《电气传动与调速系统》平时作业

1《电气传动与调速系统》平时作业平时作业（一）第1章电气传动系统动力学基础一、问答题1.电气传动系统力学方程式中，MT，LT和n的正方向是如何规定的？如何表示它的实际方向？2.说明J和2GD的概念，它们之间有什么关系？3.从动力学方程式中如何看出系统是处于加速、减速、匀速等运动状态？4.分析多轴电气传动系统时为什么要折算为单轴系统？折算的原则是什么？5.为什么低速轴转矩大？高速轴转矩小？6.起重机提升和下放重物时，传动机构的损耗由电动机承担还是重物承担？提升和下放同一重物时，传动机构损耗的大小如果相同，传动机构的效率是否相等？7.负载的机械特性有哪几种类型？各有什么特点？8.什么叫稳定运行？电气传动系统稳定运行的条件是什么？2二、计算题1.下图所示各图中，MT，LT和n为实际方向，试回答以下问题：（1）根据图示MT，LT和n的方向，列出各机电传动系统的动力学方程式；（2）说明各图中MT，LT是拖动转矩，还是制动转矩；（3）根据图示MT，LT和n的方向，说明各系统的运行状态是加速、减速还是匀速。2.有一机电传动系统，减速机构为两级减速箱，其示意图如下图所示。已知齿轮齿数之比12ZZ=3，34ZZ=5，减速机构的效率c=0.92，各齿轮的飞轮惯量分别为221m4N.29GD，222m4N.78GD，223m49NGD，224m196NGD，电动机的飞轮惯量22Mm294NGD，负载的飞轮惯量22Lm450.8NGD，负载转矩m4N.470TL，试求：（1）折算到电动机轴上的负载转矩；（2）折算到电动机轴上的系统总的飞轮惯量。33.有一刨床电力拖动系统，其传动系统如下图所示。已知电动机M的转速minr420nM，其转子（或电枢）的飞轮惯量22Mm110.5NGD，工作台1G重1G=12050N，工件2G重2G=17650N，各齿轮的齿数及飞轮矩如表1所示，齿轮8的节距为8t25.13mm。试计算刨床拖动系统在电动机轴上的总飞轮惯量。4表1各齿轮的齿数及飞轮矩齿轮号12345678齿数z2055306430783066飞轮惯量)m/(NGD224.1220.109.8128.4018.6041.2024.5063.754.某起重机拖动系统如下图所示。已知被提升重物G的重力G=19600N，提升速度sm5.0v，传动齿轮的效率96.021，卷筒的效率95.03，卷筒直径D=0.4m，传动机构的转速比6j1，10j2，各转轴上的飞轮惯量为22Mm10.78NGD，221m24.5NGD，222m14.7NGD，忽略纲绳的重力和滑轮传动装置的损耗，试求：（1）折算到电动机轴上的总飞轮惯量；5（2）以sm5.0v匀速提升重物时，电动机所输出的转矩和功率；（3）以sm5.0v匀速下放重物时，电动机所输出的转矩和功率；（4）以sm5.0v，加速度2sm1.0a提升重物时，电动机所输出的转矩。5.在下图中，曲线1为电动机机械特性，曲线2为负载机械特性，试判断在图中哪些交点上运行是稳定的？哪些交点上运行是不稳定的？6第2章直流电动机的传动特性一、问答题1.简述直流电动机的结构和工作原理。2.直流他励电动机的机械特性指的是什么？是根据哪几个方程式推导出来的？3.如何绘制直流他励电动机的固有机械特性和人为机械特性？74.电动机的特性硬度是如何定义的？它和静差率有什么区别？5.直流他励电动机为什么不能直接起动？6.直流他励电动机有哪几种限制起动电流的起动方法？7.直流他励电动机有哪几种调速方法？各有什么特点？8.直流他励电动机有哪几种制动方法？各有什么特点？9.什么叫做电气传动系统的过渡过程？引起过渡过程的原因有哪些？10.电气传动系统的机电时间常数是什么？它对系统的过渡过程有什么影响？11.在中小型直流他励电动机的电气传动系统中，为什么一般情况下只考虑机械惯性？812.一直流他励电动机拖动提升机构，当电动机拖动重物匀速上升时，突然将电枢电压反接，试利用机械特性说明：（1）从反接开始到达到新的稳定运行状态期间，电动机经历了哪几个过程？最后稳定在什么运行状态？（2）每一过程中，n、aI及MT是如何变化的？13.当提升机下放重物时，欲使他励电动机获得低于理想空载转速的速度，应采取什么制动方法？14.采用能耗制动和电源反接制动时，为什么要在电枢回路中串入电阻？哪种情况串入的电阻大？二、计算题1.有一台Z型他励直流电动机，其铭牌数据为：40kWPN，220VUN，210AIN，minr750nN。求：（1）固有机械特性；（2）电枢串入0.4电阻的人为特性；（3）U=110V的人为特性；（4）N8.0的人为特性。92.一台他励直流电动机的额定数据如下：5kW.7PN，220VUN，39.8AIN，minr1500nN，396.0Ra。要求拖动NL8T.0T的横转矩负载，采用三级起动，试用解析法求解各级电阻和各分段电阻的数值。3.一台直流他励直流电动机：55kWPN，220VUN，280AIN，minr635nN，044.0Ra，带额定负载转矩运行，求：（1）欲使电动机转速降为minr500n，电枢回路应串入多大电阻？（2）采用降压调速使电动机转速降为minr500n，电压应降至多少伏？（3）减弱磁通使N85.0时，电动机的将升至多高？能否长期运行？4.直流他励直流电动机的数据与上题相同，仍带额定负载转矩运行，求：（1）如果要求静差率S≤20%，采用电枢回路串电阻调速和降压调速时所能达到的调速范围；（2）如果要求调速范围D=4，采用以上两种调速方法时的最大静差率。5.一台他励直流电动机的额定数据如下：30kWPN，220VUN，156.9AIN，minr1500nN，082.0Ra。试求：10（1）电动机带反抗性负载NL8T.0T运行时，进行能耗制动，欲使起始制动转矩为2NT，电枢回路应串多大电阻？（2）电动机带位能性额定负载转矩，以minr1000的速度下放时，可用哪些方法，电枢回路分别应串多大电阻？（3）电动机带反抗性额定负载转矩运行时，进行电源反接制动停车，欲使起始制动转矩为2NT，电枢回路应串多大电阻？（4）电动机带位能性额定负载，NL8T.0T，欲以minr1800的速度下放时，应采用什么方法，电枢回路应串多大电阻？6.一台他励直流电动机，额定功率40kWPN，额定电压220VUN，额定电流203.3AIN，额定转速minr1500nN，电枢绕组电阻06.0Ra，系统的飞轮惯量22m15NGD，负载转矩LT是NT的0.6倍，在电动机额定电流的二倍的条件下起动，试求：（1）应串入电枢回路的电阻adR；（2）起动过程中的)t(Ia，)t(n；（3）起动时间。平时作业（二）第3章交流电动机的传动特性一、问答题1.将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？112.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？3.三相异步电动机带一固定负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩及转速有无变化？如何变化？4.三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会如何变化？对电动机有何影响？5.三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能起动？而在运行时断了一根，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？6.三相异步电动机为什么不运行在maxT或接近maxT的情况下？7.三相笼型异步电动机的起动电流一般为额定电流的4～7倍，为什么起动转矩只有额定转矩的0.8～1.2倍？8.三相异步电动机能在低于额定电压下长期运行吗？为什么？129.笼型异步电动机的起动方法有哪几种？各有何优缺点？各适用于什么场合？10.三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载起动时，起动电流是否相同？起动转矩是否相同？11.绕线转子异步电动机采用转子串电阻起动时，所串电阻越大，起动转矩是否也越大？12.为什么绕线转子异步电动机在转子串电阻起动时，起动电流减少而起动转矩反而增大？13.异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？14.怎样实现变极调速？变极调速时为什么要改变定子电源的相序？每种变极调速有何特点？15.试说明笼型异步电动机定子极对数突然增加时，电动机的速度变化过程。16.异步电动机有哪几种制动状态？各有何特点？1317.异步电动机带位能性负载，试说明定子相序突然改变时，电动机的速度变化过程。18.同步电动机的工作原理与异步电动机的有何不同？19.一般情况下，同步电动机为什么要采用异步起动法？20.为什么可以利用同步电动机来提高电网的功率因数？二、计算题1.一台三相异步电动机，额定频率50HzfN，额定转速minr960nN，求额定转差率NS。2.电源线电压为380V，现有两台电动机，其铭牌数据如下，试选择定子绕组的连接方式。（1）Y90S-4，功率1.1kW，电压220/380V，连接方法Y，电流4.62/2.7A，转速minr1400nN，功率因数0.79；（2）Y112M-4，功率4.0kW，电压380/660V，连接方法Y，电流8.8/5.1A，转速minr1440nN，功率因数0.82。143.一台三相异步电动机，已知2kWPN，minr2840nN，2m，380VUN，50HzfN，求其固有特性的转矩表达式。4.一台三相笼型异步电动机，75kWPN，minr1470nN，380VUN，定子为三角形接法，137.5AIN，起动电流Nst5I.6I，起动转矩NstTT，拟带50%额定负载起动，电源容量为1000KV·A，试选择适当的起动方法。第4章电气传动系统中电动机的选择一、问答题1.电动机的温升与哪些因素有关？电动机铭牌上的温升值其含义又是什么？电动机的温升、温度以及环境温度三者之间有什么关系？2.电气传动系统中，电动机的选择包括哪些具体内容？3.选择电动机的容量时主要应考虑哪些因素？4.电动机有哪几种工作方式？当电动机的实际工作方式与铭牌上标注的工作方式不同时，应注意哪些问题？155.一台室外工作的电动机，在春、夏、秋、冬四季其实际允许的使用容量是否相同？为什么？6.电动机运行时允许温升的高低取决于什么？影响绝缘材料寿命的是温升还是温度？7.电动机的额定功率时如何确定的？环境温度长期偏离标准环境温度40℃时，应如何修正？二、计算题有一起重机，其工作负载如下图所示，其中P=10kW，工作时间pt=0.91min，空车时间0t=2.34min，要求采用绕线转子异步电动机，转速为minr1000左右，试选用一台合适的电动机。16平时作业（三）第5章常用电力电子开关器件及应用一、问答题1.GTR的输出特性曲线中，共分几个区？一般来说GTR应该工作在哪个区？2.为了提高GTR的工作频率，可采用哪些措施？3.GTR的发热主要原因是什么？怎样减小发热？4.列出两种常用的GTR驱动芯片的型号。5.与晶体管相比功率场效应管有哪些优点？6.功率场效应管有哪几种类型？7.功率场效应管的输出特性有哪几个区？8.功率场效应管有哪些主要的参数？都是什么涵义？9.列出两种常用驱动功率场效应管的芯片型号。1710.IGBT有哪些主要参数？11.对IGBT的驱动电路有哪些要求？12.什么是GTR的二次击穿？如何避免二次击穿？13.什么是功率场效应管的通态电阻？它有什么作用？14.用4只功率场效应管做逆变桥臂，试设计其驱动电路。15.在什么情况下IGBT会发生擎住效应？如何避免？16.晶闸管的主要参数有哪些？17.晶闸管的控制角和导通角是何含义？18.晶闸管的导通条件是什么？19.晶闸管并联电路有哪些均流措施？1820.晶闸管串联电路有哪些均压方法？21.晶闸管的过流保护措施有哪几种？22.续流二极管有何作用？若不注意把它的极性接反了会产生什么后果？23.试画出单相半波可控整流电路带不同性质负载时，晶闸管的电流波形与