太原科技大学2004电力拖动A卷答案

太 原 科 技 大 学
二00四级电力拖动课程试卷答案及评分标准（A 、B 通用）
一、 填空题（共25分,每空0.5分）
1.他励直流电动机的人为机械特性主要有 串电阻 、 降压 、 弱磁 三大类。

2. 判定电力拖动系统稳定运行的充要条件是L T T =和
L
dT dT dn dn
<。

3. 直流电机铭牌上的额定功率对直流发电机来说是指 电刷端的输出功率，对直流电动机来说是指 它的转轴上输出的功率 。

4. 电动机稳态工作点是指满足稳定运行充要条件下， 其机械特性 和 负载转矩特性＿的交点，电动机在此工作点 恒速 运行。

5. 三相异步电动机按转子结构可分为 鼠笼式 和 绕线式 两大类。

6. 电力拖动系统一般是由 电动机 、 传动机构 、 工作机构 、 控制设备 和 电源 五部分组成。

7. 拖动较小的反抗性恒转矩负载运行于正向电动状态的绕线型三相异步电动机，对调其定子绕组任意两个接线端并在转子中串电阻后，电动机的运行状态可能会经过 反接制动运行状态 和 反向起动运行状态；最终运行在 反向电动运行状态工作点在三象限。

8. 判定下列各种情况下，采用电动机惯例的一台他励直流电动机运行在什么状态：①
P 1>0,P M >0 正向电动运行 ；②N U E >a ，0n > 正向回馈运行 ；③U=U N , ,0<M P 0
1>P 倒拉反转制动运行 ； ④P 1>0; P M <0 回馈制动运行和正向电动运行 ；⑤U=0,n<0 能耗制动运行。

9. 他励直流电动机工作在第一、三象限时处于 电动 运转状态，此时，电磁功率P M ＞0； 而在第二、四象限时处于 制动运行 运转状态，此时，电磁功率P M ＜0。

10. 改变并励直流电动机电源的极性，则它的转向 不变 ，因为 φ、I a 同时改变方向。

11. 电动机的 电磁转矩 与 转速 之间的关系成为机械特性。

12. 在多轴电力拖动系统简化为单轴系统的过程中，所遵循的折算原则是：保持系统的功率 传递关系和系统的贮存 动能 不变。

所以，转矩应按照 传动比 的反比来折算，在起升机构中的滑轮组倍率实质上就是 传动比 的一部分。

13. 拖动位能性恒转矩负载运行于正向电动状态的他励直流电动机，进行能耗制动停
车，当ｎ＝0时，应 上闸 ；否则，电动机会 反向启动 ，最终运行在 能耗制动运行 状态，工作在第 四 象限。

14. 三相异步电动机最大电磁转矩T 与电压U 1的关系是 与U 1平方成正比 。

15. 直流电动机按励磁方式的不同可分为 他励 、 并励 、 串励 、 复励 四种。

16.
17. 他励直流电动机固有机械特性的一般表达式为n=n 0-βT ，其中理想空载转速n 0等于
()N e N
C U φ，机械特性的斜率β等于
()2
N
t e
a
C C R φ。

二、 选择题(共12分,每空1分)
1. 电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/min ，工作机构转速为100 r/min ，传动效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为120N.m ，电动机电磁转矩为20 N.m ，忽略电动机空载转矩，该系统肯定运行于 A
A) 加速过程 B) 恒速 C) 减速过程
2. 如不考虑机械强度或换向问题，在下列条件下拖动负载运行时，从充分利用电动机来讲，哪种情况下电动机的输出功率最大 B
A) 强迫通风，环境温度60℃ B) 强迫通风，环境温度40℃ C) 自然冷却，环境温度60℃ D) 自然冷却，环境温度40℃
3. 电动机经过速比i=5的减速器拖动工作机构,工作机构的实际转矩T F =20NM,飞轮矩为1Nm 2,不计传动损耗,折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩分别为: D
A) 20NM, 5Nm 2 B) 4NM, 1Nm 2 C) 4NM, 0.2Nm 2 D) 4NM, 0.04Nm 2 E) 0.8NM, 0.2Nm 2 F) 100NM, 25Nm 2 4. 一台他励直流电动机当提升某重物时,负载转矩T L =T N ,电动机转速为n N =710rpm,忽略传动损耗,现要以相同的速度把该重物下放,可以采用的办法是: A
A) 转子绕组中串入适当的三相对称电阻 B) 对调定子绕组任意两出线端 C) 切除交流电源,在定子绕组通入直流电源 D) 降低电源电压U 1
5. 一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的40%，而励磁电流、电枢电流都不变，则 A
A) E a 下降到原来的 40% B) T 下降到原来的 40% C) E a 和T 下降到原来的 40% D) 端电压下降到原来的 40%
6.直流电机中①励磁电流、②电枢电流、③电枢感应电动势、④电枢元件感应电动势、
⑤电枢导条中的电流、⑥主磁极中的磁通、⑦电枢铁心中的磁通，这些量中属于交
变的有 A ，属于不交变的有A。

A)①②③⑥B)①②⑤C)④⑤⑦D)②③④⑤⑥
7.单波绕组的支路对数等于A，单叠绕组的支路对数等于D。

A)极对数p B) 2p C) 2 D) 1
8. 他励直流电动机直接启动时的启动电流大约是额定电流的D倍。

A)1～2B) 4～7C) 10D)20 E) 30
9. 适当增大绕线式异步电动机转子回路的电阻，其最大转矩C。

A) 变大B) 变小C) 不变
10. 一台电动机连续工作方式额定功率为40KW,短时工作方式15min工作时间额定功率为P N1，30min工作时间额定功率为P N2，则C。

A) P N1=P N2=40KW B) P N1<P N2<40KW
C) P N1>P N2>40KW D) P N2> P N1>40KW
11.他励直流电动机运行在额定状态，如果负载为恒转矩负载，减小磁通，则电枢电流A。

A)增大B) 减小C) 不变D) 三种情况都有可
12. 确定电动机在某一工作方式下额定功率的大小，是电动机在这种这种工作方式下运行时实际达到的最高温升应E。

A)大于等于绝缘材料的允许温升B)高于绝缘材料的允许温升
C)必须低于绝缘材料的允许温升D)与绝缘材料的允许温升无关
E)等于绝缘材料的允许温升
13. 电动机若周期性地额定负载运行6min，空载运行4min，则工作方式属于A。

A)周期断续工作方式，FS%=60% B)连续工作方式
C)短时工作方式D) 周期断续工作方式，FS%=40%
三、判断题（共12分,每题1分）
1. 一台直流电机可以运行在发电机状态，也可以运行在电动机状态。

（√）
2. 异步电动机的最大转矩与转子电阻无关。

（√）
3. 若直流电机运行在电动机状态，则感应电动势大于其端电压。

（×）
4. 起重机提升与下放同一重物时，传动机构损耗的转矩一样大。

（√）
5. 降低电源电压，电动机机械特性的硬度也降低。

（ × ）
6. 对直流电动机而言，其电枢线圈里的电流方向是交变的，但产生的电磁转矩却是单方向的，这是由于有换向器的缘故。

（ √ ）
7. 三相异步电动机的“异步”是指旋转磁场的转速与转子转速不同步。

（ √ ） 8. 空载转矩T 0是一个制动性的转矩，永远与转速n 的方向相反。

（ √ ） 9. 由于直接起动电流过大，所以直流电动机不能直接起动。

（ × ）
10. 电力拖动系统的基本运动方程为：dt
dn
GD T T L ⨯=
-3752 （ √ ） 11. 他励直流电动机降压调速与弱磁调速，都可以做到无级调速。

（ √ ）
12. 在起重运输机械的电力拖动系统中要得到稳定运行,电动机必须具有从右向下倾斜的机械特性。

（ √ ）
四、 问答题(共16分，每题4分)
1. 判定图示电力拖动系统中四个点的运行情况
图示①为电机的机械特性，②，③为负载特性
A 点: 不能稳定运行
B 点: 恒转矩负载和泵类负载的交点非工作点
C 点: 拖动泵类负载稳定运行
D 点: 拖动恒转矩负载长期稳定运行
（每条1分，共4分）
2. 直流和交流电动机的定子和转子铁心各采用什么材料，为什么？ 答：直流电动机：
(1)定子铁心，1～1.5厚的低碳钢板。

因为磁通相对于定子铁心是不变的； (2)转子部分，0.5mm 厚的低硅硅钢片或冷轧硅钢片冲成一定形状的冲片，而后把这些冲片两面涂上漆，为了减小由于转子旋转而与主磁通之间有相对运动从而在铁心中引起的涡流与磁滞损耗。

交流电动机：
(3)定子铁心，0.5mm 厚硅钢片 叠压而成，同时在硅钢片两面涂上绝缘漆。

降低定子铁心里的铁损耗。

(4)转子部分，0.5mm 厚的硅钢片叠压而成。

（每条1分，共4分）
T
3. 确定电动机功率的原则和步骤。

答:步骤：
①种类，交流直流，电压，额定转速，电机形式，额定功率，工作制 ②计算负载功率L P ；
③根据负载功率，预选电动机的额定功率和其它参数；
④校核预选电动机。

一般先校核温升，再校核过载倍数，必要时校核启动能力。

⑤二者都通过，所选的电动机便选定，通不过，从第二步重新开始，直到通过为止。

⑥不过热 ⑦不过载
⑧保证启动时间（每条0.5分，共4分）
4. 采用电动机惯例时，他励直流电动机电磁功率P M =E a I a =T Ω<0，说明了电动机电能量转换的方向是机械功率转换成电功率，那么是否可以认为该电动机运行于回馈制动状态，或者说是一台他励直流发电机？为什么？
答：（1）他励直流电动机运行时P M <0，说明T 与n 方向相反，因此电动机运行于制动状态。

（2）制动运行状态包括回馈制动运行、能耗制动运行、反接制动过程及倒拉反转等制动状态，而直流发电机状态仅仅是回馈制动运行这一种。

（3）因此，仅仅从P M <0说明电动机是一台发电机的看法是错误的。

（4）运行于回馈制动运行状态的条件是：① P M <0，②P 1=UI a <0，也就是说，机械功率转变成电功率后还必须回送给电源。

（每条1分，共4分） 五．论述题（22分）
1. 在直角坐标中绘出直流他励电动机在电动与各种制动状态时的机械特性曲线并写出其机械特性方程。

(12分) 答: 机械特性方程:正向电动运行12
(0,0,0)N a
M N e e t U R n T P P U C C C φφ=
->>> 反向电动运行12
(0,0,0)N a
M N e e t U R n T P P U C C C φφ
=
->><
能耗制动过程2
a e t R R
n T C C φ+=-
1(0,0,)M P P =< 能耗制动运行1
2
a e t R R n T C C φ
+=-
1(0,0,)M P P =< 反接制动过程12
(0,0,0)N a M N e e t U R R
n T P P U C C C φφ-+=
-><< 倒拉反转制动运行2
N a e e t U R R
n T C C C φφ
+=
-1(0,0,0)M P P n >>< 正向回馈制动运行2
N a
e e t U R n T C C C φφ
=
-1(0,0,0,0)M P P n T <<>< 反向回馈制动运行2
N a
e e t U R n T C C C φφ=
-1(0,0,0,0)M P P n T <<<>
（评分标准：在图上画出基本坐标系给2分,每条线给1分1*6=6分,写出机械特性方程每个给0.5分0.5*8=4分）
2. 一台直流他励电动机拖动起升机构，在电动机带动该机构正向匀速起升运行时，将电枢电压极性突然对调，并在转子回路中串入电阻，试画出机械特性曲线并分析说明：电动机可能经历了哪几个运动状态？若对调不久(n>0时)即进行能耗制动，又会有什么结果？(10分)
答：A →B →C →0n -是反接制动过程从0n -→E 点是反向电动过程
A →
B →G →O 是反接制动过程从O →F 点是反向电动过程
（评分标准：图面共6分画出基本电动机特性曲线给1.5分,AB 线给1.5分,BE 线给1.5分,GF 线给1.5分，叙述共4分,每个过程给0.5分总共4分酌情扣分）
六、计算题(12分)（机自041214H 、041215H 班可选做任一题，其他班级只做第1题） 1.一台三相8极50Hz 绕线式异步电动机数据为：额定容量75KW P N =，额定转速720rpm
n N =, 4.2=λ，转子额定电势V 213E N 2=（转子不转，转子绕组开路电势），转子额定电流A 200I N 2=，220V U 1=，通过计算确定此电动机的自然特性并绘出图形(画出I 象限的四个特殊点并连线)。

解:(1)1606050
7504
f n p ⨯=
== 1⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅分 75
(2)9550
9550994.79720
N N N P T N m n ==⨯= 1⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅分 (3) 2.5994.792486.98m N T T N m λ==⨯= 1⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅分
11750720(4)0.04750
N N n n S n --=
== 1⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅分
(5)(0.04(2.40.1833m N S S λ==+= 1⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅分
2(6)m
m
m T T S S S S
=+ 1⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅分
222486.98
(7)882.091m s m
m m m T T N m S S S S S S
⨯=
==⋅++
1⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅分
根据此公式可以算出下面的对应值 分分414=⨯
1⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅分
2. 某他励直流电动机，额定功率22=N P KW ，额定电压220=N U V ，额定电流115=N I A ，额定转速1500=N n r/min ，电枢回路总电阻1.0=a R Ω，忽略空载转矩0T ，电动机带额定负载运行时，要求把转速降到1000 r/min ，计算采用电枢串电阻调速需串入的电阻值。

解：先计算N e C φ
()
1min .139.01500
1
.0115220-=⨯-=-=
r V n R I U C N a N N N e φ （2.5分其中单位占0.5分）
理想空载转速min 7.1582139
.0220
0r C U n N e N ===
φ （2.5分其中单位占0.5分） 额定转速降落min
7.8215007.1582
0r n n n N N =-=-=∇ （2.5分其中单位占0.5分）
电枢串电阻后转速降落min
7.58210007.1582
0r n n n =-=-=∇（2分其中单位占0.5分）
电枢串电阻为R
N
a a n n
R R R ∇∇=
+ Ω=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-∇∇=-∇∇=605.017.827.5821.01N a a a N n n R R R n n R （2.5分其中单位占0.5分）。