电力拖动基础试题

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《电力拖动基础》试题B 一、填空题(每空1分,共25分) 1某起重机的提升机构,所吊重物的重力为3400N,以0.42 m/s的速度等速上升,此时电动机的转速为975r/min。忽略传动损耗,那么折算到电动机轴上的负载转矩为 N.m,折算到电动机轴上的重物的飞轮力矩为 N.m2。

2 一台Z2型他励直流电动机的铭牌数据为:PN=4kW,UN=220V,IN=22.7A,nN=1500r/min。已知铜损占总损耗的1/2。则电枢电阻Ra= Ω, 电势系数CeΦN= V/( r/min),转矩系数CeΦN= N.m/A,理想空载转速n0= r/min,额定转矩TN= N.m。

3直流调速系统采用改变电源电压调速,已知电动机的额定转速nN=900r/min,高速机械特性的理想空载转速n0= 1000r/min;低速机械特性的理想空载转速n0min=200r/min,在额定负载下低速机械特性的转速nmin=100r/min,那么电动机在额定负载下运行的调速范围D= ,静差率δ= 。

4他励直流电动机降低电枢端电压调速可以实现恒 调速; 而在弱磁调速时可以实现恒 调速。

5已知直流电动机的转动惯量为J,理想空载转速为Ω0,那么在空载起动过程中的能量损耗为 ;在空载能耗制动转速从Ω0 减为0的过程中能量损耗为 ;在空载电枢反接制动转速从Ω0 减为0的过程中能量损耗为 。

6三相异步电动机的电磁转矩与 和 的乘积成正比。异步电机接电源时,s=1时地电磁转矩称为 ,当电动机各参数及电源频率不变时,它与 的平方成正比。

7异步电动机的能耗制动过程中,改变 和 的大小均可调节制动转矩的数值。

8 三相笼型异步电动机减压起动的方法有: 、 、 等;绕线转子异步电动机可有 、 两种起动方法。 二、简答题(共35分) 1 他励直流电动机的制动方法有哪几种?画出各自对应的人为机械特性图,并简述其特点。(11分)

2 试列举出三种以上异步电动机的调速方法,简述其调速原理和特点。(9分) 3 电气同步旋转系统通常又称为什么系统?主要有哪三种类型?试从负载的平衡能力、效率、调速性能和动态稳定性四个方面来比较这三种系统。(8分)

4电动机发出的热量去向是怎样的?对同样尺寸的电动机,欲使其额定功率提高,可采取那些措施?电动机按发热的不同情况有哪三种工作制?列出电动机在连续工作方式、变化负载下选择功率时发热校验的几种方法。(7分)

三、计算题(共40分) 1 某他励直流电动机的铭牌数据为:PN=1.75kW,UN=110V,IN=20.1A,nN=1450r/min,测得电枢电阻Ra=0.57Ω。此电机用于起吊和下放重物的起重机上,试求: (1)额定负载时,电枢回路串有8.205Ω电阻时,电动机稳定运行转速为多少?处于何种运转状态? (2)当额定负载时,若电枢无外加电压,电枢并联电阻为2.735Ω,电动机稳定转速为多少?电动机处于何种运转状态?(13分)

2 某三相绕线转子异步电动机的技术数据为:PN=75kW,I1N=148A,nN=720r/min,E2N= 213V,I2N= 220A,KT =2.4。用该电动机带动位能负载,如果下放负载时要求转速n= -300r/min,负载转矩Tz=0.8TN时转子每相应该串接多大电阻? (12分)

3 某三相四极笼型异步电动机,其定子绕组Y联结,该电动机的部分技术数据为: U1N= 380V,nN=1430r/min,KT =2.2,用它来拖动Tz=0.9TN的恒转矩负载运行。求: (1) 电动机的转速。 (2) 电源电压降低到0.9UN时电动机的转速。 (3)频率降低到0.8fN、保持E1/f1不变时电动机的转速。 (15分) 《电机与电力拖动基础》试卷一答案 填空题(每空1分,共20分) 1, 他励直流电动机的机械特性是指在 电动机处于稳态运行 的条件,转速 和电磁转矩 的关系. 2,直流电动机的起动方法有:电枢回路串电阻和 降压起动 3,一台接到电源频率固定的变压器,在忽略漏磁阻抗压降的条件下,其主磁通的大小决定于 输入电压的大小,而与磁路的 基本无关,其主磁通与励磁电流成 正比 关系. 4,变压器带负载运行时,若负载增大,其铁损耗将 不变 ,铜损耗 增大 (忽略漏磁阻抗压降的影响). 5,当变压器负载(φ2>0 )一定,电源电压下降,则空载电流I0 减小 ,铁损耗PFe 减小 . 6,采用 短矩绕组 绕组和 分布绕组 绕组可以有效的削弱谐波分量,同时使基波分量 减小 (增大和减小). 7,当s在 0~1 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 驱动性质 ;在 小于1范围内运行于发电机状态,此时电磁转矩性质为 制动性质 . 8,三相异步电动机根据转子不同可分为 笼型 和 绕线 两类. 判断题(每题2分,共20分) 1,一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. ( 对 ) 2,直流电动机的人为特性都比固有特性软 ( 错 ) 3,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时,电枢电流都会突变. ( 对 ) 4,一台变压器原边电压U1不变,副边接电阻性负载或接电感性负载,如负载电流相等,则两种情况下,副边电压也相等.(错 ) 5,变压器在原边外加额定电压不变的情况下,副边电流大,导致原边电流也大,因此变压器的主磁通也大 .( 错 ) 6,交流发电机正常发电以后可以断掉直流励磁电源. ( 错) 7,改变电流相序可以改变三相旋转磁通势的转向. ( 对 ) 8,不管异步电动机转子是旋转,还是静止,定,转子磁通势都是相对静止的 ( 错) 9,三相异步电动机的最大磁通势Tm 的大小与转子电阻rm 阻值无关.( 对 ) 10,三相异步电动机的变极调速只能用在笼型转子电动机上.(对 ) 简答题(每题5分,共20分) 1,简述异步测速发电机的剩余电压误差产生原因及解决办法 答:由于加工,装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不一致性,使得测速发电机转速为零时,实际输出电压并不为零,此时的输出的电压叫剩余电压.剩余电压的存在引起的测量误差称为剩余电压误差.减小剩余电压误差的方法是选择高质量各方向性一致的磁性材料,在机加工和装配过程中提高机械精度,也可以通过装配补偿绕组的方法加以补偿. 2,为什么采用短矩绕组可以改变电动势波形 图中实线表示表示整矩绕组情况,这时五 次谐波磁场在线圈两个有效边中感应电 动势大小相等,方向相反,沿线圈回路, 正好相加.如果把节矩缩短1/5τ,如图中虚线所示,两个有效边中五次谐波电动势大小,方向都相等,沿回路正好抵消,合成电动势为零. 3,试绘出单相变压器"T"型等效电路图. r1 x1 r2 x2 rm ZL xm 4,电力拖动系统稳定运行的条件是什么 答:必要条件:电动机的机械特性与负载特性必须有交点,即Tem=TL. 充分条件:在交点的转速以上存在TemTL. 计算题(第一题10分,第二,三题每题15分,共40分) 1,他励直流电动机的UN=220V,IN=207.5A,Ra=0.067Ω,试问:(1)直接起动时的起动电流是额定电流的多少倍 (2)如限制起动电流为1.5IN,电枢回路应串入多大的电阻 解:(1)直接起动的电流Ist=UN/Ra=220/0.067=3283.6A Ist/IN=3283.6/207.5=15.8 (2)Ist1=1.5×IN=1.5×207.5=311.25A=UN/(Ra+Rst) 由此可得:Rst=0.64Ω 2,一台三相笼型异步电动机的额定数据为:PN=125KW,Nn=1460r/min,UN=380V,Y联结,IN=230A,起动电流倍数ki=5.5,起动转矩倍数kst=1.1,过载能力λT=2.2,设供电变压器限制该电动机的最大起动电流为900A,问:(1)该电动机可否直接起动 (2)采用电抗器降压起动,起动电抗xst值应为多少 (3)串入(2)中的电抗器时能否半载起动 解:(1)直接起动电流为:Ist=kiIN=5.5×230A=1265A>900A 所以不能采用直接起动. (2)定子串电抗器后,起动电流限制为900A 则:α=Ist/I st=1265/900=1.4 短路阻抗为:Zs=√rs2+xs2 =UN/√3 ×Ist=380/ √3×1265 =0.173Ω 所以rs=0.3Zs=0.3×0.173=0.052Ω xs=√Zs2-rs2 =√0.1732-0.0522 0.165Ω 应串接电抗值: xst=√α2xs2+(α2-1)rs2- xs=√1.42×0.1652+(1.42-1)×0.0522 -0.165=0.072Ω (3)串入xst=0.072Ω时的起动转矩为 T st=1/α2Tst=1/α2kstTN1=1.42×1.1×TN=0.56TN 因为,T st=0.56TN> TN=0.5 TN 所以可以半载起动 3,一台三相异步电动机接到50HZ的交流电源上,其额定转速nN=1455r/min,试求:(1)该电动机的极对数p;(2)额定转差SN;(3)额定转速运行时,转子电动势的频率. 解:(1)因异步电动机额定转差率很小,故可根据电动机的额定转速nN=1455 r/min,直接判断出最接近nN的气隙旋转磁场的同步转速n1=1500 r/min,于是 p=60f/n1=(60×50)/1500=2 或 p=60f/n1≈60f/n=(60×50)/1455=2.06 取 p=2 (2)sN=(n1-n)/n1=(1500-1455)/1500=0.03 (3)f2=sNf1=0.03×50HZ=1.5 HZ