第五版机电传动控制复习重点

机电传动控制复习重点一：知识点1.加快机电传动系统过渡过程的方法要想加快机电传动系统过渡过程，即减少过渡时间，应设法减小系统的飞轮转矩GD^2和增大动态转矩Td.2.直流电机的感应电势：与电动机的结构有关的参数，称电势常数为每一对极的磁通（WB）n为电枢转速（r/min）E为电动势（V）直流电机的电磁转矩：𝐾𝑡与电动机的结构有关的参数，称转矩常数,𝐾𝑡=9.55k为每一对极的磁通（WB）Ia为电枢总电流（A）3.直流发电机的分类直流发动机的运行受励磁绕组连接方法的影响，因此直流发电机按历次方法来分类，分为他励，并励，串励和复励发电机。他励调节方法中改变电动机电枢供电电压属于恒转矩调速。P384.三项异步电动机为什么叫做异步？定子通三相电，产生旋转磁场，旋转磁场带动转子旋转，异步是指磁场旋转与电动面转子不是同步的，磁场比转子提前一定的角度nkEeekatIkT5.为什么转子频率即产生电流的频率6.电机直接启动，反转启动的优缺点，意义，特性直接启动的优点：是所需设备少，启动方式简单，成本低。电动机直接启动的电流是正常运行的5倍左右，理论上来说，只要向电动机提供电源的线路和变压器容量大于电动机容量的5倍以上的，都可以直接启动。这一要求对于小容量的电动机容易实现，所以小容量的电动机绝大部分都是直接启动的，不需要降压启动。缺点：对于大容量的电动机来说，一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件，另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机，影响电动机的使用寿命，对电网不利，所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。反接制动常用于位能性负载（如起重机），限制重物下放速度。7.=60f/p同步转速与电流频率成正比而与磁极对数成反比8.S=-n/由于转子转速不等于同步转速，所以把这种电动机称为异步电动机，S称为转差率9.异步电动机的固有机械特性（P64）三相异步电动机的机械特性有固有的机械特性和人为的机械特性之分。1、固有机械特性：它上面有4个特殊点。（1）电动机在没有任何负载情况下的空转，即T=0，n=(S=0)此时转速最大，此点即电动机的理想空载点。（2）电动机在有负载情况下的正常运转，即T=n=(S=)此时为电动机的额定工作点。=9.55/=-/(符号均为额定状态)（3）电动机在刚启动的时刻，即没有转起来，所克服转子自重时转矩的时候，此点为电动机的启动工作点。（4）电动机在拖动负载最大转矩时，速度也比较适中时，此点位电动机的临界工作点。在此时电压如果过低或有巨大冲击负载，就会造成电动机停机。2、人为机械特性（1）电压降低电动机在运行时，如电压降低太多，会大大降低它的过载能力与启动转矩，甚至是电动机发生带不动负载或者根本不能启动的现象。此外就是启动后电机也会被烧坏。（2）定子电路接入电阻，此时最大转矩要比原来的大；转子电路串电阻或改变定子电源频率，此时启动转矩要增大，最大转矩不变。1011.按时间原则控制的异步电动机定子绕组串接电阻启动电路二：习题2.3试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）答：a匀速，b减速，c减速，d加速，e减速，f匀速2.11如图所示，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？答：（d）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。4.6有一台三相异步电动机，其技术参数如图所示1）线电压为380v时，三相绕组如何接法？2）求，p,,,和;3)额定负载时电动机输入功率是多少？型号/KW/V满载时(r/min)满载时/A满载时%满载时Y132s-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0解①线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.②TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/TN=2Tst=2*29.8=59.6NmTmax/TN=2.0Tmax=59.6NmIst/IN=6.5Ist=46.8A一般nN=(0.94-0.98)n0n0=nN/0.96=1000r/minSN=(n0-nN)/n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3③η=PN/P输入P输入=3/0.83=3.614.11有一台三相异步电动机，其技术参数如图所示/KW/V(r/min)%接法403801470900.96.51.22.0三角形1）当负载转矩为250N*m时，在U=和Uˊ=0.8两种情况下，电机能否启动？TN=9.55PN/nN=9.55*40000/1470=260NmTst/TN=1.2Tst=312NmTst=KR2U2/（R22+X202）=312Nm312Nm250Nm所以U=UN时电动机能启动。当U=0.8U时Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202）=0.64*312=199NmTstTL所以电动机不能启动。2）欲采用Y/Δ换接启动，当负载转矩为0.450.35两种情况时，电机能否启动？TstY=Tst△/3=1.2*TN/3=0.4TN当负载转矩为0.45TN时电动机不能启动当负载转矩为0.35TN时电动机能启动3）若采用子偶变压器降压启动，设降压比为0.64，求电源线路中通过的启动电流和电机的启动转矩IN=PN/UNηNcosφN√3=40000/1.732*380*0.9*0.9=75AIst/IN=6.5Ist=487.5A降压比为0.64时电流=K2Ist=0.642*487.5=200A电动机的启动转矩T=K2Tst=0.642312=127.8Nm机电传动课后重点习题及参考答案3.3一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL=常数，当电枢电压附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这是拖动系统中那些要发生变化？答：T=KtφIau=E+IaRa当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5KW,UN=220V,IN=34.4A,nN=1500r/min,Ra=0.242Ω,试计算出此电动机的如下特性：固有机械特性；答：n0=UNnN/(UN-INRa)=220*1500/220-34.4*0.242=1559r/minTN=9.55PN/nN=9.55*6500/1500=41.38Nm3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？答：因为Tst=UN/Ra，Ra很小，所以Tst很大，会产生控制火花，电动应力，机械动态转矩冲击，使电网保护装置动作，切断电源造成事故，或电网电压下降等。故不能直接启动。3.12他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？如何实现？答：他励直流电动机直接启动过程中的要求是1启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动，要求电流Ist≤（1.5~2）IN.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.3.13直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从TL=0和TL=TN两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时又将出现什么情况？答：直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，TL=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车,TL=TN时将使电动机电流大大增加而严重过载.3.16直流电动机用电枢电路串电阻的办法启动时，为什么要逐渐切除启动电阻？如切出太快，会带来什么后果？答：如果启动电阻一下全部切除,,在切除瞬间,由于机械惯性的作用使电动机的转速不能突变,在此瞬间转速维持不变,机械特性会转到其他特性曲线上,此时冲击电流会很大,所以采用逐渐切除启动电阻的方法.如切除太快,会有可能烧毁电机.3.19直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何在？答：电动机的电动状态特点是电动机所发出的转矩T的方向与转速n的方向相同.制动状态特点使电动机所发的转矩T的方向与转速n的方向相反4.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？答：因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速(n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高.4.6有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；③额定负载时电动机的输入功率是多少？答：①线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.②TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/TN=2Tst=2*29.8=59.6NmTmax/TN=2.0Tmax=59.6NmIst/IN=6.5Ist=46.8A一般nN=(0.94-0.98)n0n0=nN/0.96=1000r/minSN=(n0-nN)/n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3③η=PN/P输入P输入=3/0.83=3.614.14异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？答：①调压调速这种办法能够无级调速，但调速范围不大②转子电路串电阻调速这种方法简单可靠，但它是有机调速，随着转速降低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。③改变极对数调速这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大，价格稍高，只能有机调速，但是结构简单，效率高特性高，且调速时所需附加设备少。④变频调速可以实现连续的改变电动机的转矩，是一种很好的调速方法。4.19异步电动机有哪几种制动状态？各有何特点？答:异步电动机有三种反馈制动,反接制动和能耗制动反馈制动当电动机的运行速度高于它的同步转速,即n1.n0时一部电动机处于发电状态.这时转子导体切割旋转磁场的方向与电动机状态时的方向相反.电流改变了方向,电磁转矩也随之改变方向..反接制动电源反接改变电动机的三相电源的相序,这就改变了旋转磁场的方向,电磁转矩由正变到负,这种方法容易造成反转..倒拉制动出现在位能负载转矩超过电磁转矩时候,例如起重机放下重物时,机械特性曲线如下图,特性曲线由a到b,在降速最后电动机反转当到达d时,T=TL系统到达稳定状态,能耗制动首先将三项交流电源断开,接着立即将一个低压直流电圆通入定子绕组.直流通过定子绕组后,在电动机内部建立了一个固定的磁场,由于旋转的转子导体内就产生感应电势和电流,该电流域恒定磁场相互作用产生作用方向与转子实际旋转方向相反的转矩,所以电动机转速迅速下降,此时运动系统储存的机械能被电动机转换成电能消耗在转子电路的电阻中.4．24同步电动机的工作原理与异步电机的有何不同？异步电动机的转子没有直流电流励磁,它所需要的全部磁动势均由定子电流产生,所以一部电动机必须从三相交流电源吸取滞后电流来建立电动机运行时所需要的旋转磁场,它的功率因数总是小于1的,同步电动机所需要的磁动势由定子和转子共同产生的当外加三相交流电源的电压一定时总的磁通不变,在转子励磁绕组中通以直流电流后,同一空气隙中,又出现一个大小和极性固定,极对数与电枢旋转磁场相同的直流励磁磁场,这两个磁场的相互作用,使转子北电枢旋转磁场拖动着一同步转速一起转动.4.25一般情况下，同步电动机为什么要采用异步启动法？答：因为转子尚未转动时,加以直流励磁,产生了旋转磁场,并以同步转速转动,两者相吸,定子旋转磁场欲吸转子转动,但由于转子的惯性,它还没有来得及转动时旋转又到了极性相反的方向,两者又相斥,所以平均转矩为零,不能启动.4.26为什么可以利用同步电动机来提高电网的功率因数？答：当直流励磁电流大于正常励磁电流时,电流励磁过剩,在交流方面不仅无需电