一 解答题（本大题共56分，每小题4分）

1、电力拖动系统中已知电动机的转速为1000r/min,工作机构的转速为100r/min,传动效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为120n·m，电动机的电磁转矩为20n·m，忽略电动机空载转矩，则该系统处于加速过程、恒速、减速过程中的哪种运行状态？并说明为什么处于此状态。

答：因为工作结构折算到电动机上的转矩为

120n?m100r/min40??n?m 0.91000r/min3小于电动机电磁转矩，故电力拖动系统处于加速运行过程。

2、对于带有直线运动的工作机构，如下图所示的提升机构。在分析这些电力拖动系统时，需要进行折算，假设提升或下放的重物质量为m，速度为v,电动机的转速为n，写出重物折算到电动机轴上的飞轮惯量GDZ的表达式。

2

2vZ?2?mZ答：由 JZ 222把 JZ?GDZ/4g，??2?n/60，mZ?GZ/g代入上式得：

2GZvZGD?3652

n2Z

3、电枢反应对他励直流电动机的机械特性会产生影响，其影响如图所示，简要说明原因。在考虑电枢反应影响的情况下，在恒转矩负载1下，此时的电力拖动系统能否稳定运行，请说明原因。

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答：不能稳定。B点不满足电力拖动系统稳定运行条件。

4、某起重机由一台他励直流电动机拖动，如果制动电阻和负载转矩相同，采用何种制动方式下放重物时转速最低？为什么？

答：采用反接制动方式时转速最低，具体转速之间的关系可以用下图说明。

5、在他励直流电动机电力拖动系统的过渡过程中，电动机的能量损耗和哪些因素有关？如何减小他励直流电动机过渡过程中的能量损耗？

答：（1）在他励直流电动机电力拖动系统的过渡过程中，电动机的能量损耗和系统的动能存储量以及过渡过程的起、制动方式有关。

（2）可以采取的方法有：①减小系统的飞轮惯量GD，可以采用双机拖动或将电枢设计成细长的形状；②采用逐级加速方式和能耗制动方式

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6、画出异步电动机能耗制动时的电路图，说明能耗制动的基本原理。

答：异步电动机能耗制动的电路图如下图所示。在能耗制动时，将KM1断开，而将KM2闭合，使直流电流流入定子绕组。

直流电流流入定子绕组后，将会在空间形成静止的定子磁场，与旋转的转子之间会有电磁力的作用，而且为制动力，将最终使异步电动机减速并停止。

7、画出三相笼型异步电动机采用软起动器时的主电路图，说明其基本原理。

答：软起动器实际上时一个晶闸管交流调压电路。它把三个双向晶闸管模块串接在三相电路中，在电动机的起动过程中，通过控制晶闸管导通角的变化，改变加在电动机定子绕组上的端电压的大小，使电动机起动电流按所设的规律变化。

8、相比于传统的笼型异步电动机，双笼型异步电动机可以改善起动性能，其采用的是什么原理？简要说明其起动过程中起动性能如何是怎样得到改善的？

答：双笼型异步电动机采用的是集肤效应。双笼型异步电动机其上笼电阻较大，下笼电阻较小。起动时，由于转子频率高，肌肤效应明细，电流主要从上笼流过，造成转子电阻较大，限制起动电流、增大起动转矩。起动结束后，转子频率很小，电流主要从下笼流过，肌肤效应消失。

9、异步电动机在采用变极调速时，怎样才能保持调速前后的转向相同？

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答：在变极后，需要将定子绕组出线端的任意两相调换。

10、变频调速既可以从基频向下调，又可以从基频向上调，试比较这两种情况下的控制方式。 答:基频以下调速时，要求保持压频比恒定，此时变频调速属于恒转矩性质；在基频以上时，保持电压不变，此时属于恒功率性质。

二、计算与分析题(本大题共2分，其中第1题12分，第2题12分，第3题12分，第4题8分)

1、一台他励直流电动机额定数据为：Un=220V，In=41.4A，nn=1500r/min，电枢电阻Ra=0.4Ω。如保持负载转矩为额定值不变，试求下列情况下转速的稳定值：（1）电枢回路串入RΩ=1.2Ω的电阻时；（2）电枢电压降为U=160V时；（3）主磁通减弱为Φ=0.95Φn时。 解：ce?n?Un?InRa?0.136V/(r/min)

nn（1）Un?ce?nn1?In(Ra?R?) 220?0.136?n1?41.4?(1.20?0.4)

n1?1130.59r/min

（2）U?ce?nn2?InRa 160?0.136?n2?41.4?0.4

n2?1054.71r/min

（3）Un?ce?0.95?n?n3?In41.4Ra 220?0.136?0.95?n3??0.4 0.950.95n3?1567.87r/min

2、某台他励直流电动机，Pn=5.6KW，Un=220V，In=31A，nn=1000r/min，Ra=0.4Ω。如果系统地飞轮转矩GD=9.8n·m，TL=39n·m，若电动机原运行与正向电动状态，现要求进行反接制

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2

动停车，最大制动电流为2In。试就反抗性恒转矩负载，计算： ．．．．．．．．（1）电动运行时的转速；

（2）反接制动时所需的制动电阻的大小； （3）反接制动过程中n=f(t)及T=f(t)的表达式； （4）制动过程所需的时间。 解：（1）ce?n?Un?InRaTL?0.208V/(r/min) IA??19.63A

nn9.55ce?Un?IA?Ra?1020r/min

ce?n Un?ce?nnA?IA?Ra nA?

图2 反抗性恒转矩负载反接制动过程曲线

（2）反接制动过程开始时，ce?nnA?Un?IA?Ra?220?19.63*0.4?212.15V ?220?ce?nnA?(?2In)?(Ra?R?1) R?1?6.57?

nst?nA?1020r/min Tst?TB?cT?n(?2In)??123n?m （3）过渡过程起始时：

该过渡过程对应的nZ?nE??UnRa?R?1?T TZ?TL?39n?m ce?cecT?2GD2?(Ra?R?1)机电时间常数 TtM??0.426s

375cecT?2过渡过程中n=f(t)及T=f(t)的表达式为

n?nZ?(nst?nZ)e?tTtM

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