电机与电力拖动控制系统(模拟及答案)要点

电机与电力拖动控制系统模拟试题2一、填空题：1 .电机按照使用电源的类型不同可分为 和。2 .直流发电机所采用的励磁方式有他励、 和。直流电动机所采用 的励磁方式有他励、 、和。3 .交流异步电动机根据其转子的结构不同通常有 和 两种类型。4 .交流电动机定子绕组的有 和。其中前者有 链式绕组、 和 ;后者有迭式绕组和 。5 .直流电动机是将电能转换成机械能，则其功率损耗通常有、机械损耗和 等。6 .电力拖动系统的基本运行方程式是 。一般情况 下，电力拖动系统可由电源、 、和、等 五个部分组成。7 .生产机械的负载转矩可归纳为 、和 等三种。8 .三相异步电动机可工作于 和 两大运转状态。9 .直流电动机所采用的电气调速方法有 、,10 .磁性材料的基本特性有 、。11 .变压器的功率损耗有 和。12 .变压器的作用是 和信号的传递和转换；变压器的基本功能 是、和变阻抗。13 .交流异步电动机所采用的电气调速方法有改变定子电压调速、串级调速、和变转差率调速。二、简述题：1 .试简述三相交流异步电动机的结构及其工作原理。2 .试简述三相交流异步电动机负载运行电磁原理。3 .试简述要得到三相交流异步电动机的T型等效电路时需进行频率和绕组归算的理由。4 .试简述获得三相交流异步电动机不同人为机械特性曲线所采用的方法。 三、计算题：1. 一台并励直流电动机的数据为：Un =220 V, Pn=18 kW,In = 90 A , nN = 30000 r/min , Ra= 0.13 Q ,不考虑电刷接触压降，励磁回路电阻Rf =180Q ,忽略电枢反应影响。试求：(1)该电动机的Ce值；(2)在额定负载时的电磁转矩；(3)在额定负载时的效率；(4)如果在电枢电路中串入Rq = 0.16 Q ,求串接电阻后的转速。(5)在理想空载时的转速。2. 一台单相变压器，50KV A, 7200/400V , 50Hz,在9 = 10c时的空载和短路试验数据如下:试验名称电压/V电流/A功率/W电源加压边空载4805.2245低压边短路1577615高压边试求：(1) .短路参数Zs, rS , Xs及其相对值Zs*；(附775。=叱 T47I，丁0取234.5) To y(2) .空载和满载时的铜耗和铁耗；(3) .额定负载电流。3 .某台三相交流异步电动机，其技术资料为：Uin=380 V, fN=50Hz,定子绕组为三角形接法，nN=962r/min , 2P=6, cos(N = 0.83, PN=7.5kW , pcui =470W , pFe =234W , pmec=45W , p-80W。试求额定负载时：(1)定子电流；(2)转差率；(3)转子电流频率；(4)转子铜耗；(5)效率。4 .某台绕线转子异步电动机，其技术数据为：PN=100KW,定子电压Uin=6000V, Iin=13.4A,nN =490r/min ,刀n=90% , cos。in=0.8,转子开路电压为 450V, I2n=200A ,最大转矩倍数为 2。 试求：2(1)用实用表达式Tm = 2绘制电动机的固有特性，并求出直接起动的起动,TMs Sm s sm / s J转矩；(2)当起动转矩倍数为1.2时，转子串电阻的机械特性；(3)转子串多大电阻才能使起动转矩最大？(4)异步电动机下列参数：sm, Tn, Tm。电机与电力拖动模拟试题2参考答案一、填空题：1.直流电机、交流电机；2.并励、复励;并励、串励、复励；3.鼠笼型、绕线式；4.单层绕组、双层绕组；交叉式、同心式；波式绕组；5.励磁铜损、电枢铜损、铁心损耗、d附加损耗；6. Tem -Tl =J-;电动机、控制设备、传动机构、工作机构。7.恒功d 率负载、恒转矩负载、通风机类负载；8.史边岖h 9.降低电枢电压调速、电枢串电阻调速、弱磁调速。10.高导磁性、磁饱和性、磁滞性。 11.铜损、铁损。 12.电能的传输和变换、变压、变流。 13.变更极对数调速、变频调速。二、简答题：1【答】：基本结构有：定子部分(定子铁心、定子绕组、机座) 、转子部分(转子铁心、转子绕 组、转轴、风扇)。转动原理：三相对称交流电流通入三相对称定子绕组，形成旋转磁场；转子绕组产生感应电动势，在磁场作用下，转子绕组产生电磁力， 形成电磁转矩；电磁转矩保持同一方向， 电动机转动起来。2【答】：负载运行电磁原理:/IsR U s f I s 中 十Esc Esc1 . . .Us = -EsIs RsXsEsFfEr = Ir RrXrIr 5E ErEra jo3【答】：频率归算的理由：定子电路的频率为f1,而转子电路的频率为f2,两者不相同，关系为f2 =$立，故要将转子的f2统一归算到力。绕组归算的理由：定子电路的绕组参数为m1 ,N1 ,kw1 ,转子电路的绕组参数为m2,N2,kw2,两者不相同，要形成 T型等效电路，必须将 m2,N2,kw2归算到m1 ,N1,kw1 o4【答】：(1)定子串电阻；(2)降低定子绕组电压；(3)定子串电抗；(4)转子串电阻。、计算题:1【解】：(1) Un =Ea+IaRa=Ce6n + Ra,则Ce JiR220 89 0.13=0.208V min/ rnN1000(2)PN18TN =95505=9550172 N mnN1000二电二国0=91%P 220 M 90Un =Ea I, Ra R220 =0.208 n 89 0.13 0.16n = 933 r / minn0 = 3 .侬=1。57.质Ce：。 0.208Ush 1572【解】：(1) Zsh=-2h=-=22.4Q 1 sh 7_615= 12.6l,1Xsh= ZSh二嫁=.22.42 -12.62 =185rsh75C二仅6234.5 75234.5 10二 16JZsh75c=,X：h rSh75 c =18.52 162 =24.5-TZsh75 c24.5Z =Z1N U 1N I 1N24.57200 6.94= 2.4%(2)空载：APcu =0 ; APFe =245W；Ru -2PshN满载:PFe =245W ；二1舞212(3)额定负载电流：I2NSU2N50000=125A4003【解】：(1)n1 -nN 1000-962 Q Q0/ = 3.8%ni1000(2)f2 =sf1 =0.038 50 =1.9HzRm 二印品 J 7500 45 80 .7926W1-s1-0.038. Rur =sRm =0.038 7926=301W uiei m(4)R =ARus + AFFe +Rm=470 + 234 + 7926 = 8630WPn 7500 陪=二二86.9%R 8630P =J/3U1N I1N cosNNInP185003U1NCOS N N 3 380 0.83 0.869= 18.2A4.某台绕线转子异步电动机，其技术数据为：PN=100KW,定子电压 U1n=6000V, I1n=13.4A ,2。nN =490r/min ,刀n=90% , cos。1n=0.8,转子开路电压为 450V , I2n=200A ,最大转矩倍数为 试求：异步电动机下列参数：Si , TN, Tm；(2)转子串多大电阻才能使起动转矩最大;14用实用表达式绘制电动机的固有特性，并求出直接起动的起动转矩。4【解】：(1).3丁PN 100 103TN =nN490= 204Nm , TM =KTN =2M204 = 408WmsN 一500 -490 二2%500sm=sN+, 2-1 =0.022 .22-1 =0.07(2).由近似公式smRrXs Xr转子串电阻可使起动转矩最大为TM,则%=-R=0.07 Xs XrR+R .1Xs Xr故，所串得电阻为(3) . Tst = ；TM =1 sm sm 11 0.07 0.07 1408 = 56.8NLm该电动机的固有特性曲线点为理想转速点A(0, 500),额定转速点 B (204,490),临界转速点 C (408,465),起动 点D (56.8, 0),则绘制固有特性曲线电机与电力拖动控制系统模拟试题1一、单项选择题：1 .下列直流电机中，其励磁方式不属于自励方式的是（）。A.串励电机 B.复励电机C.并励电机D.永磁电机2 .如图1所示单相变压器，Ni与N2的比值为2,现在匝数Ni侧加交流电压有效值为 200 V,则图中电压表V的读数是（）。A. 90VB. 100VC. 300VD.无法判断3 .在我国，某三相交流异步电动机的磁极数2p = 2,则该电动机图1的转子旋转磁动势相对于定子的转速是（）r/min。A. 3000B. 1500C. 750D. 10004 .下列制动方法中不属于三相交流异步电动机的电气制动方法（）。A.能耗制动B.电磁抱闸 C.回馈制动D.反接制动5 . 一台直流电动机，其额定功率Pn =40 kW,额定电压Un =200 V,额定电流为217A,额定转速nN =1500 r/min ,则该电动机的额定效率是（）%。A. 92B. 90C. 80D. 856 .下列调速方法中不属于直流电动机的调速方法是（）。A.改变电枢电压调速B.电枢串电阻调速C.弱磁调速D.电枢串电感调速7 .在电动状态下三相交流异步电动机的转速越高，其转差率（）。A.越大B.越小C.不变D.无法判断8 . 一台220/110的变压器，原来的匝数是5000/2500,工作频率为60Hz,现在把它接在 50 Hz的相同电压的电源上，这样做的结果是（）。A.变压器仍可正常工作；B.副绕组电流显著增大；C.主磁通m急剧减小，不能正常工作；D.主磁通m急剧增大，原边励磁电流过大，不能正常工作。二、判断题：如正确，请在每题的括号内打；如错误，请在每题的括号内1 .直流电动机和直流发电机可以互换使用。即电动机可当发电机使用，反之，发电机可当电动机使用。()2 .他励直流电动机的机械特性是一条直线，不能通过改变参数获得人为机械特性。( )3 .变压器的励磁参数是无法通过实验测得的。()4 .三相交流异步电动机的定子主磁场主要是气隙基波磁场。()5 .要得到三相交流异步电动机的等效电路必须经过频率归算和绕组归算。()三、简答题：1 .何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？2 .简述直流电动机的基本结构和基本工作原理。3 .简述三相交流异步电动机的调速原理及方法。4 .试用图2所示他励直流电动机的机械特性曲线说明电枢串电阻调速原理。四、计算题：Un =220 V , In = 40 A , nN = 1500 r/min , R a= 0.4 Q ,不考虑电刷1. 一台他励电动机的数据为:接触压降。当额定负载时：(1) .该电动机的Ce值；(2) .如果在电枢电路中串入Rq = 1.6 Q ,求串接电阻后的转速;(3) .如果电源电压下降为110 V,求电枢内无串接电阻时的转速。2.如图3所示为一某刨床的主传动系统图。若电动机 M的转速n = 400 r/min ,其转子(或电 枢)的飞轮力矩 GD2d=100 N m2 ,工作台重Gi =8000 N,工件重G2 = 6000 N ,各齿轮的齿数 及飞轮力矩见附表1。齿轮6的节距t6 = 25 mm ;切削力Fz = 8000 N 。试计算：(1) .折算到电动机轴上的系统总飞轮矩。(2) .切削时的负载转矩。附表1齿轮号123456齿数z205035603080飞轮力矩N - m2840205030100图3(3) 台三相鼠笼型交流异步电动机，其技术资料为：Pn=4 kW, Uin=380 V ,三角形接法，1440r/min , cos 4 = 0.82刀=84.5%,最大转矩倍数为 Kt = 2.2。试求：1 .该电动机的额定转差率SN、额定输入功率 P1、起动转矩、额定转矩和最大转矩；(Sm=SN(Kt+ K2 -1 )2 .找点画出该电动机的固有特性曲线。电机与电力拖动模拟试题1参考答案、单项选择题：1. D;2. C;3. A;4. B;5. A;6. D;7. B;8. D。二、判断题：如正确，请在每题的括号内打；如错误，请在每题的括号内打“ X ”。1 .( V ); 2 ( X ); 3. ( X )； 4. ( ，)； 5.(，)。三、简答题：1【答】：电枢反应：当直流电动机负载运行时，电枢中的电流较大，电枢电流产生的磁场对直流 电动机气隙磁场分布的影响作用。电枢反应对气隙磁场的影响： 1、使磁密分布产生畸变；2、使气隙磁场大小减弱。2【答】：基本结构有：定子部分：定子铁心、励磁绕组、电刷、机座等；电枢(转子)部分：电 枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴、风扇等。基本工作原理：励磁绕组通入直流电，形成静止磁场。电枢绕组通入直流电，在励磁磁场的作用下，产生电磁力，形成电磁转矩，电枢产生摆动； 。在换向器和电刷作用下，使电磁转矩保持同 一方向，带动电枢转动起来。 60f. 3、3【答】：根据转速公式：n=n0(1s)=j(1 -s)可知：1、变频倜速；2、变更极对数倜速;变转差率调速。4【答】：电动机运行在固有机械特性时，电磁转矩等于负载转矩，电动机稳定运行在A点。当图2电枢回路串入 R1后，电动机的转速不能突变，电动机运 行到A ,点，A点的电磁转矩小于负载转矩，电动机作减 速运行，运行到 B点稳定运行。同理，当电枢回路串入 R2后，电动机现运行到 B点，然后再运行到 C点稳定运 行。四、计算题:1 .【解】：（1） .Un =Ea +IaRa 推出：Ea = U N -I aRa =220-40 0.4 = 204 =Ce：D n得，Ce ： = 0.136V min/ r(2).Ea =UN九 Ra+R = =220-40 2 =140 =Ce n得，n = 1029.4r / minEa =UN-IaRa=110-40 0.4 =94(3).=Ce： ：J n得，n=691.1r/min2.【解】:(1).旋转部分:=100+8+GD： =GD： GD12GD22 GD32(z2 . z1 )2GD42GD；GD6222222Z2ZiZ4Z3Z2ZiZ4Z3Z6440 2050 301002 +22 +22250 2050 2060 3550 2060 3580 30=122.73 Nm2直线运动部分：齿轮 6的转速 n6 =nZ2 / Zi Z4 / Z3 Z6 / Z540050 / 20 60 / 35 80 / 30=35 r / min工作台的速度v=z6t6n6 =80 0.025 35m/min = 70m/min =1.17m/s2 365(G1 G2)v2 365(8000 6000)1.172GDb -2=2n400=43.72NLm2则，总的系统飞轮矩为222GD =GDa GDb =122.73 43.72 ab=166.45 N|_m2(2) . TlU-c =FzJV ,则折算到电动机轴上的等效转矩丁FZV8000 1.17T_ = -L C 2 二 400 0.87 60= 257N(1). sNR -nN 1500-14401500=6% ,得sm = Sn !，. + , -1 -G.q6_ 2.2 2.2 -1 =0.23840004734W0.845R,4额定转矩:Tn =9550 =9550=26.53N mnN1440Tst _2Tm - 1 Sm Sm 1起动转矩：2% = 2.2 26.53 = 26.53NLmi1 0.238 0.238 1最大转矩：TM = Tn =22 26.53 =58.37N m(2).该电动机的固有特性曲线点为理想转速点A (0,1500),额定转速点B (26.53,1440),临界转速点C (58.37,1143),起动点D (26.53, 0),则绘制固有特性曲线13