機(jī)電與控制技術(shù)答案.doc

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1、第四章4.1 有一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓的頻率為50HZ，滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02求電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速1500r/min. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470 r/min, 轉(zhuǎn)子電流頻率.f2=Sf1=0.02*50=1 HZ4.2 將三相異步電動(dòng)機(jī)接三相電源的三根引線中的兩根對調(diào)，此電動(dòng)機(jī)是否會(huì)反轉(zhuǎn)？為什么？ 如果將定子繞組接至電源的三相導(dǎo)線中的任意兩根線對調(diào),例如將B,C兩根線對調(diào),即使B相遇C相繞組中電流的

2、相位對調(diào),此時(shí)A相繞組內(nèi)的電流導(dǎo)前于C相繞組的電流2/3因此旋轉(zhuǎn)方向也將變?yōu)锳-C-B向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),與未對調(diào)的旋轉(zhuǎn)方向相反.4.3 有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其nN=1470r/min,電源頻率為50HZ。設(shè)在額定負(fù)載下運(yùn)行，試求： 定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速； 1500 r/min 定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； 30 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； 30 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速； 1500 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。 0 r/min4.4 當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載增加時(shí)，為什么定子電流會(huì)隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？ 因?yàn)樨?fù)載增加n減小,轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)

3、速( n0-n)增加,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁感線切割的速度提高,于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢增加,轉(zhuǎn)子電流特增加,.定子的感應(yīng)電動(dòng)使因?yàn)檗D(zhuǎn)子的電流增加而變大,所以定子的電流也隨之提高.4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一定的負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓降低了，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？如何變化？ 若電源電壓降低, 降低瞬間電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小, 電流也減小. 轉(zhuǎn)速不變.4.6 有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。型號(hào)PN/kWUN/V滿載時(shí)Ist/INTst/TNTmax/TNnN/rmin-1 IN/A N100 cosY132S-63 220/380960 12.8/7.2 83 0.756.52.02.

4、0 試求：線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)如何接法？ 求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist； 額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸入功率是多少？ 線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法. TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 NmTmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 NmIst/IN=6.5 Ist=46.8A 一般nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/minSN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n0=60*50/1000=

5、3 =PN/P輸入 P輸入=3/0.83=3.614.7 三相異步電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)如何變化？對電動(dòng)機(jī)有何影響？ 電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)迅速增加,如果時(shí)間稍長電機(jī)有可能會(huì)燒毀.4.8 三相異步電動(dòng)機(jī)斷了一根電源線后，為什么不能啟動(dòng)？而在運(yùn)行時(shí)斷了一線，為什么仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)？這兩種情況對電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生什么影響？ 三相異步電動(dòng)機(jī)斷了一根電源線后，轉(zhuǎn)子的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的轉(zhuǎn)矩，而且轉(zhuǎn)矩大小相等。故其作用相互抵消，合轉(zhuǎn)矩為零，因而轉(zhuǎn)子不能自行啟動(dòng)，而在運(yùn)行時(shí)斷了一線，仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩，這兩種情況都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電流增加。4.9 三相

6、異步電動(dòng)機(jī)在相同電源電壓下，滿載和空載啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是否相同？啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否相同？ 三相異步電動(dòng)機(jī)在相同電源電壓下，滿載和空載啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩都相同。Tst=KR2u2/(R22+X220) I=4.44f1N2/R 與U，R2，X20有關(guān)4.10 三相異步電動(dòng)機(jī)為什么不運(yùn)行在Tmax或接近Tmax的情況下? 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性在Tmax或接近Tmax的情況下運(yùn)行是非常不穩(wěn)定的，有可能造成電動(dòng)機(jī)的停轉(zhuǎn)。4.11有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/rmin-1UN/VN100cosNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380900.96.5

7、1.22.0 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250Nm時(shí)，試問在U=UN和U=0.8UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)？ TN=9.55 PN/ nN=9.55*40000/1470=260Nm Tst/TN=1.2 Tst=312Nm Tst=KR2U2/（R22+X202） =312 Nm 312 Nm250 Nm 所以U=UN時(shí) 電動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)。當(dāng)U=0.8U時(shí) Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202） =0.64*312 =199 NmTstn0時(shí)一部電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài).這時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)的方向相反.電流改變了方向,電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向.反接制動(dòng) 電源反接改變電動(dòng)機(jī)的三相

8、電源的相序,這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),這種方法容易造成反轉(zhuǎn).倒拉制動(dòng)出現(xiàn)在位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)候,例如起重機(jī)放下重物時(shí),機(jī)械特性曲線如下圖,特性曲線由a到b,在降速最后電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)竭_(dá)d時(shí),T=TL系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài), b a d能耗制動(dòng) 首先將三項(xiàng)交流電源斷開,接著立即將一個(gè)低壓直流電圓通入定子繞組.直流通過定子繞組后,在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部建立了一個(gè)固定的磁場,由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流,該電流域恒定磁場相互作用產(chǎn)生作用方向與轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,此時(shí)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)儲(chǔ)存的機(jī)械能被電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中.4.19 試說明鼠籠

9、式異步電動(dòng)機(jī)定子極對數(shù)突然增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)的降速過程。 N0=60f/p p增加定子的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速降低,定子的轉(zhuǎn)速特隨之降低.4.20 試說明異步電動(dòng)機(jī)定子相序突然改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的降速過程。 b a 1 2 c 異步電動(dòng)機(jī)定子相序突然改變,就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線就由第一象限的曲線1變成了第三象限的曲線2但由于機(jī)械慣性的原因,轉(zhuǎn)速不能突變,系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)a只能平移到曲線2的b點(diǎn),電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),則轉(zhuǎn)子將在電瓷轉(zhuǎn)矩和服在轉(zhuǎn)矩的共同作用下迅速減速,在從點(diǎn)b到點(diǎn)c的整個(gè)第二相限內(nèi),電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 方向相反,.4.21 如圖5.51所示：為什么改變QB的接通方向即可改變單相異步

10、電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？ 定子上有兩個(gè)繞組AX,BY,一個(gè)是啟動(dòng)繞組,另一個(gè)是運(yùn)行繞組, BY上串有電容.他們都鑲嵌在定子鐵心中,兩個(gè)繞組的軸線在空間上垂直,繞組BY電路中串接有電容C,當(dāng)選擇合適的參數(shù)使該繞組中的電流iA在相位上超前或滯后iB,從而改變QB的接通方向即可改變單相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向4.22 單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)是否可以用調(diào)換電源的兩根線端來使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)？為什么？ 不能,因?yàn)楸仨氄{(diào)換電容器C的串聯(lián)位置來實(shí)現(xiàn),即改變QB的接通位置,就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向,從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn),.4.23 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理與異步電機(jī)的有何不同？ 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有直流電流勵(lì)磁,它所需要的全部磁動(dòng)

11、勢均由定子電流產(chǎn)生,所以一部電動(dòng)機(jī)必須從三相交流電源吸取滯后電流來建立電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所需要的旋轉(zhuǎn)磁場,它的功率因數(shù)總是小于1的,同步電動(dòng)機(jī)所需要的磁動(dòng)勢由定子和轉(zhuǎn)子共同產(chǎn)生的當(dāng)外加三相交流電源的電壓一定時(shí)總的磁通不變,在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通以直流電流后,同一空氣隙中,又出現(xiàn)一個(gè)大小和極性固定,極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵(lì)磁磁場,這兩個(gè)磁場的相互作用,使轉(zhuǎn)子北電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖動(dòng)著一同步轉(zhuǎn)速一起轉(zhuǎn)動(dòng).4.24 一般情況下，同步電動(dòng)機(jī)為什么要采用異步啟動(dòng)法？ 因?yàn)檗D(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),加以直流勵(lì)磁,產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場,并以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),兩者相吸,定子旋轉(zhuǎn)磁場欲吸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),但由于轉(zhuǎn)子的慣性,它還沒有來得及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)

12、又到了極性相反的方向,兩者又相斥,所以平均轉(zhuǎn)矩為零,不能啟動(dòng)，要采用異步啟動(dòng)法。4.25 為什么可以利用同步電動(dòng)機(jī)來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)？ 當(dāng)直流勵(lì)磁電流大于正常勵(lì)磁電流時(shí),電流勵(lì)磁過剩,在交流方面不僅無需電源供電,而且還可以向電網(wǎng)發(fā)出點(diǎn)感性電流與電感性無功功率,正好補(bǔ)償了電網(wǎng)附近電感性負(fù)載,的需要.使整個(gè)電網(wǎng)的功率因數(shù)提高.7.1 電動(dòng)機(jī)的溫升與哪些因素有關(guān)？電動(dòng)機(jī)銘牌上的溫升值其含義是什么？電動(dòng)機(jī)的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間有什么關(guān)系？ 電動(dòng)機(jī)的溫升與銅耗,鐵耗和機(jī)械損耗有關(guān). 電動(dòng)機(jī)銘牌上的溫升值其含義是電動(dòng)機(jī)絕緣許可的最高溫度.電動(dòng)機(jī)的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間是剛工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的

13、溫度與周圍介質(zhì)的溫度之差很小,熱量的發(fā)散是隨溫度差遞增的,少量被發(fā)散法到空氣中,大量被空氣吸收.,因而溫度升高的較快.隨著電動(dòng)機(jī)溫度逐漸升高,被電動(dòng)機(jī)吸收的減少,而發(fā)散到空氣中的熱量增加.7.2 電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中其電壓、電流、功率、溫升能否超過額定值？是何原因？ 電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中其電壓、電流、功率、溫升能超過額定值因?yàn)楸ＷC電動(dòng)機(jī)長期安全運(yùn)行的必要條件是按發(fā)熱條件選擇電動(dòng)機(jī)功率的,只要保證maxa7.3 電動(dòng)機(jī)的選擇包括哪些內(nèi)容？ 電動(dòng)機(jī)的選擇包括:1 電動(dòng)機(jī)容量.2 電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí),3 電動(dòng)額定轉(zhuǎn)速.4 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式.5電動(dòng)機(jī)的種類7.4 選擇電動(dòng)機(jī)的容量時(shí)主要應(yīng)考慮哪些因素？ 選擇電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)

14、根據(jù)三相基本原則進(jìn)行:1發(fā)熱:電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行的實(shí)際最高工作溫度等于或小于電動(dòng)機(jī)的最高工作溫度,2過載能力 :短時(shí)間內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載功率時(shí)保證maxa.當(dāng)決定電動(dòng)機(jī)容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動(dòng)機(jī)的過載能力,即所選電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax或最大電流Imax必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載電流ILmax和最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tlmax.3啟動(dòng)能力 必須使電動(dòng)機(jī)能可靠啟動(dòng)TL6.3 Nm 所選電動(dòng)機(jī)符合要求.7.9 一生產(chǎn)機(jī)械需要直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，負(fù)載曲線如題7.9圖所示,試選擇電動(dòng)機(jī)的容量。 電動(dòng)機(jī)的等效功率Pd=(P12t1+P22t2+P32t3)/( t1+ t2+ t3) =(52*2+3

15、2*3+42*5)/10 =4KW 電動(dòng)機(jī)的容量為4KW7.10 有臺(tái)35Kw，工作時(shí)間30min的短時(shí)工作電動(dòng)機(jī)，欲用一臺(tái)Th=90min的長期工作制電動(dòng)機(jī)代替。若不考慮其他問題（如過載能力等），試問長期工作制電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)選多大？ 等效功率法 Ps2ts=Pp2tp 352*30= Pp2*90 Pp=20.2 Kw 長期工作制電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)選20.2 Kw7.11 暫載率表示什么？當(dāng)=15%時(shí)，能否讓電動(dòng)機(jī)工作15min,休息85min?為什么？試比較=15%，30kW和=40%，20kW兩個(gè)重復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)，哪一臺(tái)容量大些？ 暫載率表示重復(fù)短時(shí)工作制的工作情況, 即=工作時(shí)間/(

16、工作時(shí)間+停車時(shí)間) =tp/(tp+t0) 當(dāng)=15%時(shí)，不能讓電動(dòng)機(jī)工作15min,休息85min,因?yàn)橐?guī)定一個(gè)周期的總時(shí)間tp+t0不能超過十分鐘. 把20KW電動(dòng)機(jī)換算成=15%的,相對應(yīng)的等效負(fù)載功率為 Ps=P/Sn =20*0.4/0.15 =32.7KW 所以=40%，20Kw的短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)容量大些.7.12 有一生產(chǎn)機(jī)械的功率為10kW，其工作時(shí)間tp=0.72min, t0=2.28min,試選擇所用電動(dòng)機(jī)的容量。 = tp/(tp+t0) =0.72/(2.28+0.72) =0.24換算成額定負(fù)載暫載率sN=25%時(shí),其所需要的相對應(yīng)的等效負(fù)載功率為 Ps=P/sN =10*24%/15% =12.65kw 所用電動(dòng)機(jī)的容量為12.65kw