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1、电大电气传动与调速系统复习 资料第一章电机与拖动基础1、直流电机定转子各由哪些主要部件组成？各部件的 主要作用是什么？直流电机由定子和转子两部分组成。包括：（I）主磁极 由主极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成，它的作用是建 立主磁场。（2）换向（附加）极由换向极铁心和套在上面 的换向极绕组组成，用来改善直流电机的换向。（3）电刷装置由电刷、刷握和汇流条组成，它是将直流电引人或引 出电枢的装置。（4）机座即电机定子外壳，起固定与支撑 的作用，同时又是主磁路的一部分。2、直流电机铭牌上的额定功率、额定电压、额定电流， 对于发电机和电动机各指什么？直流电机的铭牌数据：对发电机额定功率指能够输出 的最大
2、电功率，额定电压和额定电流指输出最高电压和最 大电流（Pn。UnIn）；而对电动机额定功率指能够输出的最 大机械功率，额电流指允许输人的最高电压和最大电流（PN=U uln）。3、直流电机有哪几种励磁方式？不同励磁方式的电动 机如何实现反转？流电机的励磁方式分为：他励、并励、串励、复励。 单独改变励磁绕组极性或者电枢绕组极性都可使用机实现 反转，如果两者极性同时改变，电机仍将沿原方向运转。4、什么叫电枢反应？它对电机产生哪些影响？ “电枢 反应”就是电枢磁场对主磁场的影响。产生的影响包括： 使主磁场发生畸变，磁力线不再对称于磁极轴线；物理中 线偏离几何中线不再重合，几何中线处磁场不再为0；削弱
3、 了主磁场。这些影响将对直流电机的正常运行产生恶劣作用，必须设法消除。5、串励直流电动机有哪些特点？串励直流电动机的机 械特性曲线是一条非线性的软特性，当轴上负载为0时电机转速r所以串励直流电动机不允许轻载工作；由于它的 电磁转矩与电枢电流的平方成正比，所以起动转矩大，过 载能力强；由于电枢与励磁绕组串联，通人直流或交流电 流电机都不受影响，所以在交流电源情况下亦可正常工作。6 直流发电机的电磁转矩与原动机的拖动转矩，电动 机的感应电动势与电枢电压之间的方向相同还是相反？各 有何物理意义？直流发电机的电磁转矩与原动机输人的拖 动转矩方向相反，是一对作用力和反作用力的关系。随发 电机输出电流的增
4、大，电磁转矩增大(T= Cla ),所需的输 人转矩也随着增大，才能维持输人转矩与阻转矩之间的平衡，使电机匀速运转。直流电动机运转时功割磁场产生的感应电动势与电枢 外加电压方向相反，故为反电势，它维持了电压平衡关系， 限制了电枢电流的大小la =( UaEa) / ( Ra + Rl),不 致使电动机电流过大。7 直流发电机的外特性受哪几个因素影响？直流电动 机的转速特性受哪几个因素影响？直流发电机的输出特性(Ua= Ea-IaRa )受转速的高低、 主磁场的强弱以及电枢回路电阻大小的影响(Ea = Cp冲n):直流电动机的转速特性，受外加电枢电压通人励磁 电流所建立的主磁场以及电枢回路电阻大
5、小的影响。8 二负载的机械特性有哪几种？负载转矩与转速之间 各有什么关系？负载的机械特性分为三大类，即恒转矩负载、恒功率 负载、泵类和通风机负载。其中恒转矩负载又分为反抗性 恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。反抗性恒转矩负载转矩大小不变而与转速的方向永远 相反。而位能性恒转矩负载大小不变方向也不变，当电机 正转时，负载转矩与转速方向相反；当电机反转时，负载 转矩与转速方向相同。恒功率负载转矩的大小与转速之间成反比。（T = K/n） 泵类和通风机负载的大小与转速的平方成正比（ T =Kn2）9 改变他励直流电动机的电枢电压、电枢回路电阻或 励磁电流时，机械特性将如何变化？改变他励直流电动机的电
6、枢电压，机械特性的斜率不 变，理想空载转速n。与电压成正比变化，所以特性平行移 动；增大电枢回路电阻，no不变，特性的斜率p随阻值正 比增大，所以特性变软；减小励磁电流，主磁场减弱，no上 升，特性的斜率也增大。10 电动机的调速性能指标有哪些？各如何定义？电动机的调速性能指标有：（1）调速范围电动机带额定负载时的最高转速与最低 转速之比。（2）调速精度（静差率）在调速范围内最低转速所对 应的机械特性曲线上的额定速降 nN。与该曲线上的比值。（3）平滑性定义为相邻两级转速之比。11 直流发电机和电动机的功率流程图有何不同？可 变损耗和不变损耗各指什么？直流发电机的功率流程是原动机输人机械功率，
7、减去EU 1-11奁乘电机的期喀程圏 仍 宜淹发电机的功牢关臺b）宜匱电命机的功率关舉空载损耗，转化成电磁功率，再减去电枢（与励磁）损耗， 输出电功率。图I 11直流电机的功率流程图a）直流发电机的功率关系 b）直流电动机的功率关系直流电动机的功率流程是从电源输人电功率，减去电 枢（与励磁）损耗，转化成电磁功率，再减去空载损耗， 在轴上输出机械功率。可变损耗指的是电枢（与励磁）损 耗，也叫铜损耗，它与电枢（励磁）电流的平方成正比。不变损耗指的是空载磨擦损耗和铁心损耗，它们与电 流大小无关。12 他励直流电动机为什么不允许直接起动？可米用 什么方法起动？他励直流电动机在起动时，由于转速为0,反电
8、势亦为 0Ea= Ea二Ce；n,电源电压全部加在电枢电阻上， 电流过大， 所以不允许直接起动。可以采用降低电源电压或电枢回路 电阻串电阻的方法起动。13 决定电动机起、制动过渡过程的三要素是什么？ 决定电动机起、制动过渡过程的三要素是：起始值、稳态值和机电时间常数。14. 如何判断电动机处于电动运行状态、发电运行状 态、制动运行状态？判断电动机的运行状态要看电磁转矩 T与转速n的方 向相同还是相反，电磁转矩是拖动转矩还是阻转矩；同时 还要看感应电势Ea与电枢电压Ua的方向相同还是相反， 感应电势是输出电势还是反电势。电动运行状态 T与n同 向，T表现为拖动转矩，Ea与Ua反向，Ea表现为反电
9、势。发电运行状态T与n反向，T表现为阻转矩，Ea与 Ua同向，Ea表现为输出电势。制动运行状态与发电运行状 态相同，只不过惯性动能或位能所发出的电没有输出，而 是全部消耗在电枢回路的电阻上，变为热能散发掉。15. 三相异步电动机的旋转磁场有哪些特点？其转速、 转向、幅值和极对数各取决于什么？三相异步电动机的旋转磁场性质如下：转速：为同步 速ni60fJp ,与电源频率成正比，与定子极对数成反比。转向: 取决于输人电流的相序，电机总是由超前相向滞后相的方 向旋转。幅值大小：基波磁势Fi1.35WiKwli/P瞬时位置：哪相rzTr2VSVI甩IrFnj X m/ i =仝 n + 后 i )应=
10、+ 片打十兀、=/o転 J =亍hJ电流达正最大值时，旋转磁势的幅值恰好转到该相绕组的 轴线处。极对数：取决于定子绕组在定子槽中的布置，或 者说取决于定于绕组元件的节距。16 .画出三相异步电动机的T型等值电路，写出基本方程式。17 .改变三相异步电动机定于端电压或转子回路串人 电阻将使机械特性如何变化？改变三相异步电动机定子端电压时，同步速nl不受影响，根据参数表达式可看出，临界转差的大小不变，电磁 转矩的平方与电源电压成正比，所以当降低定子电压时， 电动机的起动转矩和临界转矩都会成平方倍减小，这显然 会对电动机的运行造成重要影响，在拖动重载时甚至无法 正常工作。当转子回路串人电阻时，同步速
11、 ni也不受影响，根据 参数表达式临界转矩与转子电阻大小无关，而临界转差的 大小与转子电阻成正比变化，所以串人适当电阻可以增大 电动机的起动转矩，常用于三相异步电动机带重载起动。18 三相异步电动机有哪些起动方法？各有什么特 点？三相异步电动机的起动可以分为两大类（I ）小容量电 机轻载起动时电流不大可直接起动；重载时需采用特殊制 造的电机，即深槽转子异步电动机或双鼠笼异步电动机， 利用趋肤效应以获得大的起动转矩。（2）大容量电机轻载起动时必须降低定子端电压，以减小起动电流。常用的降 压方法有定子串电阻或电抗，定子串自耦变压器，星 -三角 变换等；重载起动时可采用转子串电阻或者串频敏变阻器 的
12、起动方法。19 三相异步电动机的调速方法有哪些？各有什么优 缺点？三相异步电动机的调速方法有（I ）定子调压，调速范 围窄，若加转速负反馈可得到较好的调速特性。（2）定子调频，调速范围宽，调速性能好，应用越来越广。（3）转子串电阻调速，方法简单易行，但由于特性变软，低速时 损耗大且运行不稳定，只用于要求不高的场合。（4）转子串电势调速也叫串级调速，是一种节能的调速方法，它将 转差损耗回收加以利用，因增加设备较多，所以只适用于 大功率电机的调速。（5）变极调速，利用改变定子绕组接 线进行调速，无须投入其他设备，但需特殊制造电机，只 有少数几级速度。（6）转差离合器调速，由于特性软，要 加负反馈环
13、节，调速性能好，但只适用于小功率电机的调 速。20 他励直流电动机和三相异步电动机的能耗制动有 什么不同？他励直流电动机的能耗制动是将电枢电源断开，给电 枢串人适当电阻，使惯性旋转的转子槽导体切割主磁场发 电，即将动能转为电能，再变成消耗在转子回路电阻上的 热能，同时产生制动转矩。而三相异步电动机的能耗制动 是断开定子三相电源的同时，给任意两相绕组通人一个直 流电流，建立一个极性不变的磁场，使惯性旋转的转子切 割这个磁场，产生制动转矩。21 一台他励直流电动机的铭牌额定数据为：17KW220V90A1500r/min Ra = 0.376，拖动恒转矩额定负载运行。求：(1) 这台电动机固有机械
14、特性上的理想空载点、额定工 作点、堵转点的电枢电流和转速？(2) 将电枢电压降为150V,电动机的电枢电流和转速各 为多少？(3) 若把磁通减小到0.8 n，电动机的电枢电流和转速 各变为多少？解：(1 )Ce：N =(UN -lNRa)/nN =(220 90 0 3 7)61 5 30124理想空载点 n。=UN /CeN =2 2/00.1 2 41 7 7r4m i n 宁0 额定工作点 nN =1500/ min; I N =90( A) 堵转点n=。; I s =U N / Ra =220/0.3763 =585 ( A)Ia =IN 90A; n =(Ua - I NRa)/Ce
15、N =(150 -90 0.3786) / 0.124 =935(r / m i n )(3)负载转矩不变，磁通减小20%则la增加20% ;la =1.2 90 =108n -(U n -1 NRa)/0.8ce n =(220 -900.376)/0.8 0.12 = 1875(r / min)22、一台他励直流电动机的铭牌额定数据为：13KW220V 687A 1500r/min Ra = o.224，要求调整精度 no% , 试求：(1) 采用电枢串电阻调速时的调速范围有多少？最 低转速时串多大电阻？(2) 采用降低电枢电压调速的调速范围有多少？最 低转速时的电压为多少？解：ce =(Un -Ra)/nN =(220 一68.7 0.224)/1500 = 0.1364(1)n。=UN /ce n =220/0.1364 =1613(r/min).：n 二 n。、=1613 0.3 =484(r/min)nmin 二 n。.n =1613-484 = 1129(r/ min)调速范围D 2 nmin = 1500/1129 =1.33R =C-：n/lN) -Ra =(484/68.7) -0.224 = 6.821() AnN = I N
