第3章 直流电机的电力拖动(第2部分)

第二部分直流电机的电力拖动思考题与习题1、什么叫电力推拖动系统？举例说明电力拖动系统都由哪些部分组成。

2、写出电力拖动系统的运动方程式，并说明该方程式中转矩正、负号的确定方法。

3、怎样判断运动系统是处于动态还是处于稳态？4、研究电力拖动系统时为什么要把一个多轴系统简化成一个单轴系统？简化过程要进行哪些量的折算？折算时各需遵循什么原则？5、起重机提升重物与下放重物时，传动机构损耗由电动机承担还是由重物承担？提升或下放同一重物时，传动机构的效率相等吗？6、电梯设计时，其传动机构的上升效率η<0.5，若上升时η=04，则下降=15N·m，则下降时的负载时的效率η是多少？若上升时负载转矩的折算值TL转矩折算值为多少？7、从低速轴往高速轴折算时，为什么负载转矩和飞轮矩都要减小？8、起重机提升某一重物时，若传动效率小于0.5，那么下放该重物时传动效率为负值，此时的特理意义是什么？9、生产机械的负载转矩特性常见的哪几类？何谓位能性负载？10、表1中所列各电力拖动系统的数据不全，请通过计算把空格填满，计算时忽略电动机的空载转矩。

表14 17.6 128 0.85 85 78 5.5 16.5 减速11、表2所列电动机拖动生产机械在稳态运行时，根据表中所给数据，忽略电动机的空载转矩，计算表内未知数据并填入表中。

表2生产机械切削力或重物重F,G/N切削速度或升降速度v/m·s-1电动机转速n/r·min传动效率负载转矩TL/N·m电磁转矩Tem/N·m刨床3400 0.42 975 0.80 起重机9800 提升1.4 1200 0.75下降1.4电梯1500 提升1.0 950 0.42下降1.012、如图所示的运动系统中，已知n1/n2=3,n2/n3=2, GD21=80N·m2，GD22=250N·m2，GD 23=750 N·m2，I’L=90 N·m2，（反抗转矩），每对齿轮的传支效率均为η=0.98，求折算到电动机轴上的负载转长和总飞轮矩。

《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。

（E a〈U；E a〉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。

第二部分 直流电动机的电力拖动一、填空题： 1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。

（U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem2、直流电动机的起动方法有____ ___。

（降压起动、电枢回路串电阻起动）3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。

（2）4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。

（理想空载转速）5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。

（降压或电枢回路串电阻；弱磁）1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。

（ ）（F ）2、直流电动机串多级电阻起动。

在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。

（ ） （T ）3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。

（ ） （T ）4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。

（ ） （F ）5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。

（ ） （T ）三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2）（1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。

2、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。

3、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。

4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2）（1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。

第一章 直流电机1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T 有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，a E 又有何区别？它们又是怎样产生的？解：直流发电机的电磁转矩T 是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T 是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势E a 大于电枢端电压U ，直流电动机的电枢电动势E a 小于电枢端电压U ，电枢电动势E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。

1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（导入或导出电量）；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变）1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用？解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。

在直流电动机中起逆变作用，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向一个方向旋转。

1-6 一台Z2型直流发电机，m in,/1450,230,145r n V U kW P N N N ==-求该发电机额定电流。

解： A U P I N N N 43.630230101453=⨯== 1-7 一台Z2型直流发电机，m in,/1500%,90,220,160r n V U kW P N N N N ===-η求该额定电流是多少？解： A U P I N N NN 08.8089.022*******=⨯⨯==η1-10 电枢反应对气隙磁场有何影响？解：电枢反应使合成磁场发生畸变，磁路饱和时有去磁作用。

1-11 有一台四极直流电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通为3.5×10-2Wb ，电枢总导线数N=152，转速min /1200r n =。

第一部分直流电机一、填空题：1．当端电压U小于电枢电势Ea直流电机运行于状态。

2．可用电枢电压U与电枢中感应电动势E的大小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。

3．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。

4．直流电机的电磁转矩是由和共同作用产生的。

5．直流发电机中，电枢绕组中的感应电动势是的，电刷间的感应电动势是的。

6．在直流电动机中，电枢绕组的受力方向与运动方向，是拖动性质的转矩。

7．直流电机的励磁方式有，，，。

8、一台并励直流发电机，正转时能自励，反转时自励；二、判断题1．并励直流发电机正转时如能自励，如果把并励绕组两头对调，且电枢反转，则电机不能自励。

　( )2．一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

（）3．一台直流发电机，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。

（）4．一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（）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）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组2．直流电机的电枢电势的大小等于（）。

A、绕组一条支路中各导体的感应电动势之和；B、S极下所有导体的感应电动势之和；C、N极下所有导体的感应电动势之和；D、电枢表面所有导体的感应电动势之和。

3.直流电动机的电刷的功用是( )。

A清除污垢 B. 引入直流电压、电流C.引出直流电压、电流D. 引出交流电压四、简答题1.什么是电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？公式中aTICTΦ=的应是什么磁通？Φ2、、并励直流发电机的自励条件是什么？五、计算题1．一台直流电动机的额定数据为：额定功率P N=17Kw，额定电压U N=220V，额定转速n N=1500r/min, 额定效率ηN=0.83。

求它的额定电流及额定负载时的输入功率。

2．一台并励直流电动机的铭牌数据为：额定电压U N=220V，额定电枢电流I aN=75A，额定转速n N=1000r/min，电枢回路电阻R a=0.26Ω(包括电刷接触电组)，励磁回路总电阻R f=91Ω，额定负载时电枢铁损耗P Fe=600W，机械损耗P m=1989W。

《电拖》直流电力拖动部分1、电力拖动系统的原动机是___。

a)电动机 b)发电机 c)水轮机 d)汽轮机2、直流电动机的固有机械特性是一条略向下倾斜的___线。

a)双曲 b) 曲 c)直3、改变直流电动机电枢回路电阻，可得到一簇___不变、___随电阻增大而增大的人为特性。

a) n 0 b)斜率4、改变直流电动机端电压,可得到一簇___不变、___随电压下降而减小的人为特性。

a) n 0 b)斜率5、当改变直流电动机励磁电流时，机械特性的n 0是___的，斜率是___的。

a)不变 b)可变6、电力拖动系统稳态运行时, T L ___T ，故稳态工作点为负载特性与电动机机械特性的交点。

a)大于 b)小于 c)等于7、如图电力拖动系统___点是稳定运行点,___点是不稳定运行点。

a)A b)B8、设T= T L 处,转速为n A ，则当扰动使拖动系统n>n A 时,T 应___ T L.当扰动使拖动系统n<n A 时, T 应___ T L, 系统才能稳定运行。

a)等于 b)大于 c)小于9、电力拖动系统稳定运行的充要条件是:在T= T L 处,___。

a)L dT dT dn dn = b) L dT dT dn dn < c) L dT dT dn dn> 10、直流电动机起动时，为了产生尽可能大的起动转矩，应把励磁电流调至 。

a)最大 b)最小11、直流电动机直接起动电流可以达到额定电流的 倍。

a)4~7 b)10~2012、当电动机的电磁转矩T 与转速n 同向时,运行在___状态；反向时,运行在___状态。

a)电动 b)制动13、能耗制动的特点是___；反接制动的特点是___；回馈制动的特点是___。

a)|n|>|n 0| b)U=0 c)n 与n 0反向14、能耗制动机械特性在第___象限；电压反接制动机械特性在___象限；转速反向（电动势反向）反转制动机械特性在___象限；回馈制动机械特性在___象限；电动状态机械特性在___象限。

作业题参考答案一．思考题3.1 下图中箭头表示转矩与转速的实际方向，试利用电力拖动系统的动力学方程式说明在附图所示的几种情况下，系统可能的运行状态（加速、减速或匀速）。

(a) (b) (c) (d) (e)图3.50 题3.1图答： 由拖动系统的动力学方程式dt dnGD T T L em 3752=−可知：（a）减速（b）减速（c）加速（d）匀速（e）匀速3.2 在起重机提升重物与下放重物过程中，传动机构的损耗分别是由电动机承担还是由重物势能承担？提升与下放同一重物时其传动机构的效率一样高吗？答：3.3 试指出附图中电动机的电磁转矩与负载转矩的实际方向（设顺时针方向为转速n 的正方向）。

(a) (b)(c) (d)图3.51 题3.3图答： 对于图a em T >0 , L T >0,则有动力学方程式的符号规定：em T 顺时针方向，L T 为逆时针方向；电机工作于正向电动状态。

对于图b em T <0 , L T <0,则有动力学方程式的符号规定：em T 逆时针方向，L T 为顺时针方向；电机工作于正向回馈制动状态。

对于图c em T <0 , L T <0,则有动力学方程式的符号规定：em T 逆时针方向，L T 为顺时针方向；电机工作于反向电动状态。

对于图dem T >0 , L T >0,则有动力学方程式的符号规定：em T 顺时针方向，L T 为逆时针方向；电机工作于反向回馈制动状态。

3.4 根据电力拖动系统的稳定运行条件，试判断图3.52中A 、B 、C 三点是否为稳定运行点？图3.52 题3.4图答：根据电力拖动系统的稳定运行条件：可以得出：系统在A 点、B 点是稳定的； C 点是不稳定运行点。

3.5 一般他励直流电动机为什么不能直接起动？采用什么样的起动方法最好？ 答：直接起动时启动电流远远大于额定电流。

带来的危害：会带来很大的电流冲击，导致电网电压下降，影响周围其他用电设备的正常运行。

电力拖动复习大纲漆海霞第三章 直流电机的电力拖动 一、本章重点：1、电力拖动系统动力学基础：电力拖动系统动力学方程式，多轴电力拖动系统折算，生产机械负载特性，电力拖动系统稳定运行条件，调速系统性能指标；调速方式与负载类型的配合。

2、直流电动机的电力拖动；（1）直流电动机电力拖动动态数学模型， （2）直流电机的起动、调速、制动方法及特性。

3、直流电机的四象限运行分析。

二、复习指导1、电力拖动系统动力学方程式，2375em L d GD dnT T J dt dtΩ-== （3-1）～（3-3）Note ：①正确理解方程式的应用，明确电机输出转矩及负载转矩正方向的规定，熟悉方程式的使用条件，并运用该方程式分析各种电力拖动系统的运行状态。

②明确方程式中各字母符号的物理意义及单位。

2、多轴电力拖动系统等效（折算方法）；掌握折算的概念、原则及方法。

折算概念：对于多轴电力拖动系统，将负载转矩及惯量进行折算为等效的单轴系统。

折算的原则是：确保折算前后系统传递的功率或系统储存的动能不变。

折算的方法有：（1）、机械机构转矩折算；（2）直线作用力的折算；（3）惯量与飞轮矩GD 2的折算；（4）直线运动的质量折算。

（1）、机械机构转矩折算电机工作在电动状态， ()()L L LL t t t L L T T T T n j n ηηη'''===ΩΩ (3-4) 电机工作在发电状态， ()()L tL t L t L LLT T T T nj n ηηη'''===ΩΩ (3-5) j=j 1·j 2·j 3…为传动机构总转速比。

（2）直线作用力的折算电机工作在电动状态，重物提升时，9.55260L L L L L L L t ttF v F v F vT n n πηηη===Ω （3-6）电机工作在发电制动状态，重物下放时，9.55260L L t L L t L L t L F v F v F v T n n ηηηπ'''===Ω （3-7）且对于同一重物有：12t tηη'=-（3-8）（3）惯量与飞轮矩GD 2的折算惯量的折算：2221212()()()L M L J J J J J ΩΩΩ=++++ΩΩΩ（3-9） 飞轮矩的折算：2222222221122112222222211212()()()()L L L L MM LG D G D G D G D G D G D GD GD GD n n n j j j j n n n =++++=++++ （3-10） （4）直线运动的质量折算22222222211()3652242460L L L L L L M L L M G v m v G v gJ m v GD g n g n π''Ω=⇒===Ω⎛⎫⎪⎝⎭ （3-11）3、生产机械负载特性恒转矩负载转矩特性（反抗性负载和位能负载特性），恒功率负载转矩特性，风机、泵类负载转矩特性。