自动化13(本)《电机与拖动基础》练习题

《电机与拖动基础》练习题一．填空题：1．三相异步电动机常用的制动方法是。

2．直流电机中电枢绕组的作用是产生，实现机电能量转换。

3．一台三相变压器的接线如图所示，则其联接组为。

4．当电源频率及电动机其他参数不变，三相绕线式异步电动机转子串入电阻时，其最大转矩T m，临界转差率S m，转速n 。

5．同步电机按其转子的结构不同，可分为；其阻尼绕组用于。

6．已知某直流电动机的机械特性1如图所示，该机分别与负载特性2和负载特性3配合时，平衡点A是平衡点，平衡点B是平衡点。

7．一台磁极对数p为2的三相异步电动机定子绕组通入频率f1为50H Z的三相对称电流，其三相绕组所产生的合成基波磁势的转速n1= ，旋转方向是。

8．一台三相异步电动机，已知电源频率f1=50H Z，定子每相绕组的串联匝数N1=24，基波绕组系数k w1=0.90，基波每极磁通Ф1=0.74Wb，则定子每相绕组中的基波相电动势有效值EФ1为。

9．一台三相异步电动机，已知f N=50H Z，P N=40kW，n N=1470r/min，U N=380V，λM=2.0，则其额定转差率S N= ，最大转矩T m= 。

10．三相同步电机的转子主要由组成。

11．单相异步电动机的基本类型有。

12．同步电动机常用的起动方法有。

二．三相异步电动机主要由哪几部分组成？试分析其工作原理。

三．计算题：1．一台他励直流电动机，已知：P N=22kW，U N=220V，I N=115A，n N=1500r/min，R a=0.25Ω，拖动恒转矩负载T Z=0.7 T N，试求：（1）若电枢回路串入电阻1Ω，则稳定后的转速和电流；（2）若采用降低电压调速，使转速为300r/min，则端电压和稳定后的电流；（3）若将磁通和端电压都降低20%，则稳定后的转速和电流。

2．某车间有一台三相笼型异步电动机，已知额定数据为：P N=37kW，I N=72A，n N=985r/min，起动电流倍数K I=6.5，起动转矩倍数K M=1.8，车间变电所允许最大冲击电流为360A，生产机械要求起动转矩不得低于250N·m。

试问：（1）此电动机能否采用全压起动？（2）此电动机能否采用Y-Δ降压起动？（3）若有一个抽头为40%、60%、80%三档的自耦变压器，用哪一档作为降压起动能满足上述条件？3．一台三相变压器（铝线），已知：S N=750kV A，U1N=10kV，U2N=0.4kV，Y/Y联接。

在低压边做空载试验，当电压为额定电压时（U0=U2N=400V），I0=60A，P0=3.8kW；在高压边做短路试验，当电流为额定电流时（I K=I1N=43.3A），U K=440V，P K=10.9kW。

设折算到同一侧后，高、低压绕组的电阻和漏电抗分别相等。

试求：（1）变压器T型等效电路的各参数实际值；（2）当二次侧满载，功率因数为0.8（滞后）时的电压变化率。

4．一台他励直流电动机，P N=21kW，U N=220V，I N=110A，n N=1200r/min，R a=0.12Ω，试求：（1）要使该机在额定状态下，进行能耗制动停机，要求最大制动电流不超过1.8I N，应串入的制动电阻及相应的最大制动转矩；（2）若该机带T Z=0.7T N位能性负载运行，采用能耗制动串入2Ω的制动电阻，使之下放重物，则下放的速度。

5．一台三相笼型异步电动机的额定数据为：U N=380V，P N=30kW，n N=2950r/min，f N=50H Z，Δ联接。

采用变频调速拖动T Z=0.85T N的恒转矩负载，已知变频电源输出电压与频率关系为U1/f1=常数。

试求：若使变频电源输出的频率f1=30H Z，则变频器输出的线电压U1和电动机的转速n。

（用直线表达式计算）6．一台三相绕线式异步电动机额定数据为：P N=22kW，U1N=380V，n N=1420r/min，E2N=187V，I2N=68.5A，λM=2.3。

试求：采用转向反向的反接制动使位能性负载T Z=0.7 T N，以n= -200r/min的速度稳速下放，则应在转子每相串入的电阻。

（用直线表达式计算）四．已布置的各章部分作业。

部分计算公式：n C E e a Φ=，a M em I C T Φ=，1111144.4Φ=Φw k N f E S S S S T T m m m em +=2，)1(2-+=M M N m S S λλ，11n n n S N N -=，NN N n P T 9550=，p f n 1160= )sin cos (2*2**2ϕϕk k X R I u +=∆，ϕI p k N F w 11135.1=，2220000,,m m m m m R Z X I p R I U Z -===参考答案一．填空题：1．能耗制动、反接制动、回馈制动 6．稳定，稳定2．产生感应电势、电流和电磁转矩 7．1500r/min ，从电流超前相绕组 转向电流滞后相绕组3．Y/Δ-5 8．3548.4V4．不变，增大，降低 9．0.02，519.7N.m5．隐极式、凸极式，减少转子振荡或起动10．转子铁心、励磁绕组、阻尼绕组和转轴等11．单相电阻起动、电容起动、电容运转起动、罩极起动等异步电动机12．拖动起动法、异步起动法、变频起动法等二．组成：定子铁心、定子绕组、转子铁心及转子绕组等；工作原理：将定子三相对称绕组施以三相对称交流电源U 1，流过三相对称电流I 1，产生旋转磁场，作用于转子上，在转子上感应电动势E 2，产生电流I 2，产生电磁转矩T em ，带动转子旋转，输出机械能。

三．计算题：1．解：（1）C e ΦN =(U N -I N R a ) /n N =(220-115*0.25)/1500 =0.123T Z =0.7T N 不变，Φ不变。

稳定后电流I a =0.7I N =0.7*115=80.5A ，也不变。

稳定后转速为：n=(U N -I a (R a +R Ω))/C e ΦN =(220-80.5 *(0.25+1))/0.123=970.53r/min（2）T Z =0.7T N 不变，Φ不变。

2223N N N I S E R =稳定后电流I a=0.7I N=0.7*115=80.5A也不变。

端电压为：U=C eΦN n+I a R a=0.123*300+80.5*0.25=57.03V（3）C eΦ'=0.8 C eΦN，C MΦ'=0.8C MΦN，T Z=0.7T N不变，T N= C MΦN I N 稳定后电流为：I a=T Z/(C MΦ')=0.7C MΦN I N/(C MΦ')=0.7I N/0.8=0.7*115/0.8=100.63A稳定后转速为：n=(U-I a R a )/ (C eΦ')=(220*0.8-100.63*0.25)/(0.8*0.123)=1532.95 r/min2．解：（1）全压起动时T N=9550P N/n N==9550*37/985=358.7N·mI st=K I I N=6.5*72=468A>360A（不满足条件）T st=K M T N=1.8*358.7=645.66N·m>250 N·m（满足条件）所以，不能采用全压起动。

（2）Y-Δ起动时I st′= I st/3=468/3=156A <360A（满足条件）T st′= T st/3=645.66/3=215.22N·m<250 N·m（不满足条件）所以，不能采用Y-Δ起动。

（3）自耦变压器降压起动时1）用抽头40%：I st′=0.42I st=0.42*468=74.88A<360A（满足条件）T st′=0.42T st=0.42*645.66=103.31N·m <250 N·m（不满足条件）不能用抽头40%起动。

2）用抽头60%：I st′=0.62I st=0.62*468=168.48A<360A（满足条件）T st′=0.62T st=0.62*645.66=232.44 N·m <250 N·m（不满足条件）不能用抽头60%起动。

3）用抽头80%：I st′=0.82I st=0.82*468=299.52A<360A（满足条件）T st′=0.82T st=0.82*645.66=413.22N·m >250N·m（满足条件）能用抽头80%起动。

所以，可以选用抽头80%自耦变压器降压起动。

（1）C eΦN =(U N-I N R a) /n N=(220-110*0.12)/1200=0.172I amax=(-U N-E a) /( R a+RΩ)= -1.8*I N应串入的电阻为：RΩ= -C eΦN n N /I amax- R a= -0.172*1200/(-1.8*110)-0.12=0.922Ω相应的最大制动转矩为：T amax=C MΦN I amax= -9.55*0.172 *1.8*110= -325.23N.m（2）T Z=0.7T N不变，Φ不变，稳定后电流为：I a=0.7I N=77A。

稳定下放速度为：n= (-(R a+RΩ)I a)/(C eΦN)= (-(0.12 +2)*77) /0.172= -949.07r/min5．解：调频后的线电压为：U1=U N f1/f N=380*30/50=228Vn1=3000r/min，p=1s N=(n1-n N)/n1=(3000-2950)/3000=0.0167在T Z=0.85T N，f N=50H Z时的转差率为：s=s N T Z/T N=0.0167*0.85=0.0142在T Z=0.85T N，f N=50H Z时的转速降为：Δn=sn1=0.0142*3000=42.6r/min调频后的同步转速为：n1′=60f1/p=60*30/1=1800 r/min因为调频后的转速降不变，所以在T Z=0.85T N，转速为：n= n1′-Δn=1800-42.6=1757.4r/min6．解：n1=1500r/min，额定转差率为：S N=(n1-n N)/n1=(1500-1420)/1500=0.0533转子电阻为：R2=(S N E2N)/(3I2N)=0.0533*187/(3*68.5)=0.084Ω制动前临界转差率为：S m=2λM S N=2*2.3*0.0533=0.245 当重物以n= -200r/min下放时，转差率为：S=(1500-(-200))/1500=1.133则0.7T N=(2T m/S m′)S=2*2.3T N*1.133/S m′得S m′=2*2.3*1.133/0.7=7.445因为S m′/S m= (R2+R ad)/R2，所以转子串入的电阻为：R ad =(S m′/S m-1)R2=(7.445/0.245-1)*0.084=2.469Ω。