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电机与拖动课程设计
1. 前言
电机与拖动是一门理论性和实践性都较强的课程，是自动化专业必修的核心课程，电机与拖动课程理论讲授完后，结合专业特点和现有设备条件开展该课程的课程设计，增强学生对课程理论知识的理解和实践运用，加强学生电机与拖动课程综合性工程训练。2. 异步电动机的起制动和调速设计
关于异步电动机的起制动和调速设计，其主要根据电机与拖动实验中的继电器（接触器，时间继电器）控制知识，完成电路图的绘制，实现对异步电动机起动、调速、制动、停止等功能。
异步电动机控制动作流程：低速启动→高速正转运行→运行一段时间→减速运行→
运行一段时间→反转低速运行→运行一段时间→反转高速运行→运行一段时间→能耗制动→停止。
此设计题目要求对异步电机的起动、调速、制动方法的设计，以确定异步电机的最佳起、制动和调速方案，且达到最优配合。
2.1 异步电动机的起动
2.1.1 电机起动方法的介绍
电机在起动时应使启动转矩足够大，确保生产机械正常起动；起动电流足够小，避免因起动对电网造成的冲击；起动时间你尽量短；启动设备简单，操作方便；起动过程中能耗消耗少，经济适用。通过综合考虑，一般选择起动电流Ist=(4~7)IN，而起动转矩Tst=TN。
本次课程设计中电机为鼠笼式异步电机，其主要起动方法有直接起动，定子串电阻或电抗的降压起动，自耦变压器的降压起动，星-三角降压起动，软起动以及特殊鼠笼式异步电机的起动。
2.1.2 起动方法的比较
在上述这几种起动方法中，每一种方法都有各自的优点与缺点以及各自的适用范围。对于直接起动方案：
需要电机满足自身容量不大或者轻载情况，亦或者满足特殊要求的情况；
对于定子串电阻或电抗的降压起动这种方法： 2
这种方法相当于降低定子绕组的外加电压，而由上面公式可知，起动电流正比于定子绕组上的电压，因而在一定程度上，这种定子串电阻或电抗的降压起动方法可以到达降低起动电流的目的，但因为起动转矩与定子绕组电压的平方成正比，起动转矩将会降低更多，因此这种方法仅适合轻载起动；
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精品文档 1.一台并励直流发电机，铭牌数据如下：PN=23kW，UN=230V，nN=1500r/min，励磁回路电阻Rf=57.5Ω，电枢电阻Ra=0.1Ω，不计电枢反应和磁路饱和。现将这台电机改为并励直流电动机，把电枢两端和励磁绕组两端都接到220V的直流电源上，运行时维持电枢电流为原额定值，试求电动机的下列数据：
（1）转速n；（2）电磁功率；（3）电磁转矩。
2. 某三相变压器容量为500kV·A，Y，yn联结，电压为6300/400V，现将电源电压由6300V改为10000V，如保持低压绕组匝数每相40匝不变，试求原来高压绕组匝数及新的高压绕组匝数。
3. 他励直流电动机的数据为：PN=30kW ，UN=220V，IN=158.5A，nN=1000r/min，Ra=0.1Ω，TL=0.8TN，求:（1）电动机的转速;（2）电枢回路串入0.3Ω电阻时的稳态转速；（3）电压降至188V时，降压瞬间的电枢电流和降压后的稳态转速；（4）将磁通减弱至80%ΦN时的稳态转速。
4. 一台三相变压器, SN=750kV·A，U1N/U2N=10000/400V，Y，yn联结，ƒN=50Hz,在低压侧做空载试验，测得数据为：U0=400V,I0=60A,P0=3800W；在高压侧做短路试验，测得数据为：US=440V，IS=43.3A，PS=10900W。试求：
(1) 以高压侧为基准的“T”形等效电路参数（要求画图）；
当额定负载且功率因数cosφ2=0.8（滞后）时的二次端电压。
5. 他励直流电动机的数据为：PN=7.5kW，UN=110V，IN=85.2A，nN=750r/min，Ra=0.13Ω，如采用三级起动，最大起动电流限制为2IN，求:各段起动电阻。 精品文档
精品文档 6. 一台直流发电机的额定容量PN=17kW，额定电压UN=230V，额定转速nN=1500r/min，极对数p=2，电枢总导体数N=468，连成单波绕组，气隙每极磁通φ=1.03×10-2Wb，求：
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；Tem
2、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。
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1、一台直流他励电动机的额定数据为： PN=21kW, UN=220V, IN=112A,
nN=950r/min, Ra=0.45Q。求固有特性方程并点绘固有特性曲线。
解：
CT ① N =9.55Ce①=9.55X0.18=1.72
n^-U^ =空=1222r/min
Ce① N 0.18
「C：Ck^ 二磐鼻 i.43
n =n0 - PT =1222-1.43T
2、一台他励电动机的铭牌数据为：PN=40kW, UN=220V,IN=207.5A, Ra=0.067
Q o （1）如果电枢电路不串接电阻起动，则起动电流为额定电流的几倍？ （ 2）
如将起动电流限制为1.5IN，求应串入电枢电路的电阻值。
U 220
解:（1）IS-RN=0.06<3283-6A设起动电流倍数为K
需=15.8
220
———=1.5X207.5 RB =0.640
0.067 + RB
台他励直流电动机数据为： PN=7.5kW，UN=110V, IN=79.84A,
nN=1500r/mi n 电枢回路电阻 Ra =0.10140，求：（1）U =UN^*N 条件下，电 枢电流la =60A时转速是多少？（ 2）U =UN条件下，主磁通减少15%，负载转
矩为TN不变时，电动机电枢电流与转速是多少？ （ 3）U=UN,*=h条件下,
负载转矩为0.8TN，转速为（-800）r/min，电枢回路应串入多大电阻?C^N -UN -|NRa =220_112X0.45=0.18
nN 950
（2）如将起动电流限制为 1.5IN，设串入电枢电路的电阻为RB,
ISIR^"5IN
3、 2
（3）当负载转矩为0.8TN时，la =0.8I N
解：（1） Ce① N = 110-79.84x0.1014 门
= ----------------- =0.068
UN n——-旦l
Ce①N Ce①N
