电机拖动复习题

《电机拖动》复习资料

《电机拖动》课程内容复杂，学生在学习时不易抓住重点，知识系统化。为帮助学生能更好地能进行期末复习，在较短时间内较好地掌握全部知识，下面将各章重点及要求归纳如下，并给出复习题。

第一部分 各章重点及要求

第一章 直流电机

1.直流电机原理：直流电机包括直流发电机和直流电动机，其工作过程是实现机械能和电能之间的转换。直流电机的工作原理是：在一对固定磁极的中间安放一空心圆柱体——电枢，根据导体在磁场中转动会产生电势和电枢通电会产生转动这一原理，在电枢上装上换向片和电刷引出两根线，通过两根线引出直流电流或引入直流电流。若从电刷引出电流则为发电机，若从电刷引入电流使电枢旋转带动机械负载则为电动机。无论是直流发电机或是直流电动机，其结构均由定子部分和转子部分组成。定子部分产生磁场，而转子部分产生转动带动机械负载或输出电流。

2.直流电机的电磁转矩、电动势、电磁功率：

直流电机的电磁转矩为：Tem?CTIa?，CT?pN2?a 其中CT称为转矩常数，p为磁极对数，N为每条支路的导体数，?为每极磁通。

直流电机的电动势为：Ea?Cen? Ce?pN60a

Ce称为电势常数。

电磁功率：Pem?EaIa?Tem?（此式反映了电机机械能与电能转换的能量转换守恒）。 3.直流电机的励磁：直流电机以励磁方式可分为他励、并励、串励和复励几大类。除他励以外，后三种均为自励形式。

并励、串励的电流有：

直流发电机：串励：I=Ia=If；并励：I=Ia-If 直流电动机：串励：I=Ia=If；并励：I=Ia+If

式中：Ia为电枢电流，I为发电机输出（或电动机输入）电流，If励磁电流。 4.直流发电机的基本方程：

电势平衡方程：Ea?U?IaRa 转矩平衡方程：T=Tem+T0

功率平衡方程：P1?Pem?p0?(P2?pcua?pcub?pcuf)?p??pFe?PS；

Pem?EaIa?Tem?；

P2?Pem?pcua?pcub?pcuf

各参数的物理意义是：U为电枢的端电压；T为原动机的输出转矩；T0为空载转矩；P1

为原动机向发电机输入的机械功率；Pem为电磁功率，P0为空载功率，其中??2?n60（?为电枢旋转的机械角速度），P2 为输出的机械功率，pcua、 pcub 、pcuf分别为电枢回路铜耗、电刷接触损耗和励磁回路铜耗，p?为机械损耗，pFe为铁耗，ps为附加损耗。

发电机的额定功率PN?UNIN是指：出线端输出的电功率。 5.直流电动机的基本方程：

电势平衡方程：U?Ea?IaRa 转矩平衡方程：Tem = TL+T0

P1?Pem?pcua?pcub?pcuf?pcua?pcub?pcuf?p??pFe?pS?P2

P1为电动机从电网吸取的电功率。

电动机的额定功率PN?UNIN?N是指：转轴输出的机械功率。而UNIN是电动机从电网吸取的额定电功率。

TL为负载转矩；Ia（Ra+Rpa）为电枢电路总电阻，包括电枢电阻Ra和与电枢串联的附

加电阻Rpa。

6.直流电机的效率：无论是发电机或电动机，其效率均为??P2/P1

7.直流电机的结构与组成：由定子和转子两部分组成。

8.直流电机电枢电动势交变性：电机电枢电枢电流或电动势是交变的，即交流电动势，通过换向器和电刷的作用，使发电机输出电流为直流，或电动机输入电流为直流。

一、二章的计算公式较多，同学们对发电机和电动机的基本方程式应分门别类地理解、记忆、运用。

本章要求如下：

1．掌握直流电动机的工作原理及结构特点。

2．掌握直流发电机和电动机的有关基本方程式，能根据给定电路计算相应的参数。 3．了解电机的电枢绕组和有关电机的电磁转矩及电枢电势的计算。

第二章 直流电动机的拖动特性

1.负载转矩特性：生产机械的负载转矩特性，包括恒转矩负载，恒功率负载和通风机负载几大类。它们的特性分别为直线型、双曲线型和指数曲线型。

2.直流电动机的机械特性：他励直流电动机的机械特性是指在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为恒值的条件下，电动机转速n与电磁转矩Tem的关系曲线或电动机转速n与电枢电流Ia的关系曲线。即

n?UCe??RCe?Ia

或 n?UCe??RCeCT?2Tem

n0?U/Ce?——理想空载转速

机械特性包括固有机械特性和人为机械特性，固有机械特性是指工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性。而人为机械特性是指人为地改变电枢电压、磁通量和电枢回路串电阻时的机械特性。当改变上述三个参数时，电动机的机械特性要在固有机械特性是指工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性。而人为机械特必理指人为地改变电枢电压、磁通量和电枢回路串电阴时的机械特性。当改变上述三个参数时，电动机的机械特性要在固有特性的基础上发生改变，改变的目的是为了控制直流电动机的起动。

3.电力拖动稳定运行的条件：电力拖动稳定运行的条件是：电动机的机械特性和负载的转矩特性必须配合得当。须满足下式要求：dT?dTL

dndn4.他励直流电动机的起动、制动与调速：

他励直流电动机的起动按人为机械特性的不同分为降压起动和电枢回路串电阻起动两种方式，其目的都是为了减小起动电流并保证有足够大的起动转矩。

他励直流电动机的制动分别为能耗制动、反接制动和回馈制动几大类，制动时的机械特性各不相同，其目的都是为了使运动着的电机能很快停下来。

他励直流电动机的调速方法有：1）改变电枢回路串入的调节电阻Rpa；2）改变励磁回路的调节电阻Rpf或改变励磁电压，以调节主磁通，简称调磁；3）改变电枢的端电压U，简称调压。

通过人为机械特性的分析可知采取这三种方式可在额定转矩负载下得到希望的各级转速。

4.调速指标：调速范围D、调速平滑性φ、静差率δ、输出方式（恒功率输出、恒转矩输出）。

本章要求如下：

1．掌握生产机械负载转矩的几种类型和各自的特点。

2．掌握他励直流电动机固有和人为机械特性的曲线变化走向及在起动过程中应用的原理。

3．掌握他励直流电动机起动、制动和调速的方式及原理，能机械特性方程进行起动、制动和调速的计算。

4．了解生产机械的负载转矩的特性。 5．熟悉调速指标。

第三章 变压器

1.变压器的作用和原理：变压器是一种静止的电气设备，它是根据电磁路的耦合作用把交流电从原边输送到副边，利用绕制在同一铁心上的原绕组和副绕组的另一种电压、电流的电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。

2.变压器的运行：变压器的运行分空载运行和负载运行。空载运行和负载运行的电磁转换关系见教材《电机及拖动基础》（西安电子科大出版社，主编孟宪芳2009年9月2版）。

空载电流及其作用：空载时原方绕组的电流I0为空载电流，主要用来建立主磁通。 负载运行时的磁势平衡方程：I1N1+I2N2=I0N1

式中：I1N1为一次绕组（原边绕组）磁势；I2N2为二次（副边）绕组磁势。 3.三相变压器的连接组别：三相变压器的连接组别由原副边连接方式和原副边相位差组成。三相变压器按其连接方式的不同可分为Y，y；Y，d；Yn，d等联接形式。其中YN为中点引出线的星形连接法。

原副边相位差采用时钟表示法表示。原副边相位差通过作原副边绕组相量图确定。 我国常用的连接组有：Y，y12（偶数）和Y，d11（奇数）。

4.变压器的组成及附件的作用：变压器由铁芯和绕组组成。变压器的附件有： 5.特殊变压器：自耦变压器的原理，电流互感器、电压互感器的作用于使用。 本章要求如下：

1．掌握变压器的结构特点及工作原理。

2．掌握变压器空载运行和负载运行时有关的电势、磁势平衡方程式并能进行简单计算。 3．掌握三相变压器Y，y和Y，d连接组别的判断方法，能根据给定的三相变压器连接形式判别其连接组。

第四章 交流电动机

1.交流异步电动机原理：交流感应电机主要用作电动机，因它们工作时是根据某一因素的作用使磁场旋转，电枢切割磁力线产生电势。又因电枢中导体形成回路有电流流过，由左手定则可知通电导体在磁场作用下产生电磁转矩驱使电枢旋转，从而可带动电机轴上的机械装置旋转。为保证电枢上导体始终处于切割磁力线的状态，因此，电枢转速不能与磁场旋转的速度相同，故感应电机也称作异步电动机。

2.旋转磁场转速、旋向：

旋转磁场的转速等于等于同步转速，n?60f；

P将三相电源进线的任意两相对调，就可以改变旋转磁场的旋向，也即改变电动机的旋向。 3.三相交流异步电动机的转速、转差率： 转差率：s?n1?n?100%

n1转速：n?60f(1?s)

P额定运行时，S=SN，一般为1.5~5%。

4.交流异步电动机的结构：由定子和转子组成。定子部分需注意接线盒的接线，转子部分需注意笼型转子与线型转子的区别。

5.绕组常识：绕组常识（机械角/电角、极距τ、节距y、极相槽q、相带表）、链式绕组展开图。

6.交流异步电动机的运行与基本方程：与变压器类似，三相感应电动机也有空载和负载运行两种。转子的参数也可折算到定子上来，从而得到简化的等效电路。从计算的角度出发，感应电动机有功率平衡方程式、转矩平衡方程式和电磁转矩公式等。

电压方程式：空载的电压方程：E1??I（rm?jXm)??I0Zm 0负载的电压方程：U1??E1?I（r1?jX1)??E1?I1Z1 1???负载运行的电流方程：I1?1I2?I0

????????k功率平衡方程式：P2?P1?pcu1?pFe?pcu2?pm?pad?P1??p

pcu2?sPem Pm?(1?s)Pem

转矩平衡方程式：T?T2?T0 负载运行时转子转差率：f2?sf1

7.交流异步电动机的运行与基本方程：三相交流异步电动机的工作特性在U1= UN、f1=fN

时的U1=f(P2)、n=f(P2)、I1=f(P2)、cosφ1=f(P2)、T=f(P2)、η=f(P2)。

8.交流异步电动机的测试：空载试验、堵转试验的目的、方法、步骤。 本章要求如下：

1.熟悉交流异步电动机的结构特点及工作原理、绕组常识。 2.掌握转速、转差率的计算。

3.了解交流异步电动机空载运行和负载运行时有关的电压、转矩、功率方程等。 4.了解三线交流异步电动机的工作特性。 5.了解空载试验、堵转试验的目的。

第五章 交流电动机

1.电磁转矩公式：有物理表达式、参数表达式、实用表达式三种。

2.三相感应电动机的机械特性：三相感应电动机的电力拖动分析与直流电动机相类似，其机械特性分固有和人为机械特性两种。固有特性有四个主要工作点：

启动点： n=0，T=Tst，S=1。把Tst/TN称为启动能力或启动转矩倍数，一般为1.8~2.0。 临界工作点：n=nm，T=Tm，S=Sm。把Tm/TN称为过载能力或过载倍数倍数，一般为1.8~3.0。 3.三相感应电动机的启动、制动与调速：三相感应电动机的起动依不同转子结构分笼型转子起动和绕线型转子起动。

三相笼型转子电动机的起动有直接起动、降压起动、深槽式及双笼型电机起动；绕线型转子的起动有转子串联电阻起动和转子串接频敏变阻器起动。

感应电动机的制动有能耗制动、反接制动和回馈制动；调速的方式有变极调速、变频调速、转子电路串接电阻调速和串级调速。