电机与拖动基础习题解答第十章

武汉纺织大学第十章10.1电动机稳定运行时的稳定温升取决于什么?在相同的尺寸下,提高电动机的额定功率有哪些措施?答:由电动机稳定温升公式AQw可以看出,稳定温升取决于电动机在单位时间里产生的热量Q与散热系数A之比值。在相同的尺寸下,提高电动机的额定功率有三种措施:一是提高电动机的额定效率,即降低电动机的运行损耗,减小热量的产生;二是提高绝缘材料最高允许温升,即在电动机制造时采用最高允许温升较高的绝缘材料;三是提高散热系数A,如扩大散热面积和加强通风散热效果。10.2电力拖动系统中电动机的选择包括哪些具体内容?答:电力拖动系统中电动机的选择包括:1.电动机种类的选择,应优先选用结构简单、运行可靠、价格便宜、维护方便的电动机;同时要考虑电动机的机械特性要与生产机械的机械特性相适应;另外电动机的调速性能和起动性能也应满足生产机械的要求。2.电动机型式的选择,电动机的型式主要有开启式、防护式、封闭式和防爆式。当生产环境较恶劣时应选用封闭式的;有防爆要求的宜选用防爆式的。3.电动机容量即额定功率的选择,应选择有足够大容量的电动机来拖动电力系统。10.3电动机的温度、温升以及环境温度三者之间有什么关系?答:电动机的温度、温升以及环境温度三者之间的关系是:电动机的温升等于电动机的温度与环境温度之差。10.4电动机的发热和冷却各按什么规律变化?答:由电动机的温升公式=W(1-Tte/)+QTte/可以看出,电动机发热时的温升按指数规律上升,冷却时的温升按指数规律下降,最终趋于稳定温升W。10.5电动机的三种工作制是如何划分的?负载持续率ZC%表示什么意思?答:从发热的观点将电动机的工作制划分为三种,以发热时间常数T为参照:当电动机在一个工作周期中工作时间gt较长,gt(3～4)T,温升可以达到稳定温升时,就是连续工作制电动机;若电动机的工作时间较短,即gt(3～4)T,而停车的时间Tt却很长,Tt(3～4)T′,则是短时工作制电动机;如果在一个工作周期中工作时间和停车时间都较短,即gt(3～4)T,Tt(3～4)T′,则是周期性断续工作制电动机。负载持续率ZC%表示电动机在一个工作周期中工作时间gt与一个工作周期时间（gt+Tt）之比,即ZC%=Tggttt×100%,Tt是一个工作周期中的停歇时间。10.6为什么短时工作制电动机不能带额定负载作长期连续运行?答:短时工作制电动机只能带额定负载作短期运行,如果带额定负载作长期连续运行,其温升将超过绝缘材料允许的最高温升而将电动机烧坏。10.7试比较等效电流法、等效转矩法、等效功率法及平均损耗法的共同点和不同点,它们各适用于何种情况?答:等效电流法、等效转矩法、等效功率法及平均损耗法的共同点:都是用于电动机发热校验的间接计算法。不同点是:等效电流法是在平均损耗相同的条件下,用不变的等效电流来代替变化的电流;等效转矩法是用不变的等效转矩来代替变化的转矩;等效功率法是用不变的等效功率来代替变化的功率;平均损耗法是用不变的等效损耗来代替变化的损耗。平均损耗法的适用范围较广,可用于大多数场合电动机的发热校验;等效电流法适用于空载损耗不变和主回路电阻值不变的电动机的发热校验;如果采用等效电流法的直流电动机的每极磁通不变,或交流异步电动机的每极磁通和cos2都不变时,也可采用等效转矩法;如果采用等效转矩法的电动机转速不变时也可以采用等效功率法。10.8一台电动机周期性地工作15min,休息85min,其负载持续率ZC%=15%,对吗?答:不对,因为负载持续率ZC%是周期性断续工作制电动机在一个工作周期中工作时间与一个工作周期时间之比,而且规定一个工作周期时间小于10min,本题中电动机一个工作周期时间为100min,所以负载持续率ZC%=15%不对。10.9一台电动机的ZC%=15%,NP=30kW;另一台电动机的ZC%=40%,NP=20kW,试比较这两台断续工作制电动机,哪一台的容量大些?答:断续工作制电动机标明的额定功率随负载持续率而变化,负载持续率越低标明的额定功率就越大,ZC%=15%,NP=30kW的电动机,当ZC%=40%时标明的额定功率NP会大大低于30kW,相反,ZC%=40%,NP=20kW的电动机,当ZC%=15%时标明的额定功率NP会大大高于20kW,所以ZC%=40%,NP=20kW的电动机,其容量比ZC%=15%,NP=30kW的电动机的大。10.10某电力拖动系统选用三相四极绕线转子异步电动机来拖动,其额定数据为NP=20kW,Nn=1420r/min,m=2。已知电动机带连续周期变化负载工作。每一个周期共分五段:第一阶段是启动阶段,1t=6s,1LT=200N·m;第二阶段2t=40s,2LT=120N·m;第三阶段3t=20s,3LT=100N·m;第四阶段为制动阶段,4t=10s,4LT=-100N·m;然后停歇10s,试校验电动机的温升与过载能力是否合格?解:采用等效转矩法进行发热校验,即dxT=54321424323222121tatttattTtTtTtT选取a=0.5,=0.25,则dxT=1025.0105.0204065.010100-201004012062002222）（=125.8N·m绕线转子异步电动机额定转转矩NT=NNnP9550=9550142020=134.5N·mNTdxT电动机发热校验通过,电动机温升不会超过额定温升,温升合格;NmmTT=2134.5=269N·m200N·m,过载能力合格,所以温升与过载能力都合格。10.11试概括一下连续工作制电动机容量选择的基本方法和步骤。答:对于常值负载,计算出负载功率LP后,选择额定功率NP等于或略大于LP的连续工作制电动机即可,即NP≥LP,不需要进行发热校验,也不必进行过载能力校验。对于变化负载,电动机容量选择包含预选和校验两个步骤。预选电动机是根据生产机械负载图,求出负载的平均功率LdP或平均转矩LdT,考虑过渡过程,电动机的额定功率可按下式预选NP≥(1.1～1.6)LdP或NP≥(1.1～1.6)9550NLdnT预选电动机后,根据实际情况从等效电流法、等效转矩法、等效功率法及平均损耗法中选用一种方法进行发热校验,如果发热校验不能通过,要重选功率较大的电动机,再进行发热校验,直至通过;对通过发热校验的电动机还要进行过载能力校验,若过载能力校验不能通过,要重选功率较大过载能力较强的电动机,再进行过载能力校验,直至通过;必要时还要对起动能力进行校验;只有这些校验项目都通过的预选电动机才是合格的。10.12同一台短时工作制电动机在不同工作时间所标明的额定功率是不相同的,即15P30P60P90P,这是为什么?答:短时工作制电动机根据发热温升原理来标明在不同工作时间的额定功率,如果工作时间较短,即使带较重的负载,电动机温升也不会超过允许温升,标明的额定功率就较大;如果工作时间较长,就应该带较轻的负载,否则电动机温升会超过允许温升,因而标明的额定功率就较小,所以短时工作制电动机工作时间越短标明的额定功率就越大,即15P30P60P90P。10.13周期性断续工作方式的三相异步电动机,在不同的负载持续率ZC%下,实际过载倍数mT/NT是否为常数?为什么?答:实际过载倍数mT/NT不为常数,因为同一台周期性断续工作方式的三相异步电动机在不同的负载持续率ZC%时的最大电磁转矩mT是一样的,而标明的额定转矩NT是不一样的,负载持续率越小,标明的额定功率就越大,标明的额定转矩NT也就越大,mT/NT就小,反之,负载持续率越大,mT/NT也就越大。10.14一台连续工作制的电动机,额定功率为NP,如果在短时工作方式下运行时,其额定功率NP与短时负载功率gP及热过载倍数Q三者之间有什么关系?答:连续工作制电动机额定功率NP与短时负载功率gP及热过载倍数Q三者之间关系是NP≥QgP