电力拖动复习题

电力拖动复习题1.负载转矩的特性分为恒转矩负载特性、恒功率负载特性和风机、泵类负载特性。2.温度平衡状态：若系统能够在新的干扰条件下自动达到新的平衡，或者在干扰消失后能够恢复到原来的平衡状态。3.电梯拖动系统稳定运行的充要条件：电动机的机械特性与生产机械的负载转矩特性必须有交点，且该交点处应满足=。ⅆTeⅆnⅆTLⅆn4.他励直流电动机的机械特性：n=-(=9.55)UΦCeRCeCTΦ2TeCTCe5.他励直流电动机的固有机械特性：当U=、Φ=电枢无外电阻时的额机械特性。UNΦnRΩ他励直流电动机的人为机械特性：改变电动机的参数U或Φ或，使其不等于固有机械特性时的值，所得到的RΩ机械特性。包括电枢回路串电阻时的人为机械特性、降低电枢电压时的人为机械特性和减弱磁通时的人为机械特性。6.他励直流电动机的启动电流：=。IstUR7.能耗制动机械特性：n=-。+RaRBCeCTΦ2NTe反接制动：电压反接制动机械特性：n=--；UNCeΦN+RaRBCeCTΦ2NTe转速反向反接制动机械特性：n=-。UNCeΦN+RaRBCeCTΦ2NTe8.恒转矩调速：电枢回路串电阻和降低电枢电压调速时，电机的容许输出功率和转速成正比，而容许输出转矩为恒值。恒功率调速：弱磁调速时，电机的容许输出输出转矩和转速成反比，而容许输出功率为恒值。9.串励直流电动机的人为调速方法：电枢串电阻时的人为机械特性、降低电压时的人为机械特性和改变磁通时的人为机械特性。RΩ2RΩ1UNU1U2ΦNΦ1Φ2励磁绕组并分路电阻时的人为特性固有机械特性串电阻时的人为机械特性电枢并联分路电阻时的人为特性UNU1电枢回路串电阻降低电枢电压减弱磁通电枢串电阻降低电压改变磁通10.三相异步电动机机械特性的简化实用表达式：=。TeTmax2+ssmsms11.三相异步电动机的固有机械特性：固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下，电动机按规定的接线方法接线，定子及转子电路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性曲线。12.三相异步电动机的人为机械特性：降低定子绕组相电压的人为机械特性、定子回路串接三相对称电抗或电阻时的人为机械特性和转子回路串接三相对称电阻时的人为机械特性。13.三相异步电动机机械特性的绘制：==S。SmSN（+λm-1λm2）Sm[+λmTNTe-1λm2(TNTe)2]14.转子回路串接对称电阻的人为机械特性的绘制：===s11s01+R'2R'ad1R'2+R2Rad1R2R2sNE2N3I2N15.三相异步电动机的直接起动的特点和带来的问题：优点：启动设备简单、操作方便、启动速度快；缺点：启动电流很大、对电网影响大。直接起动适用范围：非频繁、负载较轻、电源相对电机容量足够大。要求电网电压降落不超过10％～15％，电动机的容量小于供电变压器容量的20％～30％，如果不能满足要求，则必须采用减压起动的方法。16.三相异步电动机的调速：（1）变极调速p；（2）变频调速f1；（3）变转差率调速s。（n==）ns(1-s)60f1p(1-s)其中改变转差率调速：定子绕组降端电压；定子绕组串电阻；定子绕组串电抗；转子回路串电阻；转子回路串电抗。17.在生产实践中，变频调速一般适用于恒转矩负载，实现在额定频率以下的调速。18.比较能耗制动反接制动回馈制动降低定子绕组相电压定子回路串接三相对称电抗定子回路串接三相对称电阻转子回路串接三相对称电阻固有机械特性三相异步电动机各种制动方法的比较定子两相反接（正转反接）转速反接（正接反转）方法（条件）断开交流电源的同时，在定子两相中通入直流电流突然改变定子电源的相序，使旋转磁场反向定子按提升重物的方向接通电源，在转子回路串入较大电阻，电动机被重物拖着反转在某一转矩作用下，使电动机转速超过同步转速，即nns能量关系吸收系统储存的动能，并将动能转换成电能，消耗在转子电路的电阻上吸收系统储存的机械能，作为轴上输入的机械能，并将机械能转换成电能，连同定子传递给转子的电磁功率一起全部消耗在转子电路的电阻上轴上输入机械功率，并将机械功率转换成定子的电功率，由定子回馈给电网优点制动平稳，便于实现准确停车制动强烈，停车迅速能使位能性负载，以稳定转速下降能向电网回馈电能，比较经济缺点制动较慢，需增设一条直流电源能量损耗大，控制较复杂，不易实现准确停车能量损耗大在nns时不能实现回馈制动应用场合要求平稳、准确停车的场合要求迅速停车和需要反转的场合限制位能性负载的下降速度，并在nns的情况下采用限制位能性负载的下降速度，并在nns的情况下采用19.三相异步电动机的制动20.转矩和飞轮矩的折算单轴电力系统运动方程式：=∙Te-TLGD2375dndt飞轮矩折算：=++++…+GD2GD2dGD21j21GD22()j1j22GD23()j1j2j32GD2Lj2=δ=0.2~0.3（估算）GD2(1+δ)GD2d平移运动：（1）切削功率：P=Fv（2）转矩折算：=9.55TLFvnη（3）飞轮矩折算：=365GD2LvGL2n2升降运动：（1）提升重物：=9.55TLGvnη↑c（2）下放重物：=9.55TLGvnη↓c（3）=2-η↓c1η↑c例1-1某机床电力系统如图1-4所示，已知切削力F=10000N，工作台与工件运动速度v=0.8m/s，传送机构效率η=0.91，交流电动机转速n=1450r/min∙，电动机的飞轮矩=200N∙。求：（1）切削s-1GD2dm2能耗制动定子两相反接（正转反接）转速反接（正接反转）回馈制动时折算到电动机轴上的负载转矩；（2）估算系统飞轮矩；（3）不切削时，工作台及工件反向加速，电动机以=500r/(min∙)恒加速运行，计算此时系统的动转矩绝对值。dndts-1解：（1）切削时切削功率为P=Fv=10000×0.8W=8000W折算后的负载转矩=9.55=9.55×N∙m=57.9N∙mTLFvnη80001450×0.91（2）估算系统的总飞轮矩，取δ=0.2==200N∙=240N∙GD2(1+δ)GD2d(1+0.2)m2m2（3）不切削时，系统的动转矩绝对值为=∙=∙500N∙m=320N∙mTeGD2375dndt240375例1-2由电动机与卷扬机组成的拖动系统如图1-5所示。设重物G=5000N，当电动机的转速为n=1000r/min时，重物的上升速度为v=2m/s，电动机转子的转动惯量为=78.4N∙，卷筒直径=0.5m，GD2dm2DF卷筒的转动惯量=74.48N∙，减速机构的转动惯量和钢绳质GD2Fm2量可以忽略不计，传动机构的效率η=0.95。试求：（1）使重物匀速上升时电动机转子轴上的输出转矩；（2）整个系统折算到电动机轴上的总飞轮矩；（3）使重物以1m/的加速度上升时电动机转子轴上的输出转矩。s2解：(1)当重物匀速上升时，电动机转子轴上的输出转矩与折算到电动机轴上的负载转矩相等。按照功率传递方向，于是有=9.55=9.55×N∙m=100.5N∙mTLGvnη5000×21450×0.95(2)根据题意，卷筒的转速为==r/min=76.43r/minnF60vπDF60×2π×0.5由于传动机构的总转速比j为j===13.084nnF100076.43所以折算到电动机转子轴上的总飞轮矩为=++365=N∙=86.135N∙GD2GD2dGD2Lj2vGL2n2(78.4++36574.4813.08425000×2210002)m2m2(3)考虑到电动机的转速与提升重物速度之间的关系n=j=jnF60vπDF于是电动机的加速度与提升重物时的加速度之间的关系为=jdndt60πDFaL因此，当重物以1m/的加速度上升时电动机转子轴上的输出转矩为s2T=+∙TLGD2375dndt=+∙jTLGD237560πDFaL=N∙m(100.5+××13.084×186.13537560π×0.5)=215.35N∙m题1-8某起重机电力拖动系统示意图如图1-13所示。电动机=20kW，=950r/min，传动机PNnN构转速比=3，=3.5，=4，各级齿轮传递效率j1j2j3===0.95，各轴的飞轮矩，η1η1η1=125N∙，=50N∙，GD21m2GD22m2=40N∙，=460N∙，卷筒直GD23m2GD24m2径D=0.5m，吊钩重=1900N，被吊重物G=49000N，忽略电动机空载转矩、钢丝绳重量和滑G0轮传递的损耗。试求：（1）以速度v=0.3m/s提升重物时，负载（重物及吊钩）转矩、卷筒转速、电动机输出功率及电动机转速：（2）负载的飞轮矩及折算到电动轴上的系统总飞轮矩；（3）以加速度为0.1m/提升重物时，电动机输出的转矩。s2解：（1）卷筒速度：===11.46r/minnF60vπDF60×0.3π×0.5n==11.46×3×3.5×4=481r/minnFj1j2j3折算到电机转矩：=9.55=9.55=353.6N∙mTLGvnη↑c(1900+49000)×0.3481×0.953电动机输出功率：=ΩPLTLΩ=2πn60==353.6×=17.8kWPLTL2πn602π×48160（2）负载飞轮矩：=G=(1900+49000)×=12725N∙DGL2D20.52m2折算到电机轴总飞轮矩：=++++365GD2GD2dGD21j21GD22()j1j22GD23()j1j2j32vGL2n2=125+5.55+0.36++365460176450900×0.324812=138.4N∙m2（3）电动机输出的转矩：=∙Te-TLGD2375dndt=jdndt602πRdvdt=∙j=×159.6×353.4=412N∙mTeGD2375602πRdvdt138.437521.他励直流制动：例2-3一台他励直流电动机，额定功率=5.5kW，额定电压=220V，额定电流=30.3A，额定转速PNUNIN=1000r/min，电枢回路总电阻=0.74Ω，忽略空载转矩，电动机带额定负载运行，要求电枢电流最大nNRaT0值≤2。若该电动机正在运行于电动状态，试计算：（1）负载为恒转矩负载，采用能耗制动停车时，IamaxIaN在电枢回路中应串入的制动电阻最小值是多少？（2）负载为恒转矩负载，若采用反接制动停车时，在电RBmin枢回路中应串入的制动电阻最小值是多少？（3）若负载为位能性恒转矩负载，例如起重机，忽略触动机R'Bmin构损耗，要求电动机运行在-500r/min匀速下放重物，再用倒拉反转运行，在电枢回路中应串入的制动电阻是RB多少？解：（1）因为该电动机为他励，所以电动机的额定电流==30.3AIaNIN计算额定运行时的电枢感应电动势EaN=-=220-30.3×0.74=197.6VEaNUNIaNRa能耗制动时应串入的制动电阻最小值RBmin=-=-0.74=2.52ΩRBEaNIamaxRa197.62×30.3（2）=-=-0.74=6.15ΩR'Bmin+EUNaNIamaxRa220+197.62×30.3（3）转速n=-500r/min时的电枢感应电动势Ea==×197.6=-98.8VEannNEaN-5001000应在电枢回路中串入的制动电阻RB=-=-0.74=9.78ΩRB-EUNaIaNRa220-(-98.8)30.322.计算作图题：电压反接制动机械特性：n=--UNCeΦN+RaRBCeCTΦ2NTe测取或估算电枢绕组电阻：=(-)RaRa1223-UNINPNI2N计算、：=CeΦNCTΦNCeΦN-UNINRanN=9.55CTΦNCeΦN理想空载转速：=n0UNCeΦN计算额定电磁转矩=TeNCTΦNIN位能性恒转矩负载过渡过程方程式：（1）=+TeTL(-TBTL)e-t/Tm（2）=+IaIL(-IBIL)e-t/Tm（3）n=+(-)nDnBnDe-t/Tm（4）=∙lntBCTm-nBnD-nD反抗性恒转矩负载过渡过程方程式：（1）=+Te-TL(+TCTL)e-t