1、第二章 直流電機的電力拖動2-1 他勵直流電動機的機械特性指的是什么？是根據那幾個方程式推倒出來的？答：據以下三個方程：2-2 他勵直流電動機的機械特性的斜率與那些量有關？什么叫硬特性？什么叫軟特性？答：與所串電阻RC及勵磁磁場有關；值較小的機械特性稱硬特性，反之為軟特性2-3 為什么稱為理想空載轉速？堵轉點是否只意味著電動機轉速為零？為什么？答：因為實際中空載轉矩T0不可避免，故n0達不到。堵轉就是n=0的點。2-4 什么叫人為機械特性？從物理概念上說明為什么電樞外串電阻越大，機械特性越軟？答：人為機械特性指通過改變u、R參數得到的機械特性。2-5 為什么降低電源電壓的人為機械特性是互相平行

2、的？為什么減弱氣隙每極磁通后機械特性會變軟？答：u與值無關；因為減小，增大，特性邊軟。2-6 什么是電力拖動系統的穩定運行？能夠穩定運行的充分必要條件是什么？答：系統在某種外界擾動下離開原的平衡狀態，在新的條件下獲得的新的平衡；或當擾動消失后系統能自動恢復到原來的平衡狀態。滿足上述條件，系統就是穩定的。系統穩定運行的充分必要條件是：1）電機的機械特性與負載轉矩特性必須有交點，在交點處；2）在交點附近應有。2-7 他勵直流電動機穩定運行時，電樞電流的大小由什么決定？改變電樞回路電阻或改變電源電壓的大小時，能否改變電樞電流的大小？答：Ia由負載TL決定。不能。2-8 他勵直流電動機為什么不能直接起

3、動？直接起動會引起什么不良后果？答：起動開始瞬間，由于機械慣性的影響，電動機轉速這時起動電流為，因電樞電阻數值很小，因此，很大，可達額定電流的（1020）倍。因此不能直接起動。直接起動可能產生如下后果：1、大電流使電樞繞組受到過大的電磁力，易損壞繞組；2、使換向困難，主要是在換向器表面產生火花及環火，少壞電刷與換向器；3、過大的起動電流還會產生過大的起動轉矩，從而使傳動機構受到很大的沖擊力，加速過快，易損壞傳動變速機構；4、過大的起動電流會引起電網電壓的波動，影響電網上其他用戶的正常用電。2-9 起動他勵直流電動機前勵磁繞阻斷線，沒發現就起動了，下面兩種情況會引起什么后果？(1)空載起動；(2

4、)負載起動，TLTN。答：（1）電機飛車，轉速太高，容易造成事故。（2）電機電樞中電流很大，卻很可能起動不了，由于，此時磁場只有點剩磁很小。2-10 如何判斷他勵直流電動機是處于電動運行狀態還是制動運行狀態？答：電機所發出的電磁轉矩與轉速方向相同，即為電動狀態。若電磁轉矩與轉動方向相反，則為制動狀態。2-11 電動機在電動狀態和制動狀態下運行時機械特性位于哪個象限？答：電動狀態機械特性位于一、三象限；制動狀態機械特性位于二、四象限。2-12 能耗制動過程和能耗制動運行有何異同點？答：相同點：兩種狀態下，電磁轉矩都與電機轉向相反。不同點：能耗制動中負載轉矩與電磁轉矩同向；而能耗運行中負載轉矩與電

5、磁轉矩反向。2-13 電壓反接制動與電動勢反接制動有何異同點？答：相同點：兩種狀態都是制動狀態，即電磁轉矩都與轉向相反。不同點：電壓反接制動中，電流方向發生改變；而電動勢方向制動中電流流向不變。2-14 什么叫電力拖動系統的過渡過程？在過渡過程中為什么電動機的轉速不能突變？答： 指系統從一個穩定工作狀態過渡到另一個穩定運行狀態。由于機械慣性時間遠大于電磁慣性時間，在過渡過程中可以把電磁量任務是突變的，而機械量不能。2-15什么是機械過渡過程？推導他勵直流電動機拖動系統機械過渡過程解析式時作了哪些假定？答：指機械量如轉速的變化過程（從一個穩態到另一個穩態）假設：1）電源電壓u恒定不變2）磁通恒定

6、不變3）負載轉矩TL保持常數不變2-16什么是他勵直流電動機拖動系統機械過渡過程的三要素？機電時間常數的大小與哪些量有關？答：三要素指：初始值、穩態值、機電時間常數。機電時間常數與系統的轉動慣量、所串電阻、及勵磁磁場有關。2-17 他勵直流電動機有那幾種調速方法？各有什么特點？答：1）電樞串電阻調速特點：優點：設備簡單、初投資少；缺點：1、有級調速，級數有限，平滑性差2、輕載時，調速范圍小3、低速時，低，電能損耗大4、低速運行，轉速穩定性差適用于調速性能要求不高的場合。2）降低電壓調速特點：優點：1、電源電壓能連續調節，調速的平滑性好，可達到無級調速；2、無論是高速或低速，機械特性硬度不變，低

7、速時穩定性好；3、低速時電能損耗小，效率高。缺點：設備的初投資大。適用于對調速性能要求較高的設備上。3）減弱勵磁磁通調速特點：優點：1、電流較小的勵磁電路中進行調節、控制方便，功率損耗小2、用于調速的變阻器功率小，可較平滑調速，實現無級調速。缺點：調速范圍較小。2-18 靜差率與機械特性的硬度有何區別？答：，機械特性越硬，越小。可以利用來衡量機械特性的硬度。2-19 調速范圍與靜差率有什么關系？為什么要同時提出才有意義？答：調速范圍，其中nmin受到調速相對穩定性限制，而穩定性則通過（靜差率）反映，故同時考察D與對調速系統才有意義。2-20什么叫恒轉矩調速方式和恒功率調速方式？他勵直流電動機的

8、三種調速方法各屬于哪種調速方式？答： 恒轉矩調速方式：當采用電樞串電阻調速和降低電樞電壓調速時，則電動機容許輸出的轉矩為常數。由此可見，這兩種調速方法在整個調速范圍內，不論轉速等于多少，電動機容許輸出的轉矩都為一恒值，因此稱為恒轉矩調速方式。恒功率調速方式：當采用弱磁調速時，磁通是變化的，因此容許輸出轉矩與轉速n成反比。而輸出功率，即為一恒定值。故稱為恒功率調速方式。串電阻調速和降電壓調速屬于恒轉矩調速方式，弱磁調速屬于恒功率調速。2-21 電動機的調速方式為什么要與負載性質匹配？不匹配時有什么問題？答：電動機的容許輸出轉矩和容許輸出功率，僅僅表示電動機的利用限度，并不代表電動機的實際輸出，電

9、動機的實際輸出是由負載的需要來決定的。負載有三種類型：恒轉矩負載、恒功率負載、通風機型負載。每種類型的負載，在不同轉速下所需要的轉矩和電流是不同的。所以要根據電動機所拖動負載的性質來選擇調速方式，達到合理使用電動機的目的。2-22是否可以說他勵直流電動機拖動的負載只要轉矩不超過額定值，不論采用哪一種調速方法，電動機都可以長期運行而不致過熱損壞？答：不可以。串電阻調速和降壓調速可以這樣認為，但弱磁調速時時，繞組，故不能長時間運行。2-23 一臺他勵直流電動機，銘牌數據為PN=60kW，UN=220V，IN=305A，nN=1000r/min，試求：（1） 固有機械特性并畫在坐標紙上。（2） T=

10、0.75TN時的轉速。（3） 轉速n=1100r/min時的電樞電流。解：（1），通過（1058，0）及（1000，605.8）可以作出固有機械特性（2）（3）n=1100r/min 2-24 電動機的數據同上題，試計算并畫出下列機械特性：（1） 電樞回路總電阻為0.5RN時的人為機械特性。（2） 電樞回路總電阻為2RN的人為機械特性。（3） 電源電壓為0.5UN，電樞回路不串電阻時的人為機械特性。（4） 電源電壓為UN，電樞不串電阻，=0.5N時的人為機械特性。注：RN=UN/IN稱為額定電阻，它相當于電動機額定運行時從電樞兩端看進去的等效電阻。解：（1）當外串后總電阻為0.5Rn時：（2）

11、當電樞總電阻為時：（3）（4）2-25 Z271型他勵直流電動機,PN=7.5kW， UN=110V， IN=85.2A， nN=750r/min，Ra=0.129。采用電樞串電阻分三級起動,最大起動電流為2ln，試計算各級起動電阻值。解：選，2-26 一臺他勵直流電動機，PN=7.5kW，UN=220V， IN=41A， nN=1500r/min，Ra=0.376，拖動恒轉矩負載運行，T=TN。當把電源電壓降到U=180V時，問：（1） 降低電源電壓瞬間電動機的電樞電流及電磁轉矩是多少？（2） 穩定運行時轉速是多少？解：機械特性 （1）當在額定點運行時 降壓瞬間 180 (2) 2-27上題

12、中的電動機拖動恒轉矩負載運行，T=TN ，若把磁通減小到=0.8N,。計算穩定運行時電動機的轉速是多少?電動機能否長期運行?為什么?解: 當T=TN,時 電機不能長期運行2-28 他勵直流電動機的數據為PN=13kW，UN=220V， IN=68.7A， nN=1500r/min，Ra=0.224。采用電樞串電阻調速，要求max=30%，求：（1） 電動機拖動額定負載時最低轉速。（2） 調速范圍。（3） 電樞需串入的電阻值。（4） 拖動額定負載在最低轉速下運行時電動機電樞回路輸入的功率，輸出功率（忽略T0）及外串電阻上的消耗的功率。解: (1) (2) (3) 1133(4) 2-29 上題中

13、的電動機，如果采用降低電源電壓調速，要求max=30%，求：（1） 電動機拖動額定負載運行時的最低轉速。（2） 調速范圍。（3） 電源電壓需調到的最低數值。（4） 電動機拖動額定負載運行在最低轉速時，從電源輸入的功率及輸出功率（不計T0）。解: (1) (2) (3) (4) 2-30 他勵直流電動機PN=29kW，UN=440V，IN=76A， nN=1000r/min，Ra=0.376，采用降低電源電壓及弱磁調速，要求最低理想空載轉速n0min=250r/min，最高理想空載轉速n0max=1500r/min，試求：（1） T=TN時的最低轉速及此時的靜差率。（2） 拖動恒功率負載P2=P

14、N時的最高轉速。（3） 調速范圍。解: (1) (2) (設x為弱磁系數)當時,設電機轉速為nx,轉矩為Tx 代入機械特性n中,整理有解得 或拖動恒功率時最高轉速為1410.(3) 弱磁時拖動恒轉矩負載的轉速2-31 一臺他勵直流電動機PN=3KW，UN=110V，IN=35.2A，nN=750r/min，Ra=0.35。電動機原工作在額定電動狀態下，已知最大允許電樞電流為Iamax=2IN，試問：（1） 采用能耗制動停車，電樞中應串入多大電阻？（2） 采用電壓反接制動停車，電樞中應串入多大電阻？（3） 兩種制動方法在制動到n=0時，電磁轉矩各是多大？（4） 要使電動機以-500r/min的轉

15、速下放位能負載，TL=TN，采用能耗制動運行時電樞應串入多大電阻？ 解: （1）能耗制動：代入數據，可解得 （2） （3）能耗制動時：n=0 則T=0；反接制動時：將U=，代入：得（4） 2-32 一臺他勵直流電動機，PN=13KW，UN=220V，IN=68.7A，nN=1500r/min，Ra=0.195，拖動一臺起重機的提升機構。已知重物的負載轉矩TL=TN，為了不用機械閘而由電動機的電磁轉矩把重物吊在空中不動，問此時電樞回路中應串入多大電阻？解：固有機械特性若使重物吊在空中不動，即時解得 2-33 他勵直流電動機的技術數據為PN=29KW，UN=440V，IN=76A，nN=1000r

16、/min，Ra=0.377，Iamax=1.8IN，TL=TN。問電動機拖動位能負載以-500r/min的轉速下放重物時可能工作在什么狀態？每種運行狀態電樞回路中應串入多大電阻（不計傳動機構中的損耗轉矩和電動機的空載轉矩）？要求畫出相應的機械特性，標出從穩態提升重物到以500r/min速度下放重物的轉換過程。解：若只可進行一次變換則有可能的工作狀態：能耗制動，轉速反向的反接制動。i） 能耗制動 若-500下放，則則，此時校核制動瞬間的電流 可見 故不可采用。ii）將（IN，-500）代入得 變換瞬間 滿足要求如圖轉換過程：2-34 電動機的數據同上題，拖動一輛電車，摩擦負載轉矩TL1=0.8T

17、N，下坡時位能負載轉矩TL2=1.2TN，問：（1） 電車下坡時在位能負載轉矩作用下電動機的運行狀態將發生什么變化？（2） 分別求出電樞不串電阻及電樞串有0.5電阻時電動機的穩定轉速。解：（1）在位能負載轉矩作用下，電機從正向電動狀態逐漸過渡到正向回饋制動的發電狀態。（2） 電機不串電阻時：電機串0.5電阻時：2-35 一臺他勵直流電動機的數據與題233相同，拖動起重機的提升機構，不計傳動機構的損耗轉矩和電動機的空載轉矩，求：（1） 電動機在反向回饋制動狀態下下放重物，Ia=60A，電樞回路不串電阻，求電動機的轉速及轉矩各為多少？回饋到電源的功率多大？（2） 采用電動勢反接制動下放同一重物，要

18、求轉速n=-850r/min，問電樞回路中應串入多大電阻？電樞回路從電源吸收的功率是多大？電樞外串電阻上消耗的功率是多少？（3） 采用能耗制動運行下放同一重物，要求轉速n=-300r/min，問電樞回路中應串入的電阻值為多少？該電阻上消耗的功率為多少？解： （1）（2） （3）2-36 設題233中的電動機原工作在固有特性上，T=0.8TN，如果把電源電壓突然降到400V，求：（1） 降壓瞬間電動機產生的電磁轉矩T=？畫出機械特性曲線并說明電動機工作狀態的變化；（2） 電動機最后的穩定轉速為多少？解：（1）電源電壓降到400V， （2）2-37 252型他勵直流電動機，PN=4kW，UN=220V，IN=22.3A，nN=1000r/min，Ra=0.91。TL=TN，為了使電動機停轉，采用電壓反接制動，已知電樞回路串入的制動電阻Rc=9，求：（1） 制動開始時電動機產生