电机拖动典型例题分析
例1．他励直流电动机，PN=10KW ，UN=220V ，IN=53.4A ，nN=1500r/min ，Ra=0.41Ω，拖动位能性负载。求：
（1） TL= TN ，电枢回路分别串入2.1Ω、6.2Ω的电阻时，电机的稳态转速为多少？各运行于什么状态？
（2） 要使重物停在空中，电枢回路应串多大的电阻？
（3） 将电压反接，电枢回路不串电阻，TL=0.3 TN ，电机的稳态转速为多少？，运行于什么状态？
（4） 采用能耗制动下放重物，TL= TN ，电枢回路分别串入2.1Ω电阻时，电机的稳态转速为多少？
（5） 采用能耗制动下放重物，TL= TN ，何种情况下放重物的速度最慢？此时的转速为多少？
（6） TL= TN ，当N Φ=3
1
φ时，电机的稳态电枢电流、转速是多少？
（7） 若拖动恒功率负载时，PL=PN ，当N Φ=3
1
φ时，电机的稳态
电枢电流、转速是多少？
解：电机拖动位能性负载，重物上升时，电机处于正向电动状态，工．．．．．．．．．．．．．．．．．．作点位于第一象限．．．．．．．．；重物．．下降．．时，电机处于．．．．．．某种制动．．．．状态，工作点位．．．．．．．于第．．四．象限．．。．
电势磁通常数：132.01500
41.04.53220=?-=-=ΦN a N N N e n R I U C
理想空载转速：min /1667132
.0220N e N 0r C U n N ===
φ
额定电磁转矩：
m N I C I C T N N e a T N ?=??=Φ=Φ=35.674.53132.055.955.9
额定舒输出机械转矩：
m N n P T n
N
N ?==67.6355.92
空载转矩：
m N T T T N N ?=-=68.320
（1）TL= TN ，电枢回路分别串入2.1Ω、6.2Ω的电阻时，电机的稳态转速为多少？各运行于什么状态？ TL= TN ，Ia=IN
a N
e a N e N I C R R C U n Φ+-Φ=
电枢串入电阻R=2.1Ω时, min /652r n =,正向电动状态
电枢串入电阻R=6.2Ω时, min /1007r n -=,倒拉反接制动状态。 当考虑空载转矩T0时，下放重物，m N T T T N ?=-=99.5902
A 59.47013255.999
.5955.9a =?==N e C T I φ
min /716r n -=,倒拉反接制动状态。
(2) 要使重物停在空中，电枢回路应串多大的电阻？ 考虑重物欲上升时 N I I =a ，0=n
外串电阻：Ω=-?=71.3N
N
e 01a N R I C n R φ
考虑重物欲下降时，A 59.47a =I ，0=n
外串电阻：Ω=-?=
21.4N
e 02a a
N R I C n R φ 所以，外串电阻在3.71—4.21Ω之间，重物停在空中。
（3）将电压反接，电枢回路不串电阻，TL=0.3 TN ，电机的稳态转速为多少？，运行于什么状态？
将电压反接，电枢回路不串电阻，TL=0.3 TN ，
不考虑空载转矩时：A I U U N 2.163.0I
V 220a N ==-=-= min /1716132
.02
.1641.0220r I C R C U n a N e a N e N -=?--=Φ-Φ=
， 反向回馈制动：min /1667min /17160rr n r n =?= 输出机械功率:
KW n T n T P 63.355
.9)1716(35.673.055.93.055.9N 22-=-??===<0
输入电功率:
KW UI P a 564.32.162201-=?-==<0 ，为回馈功率
系统总损耗：W P P p 66)63.3(564.321=---=-=∑
(4) 采用能耗制动下放重物，TL= TN ，电枢回路分别串入2.1Ω电阻时，电机的稳态转速为多少？
min /10154.53132
.01
.241.0r I C R R n a N e a -=?+-=Φ+-
=
当考虑空载转矩T0时，下放重物，A 59.47a =I
min /90559.47132
.01.241.0r I C R R n a N e a -=?+-=Φ+-=
（5） 采用能耗制动下放重物，TL= TN ，何种情况下放重物的速度最
慢？此时的转速为多少？
当外串电阻为0时，下放速度最低。
当考虑空载转矩T0时，下放重物，A 59.47a =I
min /14859.47132
.041.0r I C R n a N e a -=?-=Φ-=
（6） T L= TN ，当N Φ=3
1φ时，电机的稳态电枢电流、转速是多少？
min /480337.67)3
1(132.055.941.031132.022022
r T C C R R C U n e T a e =??-?=Φ+-Φ=A 2.16031
132.055.937
.6755.9a =??==φe C T I >>N I ，不允许长期运．．．．．．行．
。 （7） 若拖动恒功率负载时，PL=PN ，当N Φ=3
1
φ时，电机的稳态电
枢电流、转速是多少？ 当PL=PN ，Ia=IN ，当N Φ=
3
1φ min /450031132.04.5341.0220r C I R U n e a a =??-=Φ-=
m N I C I C T N N e a T ?=?Φ=Φ=45.223
1
55.9
电机拖动复习题 一、填空题（每题2分，共20分） 1. 直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流） 2.直流电动机的起动方法有、、。 (直接起动；降低转子端电压；转子回路串电阻) 3.直流电动机的调速有、、三种方法。 (转子串电阻调速；调压调速；弱磁调速) 4.直流发电机输出的额定功率是指。(出线端输出的电功率) 5. 单相罩极式异步电动机的转向_____ 。 (不可改变) 6.额定频率为50HZ的三相异步电动机额定转速为725r/min，该电机的极数为，同步转速为r/min，额定运行时的转差率为。 (8；750；0.03) 7.三相异步电动机的最大转矩与转子电阻。(无关) 8.绕线式异步电动机一般采用的起动方法是。(转子回路串电阻) 9.双鼠笼异步电动机按起动和运行时的情况可将上笼称为。(起动笼) 10.直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向。(相反；相同) 11.当电动机的转速超过时，出现回馈制动。(理想空载转速) 12.变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将，铜损耗将（忽略漏阻抗压降的影响）。(不变；增加) 13.一个脉振磁通势可以分解为两个和相同，而相反的旋转磁通势。(幅值；转速；转向) 14.三相异步电动机根据转子结构不同可分为和两类。 (笼型异步电动机和绕线型异步电动机) 15.三相异步电动机电源电压一定，当负载转矩增加，则转速，定子电流。 (减小；增加) 16.对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩，最大转矩。(增大；不变) 17.星形一三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的倍。C 18.三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U1应随f1按规律调节。(正比) 19.他励直流电动机的机械特性是指和的关系。(转速；电磁转矩) 20.异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒调速。(功率) 21.可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。(Ea 〈U；Ea〉U) 22.当s在范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电磁转矩性质为；在的范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为。 (0~1；驱动性质；小于1；制动性质) 23.直流电动机改变线圈中电流方向是和完成的。(换向器电刷) 24.直流发电机把转换成。(机械能直流电能) 25.三相变压器的原、副绕组都可以接成。(星形或三角形) 26.交流异步电动机的转子绕组有和两种。(鼠笼型绕线型) 27.定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生。(旋转磁场) 28.同步电机可分为、和三类。(同步发电机同步电动机同步补偿机)
《电机与拖动》参考答案 2-1 （1） 切削功率: W FV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min /67.2412 *5.1*21450 321========= ππ （2） 电动机输出功率：W P P L 6.52129 .0*9.0*9.03800 3 212== = ηηη （3） 系统总飞轮转矩： 2 2 222222 322212 2 2 2 12 2 1 22 2.55.425.0 3.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3m N j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+ + + = （4） 电动机电磁转矩： M N j j j FD T T L .29.349 .0*9.0*9.0*2*5.1*22 /15.0*20002/3213213 212=== = ηηηηηη （5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩 ! M N j j j FD T .252 *5.1*22 /15.0*20002/'3212=== 传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-= 加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*375 55.429.937520=+=+= 2-2 （a ） 减速dt dn GD T T L 3752= - （b ） 减速dt dn GD T T L 3752= -- （c ） 加速dt dn GD T T L 3752= + （d ） 减速dt dn GD T T L 3752= --
电机与拖动试卷C卷及答案 一、单项选择题（20小题，每题2分，共40分） 1、电机是一种实现（）能量转换的装置。 B A 电能与热能B电能与机械能 C 电能与风能D机械能与热能 2、三相异步电动机转子串电阻，其特性曲线（）A A变软B变硬 C先变硬后软D先变软后硬 3、变压器空载电流小的原因是( )C A 一次绕组匝数多，电阻很大B一次绕组的漏抗很大 C 变压器的励磁阻抗很大D变压器铁心的电阻很大。 4、变压器中，不考虑漏阻抗压降和饱和的影响，若原边电压不变，铁心不变，而将匝数增 加，则励磁电流( )B A 增加；B减少；C不变；D基本不变。 5、变压器的空载损耗（D）。 A．全部为铜损B．全部为铁损 C．主要为铜损D．主要为铁损 6、异步电动机的磁极是由（）产生。 D A定子绕组和三相电压B转子和单相电压 C定子绕组和单相电压D定子绕组、定子铁心和三相电压 7、输电线路使用高压输电主要是采用（）降低能量损耗。 C A 降低电线电阻B提高输电功率 C降低输电电流 D 提高电线电压 8、直流电机直接启动会产生（）C A电网电压提高B设备平稳运行 C过大的起动转矩D保护电机 9、三相异步电动机改变转向，可通过下面什么方法获得（）。D A．降低电压B．定子串电阻 C．转子串电阻D．改变相序 10. 三相异步电动机由单相电源供电时，下面说法正确的是（）。A A．起动转矩为零B．转速出现飞车 C．电磁转矩为零D．旋转速度大约为三相供电时的一半 11. 三相异步电动机带恒转矩负载运行，如果电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩（）。A A．下降B．上升 C．不变D．不能确定 12、三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是（）。C A．异步电动机是旋转的B．异步电动机的损耗大 C．异步电动机定、转子间有气隙D．异步电动机由漏抗 13、空载磁场是在（）。A A电机不带负载B电机带负载 C电机额定电压下D电机过载下
《电机及其应用》自测题 一、填空题 1、变压器的作用是将某一等级的交流( )变换成另一等级的交流( )。 2、变压器一次电势和二次电势之比等于( )和( )之比。 3、电力变压器中的变压器油主要起( )、( )和( )作用。 4、电力变压器的分接开关是用来改变变压器电压( )的装置，以便达到调节副边( )的目的。 5、变压器的额定电压和额定电流均指变压器的( )电压和( )电流。 6、变压器空载时的损耗主要是由于( )的磁化所引起的( )和( )损耗。 7、在测试变压器参数时，须做空载试验和短路试验。为了便于试验和安全，变压器的空载试验一般在( )加压；短路试验一般在
( )加压。 8、变压器铁芯饱和程度愈高，其励磁电抗Xm就愈( )。 9、若将变压器低压侧参数折算到高压侧时，其电势(或电压)应( )、电流应( )、电阻(或电抗)应( )。10、三相组式变压器各相磁路( )，三相芯式变压器各相磁路( )。 11、三相变压器组不能采用( )连接方法，而三相芯式变压器可以采用。 12、变压器并联运行的条件是( )、( )、( )。 13、当三相变压器接成星形(Y)时，其线电压是相电压的( )倍，线电流与相电流( )。 14、当三相变压器接成三角形(D)时，其线电压与相电压( )，线电流是相电流的( )倍。 15、变压器在运行时，当( )和( )损耗相等时，效率最高。 16、有两台变压器，额定电压分别为10kV／和／，两台变压器的变比差值△K为( )，若其它条件满足并联运行，根据计算结果，
这两台变压器( )并联运行。 17、三绕组变压器的额定容量是指( )。 18、自耦变压器与同容量的两绕组变压器比较，它的空载电流( )。 19、自耦变压器适用于一、二次侧( )相差不大的场合，一般在设计时，变比Ka( )。 20、电焊变压器实际上是一台( )的降压变压器，它的外特性( )，短路电流( )。 21、整流变压器的容量一般取一、二次绕组容量的( )，又称为( )。 22、单相绕组的感应电势与( )、( )和( )成正比。 23、线圈的短距系数表示了短距线圈比整距线圈产生的电势( )的程度。 24、线圈的分布系数表示线圈分布放置后，其合成电势比线圈集中放置时电势( )的程度。 25、主极磁场非正弦分布引起的( )，对相电势的大小影响( )，主要影响了电势的( )。
《电机拖动》试卷 一、填空题：(1分*30=30分) 1、向空间互差的三相定子绕组中通入，则在电动机定子、转子及空气隙中即产生一个沿定子内圆旋转的磁场，通称为。 2、旋转磁场的取决于通入三相定子绕组中的三相交流电源的相序，且与三相交流电的相序。 3、三相异步电动机转子总是紧跟着旋转磁场以的转速而旋转，因此称为异步电动机。又因为转子电流是由电磁感应的原理而产生，所以又称为电动机。 4、当三相异步电动机的转差率s=1时，电动机处于状态，当s趋近于零时，电动机处于状态，在额定负载时，s约为到。 5、用Y-△降压起动时,起动电流为直接起动用△接法起动时的 ,所以对降低 很有效,但起动转矩出只有直接用△接法起动时的 ,因此只适用于轻载或空载起动. 6.异步电动机的调速是指用人为的方法改变电动机的转速,异步电动机的调速方法有 . 和 . 7.单相异步电动机在其通以单相交流电,即产生脉动磁场,所谓脉动磁场,是说它的和按正弦规律变化,而轴线是的. 8.为解决单相异步电动机的起动问题,电容电动机定子铁心上嵌有两个绕组:一组是 ,又称主绕组,另一组是 ,又称副绕组,它们的空间位置互差电度角. 9.需要单相电容(电阻)异步电动机反转时,只要把主.副绕组中对调过来再接入电源,使旋转磁场方向改变,电动机随之反转. 10.有一台四极的三相异步电动机,在电网50HZ的条件下工作,则定子绕组形成的旋转磁场的转速为 .当转差率为2%时,电动机的转速为 . 11.一单相电动机的铭牌标明:电压为220V,电流3A,功率因数0.8,这台电动机的有
功功率为 ,视在功率为 ,绕组的阻抗为 . 二.判断题:(1分*10=10分) 1.根据旋转磁场的转速公式n1=p f 160,当f1=50HZ 时,则两极异步电动机(p=1)和四极异步电动机(p=2)的额定转速分别为3000r/min 和1500r/min. ( ) 2.转差率s 是分析异步电动机的运行性能的一个重要参数,当电动机转速越快时,则对应的转差也就越大. ( ) 3.三相异步电动机不管其转速如何改变,定子绕组上的电压,电流的频率及转子绕组中的电动势.电流的频率总是固定不变的. ( ) 4.当加在三相异步电动机定子绕组上的电压不变时,电动机内部的总磁通就维持不变,它不受电动机转速的影响. ( ) 5.三相异步电动机在机械特性曲线的稳定段运行时,当负载转矩减小,则电动机的转速将有所增加,电流及电磁转矩将减小. ( ) 6.绕线式异步电动机在某一负载下运行时,若在转子电路中串入一定的电阻,则电动机转差率加大,转速将降低. ( ) 7.由转矩特性知道,产生最大转矩时的临界转差率Sm 与外加电压无关,因此当外加电压变化时,电动机的额定转差率Sm 也将保持不变. ( ) 8.三相鼠笼式异步电动机如果需带动重负载起动时,则不能用降压起动的方法来起动电动机. ( ) 9.绕线式异步电动机转子串电阻起动时,既可降低起动电流,又能提高电动机的起动转矩. ( ) 10.绕线式电动机转子电路串电阻可对电动机进行起动,也可对电动机进行调速,因此电动机上使用的起动变阻器可兼作调速变阻器使用. ( ) 三.选择题:(3分*10=30分) 1.为了使异步电动机能采用Y-△降压起动,电动机在正常运行时必须是 ( ) A.Y 接法 B.△接法 C.Y/△接法 2.由三相异步电动机的转矩特性分析知道,电动机临界转差率Sm=R 2/X 20,为了增加起动 转矩,希望转子回路电阻R 2 ( )
《电机与拖动》参考答案 2-1 （1） 切削功率: W FV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min /67.2412*5.1*21450321========= ππ （2） 电动机输出功率：W P P L 6.52129 .0*9.0*9.038003212===ηηη （3） 系统总飞轮转矩： 22222222 322212 22212212 22.55.425.03.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3m N j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+++= （4） 电动机电磁转矩： M N j j j FD T T L .29.349 .0*9.0*9.0*2*5.1*22/15.0*20002/3213213212====ηηηηηη （5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩 M N j j j FD T .252 *5.1*22/15.0*20002/'3212=== 传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-= 加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*375 55.429.937520=+=+= 2-2 （a ） 减速dt dn GD T T L 3752=- （b ） 减速dt dn GD T T L 3752=-- （c ） 加速dt dn GD T T L 3752=+ （d ） 减速dt dn GD T T L 3752=--
电机原理及拖动试题及答案 一、填空(每空1分，共25分) 1. 单相异步电动机可分为________、________两大类型。 2. 6极异步电动机电源频率f=50Hz，额定转差率SN=0.04，则额定转速为nN=_____、额定工作时，将电源相序改变，则反接瞬时的转差率S=_____。 3. 同步补偿机实际上是一台_________的同步电动机，它接到电网上的目的就是为了___________。 4. 直流电机的励磁方式可分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。 ＝＿＿＿、每极每相槽数ｑ＝＿＿＿、槽距角＝＿＿＿。 5. 有一台极数2P＝4，槽数Z＝24的三相单层链式绕组电机，它的极距 6、变压器空载运行时功率因数很______。 7．________型三相异步电动机可以把外接电阻串联到转子绕组回路中去。 8. 直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向________。 9. 直流电动机的起动方法有____________；______________。 10. 当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。 11. 三相异步电动机的过载能力是指_______________。 12 . 星形—三角形降压起动时，起动电流和起动转矩各降为直接起动时的______倍。 13. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U1应随f1按______规律调节。
14、可用下列关系来判断直流电机的运行状态。当_________时为电动机状态，当________时为发电机状态。 15、单迭绕组极对数为P时，则并联支路数为_______。 二、判断正误(对在括号里打√、错则打×，每小题1分，共15分) 1.( ) 电动机的额定功率是指额定运行时从电源输入的电功率。 2.( ) 一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变 3.( ) 三相异步电动机的旋转方向决定于定子绕组中通入的三相电流的相序。 4.( ) 与同容量的变压器相比较，异步电动机的空载电流小。 5.( ) Y-D降压起动适用于正常运行时定子绕组为星形联接的笼型异步电动机。 6. ( ) 变极调速时必须同时改变加在定子绕组上电源的相序。 7. ( ) 变频调速过程中按U1/f1=常数的控制方式进行控制，可以实现恒功率调速。 8. ( ) 异步电动机的功率小于7.5kW时都允许直接起动。 9. ( ) 变压器的二次额定电压是指当一次侧加额定电压，二次侧开路时的空载电压值。 10.( ) 变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因 此变压器的主磁通也大。 11. ( ) 直流电动机的人为特性都比固有特性软。
第1章直流电机 要点提示： 1.直流电机是电能和机械能相互转换的旋转电机之一。 2.直流电机由两大部分组成：定子和转子。 3.掌握直流电机的工作原理。 4.掌握直流电动机的工作特性：转速特性、转矩特性、效率特性 5.掌握直流电机定子绕组的励磁方式有：他励、并励、串励、复励。 6.理解电枢绕组中一个元件经过电刷从一个支路转换到另一个支路的过程称为 换向。 7.直流电机的感应电动势：电枢绕组中的感应电动势，即正负电刷之间的感应电 动势。 1.1 直流电机的基本工作原理与结构 电机是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。按工作电源种类可分为直流电机和交流电机。直流电机按能量转换的方向可分为直流电动机和直流发电机。 在电机发展的历史上，直流电机的发明较早，它的电源是电池，后来才出现了交流电机。直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力，比较容易控制。常用于调速要求较高的生产机械上，如轧钢机，矿井提升设备，大型起重机，电力机车，挖掘机械和纺织机械等；同时直流发电机可用来作为直流电机以及交流电机的励磁直流电源。 直流电机的换向问题，限制了直流电机的极限容量，又增加了维护的工作量。随着近年来电力电子技术的发展，在很多领域内，直流电机有逐步被交流电机取代的趋势。但在某些要求调速范围大、调速性高、精密度好、控制性能优异的场合，直流电机的应用目前仍占有较大的比重。 1.1.1 直流电机的结构 任何电机都包括三大部分：定子、转子和气隙。同一般类型电机一样，直流电动机和直流发电机在主要结构上基本相同，都由定子、转子和气隙三部分组成。如图1.1.1所示。
直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、换向极、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 1.定子 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置和端盖等组成，其剖面结构如图1.1.2所示其主要作用是产生主磁场和作为电机的机械支架。 1）主磁极 主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由铁心和励磁绕组两部分组成，通过螺钉固定。如图1.1.3所示为减小涡流损耗，主磁极铁心通常用1～1. 5mm 厚的钢板冲片叠压铆紧而成，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极 靴。极靴的作用是使气隙磁场分布比理想，同时极靴对励磁绕 组也起支撑作用。 励磁绕组是用来产生主磁通的，用绝缘铜线绕制而成。当 给励磁绕组通入直流电时，各主磁极均产生一定极性，相邻两 主磁极的极性是N 、S 交替出现的。 2）换向极 两相邻主磁极之间的小磁极称为换向极，又称 为附加极或间极，其作用是改善直流机的换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的火花。换向极由换向极铁心和向极绕组组成，换向极的铁心比主磁极的简单，一般用整块钢板制成，在其上放置换向绕组。换向极的数目与主磁极数相等。如图1.1.4所示。 3)机座 图1.1.1 直流电机装配结构图 图1.1.2 直流电机纵向剖视图 图1.1.3主磁极的结构 1—主磁极 2—励磁绕组 3—机座
各齿轮有下列数据： 齿轮6与工作台齿条啮合其节距为20mm ，工作台质量m 1=1500kg ，工件质量m 2=1000kg ，电动机飞轮惯量GD 2=200 N·m 2，切削力F =10000N ，切削速度v =40m/min ，总机械拖动效率η=，工作台导轨与床身之间的摩擦系数f =。试计算： （1） 折算到电动机轴上的系统总飞轮惯量及负载转矩； （2） 切削时电动机应输出的功率。 、 解：（1）齿轮折算到电动机轴上的飞轮转矩为： 246222223 52 2 1 2221 2 3 () () ()M GD GD GD GD GD GD GD j j j ++++ + + 22(4020)(7050)130 (20010)99(12)() 2 ++=++ ++ 2223.5N m =? 齿轮6的转速：640min 25min 800.02m n r m = =? 则电机的转速为：2512300min n r =?= 则平移部件折算到电动机轴上的转动惯量为： 图 龙门刨床主传动机构图 工作台
2 2 2 406091.291.2(15001000) 3001.1L v J m n kg m ?? ?? ?==??+ ? ??? ?? =? 折算成飞轮矩为：2 2443.1L L GD gJ N m ==? 折算到电动机轴上总的飞轮矩为·m 2 【 折算到电动机轴上负载转矩为： 40(100002500)60 9.55 9.550.8300 330.3L gf Fv T n N m η+? '==??=? （2）切削时电动机应输出的功率为： 300 330.310.49.55 L P T kw '=Ω=?≈ 如图所示的电机拖动系统，已知提升重物的质量为2kg ，提升速度为0.4m/s,拖动齿轮的效率η1=η2=，卷筒的效率ηL =,卷筒直径D L =0.4m 。齿轮减速箱的拖动比j=60，电动机的GD m 2＝20Nm 2。试求： (1)电动机的负载转矩； (2)拖动系统折算到电动机轴上的转动惯量。 ！ 解：92.021≈↓=↑=L ηηηηη ~ 提升时：L L GRn n T ↑=↑'η 071.092 .0602 .08.92=???=↑↑= 'ηj GR T L 图 龙门刨床主传动机构图 工作台 图 工作机构运动为升降的拖动系统
电机及拖动试题(一) 一、单项选择题 1、在直流电机的公式E a=C eΦn以及T e=C TΦI a中，Φ指的是( ) A、每极合成磁通量 B、所有磁极总磁通量 C、主磁通每极磁通量 D、每对极合成磁通量 2、造成他励直流电动机固有机械特性是一条略微下垂的直线原因是 （） A、负载转矩 B、电源电压 C、气隙磁通 D、电枢电阻降压 3、一台50Hz三相感应电动机的转速n=720r/min,则该电机的极数以及同步转速为（） A、4极，1500r/min B、6极，1000r/min C、8极，750r/min D、10极，600r/min 4、一台50Hz三相感应电动机的拖动额定恒转矩负载运行时，若电源电压下降10%，则此时电动机的电磁转矩T a为（） A、T aN B、0.81T aN C、0.9T aN D、＞T aN 5、在三相感应电动机等效电路中，其中附加电阻（1-s)/(sR2＇)上所消耗的电功率等于（） A、输出功率P2 B、输入功率P1 C、电磁功率P m D、总机械功率PΩ 6、一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率s运行，当转子边串入电阻R=2R2＇（R已折算到定子边0,测得转差率将为（）A、等于原先的转差率s B 、三倍等于原先的转差率s
C、两倍等于原先的转差率s D、无法确定 7、如果有一台三相感应电动机运行在转差率s=0.25的工况下，此时通过气隙传递的功率有（） A、25%的转子铜耗 B、75%是转子铜耗 C、75%是输出功率 D、全机械功率 8、三相感应电动机与电磁转矩的大小成正比的是（） A、电磁功率 B、输出功率 C、输入功率 D、全机械功率 9、电机气隙应取尽可能小的主要目的是（） A、减小附加损 B、提高功率因素 C、减小电机体积 D、提高运行可靠性 10、不能作为降低鼠笼型异步电动机堵转电流的方法是（） A、降低电源电压 B、定子边串接电抗 C、定子绕组接法 D、绝缘等级 11、绕线式异步电动机转子串电阻调速的机械特性所具有的特点是 （）A、串接电阻越大，堵转转矩越小B、最大转矩提高 C、转差率与转子总电阻成正比 D、串接电阻越大，堵转转矩越小 12、已知一台直流电动机的额定数据如下：额定功率P N=160KW，额定电压U N=220V，额定效率ηN=90%，额定转速ηN=1500r/min，则该电机的额定电流为（） A、0.539安 B、0.08安 C、727安 D、808安 13、一台他励直流电动机的额定功率P N=20KW，额定电压U N=220v,
电机及拖动课后答案 1-5 解： cm /A 98H ,T 1002.0002 .0A B === = φ （1） （1） F=Hl=98A/cm′30cm=2940A; I=F/N=2940/1000=2.94A. (2) 此时，F 总=H 铁l 铁+H d d 其中：H 铁l 铁=98A/cm′29.9cm=2930.2A; H d d=d′B/m 0=0.001/(4p′10-7)=795.8A; 所以：F 总=2930.2+795.8=3726A 1-6 解：（1） ;5.199sin Z x ;1407.0200cos Z r 2005 .0100 Z 1111111Ω?Ω?Ω===?==== （2） ;66.8sin Z x ;55.010cos Z r 1010 100 Z 1221222Ω?Ω?Ω===?==== 1-7 解：每匝电势为： 匝744884 .036 N ;V 4884.00022.05044.4f 44.4e m 1== =??==φ 2-13 解：作直线运动的总质量为： Kg 63966.128022m )1m m (2m =??+++?=总 转动惯量为：2 2 2 L m kg 63964D m m J ?=?==总ρ 系统折算后总转动惯量为：2 M 2m L eq m kg 74.49J i J J 2J J ?=+++= 总负载静转矩为：Nm 127792/D g )Hq m (T 2L =??+= 折算后负载转矩为： Nm 710i T T L 'L == η 转速加速度等于：5 .95dt dv D 60i dt dn i dt dn m ===π 由运动方程的启动转矩： Nm 4.1207 5.9555.974 .49710dt dn 55.9J T T eq ' L k =?+=+ = 3-12 解：因为：n 60Np E a φ= （1）单叠：a=2；60 04.02602N 230????=； N=5750。 （2）单波：a=1；60 04.01602N 230????=； N=2875。
学年度第一学期 自动化系《电机与电力拖动基础》期末考试试卷（） 年级专业自动化班级学号姓名 注：1、共120 分钟，总分100 分 2、此试卷适用自动化专业本科 题评阅人一二三四五六总分 号签名得 分 得分 一 一、选择题（每小题 2 分，共20 分） 1．他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那 么这条人为特性一定是：（3） （1 ）串电阻的人为特性；（ 2 ）降压的人为特性；（ 3 ）弱磁的人为特性。 2．直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2） （1 ）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。
3. 他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1 和I2，那么：（2 ） （1 ）I1
《电机与拖动》试题库 第一部分直流电机 一、填空题： 1、并励直流发电机自励建压的条件是主磁路存在剩磁励磁绕组并联到电枢两端的极 性正确_;_励磁回路的总电阻必须小于该转速下的临界电阻值。（主磁路存在剩磁；并联在 电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻） 2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当u>E a时为电动机（o 电机与拖动试卷及参考答案 一、、填空题（每空1分，共30分） 1．直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。 2．接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。3．空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。 4、用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的（1/3）,所以对降低（起动电流）很有效。但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3），因此只适用于空载或轻载启动。 5．反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。 6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。 7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。 8．分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。 9．单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。 10．熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。 二、判断题（每小题1分，共10分）。 （×）1．一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均可使用。 （×）2．三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。 （×）3．交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的， 电机与拖动 绪论一、名词解释1. 磁场:电流周围的效应 2.磁动势（磁通势、磁势）:产生磁场的源泉 3.磁场强度:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势影响强度的一个物理量。 4.磁场感应强度（磁通密度）:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势感应能力强弱的一个物理量。 5.磁通量Φ：垂直穿过某一截面（面积为S）磁力线的数目 6.磁阻：就是磁力线通过磁路时所遇到的阻碍，磁阻与磁路的长度成正比，与磁路的磁导率成反比，并与磁路的截面积成反比 7电感：其实质表征的就是电磁装置电与磁转换能力的大小。 二、填空 1、在电机中磁场的几个常用量分别是磁动势、磁场强度、磁感应强度、磁通等。 2、进行磁路分析和计算时，常用到磁路的基本定律有全电流定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫定律。 3、电机的电流有交、直流之分，所以，旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。 4、旋转电机是一种机电能量转换的机电装置。 5、把电能转换机械能的电机称为电动机; 把机械能转换电能的电机称为电发电机。 三、判断题 1、垂直穿过线圈的磁通量随时间变化，必然会在线圈中产生感应电动势。（√） 2、棱次定律表明垂直穿过线圈的变化磁通，会在线圈中产生电动势。（√） 3、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场变化率的方向一致的。（×） 4、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场方向一致的。（×） 六、问答题 1.电磁作用原理的综述 有电流必定产生磁场，即“电生磁” ；磁场变化会在导体或线圈中产生感应电动势，即“动磁生电” ;载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，即“电磁生力” 第一章直流电机的原理与结构 一、名词解释 （一）1.电枢：在电机中能量转换的主要部件或枢纽部分 2.换向：直流电机电枢绕组元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，后进入另一条支路，元件中的电流方向改变的过程。 3.额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。 （二） 1.电机：机电能量（或机电信号）转换的电磁装置 2.直流电机：直流电能与机械能量进行转换的电磁装置 3.直流发电机：把机械能量转换为直流电能的电磁装置 4.直流电动机：把直流电能转换为机械能量的电磁装置 5.交流电机：交流电能与机械能量进行转换的电磁装置 6.交流电动机：把交流电能转换为机械能量的电磁装置 7.交流发电机：把机械能量转换为交流电能的电磁装置 （三）第一节距：同一元件的两个元件边在电枢圆周上所跨的距离 （四）极距：相邻两个磁极轴线之间的距离 （五）电角度：磁场在空间变化一周的角度表示 二、填空 1、铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。 第四章三相异步电动机 思考题与习题答案 4.3答：能转，转向为逆时针方向。 当转子绕组通入三相交流电流时，将产生旋转磁场，同步转速为n1，假定旋转磁场为顺时针方向，那么定子绕组便产生感应电动势和感应电流，此电流在磁场的作用下又会产生电磁转矩（顺时针方向），但因定子不能转动，故反作用于转子，使得转子向逆时针方向旋转。4.5 答：异步电动机气隙小的目的是为了减小其励磁电流（空载电流），从而提高电动机功率因数。因异步电动机的励磁电流是由电网供给的，故气隙越小，电网供给的励磁电流就小。而励磁电流又属于感性无功性质，故减小励磁电流，相应就能提高电机的功率因数。4.6 答：U、V两相定子绕组通入直流电流I f方向如图4.2a所示，它产生恒定方向的磁场（如图4.2b所示，方向向左）。由于惯性转子仍以原转向（假定为顺时针方向）旋转，则转子导体便切割定子恒定磁场感应电动势和电流（方向由“右手发电机”定则判定），此电流有的功分量与定子恒定磁场相互作用，转子导体受到图示方向力的作用，并形成逆时针方向的电磁转。 图4.2 题4.6图 4.9 答：基波短距系数k y1的物理意义：电机绕组采用短矩绕组后，其基波电动势比采用整距绕组时的感应电动势有所减少，短距系数k y1就表示所减少的程度。 基波分布系数k q1的物理意义：分布绕组的线圈组电动势等于集中绕组线圈组电动势打了一个折扣k q1，以此来计及分布绕组对基波电动势大小的影响。 4.11 解：要求绕组系数，首先应求出τ、q 和α。 五次谐波绕组系数k w5： 9598 .02 20sin 322sin 21=?== a q k q 9019 .09598.09397.01 1 1 =?=?=k k k q y w 1736 .021405sin 25sin 5-=?== γk y 2176.02 20 5sin 32 2035sin 25sin 25sin 1=????== a q qa k q 评卷人得分 2009~2010学年度第二学期期末考核试卷 （A 卷） 《电机与拖动》 一、选择题（共9题，每题2分，共18分） 1. 下列不属于三相异步电动机基本结构的是（ ） (A)换向极 (B)转子铁心 (C)定子铁心 (D)转子绕组 2. 直流电机的调速方法不包括（ ） (A) 改变极对数 (B)改变电枢供电电压 (C) 改变电枢回路外串电阻 (D)改变电动机主磁通 3. 下列不属于同步电机的启动方法的是（ ） (A)分相启动 (B)辅助电动机启动 (C)异步启动 (D)变频启动 4.用交流法测定变压器的同名端，如右图所示：若则（ ） (A)1,2为同名端 (B)3,4为同名端 (C)1,4为同名端 (C)1,3为同名端 5. 有一步进电机，工作在单三拍方式下。已知转自齿数Z 为40，相数N 为3则该电机的步距角为（ ）度 (A) 1.5 (B) 3 (C) 4.5 (D) 6 6.三项异步电动机特性图中启动工作点的坐标是（ ） (A), (B), (C), (D)， 7.对一台确定的步进电机而言，其步距角决定于（ ） 评卷人得分 (A)电源脉冲的频率 (B)电源脉冲的幅值 (C)电机的通电方式 (D)电机的负载大小 8.不属于直流电机的人为机械特性图形的是（ ） 9.下列不属于笼型电机降压启动的是（ ） (A)定子串电阻启动 (B) Y-Δ启动 (C)自耦变压器启动 (D)频敏变阻器启动 二、填空题（共12题，每空1分，共40分） 1.他励电机制动有___________、___________和__________三种制动方法。 2.在电力拖动系统中，当T M 与n 同向时，T M 为____；当T L 与n 反向时，T L 为____。（填正或负） 3.一台笼型异步电动机额定功率P=25KW ，启动电流与额定电流之比为6，在600KVA 下_______直接启动。（填可以或不可以） 4.反应式步进电机的通电方式有_____________、_____________和 ___________三种。 5.伺服电机将输入的____转换成_____________________________。 6.直流伺服电机的控制方式有______和_______。交流伺服电机控制方 法有_______、_____和___________。 7.直流电机的励磁方式有_______、__________、_______和_______四 种。 图为龙门刨床主传动机构图。齿轮1与电动机轴直接联接，各齿轮有下列数据: 6 1 齿轮6与工作台齿条啮合其节距为20mm工作台质量m=1500kg,工件质量 m=1000kg,电动机飞轮惯量GD=200 N ?m2，切削力F=10000N,切削速度 v=40m/min,总机械拖动效率n =，工作台导轨与床身之间的摩擦系数f=。试计算： (1 )折算到电动机轴上的系统总飞轮惯量及负载转矩； (2)切削时电动机应输出的功率。 解：(1)齿轮折算到电动机轴上的飞轮转矩为: 223.5N m2 齿轮6的转速：40 m min & 25r. 则电机的转速为：n 25 12 300 n min 则平移部件折算到电动机轴上的转动惯量为: 2 J L91.2 - m 91.2 n 1.1kg m2 齿轮 1 2 3 4 5 GD(N ? m) 1 4 r 2 7 ： 5 : 0 0 0 0 0 30 齿数 2 6 r 4 6 : 3 : 0 0 0 0 0 0 (G D2 G D2)( GD2 GD；) (GD M GD1 ) ---- 2 -------- j (GDi GD f) ?2 j 2 GD2 - j 3 (200 10) (40 20) (70 50) 130 2 (12) 4060 300 (1500 1000) 8 解: 0.92 提升时：T L GRn L T L GR 2 60 0.92 0.071 GD ； 4g 2 0.51kg m 1 : mv 2 2 1J m 2 2 折算成飞轮矩为：GD 2 4gJ L 43.1N m 2 折算到电动机轴上总的飞轮矩为? m 折算到电动机轴上负载转矩为： 40 Fv T L 9.55 —— n (10000 2500 gf) 9.55 60 0.8 300 330.3N m (2)切削时电动机应输出的功率为： 如图所示的电机拖动系统，已知提升重物的质量为 2kg ，提升速度为0.4m/s, 拖动齿轮的效率n 1= n 2=，卷筒的效率n L =,卷筒直径D L =0.4m 。齿轮减速箱的拖 动 比j=60，电动机的GD 2 = 20Nrf 。试求： (1) 电动机的负载转矩； (2) 拖动系统折算到电动机轴上的转动惯量。 P T 330.3 色0 10.4kw 图工作机构运动为升降的拖动系统 直流电机部分 一．填空题 1.直流电机电枢绕组元件流过的电流是___________电流,流过正负电刷的电流是_________电流，直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是_____ __性质的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向__________。 2.直流电机的____________损耗等于___________损耗时效率最高。 3.他励直流发电机的外特性下降的原因有___________和__________，与之相比并励直流发电机的外特性，并励直流发电机电压变化率他励直流发电机。 4.并励直流发电机自励建压的条件有三个,它们是____ ___,________ __和_____________。 5. 一台并励直流电机Ea＞U时运行于_____ ____状态，此时电机I、Ia和I f 之间的关系_____________， Ea＜U时运行在_____ ___状态，电机I、Ia和I 之间的关系_____________。 f 6. 直流电机空载时气隙磁密分布波形为___________波,电枢磁势分布的波形为___________波,电枢磁场空间分布波形为____________波。 7. 直流电机的电枢反应是，电刷放在几何中性线上，磁路处于饱和状态时,电枢反应的影响为(1)_________ _(2)__________。 8.按负载转矩的大小随转速变化的规律分类,负载可以分为 _________,__________和________三类；位能性负载的机械特性位于____ _象限,反抗性负载的机械特性位于_________象限。 9.他励直流电动机恒转矩调速的方法有___________________,恒功率调速方法有________________。 10.他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,如降低电枢电压,则稳定后电枢电流将_________,电磁转矩将_________,转速将__________。 11.他励直流电动机高速下放重物,应用________制动,低速下放重物,应用 _________和________制动，其中消耗能量最多的方法_________。 12.为了经济合理的利用材料，直流电机的额定磁通通常设定在磁化特性曲线上膝点处，若额定磁通设定在膝点以上，则，若额定磁通设定在膝点以下，则。 13.欲改变直流电动机的转向，可以_____________或_______________；三相异步电动机反转的方法为。 14.并励直流电动机,负载转矩保持不变,如将励磁回路的调节电阻增大,则稳定运行后的转速将________,电枢电流将_______,如只将电枢电路中的调节电阻增电机及拖动基础试题及答案
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