(2025年)電力拖動練習(xí)題含參考答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.三相異步電動機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時，若電源電壓突然下降10%，穩(wěn)定后電動機(jī)的（）。A.轉(zhuǎn)速下降，電流增大B.轉(zhuǎn)速不變，電流不變C.轉(zhuǎn)速上升，電流減小D.轉(zhuǎn)速下降，電流減小2.他勵直流電動機(jī)采用電樞串電阻調(diào)速時，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，調(diào)速后的電樞電流與調(diào)速前相比（）。A.增大B.減小C.不變D.無法確定3.三相異步電動機(jī)的能耗制動過程中，定子繞組通入（）。A.單相交流電B.三相交流電C.直流電流D.脈沖電流4.某臺三相籠型異步電動機(jī)的額定功率為15kW，額定電壓380V，額定電流30A，啟動電流倍數(shù)為7，則直接啟動時的啟動電流約為（）。A.210AB.180AC.240AD.150A5.同步電動機(jī)的調(diào)速方法是（）。A.改變電樞電壓B.改變勵磁電流C.改變電源頻率D.電樞串電阻6.直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與（）成正比。A.電樞電流與主磁通的乘積B.電樞電流C.主磁通D.電樞電壓7.三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=1時，電動機(jī)處于（）狀態(tài)。A.空載運(yùn)行B.啟動瞬間C.額定運(yùn)行D.再生制動8.繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動時，隨著轉(zhuǎn)速升高，頻敏變阻器的等效阻抗（）。A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小9.他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線是指（）的關(guān)系。A.轉(zhuǎn)速與電樞電流B.轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩C.電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流D.轉(zhuǎn)速與電樞電壓10.電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件是（）。A.電動機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)，且在交點(diǎn)處電動機(jī)機(jī)械特性的斜率大于負(fù)載特性斜率B.電動機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)，且在交點(diǎn)處電動機(jī)機(jī)械特性的斜率小于負(fù)載特性斜率C.電動機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載特性無交點(diǎn)D.電動機(jī)機(jī)械特性斜率為正二、填空題（每空1分，共20分）1.三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法主要有______、______和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速三類。2.直流電動機(jī)的制動方法包括______、______和回饋制動。3.他勵直流電動機(jī)的啟動方法通常有______和______。4.三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率一般在______范圍內(nèi)。5.同步電動機(jī)的啟動方法主要有______和______。6.電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式為______，其中GD2表示______。7.繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時，隨著串入電阻增大，機(jī)械特性的硬度______（填“變硬”或“變軟”），轉(zhuǎn)速______（填“升高”或“降低”）。8.直流電動機(jī)的電樞反應(yīng)會導(dǎo)致氣隙磁場______（填“增強(qiáng)”或“削弱”），并使物理中性線______（填“偏移”或“不變”）。9.三相異步電動機(jī)的效率η=______，功率因數(shù)cosφ是指______與______的比值。10.電動機(jī)的工作制分為______、______和斷續(xù)周期工作制三類。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述三相異步電動機(jī)直接啟動的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件。2.比較他勵直流電動機(jī)電樞串電阻調(diào)速與弱磁調(diào)速的特點(diǎn)（從調(diào)速范圍、機(jī)械特性、適用負(fù)載類型等方面分析）。3.說明三相異步電動機(jī)能耗制動的原理及影響制動效果的主要因素。4.畫出他勵直流電動機(jī)電樞電壓反向的反接制動電路圖（只需主電路），并標(biāo)注各元件作用。5.分析同步電動機(jī)失步的原因及防止措施。四、計算題（每題10分，共30分）1.一臺他勵直流電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：P_N=15kW，U_N=220V，I_N=80A，n_N=1500r/min，電樞電阻R_a=0.2Ω。求：（1）額定電磁轉(zhuǎn)矩T_N；（2）理想空載轉(zhuǎn)速n_0；（3）若負(fù)載轉(zhuǎn)矩T_L=0.8T_N，求穩(wěn)定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速n。2.一臺三相籠型異步電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：P_N=30kW，U_N=380V，I_N=57A，n_N=1470r/min，cosφ_N=0.88，η_N=0.92，啟動電流倍數(shù)K_I=7，啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)K_T=1.8。供電變壓器允許的最大沖擊電流為300A，試問該電動機(jī)能否直接啟動？若不能，采用Y-Δ降壓啟動時，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩各為多少？3.某繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：P_N=55kW，n_N=980r/min，E_2N=400V，I_2N=85A，轉(zhuǎn)子電阻R_2=0.1Ω?，F(xiàn)需將轉(zhuǎn)速降至750r/min（帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載），求應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入的電阻值R_c（忽略定子漏阻抗和空載轉(zhuǎn)矩）。五、綜合分析題（20分）某機(jī)床采用他勵直流電動機(jī)拖動，控制電路如圖1所示（注：圖中包含電樞回路接觸器KM1、KM2，勵磁回路接觸器KMF，啟動電阻Rst，過電流繼電器KI，熱繼電器FR，欠電壓繼電器KV）。已知電動機(jī)額定電壓220V，額定電流60A，電樞電阻0.3Ω，勵磁繞組電阻200Ω。（1）簡述電路的啟動過程（要求按順序說明各電器動作邏輯）；（2）分析過電流繼電器KI、熱繼電器FR、欠電壓繼電器KV的保護(hù)作用及整定值選取原則；（3）若電動機(jī)運(yùn)行中突然失磁（勵磁回路斷開），會出現(xiàn)什么故障？說明原因及預(yù)防措施；（4）若需要將電動機(jī)調(diào)速范圍擴(kuò)大至1:5（基速以下采用電樞調(diào)壓，基速以上采用弱磁），試提出主電路的改進(jìn)方案（需說明關(guān)鍵元件及參數(shù)計算）。參考答案一、選擇題1.A2.C3.C4.A5.C6.A7.B8.B9.B10.B二、填空題1.改變電源頻率；改變磁極對數(shù)2.反接制動；能耗制動3.電樞串電阻啟動；降壓啟動4.0.01~0.055.異步啟動法；輔助電動機(jī)啟動法6.T-T_L=(GD2/375)(dn/dt)；飛輪矩（或轉(zhuǎn)動慣量的換算值）7.變軟；降低8.削弱；偏移9.輸出功率/輸入功率；定子相電壓；相電流10.連續(xù)工作制；短時工作制三、簡答題1.優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單、操作方便、啟動時間短；缺點(diǎn)：啟動電流大（約為額定電流的5~8倍），會引起電網(wǎng)電壓波動，影響其他設(shè)備正常運(yùn)行。適用條件：電動機(jī)容量較?。ㄒ话阈∮?0kW）或供電變壓器容量足夠大（電動機(jī)啟動電流不超過變壓器額定電流的30%）。2.電樞串電阻調(diào)速：調(diào)速范圍較?。ㄒ话?:2~1:3），機(jī)械特性變軟（轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差），適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；弱磁調(diào)速：調(diào)速范圍較大（一般1:2~1:4，特殊可達(dá)1:10），機(jī)械特性變硬（轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好），適用于恒功率負(fù)載（如機(jī)床主軸）。3.原理：電動機(jī)斷電后，定子繞組通入直流電流產(chǎn)生靜止磁場，轉(zhuǎn)子因慣性旋轉(zhuǎn)切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流，與磁場作用產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩（方向與轉(zhuǎn)向相反）。影響因素：直流勵磁電流大?。娏髟酱螅苿愚D(zhuǎn)矩越大）、轉(zhuǎn)子電阻（電阻越大，制動時間越長）、初始轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速越高，制動能量越大）。4.主電路需包含電樞電源、反向接觸器KM2、電樞繞組、反接制動電阻Rb（限制制動電流）。KM1閉合時電動機(jī)正轉(zhuǎn)，KM2閉合時電樞電壓反向，Rb串入限制電流。5.失步原因：負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過最大同步轉(zhuǎn)矩（如突然過載）、電源頻率或電壓波動、勵磁電流過小。防止措施：設(shè)置失步保護(hù)裝置（如欠勵磁保護(hù)）、限制負(fù)載突變、采用自動勵磁調(diào)節(jié)裝置維持勵磁電流穩(wěn)定。四、計算題1.（1）T_N=9550×P_N/n_N=9550×15/1500=95.5N·m（2）n_0=U_N/(C_eΦ_N)，C_eΦ_N=(U_N-I_NR_a)/n_N=(220-80×0.2)/1500=0.136n_0=220/0.136≈1617.6r/min（3）T_L=0.8T_N=76.4N·m，電樞電流I_a=T_L/(9.55C_eΦ_N)=76.4/(9.55×0.136)≈59.8A（近似為0.8I_N）n=(U_N-I_aR_a)/C_eΦ_N=(220-59.8×0.2)/0.136≈(220-11.96)/0.136≈208.04/0.136≈1530r/min（注：實際因T=K_tΦI_a，T_L=0.8T_N時I_a=0.8I_N，故n=(U_N-0.8I_NR_a)/C_eΦ_N=(220-0.8×80×0.2)/0.136=(220-12.8)/0.136≈207.2/0.136=1523.5r/min，更準(zhǔn)確）2.直接啟動電流I_st=K_I×I_N=7×57=399A>300A，不能直接啟動。Y-Δ啟動時，啟動電流I_stY=I_stΔ/3=399/3=133A（Δ啟動電流為線電流，Y啟動時相電流為Δ的1/3，線電流也為1/3）；啟動轉(zhuǎn)矩T_stY=T_stΔ/3=K_T×T_N/3=1.8×(9550×30/1470)/3≈1.8×194.9/3≈116.9N·m。3.額定轉(zhuǎn)差率s_N=(n_1-n_N)/n_1，n_1=1000r/min（因n_N=980r/min，同步轉(zhuǎn)速n_1=1000r/min），s_N=(1000-980)/1000=0.02。目標(biāo)轉(zhuǎn)速n=750r/min，目標(biāo)轉(zhuǎn)差率s=(1000-750)/1000=0.25。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，T=K×(s(R_2+R_c))/((R_2+R_c)^2+(X_2)^2)，忽略X_2（或認(rèn)為X_2=s_N×E_2N/(√3I_2N)，但簡化為T∝s/(R_2+R_c)），故s/(R_2+R_c)=s_N/R_2（T不變時），即R_c=(s/s_N)R_2-R_2=(0.25/0.02-1)×0.1=(12.5-1)×0.1=1.15Ω。五、綜合分析題（1）啟動過程：合上電源開關(guān)，欠電壓繼電器KV得電吸合，自鎖；按下啟動按鈕SB2，KMF得電（勵磁回路接通），同時時間繼電器KT得電；KMF輔助常開閉合，KM1得電（電樞回路接通，串入Rst限流），電動機(jī)開始啟動；KT延時結(jié)束后，其常閉觸點(diǎn)斷開Rst，電動機(jī)全壓運(yùn)行。（2）KI：過電流保護(hù)，整定值約為(1.5~2)I_N（防止啟動或短路時電流過大）；FR：過載保護(hù)，整定值約為I_N（反映長期過載）；KV：欠電壓保護(hù)，整定值約為(0.85~0.9)U_N（防止電壓過低導(dǎo)致電動機(jī)停轉(zhuǎn)或過熱）。（3）失磁故障：勵磁電流消失，主磁通Φ急劇減小，電樞電流I_a=U/(C_eΦ)增大（若負(fù)載轉(zhuǎn)矩T_L=K_tΦI_a不變，Φ減小則I_a增大），導(dǎo)致電樞繞組過熱；同時轉(zhuǎn)速n=U/(C_eΦ)-R_aI_a/(C_eΦ)急劇上升（“飛車”），損壞機(jī)械部件。預(yù)防措施：設(shè)置勵磁回路欠電流繼電器（欠磁保護(hù)），當(dāng)勵磁電流低于整定值時切斷電樞電源。（4）改進(jìn)方案：