发布时间 : 星期三 文章《电机及拖动基础》思考题与习题解答更新完毕开始阅读82978a02d15abe23482f4df4
第二章 电流电机的电力拖动
2-1 什么是电力拖动系统？它包括哪几个部分，各起什么作用？试举例说明。
解：电力拖动系统是由电动机拖动生产机械，并完成一定工艺要求的系统。它包含控制设备、电动机、传动机构、生产机械和电源等。（各作用略，详见P22）；如电风扇的电动机是原动机，单相交流电是它的电源，风扇叶片是它的机械负载，开关调速装置是它的控制设备，轴承是最简单的传动机构。
2-2 从运动方程式中，如何判定系统是处于加速、减速、稳定还是静止的各种运动状态？
解：从运动方程式中，以正向运动为例，当T>TL时，dn/dt>0，系统处于加速运动状态；当T 2-3 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是什么？ 解：电力拖动系统稳定运行的必要条件是：电动机的机械特性和生产机械的负载转矩特性曲线有交点；充分条件是：交点（T=TL）处满足 dT/dn< dTL/dn。 2-4 他励直流电动机在什么条件下得到固有机械特性n?f(T)的？一台他励电动机的固有机械特性有几条？人为机械特性有几类？有多少条？ 解：他励直流电动机在U=UN，电枢回路不串入附加电阻，励磁电流If= I fN （磁通Φ为额定磁通ΦN）的条件下，稳定运行时得到固有机械特性n?f(T)的。一台他励直流电动机有一条固有机械特性；人为机械特性有降压、电枢回路串电阻、弱磁三大类，有无数条。 2-5 起动直流他励电动机时为什么一定先加励磁电压？如果未加励磁电压，而将电枢接通电源，会发生什么现象？ 解：他励直流电动机起动时，先加励磁电压是保证磁路中有正常磁通，否则先加电枢电压，磁通仅为剩磁通是很小的，可能会发生转速太高的“飞车”现象。 2-6 一台直流他励电动机，PN?21kW,UN?220V,nN?980r/min,IN?115A,电枢电阻Ra?0.1?。计算： 1）全压起动时电流Ist。 2）若限制起动电流不超过200A，采用电枢串电阻起动的最小起动电阻为多少？采用减压起动的最低电压为多少？ 解：1）Ist?UN220??2200A Ra0.1 2）Rst?UN220?Ra??0.1?1? Ist200 U st ? IstRa?200?0.1?20V2-7 设有一台并励直流电动机接在一电源上，如把外施电源极性倒换，电动机的转向 是否改变？如何改变电动机的转向？接在直流电源上的电动机若为串励直流电动机又如何？ 解：并励直流电动机的外施电源极性倒换，电枢电流和磁场的方向同时改变，电动机的转向不变。必须只能有一个方向改变，把其中一个绕组的极性改变。串励直流电动机同理。 2-8 什么叫电气调速？指标是什么？他励直流电动机的调速有哪几种方法？ 解：电气调速是指：人为地改变电动机的参数，使新的人为机械特性与负载特性的交点变化，所得到的新的稳定转速。电气调速的指标有：调速范围、调速的相对稳定性、调速的平滑性、调速的经济性和调速时的容许输出；根据转速公式，他励直流电动机的调速方法有：降压、电枢回路串电阻、弱磁调速。 2-9 他励直流电动机，PN?18kW,UN?220V,IN?94A,nN?1000r/min,Ra?0.202?， 求在额定负载下：设降速至800r/min稳定运行，外串多大电阻？采用降压方法，电源电压应降至多少伏？ 解： Ce?N?UN?IaRa220?94?0.202??0.201 nN10001）Rpa?U?Ce?N220?0.201?800?Ra??0.202?0.428? Ia942）U?Ce?N?INRa?0.201?800?94?0.202?179.79V 2-10 他励直流电动机有几种制动方法，试说明它们之间有什么共同点？从电枢电压特 点、机械特性方程和功率平衡关系来说明他们有什么不同？ 解：他励直流电动机有能耗制动、反接制动、再生制动的三种方法，共同的特点是电磁转矩T与转速n的方向相反，T是制动性质的。能耗制动U=0，机械特性过原点，电枢不从电网吸收电功率，从轴上吸收机械功率；反接制动中的电源反接制动U=-UN，机械特性过-n0点，倒拉反接制动U=UN，机械特性过n0，电枢从电网吸收电功率，也从轴上吸收机械功率；反向再生制动U=-UN，机械特性过-n0，从轴上吸收机械功率，电枢向电网回馈电能。 2-11 一台他励直流电动机，PN?17kW,UN?110V,IN?185A,nN?1000r/min,Ra?0.065?已知电动机最大允许电流Imax=1.8IN，电动机拖动负载TL=0.8TN电动运行。试求： 1）若采用能耗制动停车，则电枢回路应串多大电阻？ 2）若采用反接制动停车，则电枢回路应串多大电阻？ 0.8 TN时的转速 解： Ce?N?UN?IaRa110?185?0.065??0.098 nN1000n?U?0.8INRa110?0.8?185?0.065??1024.29r/min Ce?N0.0981）能耗制动瞬时n?1024.29r/min; U?0 Ibk?-1.8IN Rbk?U?Ce?Nn0?0.098?1024.29?Ra??0.065?0.23?6 Ibk?1.8?1852）反接制动瞬时n?1024.29r/min; U?-UN Ibk?-1.8IN Rbk? U?Ce?Nn?110?0.098?1024.29?Ra??0.065?0.567? Ibk?1.8?185 2-12 他励直流电动机，试求： PN?5.5kW,UN?220V,IN?30.3A,nN?1000r/min,Ra?0.202?,TL?0.8TN。 1）如果用能耗制动、倒接反接制动以400r/min的速度下放位能负载，则应串入多大的 制动电阻？ 2）电动机在反向再生制动运行下放重物，电枢回路不串电阻，求电动机的转速。 3）现用制动电阻Rbk=10Ω，求倒拉反接制动的稳定制动电流和稳定转速，并定性画出机械特性。 解： Ce?N?UN?IaRa220?30.3?0.847??0.194 nN1000U?Ce?Nn0?0.194?(?400)?Ra??0.847?2.35? Ibk0.8?30.3U?Ce?Nn220?0.194?(?400)?Ra??0.847?11.43? Ibk30.3?0.81) 能耗制动：Rbk?倒拉反接：Rbk?2）n?U?IbkRa?220?30.3?0.8?0.847???1239.85r/min Ce?N0.1943) 与上面的各小题一样，稳定制动电流：Ibk?0.8?30.3A n?U?Ibk(Ra?Rbk)220?30.3?0.8?(0.847?10)???221.308r/min Ce?N0.194定性画机械特性略。 2-13 一台串励电动机与一台他励电动机都在额定负载下工作，它们的额定容量、额定 电压和额定电流都相同，如果它们的负载转矩都同样增加50%，试问哪一台电动机转速下降得多？哪一台电动机电流增加得多？ 解：串励直流电动机的转速下降的多（机械特性软）；他励直流电动机电流增加的多。 第三章 变压器 3-1 变压器是根据什么原理工作的？它有哪些主要用途？ 解：变压器是根据电磁感应原理工作的，它主要有变压、变流、变换阻抗的作用。可作为电力变压器、仪用互感器、电子线路中的电源变压器等。 3-2 变压器的主要组成部分是什么？各部分的作用是什么？ 解：变压器的主要组成部分是铁心和绕组。铁心是变压器的磁路，绕组是变压器的电路。 3-3 变压器的铁心为什么要用硅钢片叠成？为什么要交错装叠？ 解：铁心作为变压器的磁路，应该是用导磁性能好的硅钢片叠成，交错装叠的目的是使各层磁路的接缝互相错开，以减小接缝处的气隙和磁路的磁阻，从而减小励磁电流，提高运行时的功率因数。 3-4 一台三相变压器，已知SN=5600kV·A,UIN/U2N=10kV/3.15kV,Yd11联结，试求：一次、二次绕组的额定相电流。 解：I1N??I1N?SN3U1N3??SN5600?1033?10?103?3?323.33A 5600?1033?3.15?103I2N??I2N3U2N3?592.60A 3-5 变压器主磁通和漏磁通的性质和作用有什么不同？在等效电路中如何反映它们的作用？ 解：变压器主磁通Φ通过铁心闭合，同时交链一次、二次绕组，并产生感应电动势Ｅ1 和Ｅ2，如果二次绕组与负载接通，则在电动势作用下向负载输出电功率，所以主磁通Φ起着传递能量的媒介作用；另有一小部分漏磁通主要由非磁性材料（空气或变压器油等）形成闭路，只与一种绕组交链，虽感应漏电动势，但不参与能量传递。在等效电路中， Xm是反映主磁通磁化能力的励磁电抗，rm 是反映主磁通交变时产生铁耗对应的励磁电阻；X1或X’2是反映漏磁通对应的漏电抗。 3-6 一台单相变压器，额定电压为220V/110V，如果不慎将低压侧误接到220V的电源上，对变压器有何影响？ 解：如果不慎将低压侧误接到220V的电源上，则电压上升，磁通上升，空载电流增加的比例更大，大于额定电流，变压器绕组过热将“烧”掉。 3-7 有一台单相变压器，已知SN=10500kV·A,UIN/U2N=35kV/6.6kV，铁心的有效截面