太原科技大学电力拖动试题评分标准.doc
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太 原 科 技 大 学华科学院
2007级《电力拖动》评分标准A卷
一、填空题(共22分,每空1分)
1、他励直流电动机的人为机械特性主要有串电阻、降电压、弱磁三大类。
2、直流电机铭牌上的额定容量,对于直流发电机是指电刷端的输出电功率(或),对于直流电动机是指转轴上输出的机械功率或()。
3、直流电动机定子部分的作用是产生固定磁场(或产生磁场),异步电动机定子部分的作用是产生旋转磁场。
4、三相异步电动机按照转子可分为绕线式和鼠笼式。
5、直流电机的优点有:
调速范围广、启动转矩大和易于控制。
6、三相异步电动机常用的调速方法大致可分为:
变转差率、变频和变极。
(定子降电压、转子串电阻、变频、变极任意写三个同样给分)
7、判定电力拖动系统稳定运行的充要条件是和
8、三相异步电动机的电磁转矩T与电压U1的关系是平方正比(或或写出公式同样给分)。
9、他励直流电动机工作在第一、三象限时处于电动运转状态,此时,电磁功率PM>0(或正的);而在第二、四象限时处于制动运转状态,此时,电磁功率PM<0(或负的)。
二、单项选择题(共4分,每空1分)
1、一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的60%,而励磁电流、电枢电流都不变,则A
A)Ea下降到原来的60%B)T下降到原来的60%
C)Ea和T都下降到原来的60%D)端电压下降到原来的60%
2、一台YZR电动机,提升某重物,当达到一定高度时需要短时停在空中,不使用例如抱闸等装置使卷筒停转的办法,那么可以采用的办法是B。
A)切断电动机电源 B)在电动机转子绕组中串入适当的三相对称电阻
C)对调定子绕组任意两出线端 D)降低电动机电源电压
3、三相绕线异步电动机拖动起重机的主钩,提升重物时,电动机运行于正向电动状态,若改变三相电源的相序时,电动机运行状态是B或D。
A)能耗制动运行B)反向回馈制动运行C)倒拉反转运行D)反接制动运行
4、如不考虑机械强度或换向问题,在下列条件下拖动负载运行时,从充分利用电动机来讲,哪种情况下电动机的输出功率最大D。
A)强迫通风,环境温度60℃ B)自然冷却,环境温度40℃
C)自然冷却,环境温度60℃ D)强迫通风,环境温度40℃
三、判断题(共10分,每空1分)
1、一台直流电机可以运行在发电状态,也可以运行在电动机状态。
(√)
2、他励直流电动机降压调速与弱磁调速,都可以做到无级调速。
(√)
3、空载转矩T0是一个制动性的转矩,永远与转速n的方向相反。
(√)
4、起重机提升与下放同一重物时,传动机构的损耗转矩一样大。
(√)
5、他励直流电动机降低电压调速属于恒转矩调速方式,因此只能拖动恒转矩负载运行。
(×)
6、三相异步电动机的临界转差率Sm的大小与转子电阻r2无关。
(×)
7、三相鼠笼式异步电动机直接启动时,启动电流很大,为了避免启动过程中因电流过大而烧毁电动机,轻载时需要采用降压启动。
(×)
8、电动机的拖动的负载越重,电流则越大,因此只要是空载,三相异步电动机就都可以直接启动。
(×)
9、三相绕线式异步电动机转子串电阻分级启动,若仅仅考虑启动电流与启动转矩这两个因素,那么分级数越多越好。
(√)
10、他励直流电动机电磁功率PM<0,说明此时电动机已经变为他励直流发电机了。
(×)
四、简答题(共17分)
1、他励直流电动机的总损耗分别有哪些?
(2分)
答:
他励直流电动机的总损耗包括电枢回路总的铜损耗PCUa,铁损耗PFe,机械摩擦损耗Pm,
杂散损耗PS。
(每条0.5分)
2、异步电动机和直流电动机的定子和转子铁心各用什么材料制成?
为什么?
(6分)
答:
①直流电动机的定子用厚钢板,转子用硅钢片制成;异步电动机的的定子和转子都用硅钢片制成。
②这主要是因为直流电机定子产生固定的磁场,定子产生的涡流损耗和铁损耗较小,因而用厚钢板,转子铁心随磁通方向变化产生涡流与磁滞损耗,因而用导磁性能好的硅钢片。
③异步电动机定子产生旋转的磁场,此时的涡流损耗和铁损耗较大,转子铁心也产生涡流与磁滞损耗,因此都用导磁性能好、,损耗小的硅钢片。
(每条2分)
3、确定电动机功率的原则和步骤。
(4分)
答:
原则①不过热。
②不过载。
③保证启动时间(或保证足够的启动能力)。
(每条0.5分)
步骤:
①工作制、工作级别、JC值。
②计算负载功率PL。
③根据负载功率,预选电动机的额定功率和其它参数。
④校核预选电动机;一般先校核温升,再校核过载倍数,必要时校核启动能力。
⑤三者都通过,所选的电动机便选定,通不过,从第三步重新开始,直到通过为止。
(每条0.5分)
4、一般他励直流电动机为什么不能直接启动?
采用何种启动方法较好?
(5分)
答:
①他励直流电动机直接启动时,此时启动电流IS=20IN(或写启动电流过大也给分)(1分)
②启动转矩TS=20TN(或写启动转矩过大也给分)(1分)
③这样大的启动电流和启动转矩会烧坏电动机(1分)
④一般采用降电压、串电阻的启动方法较好。
(2分)
五、分析题(共10分)
1如图所示,曲线1为他励直流电动机的电压为额定值时的机械特性,曲线2为泵类负载转矩特性,
(1)分析当电压降低时,系统稳定运行的变化过程并在图中标识;
(2)分析当电压恢复后,系统稳定运行的变化过程并在图中标识。
答:
(1)①当电压降低时,电动机机械特性曲线代替了机械特性曲线1(0.5分)
②转速在该瞬间不变,仍为,于是电动机运行点从A变成B(0.5分)
③这时,电动机电磁转矩减小为,而负载转矩不变,仍为(0.5分)
④根据转动方程式,系统的动转矩,系统开始减速的机械过渡过程(0.5分)
⑤在减速过程中,电动机转速逐渐降低,电磁转矩逐渐增大,电动机运行点在机械特性曲线上沿特性曲线下降(0.5分)
⑥对于负载来说,由于是泵类负载,其转矩随着转速下降而减小(0.5分)
⑦直到曲线与曲线2交于点A,为止(0.5分)
⑧此时在两特性交点处,重新满足稳定运行的条件,系统达到了新的稳定运行状态。
(0.5分)
电压降低时图中标识1分(画出点和线给0.5分,画出点、线和方向给1分)
(2)当电压恢复时,电动机机械特性变成了曲线1,而转速在该瞬间不变,于是电动机运行点从变成C。
这时,电动机电磁转矩增大为,而负载转矩不变。
根据转动方程式,系统的动转矩,系统开始增速的机械过渡过程。
在增速过程中,电动机转速逐渐增加,电磁转矩逐渐减小,电动机运行点在机械特性曲线1上沿特性曲线上升;对于负载来说,由于是泵类负载,其转矩随着转速上升而增大。
直到曲线1与曲线2交于点A为止,此时在两特性交点A处,重新满足稳定运行的条件,系统达到了新的稳定运行状态。
(给分情况和
(1)相同,共4分)
电压恢复时图中标识1分(画出点和线给0.5分,画出点、线和方向给1分)
六、计算题(共37分)
(注:
如果只有公式正确,结果不正确,只给公式分;如果没写公式,但过程和结果正确,给满分,例如:
,写成了,给满分。
)
1 如图所示的某车床电力拖动系统中,已知切削力,工件直径,电机转速,减速箱的三级减速比为:
,各转轴的飞轮矩为,各级传动效率分别都是。
求
(1)系统总的飞轮转矩;(2)忽略电动机空载转矩时,电动机电磁转矩。
(8分)
解:
(1)飞轮矩折算:
(公式每项0.5分,共2分)
(1分)
(2)电磁转矩折算:
(1分)
(1分)
(2分,如写成给1分)
(1分)
2 一台他励直流电动机额定数据为:
,,,
(1)计算其固有机械特性;
(2)当此电动机电枢回路串入电阻(为电枢电阻),画出它的人为机械特性。
(10分)
解:
(1)计算固有机械特性:
1)估算:
(0.5分)
(0.5分)
2)计算:
(0.5分)
(0.5分)
3)计算:
(0.5分)
(0.5分)
4)计算:
(0.5分)
(0.5分)
(2)当此电动机电枢回路串入电阻(为电枢电阻)时:
电枢电阻(0.5分)
(0.5分)
当串入电阻R为时,理想空载转速不变,即为(1分)
额定电磁转矩下的转速为:
(1分)
(1分)
(图2分)
3 一台三相6极工频绕线式异步电动机数据为:
额定容量PN=75kW,额定转速nN=950rpm,λ=2.4,转子额定电势E2N=213V(转子不转,转子绕组开路电势),转子额定电流I2N=200A,U1=220V。
求:
(1)额定转矩和最大转矩;
(2)最大转矩对应的转差率;(3)用实用转矩公式绘制电动机的固有机械特性。
(10分)
解:
(1) 同步转速 (0.5分)
(0.5分)
(2) 额定转矩 (0.5分)
(0.5分)
(3) 最大转矩 (0.5分)
(0.5分)
(4) 额定转差率 (0.5分)
(0.5分)
(5) 临界转差率 (0.5分)
(0.5分)
(6) 转矩实用公式 (0.5分)
(0.5分)
(7) 当s=1时 (0.5分)
(0.5分)
n
s
T
A
1000
0
0.23
1809.48
790.552.09
950
0.05
753.95
(曲线和关键点共3分,如果只画出曲线给1分,4个关键点,每个点0.5分)
4 他励直流电动机的额定数据为:
,,,,。
(1)求直接启动时的启动电流;
(2)拖动额定负载启动,要求启动转矩为,若采用电枢回路串电阻启动,问应串入多大的电阻;若采用降压启动,电压应降到多大。
(9分)
解:
(1)直接启动时的启动电流:
(1分)
(1分)
(2)当要求启动转矩为,即,(1分)
由此可以推出:
(1分)
(1分)
1)串入的电阻为:
(1分)
(1分)
2)当采用降电压启动时,电压应该为:
(1分)
(1分)
7
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