第九章 直流电动机的电力拖动(4)

习题二1、已知切削力F=2000N ，工件直径d=1500mm ，电动机转速n=1450转/分，传动机构的各级速度比为：j 1=2，j 2=1.5，j 3=2。

各转轴的飞轮转矩分别为：()225.3m N GD M ⋅=，()2212m N GD ⋅=，()2227.2m N GD ⋅=，()2239m N GD ⋅=。

各级传动效率分别为：η=0.9，试求：（1） 切削功率 （2） 电动机输出功率 （3） 系统总的飞轮转矩（4） 忽略电动机的空载制动转矩时，电动机的电磁转矩 （5） 车床开车未切削时，若电动机转速加速度dn/dt =800r/min s ，忽略电动机的空载制动转矩，但不忽略传动机构的损耗转矩时，求电动机的电磁转矩。

解：由于上述问题都与电动机有关，所以，首先将各种参数折算到电动机轴上，等效为一简单的单轴系统。

由图可知，系统为4轴变速系统。

于是有： 系统总的飞轮转矩为：()()()()223212322122212122 4.5536997.25.05.3111m N j j j GD j j GD j GD GD GD M ⋅=+++=⋅⋅+⋅++=等效()m N 24225.121450321⋅=⨯⨯=⋅⋅=j j j n n m L()()m N 3450.72925.122/5.120002/11321⋅=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅=⋅=D F j j j T j T C L C C L ηη等效于是切削功率为：()()kW 38105.024275.0200060/22/≈⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=Ω⋅=L L L L n D F T P π 电动机输出功率为：()kW 52.12629.0383===CLm P P η 如电动机的空载制动转矩视为T 0，电机处于平稳状态时的电磁转矩则为：()m N 4530⋅=+=等效L em T T T当电动机处于加速状态，但仍为空载时，由牛顿第二定律可知：C L em dt dn GD T T T η/37520⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=--等效等效此时的电磁转矩为： ()m N 13.3150.729/8003754.55/37502⋅=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=等效等效L C emT T dt dn GD T η 2、已知龙门刨传动机构如图所示。

第二章 直流电机的电力拖动2-23 一台他励直流电动机，铭牌数据为P N =60kW ，U N =220V ，I N =305A ，n N =1000r/min ，试求：（1） 固有机械特性并画在坐标纸上。

（2） T =0.75T N 时的转速。

（3） 转速n =1100r/min 时的电枢电流。

解：（1）Ω=⨯-⨯=-=038.0)30530560000305220(21)(212N N N N a I P I u R ， =-=ΦNa N N N e n R I U C min 208.01000038.0305220⋅=⨯-r V min 1058208.02200r C U n N e N ===φ m N I C T N N e N ⋅=⨯⨯==8.605305208.055.955.9φ∴通过（1058，0）及（1000，605.8）可以作出固有机械特性（2）时N NT N e Na N e N T T C C T R C U n 75.0=∴-=φφφ min 1016208.0208.055.98.60575.0038.0208.0220r n =⨯⨯⨯⨯-=（3）n=1100r/minN Ne a N e N I C RC U n φφ-=A R C n C U I a N e N e N N 9.229038.0208.0)11001058()(-=-=-=∴φφ 2-24 电动机的数据同上题，试计算并画出下列机械特性：（1） 电枢回路总电阻为0.5R N 时的人为机械特性。

（2） 电枢回路总电阻为2R N 的人为机械特性。

（3） 电源电压为0.5U N ，电枢回路不串电阻时的人为机械特性。

（4） 电源电压为U N ，电枢不串电阻，ф=0.5фN 时的人为机械特性。

注：R N =U N /I N 称为额定电阻，它相当于电动机额定运行时从电枢两端看进去的等效电阻。

解：（1）Ω===721.0305220N N N I U R 当外串后总电阻为0.5R n 时：T T C C R C U n NT N e nN e N 874.010585.0-=⋅-=φφφ （2）当电枢总电阻为Ω=442.12n R 时：T T C C R C U n NT N e nN e N 49.310582-=⋅-=φφφ （3）N U U 5.0=T T C C R C U n N T e aN e N 092.0529)(5.02-=-=φφ （4）N φφ5.0=T T C C R C U n N T e aN e N 368.02116)(25.05.02-=-=φφ2-25 Z2—71型他励直流电动机,P N =7.5kW ， U N =110V ， I N =85.2A ， n N =750r/min ，R a =0.129Ω。

《电机与拖动基础》习题解答第一章 直流电机原理P331-21一台并励直流发电机N P =16kW , N U =230V,N I =69.6A ,N n =1600r/min,电枢回路电阻a R =0.128Ω,励磁回路电阻f R =150Ω,额定效率N η=85.5%.试求额定工作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。

解：fN I =N f U R =230150=1.53A aN I =N I +fN I =69.6+1.53=71.13A aN E =N U +aN I a R =230+71.130.128⨯=239.1Vcua p =2aN I a R =271.130.128⨯=647.6WaN E aN I =239.171.13⨯=17kW输出功率1N p =N N P η=1685.5%1685.5%=18.7kW1-29并励直流发电机N P =7.5kW , N U =220V , N I =40.6A , N n =3000r/min,Ra=0.213Ω.额定励磁电流fN I =0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。

解： a I =N I -fN I =40.6-0.683=40AP 1=N U N I =22040.6⨯=8932W N η=1N p p 100%⨯=75008932100%⨯=84% 2T =9550N N p n =95507.53000⨯=24N ·m cua p =2a I Ra=240⨯0.213=341W2203220.683N f fN U R I ===Ω 2cuf fN f p I R =∙=2200.683N fN U I ∙=⨯=150W0189327500341150941N cua cuf p P P p p =---=---=189323411508441M cua cuf P p p p =--=--=WT =9550M Np n =95508.4413000=27 N ·m 02T T T =-=27-24=3 N ·m第二章 电力拖动系统的动力学P482-9 负载的机械特性又哪几种主要类型？各有什么特点？答：负载的机械特性有：恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载特性，其中恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载，反抗性负载转矩的特点是它的绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩，而位能性转矩的特点是转矩绝对值大小恒定不变，而作用方向也保持不变。

直流电机1、直流电机的静止部分称为定子，它的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置、等部分组成。

转动部分称为转子，它的作用是产生电磁转矩和感应电动势，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

2、单叠和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别为2p 、 2 。

3、直流电机电枢绕组有叠绕组和波绕组两种基本联接方式，一般来说对电流大、电压较低的直流电机，电枢绕组应采用叠绕组。

4、直流电机的电枢反应的定义是通常把电枢磁动势对空载气隙磁通密度分布的影响称为电枢反应，当电刷在几何中性线时，对于电动机来讲，产生气隙磁场畸变性质的电枢反应，其结果使前极端磁场增强和后极端磁场减弱，物理中性线（逆着）电枢旋转方向偏移。

5、电枢绕组的感应电动势简称电枢电动势。

电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是电枢绕组一条并联支路的感应电动势。

6、直流电机的电磁转矩是由电枢电流和磁场共同作用产生的。

直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相反，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相同。

7、直流电机电枢绕组中一个元件经过电刷短路从一条支路转到另一条支路里时，电流的方向改变的过程称为换向。

改善换向的方法一般有装换向极和选择合适的电刷两种方法。

8、直流电机的励磁方式有并励、他励、串励和复励。

9、并励直流发电机自励建压的条件是电机磁路中要有剩磁、励磁绕组并联到电枢两端的极性正确、励磁回路的总电阻小于该转速下的临界电阻。

10、直流电动机的工作特性是指电动机在端电压U=U N、励磁电流I=I N、电枢回路不串电阻的条件下，电动机的转速n、电磁转矩T、效率与电枢电流I a之间的关系。

11、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当 U=E a+R a I a时为电动机状态，当 U=E a-R a I a时为发电机状态。

12、直流电机的转向是由电枢电流方向和磁场方向确定的，改变转向的方法有改变电枢电流方向和改变励磁方向两种。

《电机与拖动基础》试题库及答案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；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_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。

（Ea 〈U；Ea〉U）3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______绕组。

（叠绕组；波绕组；叠）4、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）5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。

（2p；2）6、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）7、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。

（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用）二、判断题1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

（）（F）2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（）（T）3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（F）4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。

（）（F）三、选择题1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。

（1）（1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）（3）（1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。

《电机与拖动基础》课程教学大纲课程代码：0806303022课程名称：电机与拖动基础英文名称：Fundamentals of Electric Machinery and Drive总学时：56 讲课学时：48 实验学时：8学分：3.5适用对象：自动化专业先修课程：高等数学、大学物理、电路原理一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化专业各专业方向的专业基础必修课程。

通过本课程的教学，使学生掌握常用交、直流电动机，部分控制电机及变压器等的基本结构与工作原理、电力拖动系统的运行原理及性能，训练和培养学生使用电机、控制电机和选择电机的能力。

为学生学习后续课程以及从事与本专业有关的工程技术和科学研究打下必要的基础。

二、教学基本要求通过本课程的学习，学生应达到下列要求：1．能够了解不同电机的工作原理，熟悉电机的基本公式，等效电路，具有把变压器和三相异步电动机转化为等效电路的能力。

2．掌握交直流电动机的机械特性和分析电动机运行状态的方法与基本理论。

3．掌握交直流电动机调速的基本原理、方法、应用及经济指标。

4．掌握交直流电动机起动的原理、方法及应用。

5．掌握选择和应用电机的原理与方法。

6．掌握电机及电力拖动系统的实验方法与技能，并且有熟练的运算能力。

7．了解电机及电力拖动的发展方向。

三、教学内容及要求1．绪论部分了解本课程的性质和任务；认识电机及拖动在国民经济中的地位、作用及国内外发展概况；了解电机的典型使用方法；了解电机的主要分类和机电能量转换的基础知识；熟悉并巩固本课程中常用的基本电磁定律并掌握铁磁材料的基本特性。

2．直流电机部分（1）理解直流电动机的工作原理，了解直流电动机的结构。

（2）掌握直流电动机的铭牌数据，了解直流电动机的主要系列。

（3）掌握直流电动机电磁转矩和电枢电势的计算方法和计算公式并能够熟练运用。

（4）理解直流电动机的空载磁场，负载磁场和电枢反应。

（5）掌握直流电动机的平衡方程，了解直流电动机的运行原理，对电动机运行过程中负载、电枢电流、转速及效率等物理量的关系有一定的了解，为学习电机拖动打下基础。

2016年⾼级电⼯证考试试题及答案2016年⾼级电⼯证考试试题及答案 ⼀、判断题(本⼤题共50⼩题，每⼩题1分，满分50分。

正确的选择"A"，错误的选择"B"，) 1.不属于⼀级、⼆级⽤电负荷者，就是三级⽤电负荷。

2.中断供电会造成⼈⾝伤亡的⽤电负荷者，属于⼆级负荷。

3.中断供电会造成⼈⾝伤亡的⽤电负荷者，属于⼀级负荷。

4.企业变电站应尽量设在负荷中⼼。

5.⼀只100W的⽩炽灯⼀⼩时⽤电0.1 kW?h。

6.其他因素确定时，切割电动势的⼤⼩与切割速度的平⽅成正⽐。

7.其他因素确定时，切割电动势的⼤⼩与磁感应强度成正⽐。

8.10Ω的电阻与10Ω的感抗串联后的等效阻抗为20Ω。

9.10Ω的电阻、10Ω的感抗、10Ω的容抗串联后的等效阻抗为10Ω。

10.10Ω的电阻与10Ω的感抗串联起来接到100V交流电源上，电路中电流为5A。

11.正弦交流电的最⼤值与有效值的关系为Um= U。

12.精确度1.0级的电压表的最⼤相对误差为±1%。

13.仪表在实际测量中的误差概念，⼀般是指相对误差。

14.直流双臂电桥宜⽤来测量1Ω以下的电阻。

15.三相两元件有功电能表仅可⽤于三相三线对称负载有功电能的计量。

16.功率表的测量机构是电动系测量机构。

17.功率因数表只能测量负载电路的功率因数，不能表明是感性负载还是容性负载。

18.测量10kV电⽓装置⼀次回路的绝缘电阻应选⽤1000V兆欧表。

19.变压器的额定容量是在正常⼯作条件下能够提供的最⼤容量。

20.呼吸器内的变⾊硅胶在⼲燥情况下呈淡蓝⾊。

21.油浸变压器按⽋负荷运⾏计算出的过负荷倍数和时间，加上按1%制计算出的过负荷百分数，其最⼤过负荷值不得超过变压器额定容量的30%。

22.调整变压器分接开关档位后需测量⾼压绕组线间电阻，其三个电阻值的不平衡误差不应超过2%。

23.地上安装的变压器的容量⼀般不超过100kV·A。

直流电力拖动习题一、单项选择题1. 他励直流电动机若电枢电压、主磁通和负载转矩不变时，在电枢电路中串联一个阻值适当的电阻，则转速，电枢电流和反电动势的变化应该是（）A . 转速上升，电枢电流变小，反电动势增大B . 转速不变，电枢电流变小，反电动势不变C. 转速下降，电枢电流不变，反电动势降低D. 转速上升，电枢电流变大，反电动势增加2. 有一台直流电动机，满载起动电流为1100A，半载起动时，起动电流为（）A. 1100AB. 550AC.4400AD. 不确定3．直流电动机的电气制动方式有四种，为了准确可靠地实现停车，应选用（）A. 回馈制动B. 电源反接制动C. 能耗制动D. 倒拉反接制动4．直流电动机的电气制动方式有四种，为了在可逆系统中能迅速反转，应选用（）A. 回馈制动B. 电源反接制动C. 能耗制动D. 倒拉反接制动5.在额定励磁时，电源电压降低，直流电动机的理想空载转速将（）A增大 B . 无法确定 C.不变 D.减小6.下面关于直流电动机械特性的描述中, （）是错误的A. 直流电动机的机械特性是指其旋转速度和电磁转矩之间的函数关系B. 直流电动机的机械特性包括固有特性和人为特性C. 直流电动机的机械特性是指其旋转速度与负载转矩之间的函数关系D. 他励直流电动机的机械特性曲线近似为一条下降的直线7. 电力拖动系统中电磁转矩大于负载转矩时，系统将（）A . 加速运行B . 减速运行C. 稳速运行D. 速度变化不确定8. 直流电动机起动时电枢回路串入电阻是为了( )A.增加起动转矩B.限制起动电流C.增加主磁通D.减少起动时间二、填空题1．有一台他励直流电动机UN=110V，Ra=0.1Ω，IN=125A，当电动机直接起动时，满载起动电流Ist= ，半载起动起动电流Ist= 。

2.恒转矩调速适用于___________负载，恒功率调速适用于_____________负载。

3.当直流电动机的转速值超过______________时，出现回馈制动。

1、直流电机的绕组有叠绕组、波绕组和混合绕组三种。

2、并励发电机自励的三个条件是：(1)：磁极铁芯中要有剩磁；(2)：励磁磁动势与剩磁方向一致；(3)：励磁回路的总电阻必须小于临界电阻。

3、他励直流电动机带负载运行，电源电压与负载电流均维持不变，若转速上升20%，则当磁路线性时，励磁电流是原来的5/6倍。

U≈Ea=Ceфn （n↑20%）4、感应电动机运行时可定义转差率s，根据s的不同可以确定其三种工作状态,其中，当s>1时工作于电磁制动状态,当0<s<1是工作于电动运行状态。

5、感应电机在实际应用中，根据其自身特点，可以从三方面进行调速，即：(1)：改变极对数；(2)改变电源频率f1 ；(3改变转差率。

6、在研究电机磁路问题时，若沿着回线L，磁场强度H的方向总在切线方向、其大小处处相等，且闭合回线所包围的总电流是由通有电流i的N匝线圈所提供，则常用的安培环流定律可表达为：○1HL=Ni 。

7、从空间和时间两方面来看单相交流绕组基波磁动势的变化规律为，空间上：位置固定，正弦分布，时间上：幅值按正弦规律变化。

三相对称绕组通以三相对称交流电，产生的基波合成磁动势的旋转速度可以表达为：60f/P 。

8、感应电机运行时的转子反应是指转子磁动势对电子磁动势的影响。

9、根据磁路的基尔霍夫第二定律，沿任意闭合磁路的磁动势恒等于各段磁路磁压降的代数和。

10、在他励直流发电机中，随着负载的增加，输出电压将稍微下降。

这是由交轴电枢反应的去磁效果和电枢电阻压降增加造成的。

11、直流电机按照其励磁方式不同，分为他励式，并励式，串励式，复励式。

12、感应电机按照其转子结构不同，分为鼠笼式和绕线式感应电机。

13、电动机按所接的电源种类不同，可分为直流电机和交流电机。

14、直流电动机电磁制动的实质是让电动机产生与转子旋转方向相反的转矩。

它有三种电磁制动方法，分别为能耗制动、反接制动、回馈制动。

15、对于三相4极50Hz感应电机，当额定转速为1550r/min时，其额定转差率为0.03 ，转子电路的频率为 1.5 Hz，转子磁动势相对于转子的转速为50r/min，转子磁动势相对于定子的转速为1500 r/min。