT =2.2，用它來拖動(dòng)Tz=0.9TN的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。求：（1） 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。（2） 電源電壓降低到0.9UN時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。（3） 頻率降低到0.8fN、保持E1/f1不變時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （15分）解：（1）當(dāng)TZ=0.8TN時(shí)，利用實(shí)用公式 得則電機(jī)轉(zhuǎn)速（2）當(dāng)U1=0.8UN時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩利用實(shí)用公式得則電機(jī)轉(zhuǎn)速（3）頻率降低到0.7fN=35Hz，保持E1/f1不變時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩保持不變，則由可知即固有特性上運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速降落（同步轉(zhuǎn)速與運(yùn)行轉(zhuǎn)速之差）與頻率改變后機(jī)械特性上運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速降落（頻率改變后的同步轉(zhuǎn)速與運(yùn)行轉(zhuǎn)速之差）相等。固有機(jī)械特性上