机电传动各章习题与解答(3)

n2500机械特性曲线20000.8?N 固有特性 1500Rad=3? 1000Rad=5? 500UN/2 0051015202530354045T

3.11 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？

答：对直流电动机而言，根据U=E+IRa可知，电动机未启动之前n=0，E=0，而Ra很小，所以，将电动机直接接入电网并施加额定电压时，其启动电流 Ist=UN/Ra 将很大，一般情况下能达到额定电流的10~20倍。

3.12 他励直流电动机启动过程中有哪些要求？如何实现？

答：他励直流电动机启动时不允许直接启动，要求启动时限制其电枢电流，保持一定的启动转矩。限制电枢电流的方法一般有两种： (1) 降压启动，即在启动瞬间降低供电电压，随着n的升高再逐步提高供电电压，最后达到额定电压。

(2) 在电枢回来中串接恰当的外接电阻，随着n的升高再逐步撤除外加电阻直到电动机达到要求的转速。

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？若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这时会产生什么现象（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，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况？

答： 当TL=0启动时，n=0，E=0，励磁绕组有一定剩磁，??0。根据可知电压U全部加在电阻Ra上，因此Ia很大，达到(10~20)IN，U?E?IaRa，

由于没有加上励磁电源，即励磁磁通??0，所以T=K?Ia并不大，但T>TL

所以电机会加速启动；尽管n不断增加，由于??0，所以E?Ke?n仍很小，

Ia很大而T不大，电机会不断加速，达到”飞车”，在即在很大n下稳定运行，T=TL=0，所以Ia=0，而E相当大，U几乎与E平衡。

当TL=TN启动时，n=0，E=0，根据U?E?IaRa，可知电压U全部加在电阻Ra上，因此Ia很大，达到(10~20)IN，T=K?Ia并不大

直流他励电动机在额定转速运行时，T=K?Ia=TL=TN，n=nN，若励磁绕组突然断开，即励磁磁通??0，虽然此时n=nN，但E?Ke?n=0，根据，知U全部加在Ra上，电枢电流Ia将会急剧增大，但由于T=K?IaU?E?IaRa，

并不大

3.14 直流电动机能否空载运行？为什么？ 答：直流电动机能够空载运行。 因为：

首先，根据直流电动机机械特性方程：n?UNRa?T 可知，空载运Ke?NKeKt?2N行时，由于负载TL=0，电动机的输出转矩T=0，电动机将以理想空载转速n0

运行，但由于电动机转轴存在阻尼，电动机空载时的转速略小于n0，这是允许的。

其次，由于电动机输出转矩T?0，则，电枢电流Ia?0 又因为，n?n0，则，E?Ke?n0，与外加电压UN平衡。 综合以上原因，可知，直流电动机能够空载运行。

3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：PN=2.2kW，UN=Uf=110V，nN=1500r/min，?N=0.8，Ra=0.4?，Rf=82.7?。 试求：①额定电枢电流IaN；

②额定励磁电流IfN； ③励磁功率Pf； ④额定转矩TN；

⑤额定电流时的反电势； ⑥直接启动时的启动电流；

⑦如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？

此时启动转矩又为多少？ 解：①由于PN=IaNUN?N

有IaN=PN/(?N UN)=2200/(0.8?110)=25A； ②If=Uf/Rf=110/82.7=1.33A ③Pf=IfUf=1.33?110=146.3W

④TN=9.55?PN/ nN =9.55?2200/1500=14N?m ⑤根据UN=E+IaN Ra

得：E=UN- IaN Ra =110-25?0.4=100V ⑥Ist= UN/ Ra =110/0.4=275A ⑦要使Ist=2IaN=2?25=50A

根据Ist=UN/(Rst+Ra)，有Rst=UN/Ist?Ra=110/50?0.4=1.8?

根据n?RU?aIa Ke?Ke?U?Ra110?0.4?25Ia?=0.0667 n1500有：Ke??所以Tst=KtKe?Ist=9.55?0.0667?50=31.8N?m

3.16 直流电动机用电枢电路串电阻的方法启动时，为什么要逐渐切除启动电阻？如切除太快，会带来什么后果？

参见如图所示串电阻启动过程，此特性曲线表示只有一段启动电阻。启动后，若将启动电阻一下全部切除，由于电阻被切除，工作点将从特性曲线1切换到特性2上，由于在切除电阻的瞬间，机械惯性的作用使电动机的转速不能突变，在此瞬间n维持不变，即从a点切换到b点，此时冲击电流仍会很大，有可能造成机械设备的损坏，为了避免这种情况，通常采用逐级切除启动电阻的方法来启动。

3.17 转速调节（调速）与固有的速度变化在概念上有什么区别？

答：

所谓速度变化是指由于电动机负载转矩发生变化(增大或减小)，而引起的电动机转速变化(下降或上升)，而速度调节则是在某一特定的负载下，靠人为改变机械特性而得到的。

下图表示了这两种概念的区别。

3.18 他励直流电动机有哪些方法进行调速？他们的特点是什么？ 直流电动机调速的方法主要有三种：

1）改变电枢电路外串电阻Rad

该方法机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；在空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；在调速电阻上消耗大量电能等。此外，启动电阻不能当作调速电阻用，否则将烧坏。 2）改变电动机电枢供电电压U

这种调速方法的特点是：

(1)当电源电压连续变化时，转速可以平滑无级调节，一般只能在额定转速以下调节；

(2)调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大；

(3)调速时，因电枢电流与电压U无关，且?＝?N，故电动机转矩

T?Kt?NIa不变，属恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进行调速；

(4)可以靠调节电枢电压来启动电机，而不用其他启动设备。 3）改变电动机主磁通?

这种调速方法的特点是：

(1)可以平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转速以上调节； (2)调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制，普通他励电动机的最高转速不得超过额定转速的1.2倍，所以，调速范围不大，若使用特殊制造的“调速电动机”，调速范围可以增加，但这种调速电动机的体积和所消耗的材料都比普通电动机大得多；

(3)调速时维持电枢电压U和电枢电流Ia不变，即功率P＝UIa不变，属恒功率调速，所以，这种调速适合于对恒功率型负载进行调速，在这种情况下电动机的转矩T?Kt?Ia要随主磁通?的减小而减小。

3.19 直流电动机的电动与制动两种运动状态的根本区别何在？ 答：

根本区别在于电动机所发出的转矩T的方向与转速n的方向一致性问题。 电动状态是电动机最基本的工作状态，其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；

而电动机的制动状态时，电动机必须发出与转速方向相反的转矩。 …… 此处隐藏：1130字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……