电力拖动基础 孙克军第三章作业
电力拖动基础 孙克军第三章作业
3－12 一台绕线转子三相异步电动机，极数2p ＝4，额定功率P N ＝75kW ，额定电压U N ＝380V ，额定电流I N ＝144A ，额定频率f N ＝50Hz ，转子额定电动势E 2N ＝399V ，转子额定电流I 2N ＝116A ，额定转速n N ＝1460r/min ，过载能力m λ＝2.8。
用简化实用表达式及较准确的实用表达式绘制电动机的固有机械特性。
解：()2759550955049114601374150014600.027150010.027 5.410.1462222N N N m N m N m N m m e m m m m m m m m P T N m n T T N ms s s T s s s T s s sT s s T s s λλλ==⨯=⋅=*=⋅-===+-=⨯=+=++=+3－14 一台笼型三相异步电动机，极数2p ＝4，额定功率P N ＝28kW ，定子绕组为△接，额定电压U N ＝380V ，额定电流I N ＝58A ，额定频率f N ＝50Hz ，额定功率因数cos ϕN =0.88，额定转速n N ＝1455r/min ，起动电流倍数K 1＝6，起动转矩倍数K T ＝1.1，过载能力m λ＝2.3。
车间变电站允许最大冲击电流为150A ，生产机械要求起动转矩不小于73.5N ·m ，试选择合适的降压起动方法，写出必要的计算数据。
若采用自耦降压变压器降压起动，抽头有55％、64％、73％三种。
解：（1）直接起动：348st I N I k I A ==2895509550184.41450N N N P T N m n ==⨯=⋅348 2.32;202.84150st st sty I T N m I α====⋅ （2）降压起动：()22202.8437.682.32stst T T N m α'===⋅不满足要求 （3）Y —△起动：1I 3481163st A '=⨯= 167.63st st T T N m '==⋅（不满足要求） （4）自耦降压：① 210.5531.8st st I I A '=⨯=210.5561.4st st T T N m '=⨯=⋅② 220.64142.5st st I I A '=⨯=220.6483st st T T N m '=⨯=⋅ （最合适）③ 230.73185.45st st I I A '=⨯=230.73108.1st st T T N m '=⨯=⋅2L N 11212233N 3R 0.05T =T ==0.099901/min R +0.050.1=0.174826/min0.2=0.324676/minn 976D===1.44676n N s s r s s r s r ''Ω='''Ω=''Ω='串，时，，，n 串时,，n 串时,，n 则3－19 某绕线转子三相异步电动机，技术数据为：极数2p ＝6，额定功率P N ＝60kW ，额定频率f N ＝50Hz ，额定转速n N ＝960r/min ，转子额定电动势E 2N ＝200V ，转子额定电流I 2N ＝195A ，过载能力m λ＝2.5。
电机及拖动第三次作业题及答案.doc
第3次作业一、作图题（本大题共30分，共2小题，每小题15分）1.试用相量图判定下图所示变压器的连接组别。
2,试用相量图判定下图所示变压器的连接组别。
二、计算题（本大题共30分，共3小题，每小题10分）1.一台他励直流电动机，P、= 30 kW, Ux=220V, I N= 158.5 A, n、= 1000 r/ min, R a = 0. 1 Q ,在额定负载转矩下，L = 0.8 T、，试求：（1）电抠外加电压降到180V时电动机的稳定转速；（2）磁通减弱到中=0.8中、时电动机的稳定转速。
2.一台他励直流电动机，Px= 17 kW,化=110V, I N = 185 A, n、= 1000 r / min, R L 0. 036 Q。
电动机最大允许电流为1. 81、，拖动L二0. 8T、负载电动运行时进行制动。
试求：（1）能耗制动、反接制动方法在制动开始瞬间的电磁转短各为多少？（2）能耗制动、反接制动方法在制动到n二0时的电磁转短各是多大？3.一台他励直流电动机，P、= 18kW, Ux =220V, I N = 94A, m = 1000 r/ min, R a = 0. 15 Q,在额定负载转矩下，试求：（1）欲使转速降至800 r / min稳定运行，电枢回路应串入多大电阻？（2）欲使转速降至800 r/min稳定运行，电抠电压应降为多少伏？（3）欲使转速升高至1100 r/min 定运行，弱磁系数中/中'应为多少？三、简答题（本大题共40分，共5小题，每小题8分）1.将变压器的二次绕组折算到一次绕组，假设变压器的变比大于1,则二次绕组电流的折算值将减小，这与“保持折算前后二次绕组的磁通势不变”矛盾吗？为什么？2.三相异步电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性。
降低序、定子回路串电阻、定子回路串电抗、转子串接对称电阻的人为机械特性，哪一种的最大电磁转矩不变？3.直流电动机的机械特性如图曲线1所示，负载特性如图曲线2所示，C点是否能够稳定运行？4.直流电动机降低电枢电压时，机械特性之硬度如何变化？5.三相鼠笼式异步电动机，为了改善电动机的启动性能，可以改变转子槽形, 利用“集肤效应”使起动时转子电阻增大，从而增大起动转矩并减小起动电流，在正常运行时转子电阻又能自动变小，基本上不影响运行性能。
电力拖动控制系统第三章习题答案.
习题三3.1双闭环调速系统的ASR 和ACR 均为PI 调节器，设系统最大给定电压*nm U =15V ，Nn =1500r/min ，N I =20A ，电流过载倍数为2，电枢回路总电阻R =2Ω，s K =20，e C =0.127V ·min/r ，求：（1）当系统稳定运行在*n U =5V ，dL I =10A 时，系统的n 、n U 、*i U 、i U 和c U 各为多少？（2）当电动机负载过大而堵转时，*i U 和c U 各为多少？ 解：(1)*****0*/15/15000.01/55,5000.01/150.375/400.375*10 3.750.127*50010*24.17520500,5, 3.75,nm N nnim dm i d i d dL e N dL C s s s n i i c U n V rpm V rpmU VU V n rpmV rpmU V V AI AU I V U U E I R C n I R U V K K K n rpm U V U U V U ααββ==============+++=========当转速即4.175v=（2）堵转时，V I U dm i 15*==β，()040*2420e d d dm c s s s C n I R U I R U VK K K +=====3.2 在转速、电流双闭环调速系统中，两个调节器ASR ，ACR 均采用PI 调节器。
已知参数：电动机：N P =3.7kW ，N U =220V ，N I =20A ，N n =1000 r/min ,电枢回路总电阻R =1.5Ω,设cm im nm U U U ==** =8V ，电枢回路最大电流dm I =40A,电力电子变换器的放大系数s K =40。
试求：（1）电流反馈系数β和转速反馈系数α。
（2）当电动机在最高转速发生堵转时的,0d U c i i U U U ,,*值。
电机与拖动基础第三章资料
第三章 变压器
二、额定值
额定容量 SN ( kVA )
额定电流 I1N / I2N ( A )
指铭牌规定的额定使用条件指在额定容量下，允许长期通过的额定 下所能输出的视在功率。 电流。在三相变压器中指的是线电流
额定电压U1N / U2N ( kV ) 指长期运行时所能承受的工作电压
U1N 是指一次侧所加的额定电压，U2是N 指一次侧加额定电压时二 NhomakorabeaΦ
i1
U1
i2
u1
只要(1)磁通有
u1
e1
e2 u2
Z
L
变化量;(2)一、二 次绕组的匝数不同，
u2 就能达到改变压的
U2
目的。
第三章 变压器
二、分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压
器、三绕组变压器和多绕组变压器。
按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。
PFe Bm2 f 1.3
空载损耗约占额定容量的0.2%~1%，而且随变压器容量的 增大而下降。为减少空载损耗，改进设计结构的方向是采用优 质铁磁材料：优质硅钢片、激光化硅钢片或应用非晶态合金。
第三章 变压器
3.2.3 空载时的电动势方程、等效电路和相量图
一、电动势平衡方程和变比 1、电动势平衡平衡方程 （1）一次侧电动势平衡方程
第三章 变压器
变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将 一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等 级的交流电能.
3.1 变压器的基本工作原理和结构 3.2 单相变压器的空载运行 3.3 单相变压器的负载运行
《电机及拖动基础》课件第3章
图3-1 变压器的工作原理示意图
当一次绕组外加电压为u1的交流电源，二次绕组接负载时， 一次绕组将流过交变电流i1，并在铁芯中产生交变磁通Φ，该 磁通同时交链一、二次绕组，并在两绕组中分别产生 感应电动势e1、e2，从而在二次绕组两端产生电压u2和电流i2。 通常按电工惯例规定各物理量的正方向如图3-1所示。若不计 变压器一、二次绕组的电阻和漏磁通，不计铁芯损耗，即认 为是理想变压器，根据电磁感应定律可得
图3-13 变压器的负载运行原理图
3.3.1 负载运行时的物理情况
1. 电磁关系
故变压器负载运行时，铁芯中的主磁通是由一、二次绕组
的磁动势
共同建立的，负载运行时的电磁关系可用
图3-14 表示。
图3-14 变压器负载运行时的电磁关系
2. 感应电动势 由主磁通产生的感应电动势为式(3-8)，由漏磁通产生的感 应电动势为
2. 变压器的额定值
1) 额定容量SN 额定容量SN是指变压器在额定工作条件下输出能力的保证 值，即视在功率，单位为 V·A 或 kV·A。对三相变压器而言， 额定容量指三相容量之和。
2) 额定电压U1N和U2N 额定电压U1N是根据变压器的绝缘强度和允许发热条件规 定的一次绕组允许施加的电压；U2N是指变压器一次绕组加额 定电压，二次绕组开路时的端电压， 单位为V或kV。对三相 变压器而言，额定电压是指线电压。
(3-10)
3) 空载电流
变压器的空载电流 包含两个分量，一个是无功分量
，与主磁通 同相，其作用是建立变压器的主磁通，因
电机与电力拖动基础教程第3章(1)
反抗性负载转矩特性 n
n=f(TL)
0
TL
T
位能性负载转矩特性
第3章 章
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⑵恒功率负载转矩特性
当转速n变化时，负载功率基本不变， 当转速 变化时，负载功率基本不变， 变化时 TL的大小基本上与转速 成反比 的大小基本上与转速n成反比
P2 1 TL = 9.55 ∝ n n
dT ∆n α= ， = β dn ∆T
α越大（ β越小），特性越硬，称为硬特性，即T 硬特性， 硬特性 变化时， 的变化不大。 变化时，∆n 的变化不大。 额定转速变化率：额定转速降对 额定转速的比值用百分数表示， 即：
△n
∆nN n0 − nN ∆nN % = ×100% = ×100% nN nN
第3章 章
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3.改变磁通时的人为特性 改变磁通时的人为特性
条件：当U=UN， Φ< ΦN，电枢外串电阻R =0时，有
UN Ra n= − T 2 CeΦ CeCTΦ
n
一族直线，但既不平行， 一族直线，但既不平行，又非放射形
ΦN>Φ1>Φ2 Φ Φ Φ2 Φ1 ΦN
UN Ia
n Ea
第3章 章
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概述
直流电动机的运行情况：起动、调速、制动 直流电动机的运行情况：起动、调速、 分析直流电动机的运行情况的基础 直流电动机的机械特性 电力拖动：电动机作为原动机， 电力拖动：电动机作为原动机，生产机械是 负载，电动机带动生产机械运转的拖动方式称 负载， 电力拖动。 电力拖动。 分析直流电动机的电力拖动的基础 直流电动机的机械特性、 直流电动机的机械特性、系统旋转运动 的三种状态、 的三种状态、负载的机械特性
电力拖动基础孙克军
卷筒直径 DF 0.5m， 卷筒的转动惯量 GF 2D ＝ 7.4N 8•m 2 ， 减速机构的转动惯量和钢绳质量可以忽略不计，传动机构的效率
c
＝0.95。试求：
(1)使重物匀速上升时电动机转子轴上的输出转矩；(2)整个系统
如通风机、水泵、油泵等。
O
TL
实际的通风机负载
实际的机床平移机构
n n
O T0
TL
TL = T0＋k n2
O
TL
1.4 电力拖动系统稳定运行的条件
运动方程:
Te－TL= J
dΩ dt
稳定运行:
n = 常数 即：Te－TL = 0
过渡过程:
Te－TL＞ 0 →加速 Te－TL＜ 0 →减速
工作点： 在电动机的机械特性与负载 的机械特性的交点上。
(2) 根据题意，卷筒的转速为
nF6D 0vF60 0.2 576.43r/m in
由于传动机构的总转速比j为 j＝n＝100＝ 013.084 nF 76.43
所以折算到电动机转子轴上的总飞轮矩为：
GD 2＝GDd2
GDF2 j2
365
Gv2 n2
＝78.4
74.48 13.0842
365
5000 2 10002
传动损耗到底是由电动机承担还是由生产机械承担，取决于 功率传递的方向。
当电动机工作在电动状态时，功率传递方向是从电动机流向 生产机械，传动损耗由电动机承担。此时，按照折算前、后传递 功率不变的原则，折算后的负载转矩为：
TL
TL' L
TL'
j
(1-10)
电机拖动作业CHP3
三相变压器联接组别的时钟表示方法：
①.在接线图上标明各相电势和线电势方向：
相电势正方向规定：从首到末，相序规定为正序。 线电势正方向规定： E AB 、 BC 、 CA E E
②.画出高压绕组相电势的相量图，根据首末端、 同名端的关系，画出低压绕组对应的相电势的相 量图，注意将Ａ、a重合在一起。 ③.根据高、低压相电势相量图，作出高、低压 绕组线电势相量图。 ④.根据高、低压侧线电势相位关系，确定联接 组别 时钟表示法。
电磁容量（绕组容量） 通过绕组公共部分的电 磁感应作用，由一次侧 传递到二次侧，再传递 给负载
传导容量：通过 绕组串联部分的 电流直接传递给 负载
解（2）
S输入 U1 I1＝220 327.3 72 KVA S绕组 U 2 N I12＝ 72.7 13.1KVA 180
S传导 U 2 I1＝ 327.3 58.9KVA 180
解（1）
S N U 2 I 2 U1I1
U 2 I 2 180 400 输入电流I1 327.3 A U1 220
公共绕组电流I12 I 2 I1 400 327.3 72.7 A
自耦变压器的额定容量（又叫通过容量）为：
S N U 2 N I 2 N U 1 N I1 N U 2 N ( I12 I1N ) U 2 N I12 U 2 N I1N
②. 相位关系规定：
高、低压绕组首端（末）为同名端时
E A 、 a 同相 E E A 、 a 反相 E
高、低压绕组首端（末）为异名端时
不同标号或绕法时，原、副边电动势的相位关系
③. 时钟表示法： a.首先将高压绕组电势相量 E A 定为时钟的长针 （分针），永远指向“12”位置； b. 将低压绕组电势相量 E a 定为时钟的时针 （短针）。 c. 根据同名端情况，及相位关系规定，将来 E a 指向的钟点数称为变器的联结组别号。它 反映了高、低压电势的相位关系。
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3－12 一台绕线转子三相异步电动机，极数2p ＝4，额定功率P N ＝75kW ，额定电压U N ＝380V ，额定电流I N ＝144A ，额定频率f N ＝50Hz ，转子额定电动势E 2N ＝399V ，转子额定电流I 2N ＝116A ，额定转速n N ＝1460r/min ，过载能力m λ＝2.8。
用简化实用表达式及较准确的实用表达式绘制电动机的固有机械特性。
解：
()275955095504911460
1374150014600.027150010.027 5.410.146
2222N N N m N m N m N m m e m m m m m m m m P T N m n T T N m
s s s T s s s T s s s
T s s T s s λλλ==⨯=⋅=*=⋅-=
==+-=⨯=+=++=+
3－14 一台笼型三相异步电动机，极数2p ＝4，额定功率P N ＝28kW ，定子绕组为△接，额定电压U N ＝380V ，额定电流I N ＝58A ，额定频率f N ＝50Hz ，额定功率因数cos ϕN =0.88，额定转速n N ＝1455r/min ，起动电流倍数K 1＝6，起动转矩倍数K T ＝1.1，过载能力m λ＝2.3。
车间变电站允许最大冲击电流为150A ，生产机械要求起动转矩不小于73.5N ·m ，试选择合适的降压起动方法，写出必要的计算数据。
若采用自耦降压变压器降压起动，抽头有55％、64％、73％三种。
解：（1）直接起动：348st I N I k I A ==
289550
9550184.41450N N N P T N m n ==⨯=⋅348 2.32;202.84150st st sty I T N m I α====⋅ （2）降压起动：
()22202.8437.682.32st
st T T N m α'==
=⋅不满足要求 （3）Y —△起动：1I 3481163
st A '=
⨯= 167.63st st T T N m '==⋅（不满足要求） （4）自耦降压：① 210.5531.8st st I I A '=⨯=
210.5561.4st st T T N m '=⨯=⋅
② 220.64142.5st st I I A '=⨯=
220.6483st st T T N m '=⨯=⋅ （最合适）
③ 230.73185.45st st I I A '=⨯=
230.73108.1st st T T N m '=⨯=⋅
2L N 11212233N 3R 0.05T =T ==0.099901/min R +0.050.1=0.174826/min
0.2=0.324676/min
n 976D===1.44676n N s s r s s r s r ''Ω='
''Ω=''Ω='串，时，，，n 串时,，n 串时,，n 则
3－19 某绕线转子三相异步电动机，技术数据为：极数2p ＝6，额定功率P N ＝60kW ，额定频率f N ＝50Hz ，额定转速n N ＝960r/min ，转子额定电动势E 2N ＝200V ，转子额定电流I 2N ＝195A ，过载能力m λ＝2.5。
其拖动起重机主钩，当提升重物时电动机负载转矩T L ＝530N ·m ，不考虑传动机构损耗转矩，试求：
（1）电动机工作在固有机械特性上提升该重物时，电动机的转速：
（2）若使下放速度为n ＝－280 r/min ，不改变电源相序，转子回路应串入多大电阻？
（3）若在电动机不断电的条件下，欲使重物停在空中，应如何处理，并作定量计算。
（4）如果改变电源相序在反向回馈制动状态下下放同一重物，转子回路每相串接电阻为0.06Ω，求下放重物时电动机的转速。
解：（1）∵ 21000960;0.041000
m N m T T s s s -=*== ()095509550605979605300.040.0355597
1964/min
N N N N L N L N N L P T N m n T T s T s s s T n n s r ⨯=
==⋅=∴==⨯==-= （2）2220.0242000.02433195
N N
N s E R I ⨯===Ω*⨯ 221000+280= 1.2810000.66R s s s R R R ΩΩ'=='+∴=Ω
而
（3）串电阻使1s '=，则220.5091R s R R R ΩΩ'=⇒=Ω'
+ （4）反向回馈制动，串电阻0.06R Ω=Ω
正向串0.06Ω后，
22
0.060.160.161160/min L L
R s s s R s s s s s T T n r '+'=⇒='''''''''=⇒=-=-=-=。