电力拖动与控制复习思考题汇总

第一章 电力拖动的基本知识

1、 拖动系统的运动方程是怎样建立的？怎样用它分析系统的运动状态？ 答：系统运动方程式是依据动力学平衡条件与动力学定律建立。

dwM?ML?J（视系统转动惯量J为常量），由此方程知：电动机的轴

dt转矩与负载转矩的差值与转速的变化率成正比。依据这一点分析系统运动状态。

2、 什么是转动惯量？转动惯量J与GD2如何进行换算？

答：转动惯量J代表的是运动系统总的转动惯量，即等于电动机转子和生产机械的转动惯量之和。

GD2的单位是：kgf?m2，两者在数值上关系为：GD2?4J。

3、 什么是动态转矩，它在什么条件下出现？动态转矩和系统运动状态之间有何关系？

答：动态转矩即电动机的轴转矩与负载转矩的差值；当M与ML不相等时，

M系统的转速将发生变化，动态转矩dyn出现；动态转矩与转速的变化率成正比。

4、 稳定工作过程与过度过程有什么区别？

M答：稳定过程即稳定运行的过程，dyn=0，且如果受到小幅的干扰可以自动恢复原有稳定工作状态；而过度过程指的是当系统从某一稳定运行状态变化到另一稳定运行状态时，它所需要的(加速或减速)时间过程。 5、 为什么要进行转矩何惯量折算，依据的原则是什么？

答：折算是为了将动力系统中各个轴上的功率流和能量流归算到某一个基准轴上，从而使计算简化。

其中静态转矩（负载转矩）ML、作用力F依据功率不变原则折算。

MFvFv''ML?L（电动机状态）??9.55，ML

i???n?动态转矩按照能量平衡原则，质量m按照动能不变原则进行折算。

6、 为何确定运动方程式中电动机转矩M和负载转矩ML符号？

答：首先定义转速的正方向，任选一转动方向为转动正方向。当电动机轴转矩与选定的方向一致时其值为正，反之为负。负载转矩的定义方法恰相反，当负载转矩与选定的转矩正方向一致时，其值为负，反之为正。

7、 在一个拖动系统中同时存在向上、向下运动的物体，在计算系统惯量时是否为一正一负？为什么？ 2?v?答：否。由J'?m??知，不论v的方向为正还是为负，系统惯量均为正。

???8、 电动机的机械特性和工作机械的机械特性有何异同？

答：电机的机械特性——取决于电机的电磁作用关系，指电动机的电磁转矩M与转速n之间的关系，根据机械特性硬度分为绝对硬特性、硬特性、软特性，根据运行条件分为固有特性、人工特性；

工作机械的特性——取决于机械运动的负载变化，指工作机械的转矩ML与转速n函数关系，根据转矩随转速变化的关系分为恒转矩特性、变转矩特性，根据转矩相对转速的作用方向分为阻转矩特性、位势转矩特性。 9、 阻转矩和位势转矩的区别是什么？相应的机械特性曲线如何表示？ 答：阻转矩：转速方向改变时，转矩的作用方向随之改变，同时其作用方向始终与运动方向相反，即起阻碍运动的作用。

位势转矩:转矩的作用方向始终与转速的方向无关，即负载的作用方向始终保持不变，这类负载据有储能特性。

相应的机械特性曲线，详见课本P3

n + n + ML n + n + ML - ML + ML 0 + ML 0 - n - n - ML + ML 图1-3 阻转矩特性 图1-4 位势转矩特性

10、如何判断拖动系统静态工作点的稳定性？

答：首先假定：系统在外来扰动作用下，产生一个转速偏差±Δn；随后分析：动态转矩Mdyn?M?ML的大小是否能使系统恢复原有平衡状态，若可以便为稳定。或观察Δn与Mdyn两者符号是否相反，相反时系统稳定。

11、运动系统中那些因素对过渡过程时间有影响？如何减少过渡过程时间？

答：影响因素：拖动系统总转动惯量J、动态转矩Mdyn?M?ML

减少过渡过程时间的方法：1）、减小电动机的转动惯量JM,如采用细长转子（或电枢）的电动机、采用双电动机拖动。2）、充分利用电动机过载能力，增大加速或减速转矩。3）、选择适当的传动比i，使折算到电动机轴上的拖动系统转动惯量J值较小。

第二章 直流电动机的机械特性

1、固有特性和人为特性在运行条件上有何区别？

答:固有特性在额定运行条件下，即额定端电压UN、额定他励磁通?N，且电枢回路中无附加电阻Ri的条件下得到的机械特性。改变运行参数即可得到人为特性

2、直流他励电动机的理想空载转速n0和转速降落?n由那些参数确定？ 答：n0?U:与电枢的端电压U、一个磁极的磁通量?有关。 Ce?RM：与电枢电路总电阻R、一个磁极的磁通量?、转矩M2CeCm??n?有关。

3、直流他励电动机带有恒转矩负载运行，分别改变其外施电压、电枢串联电阻及励磁电流，当重新达到稳定状态后，电动机电流将如何变化？

答：由于稳定运行时必有M?ML,ML保持不变，而M?Cm?I,故当改变外施电压、电枢串联电阻时电动机电流I均不变；当励磁电流增大时，I降低，当励磁电流减小时，I增大。

4、怎样绘制直流他励电动机的机械特性曲线？需要那些原始数据和条件？ 答：由于其机械特性为一条直线，只需求得两点的数据，即可绘出机械特性曲线。一般选择理想空载点（M=0,n0）及额定运行点（MN,nN）较为方便。 需要知道的原始数据是：额定功率PN、额定电压UN、额定电流IN、额定转速nN。

5、电动与制动两种状态的基本区别是什么？

答：从拖动动力学角度看，电动状态下电动机产生的电磁转矩M与其转速n的方向一致，克服负载转矩并带动生产机械加速或等速运行；制动状态下，电动机作发电机运行，它所产生的电磁转矩M与转速n的方向相反，对拖动系统的运动起限制或阻碍作用。

6、直流他励电动机在电动状态下运行时，需采取那些操作使它转入发电制动、反接制动和动力制动状态？

答：发电制动：在电动机接线不变的条件下，当转速n增大并超过理想空载转速n0时，电动机即由电动状态转变为发电反馈制动状态。

反接制动：有两种方式。1）、转速反向的反接制动，电动机接通电源并在电枢中串接阻值较大的电阻，使电动机的起动转矩MST小于负载位势转矩ML，

于是系统在位势转矩作用下反向运行，电动机进入反接制动状态。2）、将电源电压反极性接到电枢上，同时串入附加电阻Ri，此时极性反向的电源电压与感应电势E的方向一致，电枢电流反向，转矩反向，电动机进入反接制动状态。

动力制动：将电动机电枢与电网断开（励磁绕组仍接在电源上），在电枢回路中串入适当的附加电阻Ri形成闭合回路，即可实现动力制动。

7、用能量传递和转换观点分析，比较直流他励电动机三种制动状态的共同点和区别，并说明各个制动方法的优缺点。 答:共同点：1）、制动时，电动机产生的转矩方向与电机的实际运行方向相反。 2）、在磁通方向不变的条件下，电枢电流的方向改变。

3)、制动状态下，电动机均处于发电运行状态，电动机将机械能

转换为电能，其能量来源为拖动系统中存储的动能或势能。

不同点：1）、电枢电流改变具体实现条件分别为：发电反馈制动时E>U；

动力制动时U=0；反接制动时E、U方向相同。

2）、三者均将存储的机械能转换成电能，但能量的流向有所不同。

发电反馈制动时将电能回馈电网；动力制动时将电能消耗在电枢及制动电阻中转变为热能。反接制动时不但将由系统储存转换的电能消耗在电枢及制动电阻中，由于E与U的方向相同，其将制动期间电网提供的电能UI一并消耗在电阻中了，损耗较大。

发电反馈制动优点：勿需要改变电动机的接线方式，同时有电能反馈电网，

经济效果较好。缺点：此时如果要使电动机减速，只能转换为其他的电气制动方式或采用机械制动。

动力制动优点：接线方法简单，不消耗电网电能；缺点：将储存的机械能直接转化为热能，致使电枢发热。

反接制动优点：书上没有，缺点：能量消耗较大。 8、什么是四象限图？有何作用？ 答：将电动机正反转特性包括各自的电动状态和制动状态，绘于同一个坐标的四个象限中，就是电动机双向运行可能具有的各种运行状态的坐标图，称四象限图。作用：其是分析拖动系统运行状态的重要工具。 9、保证电动机正常启动的条件？

答：拖动系统正常起动的基本条件是在全部起动过程中保持起动转矩大于负载转矩，其次是获得平稳的起动过程。 10、当直流他励电动机负载为阻转矩时，可否用电动运行状态使拖动系统停车？ 答：不可以。电动运行状态可以使其限速、减速，但不能让其停车。 11、直流串励电动机的机械特性有何特点？

答：串励电动机的机械特性属于软特性、具有非线性特性；当负载转矩增大

时，转速随之下降，电动机输出功率变化不大；起动转矩较大。

12、在串励电动机双机拖动系统中采用动力制动为何要应用交叉接线方式？

答：此时两台电机的负荷可以得到平衡，当某台电机负荷增大时，同时会使另一台励磁增强，增加输出，使负荷得到平衡。