電力拖動(dòng)第一篇作業(yè)講解

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1-9 某拖動(dòng)系統(tǒng)如圖1-11所示。當(dāng)系統(tǒng)以1m/s2的加速度提升重物時(shí),試求電動(dòng)機(jī)應(yīng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩。折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tmeq =195N·m, 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總(包括卷筒)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=2kg·m2 ,卷筒直徑d=0.4m，減速機(jī)的速比j=2.57。計(jì)算時(shí)忽略電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩。 圖1-11 拖動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖 圖1-12 拖動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖解：=J，分別是電機(jī)轉(zhuǎn)軸。卷筒的機(jī)械角速度=j=2.57 R=V R=12=2 = 1-10 試求圖1-12所示拖動(dòng)系統(tǒng)提升或下放罐籠時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效負(fù)

2、載轉(zhuǎn)矩以及折算到電動(dòng)機(jī)軸上的拖動(dòng)系統(tǒng)升降部分的飛輪力矩。已知罐籠的質(zhì)量m0=300k，重物的質(zhì)量m=1000kg，平衡錘的質(zhì)量mp=600kg，罐籠提升速度vm=1.5m/s，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=980r/min，傳動(dòng)效率0=0.85。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及卷筒的飛輪力矩略而不計(jì).。解：（1）系統(tǒng)以1.5m/s提升罐籠時(shí)（g=9.81）（2）系統(tǒng)以1.5m/s下放罐籠時(shí) 1-11 某卷?yè)P(yáng)機(jī)為三軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖所示，現(xiàn)已知：提升的重物為G=2000kg，提升速度v=30m/min，傳動(dòng)齒輪的效率1=2=0.96，卷筒的效率5=0.95，卷筒的直徑D5=0.4m，齒輪的傳動(dòng)比J1=6， J2=10

3、，電動(dòng)機(jī)的飛輪矩GD D 2=10Nm2，GD 2 2=10Nm2，GD 3 2=5Nm2，GD 4 2=50Nm2，卷筒的飛輪矩GD 5 2=10Nm2。試求：3421（1）電動(dòng)機(jī)以等速提升重物時(shí)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩：（2）整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩：由于動(dòng)滑輪半徑未知，故動(dòng)滑輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的飛輪矩忽略。3-6 三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓大小有什么關(guān)系?如果電源電壓比額定電壓下降30，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,將變?yōu)槎啻?若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，問(wèn)電壓下降后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、定于電流、轉(zhuǎn)子電流、主磁通、定子功率因數(shù)和轉(zhuǎn)子功率因數(shù)將有什么變化?答：，若，則，當(dāng)電壓下降后，減小，

4、轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流將隨轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的增大而增大， 從而引起定子電流增大。 即與增大，減小，與降低。3-7 容量為幾個(gè)千瓦時(shí)，為什么直流電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)，而籠型異步電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng)?答：對(duì)于直流電機(jī)而言，而對(duì)于感應(yīng)電機(jī)，式中由于存在電抗，則此時(shí)，使得感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)電流增大倍數(shù)沒(méi)有直流電機(jī)那么明顯。3-10 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)額定電壓380V，3kW以下者為Y接法，4kW以上者為D接法。試問(wèn)哪一種情況可以采用Y-D降壓起動(dòng)?為什么? 答：后者可以，即4kw以上者，因?yàn)樗谡９ぷ鲿r(shí)是接法。3-12 三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種起動(dòng)方法?為什么繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器可以得到“挖土

5、機(jī)機(jī)械特性”而串一個(gè)固定電阻卻得不到?答；起動(dòng)方法：直接起動(dòng)、定子串電阻或電抗器降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)、 起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。由頻敏變阻器隨起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行，自動(dòng)根據(jù)s減小而減小所串入的電阻，即在起動(dòng)過(guò)程中逐漸平滑地減小轉(zhuǎn)子回路中串入的電阻。參數(shù)選擇合適時(shí)可以維持起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變。3-13繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)子電路串入適當(dāng)電阻，為什么起動(dòng)電流減小而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而增大?如串入的電阻太大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為什么會(huì)減小?若串入電抗器，是否也會(huì)這樣?答：因?yàn)榇腚娮韬?，值變大，故減小，而雖然減小，但增加更多，所以使增大，當(dāng)串入電阻太大時(shí)，亦減小，使減小，串電抗器不行，因?yàn)檫@樣會(huì)使始終減小

6、。3-14 如何從轉(zhuǎn)差率s的數(shù)值來(lái)區(qū)別異步機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)。答：時(shí)，電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行；時(shí)，電機(jī)制動(dòng)； 時(shí)，電機(jī)回饋發(fā)電運(yùn)行。3-16 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載時(shí)，為了限制負(fù)載下降時(shí)的速度，可采用哪幾種制動(dòng)方法?如何改變制動(dòng)運(yùn)行的速度?其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系有何不同?答：可以采用能耗制動(dòng)，轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)，回饋制動(dòng)，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子所串電阻可以改變運(yùn)行的速度。能耗制動(dòng)：在制動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路的電阻上；轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)：位能負(fù)載提供的機(jī)械功率和由 電源輸入的電磁功率全部消耗在該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 子電路的電阻上。其中一部分消耗在轉(zhuǎn)子繞 組本身的電阻上，另一部分則消耗于轉(zhuǎn)子外 接制動(dòng)電阻上。定

7、子兩相反接的反接制動(dòng)：拖動(dòng)系統(tǒng)所貯存的動(dòng)能被電動(dòng)機(jī)吸收，變?yōu)檩S上輸入的機(jī)械功率，與由定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起，全部消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻上?；仞佒苿?dòng)：電機(jī)向電網(wǎng)輸送有功功率，無(wú)功功率都必須由電網(wǎng)供給。3-18 異步電動(dòng)機(jī)在哪些情況下可能進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)?它能否像直流電動(dòng)機(jī)那樣，通過(guò)降低電源電壓進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)?為什么?答：（1）帶位能負(fù)載，定子任意兩相反接。（2）變極調(diào)速時(shí)（3）變頻調(diào)速時(shí)（4）電車下坡時(shí)不能通過(guò)改變電壓而進(jìn)入回饋狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)沒(méi)有改變同步運(yùn)行點(diǎn)的大小（在n<n1時(shí)不能實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)）。3-19 影響異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間的因素是什么?如何縮短起動(dòng)時(shí)間?起動(dòng)時(shí)能量損耗與哪些因

8、素有關(guān)? 如何減少起動(dòng)過(guò)程中的能量損耗?答：影響起動(dòng)的時(shí)間因素：機(jī)電時(shí)間常數(shù)和?？s短起動(dòng)時(shí)間可以通過(guò)改變，即采用小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)，以及采用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)，縮短起動(dòng)時(shí)間。影響起動(dòng)時(shí)能量損耗因素：系統(tǒng)性能、?？梢圆捎脺p小系統(tǒng)性能，降低同步轉(zhuǎn)速，增大方法來(lái)減小損耗。3-22 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)，為什么他的機(jī)械特性變軟？為什么輕載時(shí)其轉(zhuǎn)速變化不大？答：串電阻后，隨著R的增大而增大。這樣這個(gè)穩(wěn)定工作區(qū)域增大，特性變軟。由于串電阻不改變同步轉(zhuǎn)速，故所有的人為特性均通過(guò)縱軸上同一個(gè)點(diǎn)，這樣越靠近縱軸即輕載時(shí)，調(diào)速范圍越小。3-23為什么調(diào)壓調(diào)速不適用于普通籠型異步電動(dòng)機(jī)而適宜用于特殊籠型異步電動(dòng)

9、機(jī)或繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)？答：因?yàn)檎{(diào)壓調(diào)速的范圍是，為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，只有采用高轉(zhuǎn)差率電機(jī)或者在轉(zhuǎn)子回路串電阻。轉(zhuǎn)差功率Ps=sPM ,隨著轉(zhuǎn)速減小而增加，因此，改變定子電壓的調(diào)速方法一般適用于高轉(zhuǎn)差籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)中。3-30填寫下表中的空格解：電源轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差率運(yùn)行狀態(tài)極數(shù)正序14500.0331500正向電動(dòng)4+正序1150-0.151000正向回饋6-正序-6001.8750反接制動(dòng)8+負(fù)序5001.83600反接制動(dòng)10+負(fù)序4750.05500反向電動(dòng)12+負(fù)序1575-0.051500反向回饋4- 3-33 某臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：=11kW，=715，=

10、163V，=47.2A，起動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比T1TN=18，負(fù)載轉(zhuǎn)矩=98Nm。求三級(jí)起動(dòng)時(shí)的每級(jí)起動(dòng)電阻值。解： 3-34 一臺(tái)三相六極繞線型異步電動(dòng)機(jī)，=380V，=950，=50Hz，定子和轉(zhuǎn)子繞組均為Y接法，且定子和轉(zhuǎn)子(折算)的電阻、電抗值分別為r1=2，x1=3，r2=15，x2=4。轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)，為使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子每相串入的電阻值應(yīng)為多少（折算到定子側(cè)）?轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速，為使額定輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速調(diào)到600，求應(yīng)串入的電阻值（折算到定子側(cè)的）。解：（1）（2）當(dāng)時(shí)， 3-35 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：=40kW，=380kV，=751A，=147

11、0，T=2，定子D接法；拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪矩=294，電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)，求：全電壓起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)時(shí)間；采用Y-D減壓起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)時(shí)間。解：（1） （2）2-36 采用題3-2中的電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)。試求：用該電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)位能負(fù)載，如下放負(fù)載時(shí)要求轉(zhuǎn)速=300，負(fù)載轉(zhuǎn)矩等于額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入多大電阻?電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，為了停車，采用反接制動(dòng)，若要求制動(dòng)轉(zhuǎn)矩在起始時(shí)為2，則轉(zhuǎn)子每相串接的電阻值為多少?解：（1），其中 可得6.414或0.306（舍）（2） =3.646或1.058時(shí)，時(shí)，3-37 某異步電動(dòng)機(jī)，=380V，定于D接，=1460，T=2，設(shè)=常數(shù)。問(wèn)：是否可以用降低電壓的辦法使轉(zhuǎn)速=11

12、00rmin?為什么? 如采用降壓調(diào)速，轉(zhuǎn)速最低只能調(diào)到多少?當(dāng)電壓降到多少時(shí)，可以使=1300?解：（1）當(dāng)時(shí)由于降壓調(diào)速不改變，此時(shí)，所以不能降到1100。（2）當(dāng)時(shí)，（3）降電壓調(diào)速無(wú)法使轉(zhuǎn)速降為1300。3-38 某繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)額定值 =55kW，=380V，=121.1A，=580，=212V，=159A，T=23；電動(dòng)機(jī)帶一個(gè)的位能負(fù)載，當(dāng)負(fù)載下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)。試求：轉(zhuǎn)子中未串電阻時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)子中串入0.4的電阻時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。為快速停車，采用定子兩相反接的反接制動(dòng)，轉(zhuǎn)子中串入04，則電動(dòng)機(jī)剛進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(設(shè)制動(dòng)前電動(dòng)機(jī)工作在520的電動(dòng)狀態(tài))

13、。解：1）， 整理有解得 或（舍去）2） 解得或（舍）3）當(dāng)時(shí)3-39 一臺(tái)籠型異步電動(dòng)機(jī)，=7.5kW，=380V，=15.4A，=1440，T=2.2。該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械。設(shè)電網(wǎng)電壓為額定值，正轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行，現(xiàn)采用定子兩相反接使電機(jī)制動(dòng)，然后進(jìn)入反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)空載，空載轉(zhuǎn)矩為0.1。試?yán)脵C(jī)械特性的近似公式計(jì)算：反接瞬間的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。反轉(zhuǎn)后的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。畫出正、反轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械特性及負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，并標(biāo)明電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)的變化過(guò)程。解：（1）所以反接時(shí)的機(jī)械特性為制動(dòng)瞬間： （2）代入機(jī)械特性 .s=7.3（舍）或0.004 （3）3-40 一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一橋式起重機(jī)

14、的主鉤，已知：=60kW，=577，=133A，=160A，=253V，T=2.9，=0.77，=89。設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)35.4轉(zhuǎn)，則主鉤上升一米。如要求額定負(fù)載時(shí)，重物以8的速度上升，求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路應(yīng)串入的電阻值；為消除起重機(jī)各機(jī)構(gòu)齒輪間的間隙，使起動(dòng)時(shí)減小機(jī)械沖擊，轉(zhuǎn)子電路設(shè)有預(yù)備級(jí)電阻。設(shè)計(jì)時(shí)要求串接預(yù)備級(jí)電阻后，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)短的40，求預(yù)備級(jí)電阻值；預(yù)備級(jí)電阻一般也作為反接制動(dòng)用電阻，用以在反接制動(dòng)狀態(tài)下下放重物。如下放時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，求電動(dòng)機(jī)在下放負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速；如果電動(dòng)機(jī)在回饋制動(dòng)狀態(tài)下下放重物，轉(zhuǎn)子串接電阻為006，設(shè)重物，求此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。解：（1） =2.98或0

15、.094（舍）（2），=14.43或0.07（舍）（3）， 將代入，整理有 解得（舍）或（4） 或（舍）3-41 一臺(tái)雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)，=2時(shí)，=40kW，=1450，T1=2；=1時(shí)，=55kW，=2920，T2=2，已知拖動(dòng)系統(tǒng)的=44.3N·m2，r1r2=1.5，電動(dòng)機(jī)空載。試求：一級(jí)起動(dòng)到最高轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的能量損耗，兩級(jí)起動(dòng)到最高轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的能量損耗，由最高轉(zhuǎn)速逐級(jí)制動(dòng)，試計(jì)算電動(dòng)機(jī)的能量損耗。第一級(jí)制動(dòng)(由)用回饋制動(dòng)，第二級(jí)制動(dòng)(由0)用能耗制動(dòng)。解：（1）（2）第一級(jí)：第二級(jí)：總3-42 有一臺(tái)四極繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)為：PN=30kw，UN=380V，nN

16、=720r/min，r1=0.143，r2=0.134，定轉(zhuǎn)子接法均為星形接法?，F(xiàn)要求在額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)速降到500，試求：（1）每相繞組中應(yīng)串入多大電阻？（2）此時(shí)轉(zhuǎn)子電流及電磁功率的數(shù)值是否發(fā)生變化？解：（1） （2） 所以不變，又 亦不變5-5 電機(jī)的溫升按什么規(guī)律變化？?jī)膳_(tái)同樣的電動(dòng)機(jī)，在下列條件下拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，它們的起始溫升、穩(wěn)定溫升是否相同？發(fā)熱時(shí)間常數(shù)是否相同？（l）相同的負(fù)載，但一臺(tái)環(huán)境溫度為一般室溫，另一臺(tái)為高溫環(huán)境；（2）相同的負(fù)載，相同的環(huán)境，一臺(tái)原來(lái)沒(méi)運(yùn)行，一臺(tái)是運(yùn)行剛停下后又接著運(yùn)行；（3）同一個(gè)環(huán)境下，一臺(tái)半載，另一臺(tái)滿載；（4）同一個(gè)房間內(nèi)，一臺(tái)自然冷卻，一臺(tái)用冷風(fēng)吹，都是滿載運(yùn)行。5-8 為什么說(shuō)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定溫升取決于負(fù)載的大小？答：電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定溫升，由于與電動(dòng)機(jī)的損耗功率成正比，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載增大時(shí)，隨之增大，因而增加。若散熱系數(shù)不變，則將隨負(fù)載的增加而升高。如果電動(dòng)機(jī)的負(fù)載恒定，那么，及都是常數(shù)，這時(shí)與成反比關(guān)系，設(shè)法改善散熱條件，使增大，即可降低。5-13 一臺(tái)35、工作時(shí)限為30的短時(shí)工作電機(jī)突然發(fā)生故障。現(xiàn)有一臺(tái)20連續(xù)工作制電機(jī)，已知其發(fā)熱時(shí)間常數(shù)