电拖 太原理工大学 知识点 总结 考试 葬仪落

填空：

1、由原动机带动生产机械运转称为拖动。用各种电动机作为原动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务的拖动方式，称为电力拖动。电力拖动系统，一般由电动机、机械传动机构、生产机械的工作机构、控制设备和电源五部分组成。其中，电动机作为原动机，通过传动机构带动生产机械的工作机构执行某一生产任务；机械传动机构用来传递机械能；控制设备则用来控制电动机的运动；电源的作用是向电动机和其他电气设备供电。

2、把多轴电力拖动系统折算为等效单轴系统时，负载转矩按功率相等原则折 算。各轴的飞轮力矩按能量守恒原则折算。

3、他励直流电动机的起动分为降低电源电压起动和电枢回路串电阻分级启动。 4、他励直流电动机拖动系统机械过渡过程三要素指：初始值、稳态值、机电时间常数。

5、机电时间常数与系统的转动惯量、所串电阻、及励磁磁场有关。

6、串励直流电动机特点固有特性非线性的软特性、不允许轻载或空载、过载能力强，起动性能好。

7、Tm机电时间常数的物理意义：如果电动机的转速一直按t=0处的加速度直线上升（等加速度上升），则达到稳态转速nA所需的时间就是Tm。

8、

三相固有机械特性定子电压、频率、绕组参数不变。

9、低压电器分类：接触器、继电器、主令电器、执行电器、熔断器、成套电器、低压断路器、刀开关、转换开关。

10、电磁机构是电磁式电器的感测元件，他将电磁能转换为机械能，从而带动触点动作。 11、电磁机构由电磁线圈、铁心和衔铁组成。

12、衔铁的运动方式衔铁绕棱角转动拍合式、衔铁绕轴转动拍合式和衔铁直线运动直动式。 13、电磁机构的反力包括释放弹簧的反力、触点弹簧的反力以及运动部件的重力。 14、触点的接触方式点接触、面接触、线接触。

15、触电的分类主触点、辅助触点，常开触点、常闭触点。

16、常用灭弧方法：灭弧栅灭弧、灭弧罩灭弧、磁吹灭弧、双断口灭弧。 17、电磁式交流接触器由触点系统、电磁机构、灭弧装置组成。 18、交流接触器的触点结构有双断点桥式触点、单断点指型触点。

19、低压电器是指交流1200V或直流1500V以下的电器。 20、低压电器基本问题电磁机构、触点系统、灭弧系统。 21、电磁机构的特性吸力特性和反力特性。

22、主令电器包括按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器。 23、行程开关有直动式、滚轮式、微动式。

24、低压断路器由触点系统、灭弧系统、各种脱扣器及开关机构组成。 25、热继电器：双金属片式、热敏电阻式、易熔合金式。

26、什么是电力拖动系统的稳定运行？能够稳定运行的充分必要条件是什么？ 答：系统在某种外界扰动下离开原的平衡状态，在新的条件下获得的新的平

衡；或当扰动消失后系统能自动恢复到原来的平衡状态。满足上述条件，系统就是稳定的。

系统稳定运行的充分必要条件是：

1）电机的机械特性与负载转矩特性必须有交点，在交点处T?TL； 2）在交点附近应有

dTdTL?。 dndn26、负载的机械特性有哪几种类性？各有什么特点？

答：恒转矩负载特性：与n无关，总是恒值；

恒功率负载特性：与n 成反比例变化； 通风机负载特性：与n2成正比例变化。

27、他励直流电动机有那几种调速方法？各有什么特点？ 答：1）电枢串电阻调速特点：优点：设备简单、初投资少；

缺点：1、有级调速，级数有限，平滑性差2、轻载时，调速范围小3、低速时，

?低，电能损耗大4、低速运行，转速稳定性差。 适用于调速性能要求不高的场合。

2）降低电压调速特点：优点：1、电源电压能连续调节，调速的平滑性好，可达到无级调速；2、无论是高速或低速，机械特性硬度不变，低速时稳定性好； 3、低速时电能损耗小，效率高。缺点：设备的初投资大。 适用于对调速性能要求较高的设备上。

3）减弱励磁磁通调速特点：优点：1、电流较小的励磁电路中进行调节、控

制方便，功率损耗小；2、用于调速的变阻器功率小，可较平滑调速，实现无级调速。缺点：调速范围较小。很少单独使用。

28、他励直流电动机为什么不能直接起动？直接起动会引起什么不良后果？ 答：起动开始瞬间，由于机械惯性的影响，电动机转速n?0,Ea?0,这时起动

电流为Ist?UNRa，因电枢电阻数值很小，因此，Ist很大，可达额定电流的（10~20）倍。因此不能直接起动。

直接起动可能产生如下后果：1、大电流使电枢绕组受到过大的电磁力，易损坏绕组；2、使换向困难，主要是在换向器表面产生火花及环火，少坏电刷与换向器；3、过大的起动电流还会产生过大的起动转矩，从而使传动机构受到很大的冲击力，加速过快，易损坏传动变速机构；4、过大的起动电流会引起电网电压的波动，影响电网上其他用户的正常用电。

29、起动他励直流电动机前励磁绕阻断线，没发现就起动了，下面两种情况会

引起什么后果？(1)空载起动；(2)负载起动，TL＝TN。 答：（1）电机飞车，转速太高，容易造成事故。

（2）电机电枢中电流很大，却很可能起动不了，由于T?CT?Ia，

此时磁场只有点剩磁很小。

30、什么叫恒转矩调速方式和恒功率调速方式？他励直流电动机的三种调速方

法各属于哪种调速方式？

答：恒转矩调速方式：当采用电枢串电阻调速和降低电枢电压调速时，

则电动机容许输出的转矩为Tcy?CT?NIN?TN?常数。由???N,Ia?IN，

此可见，这两种调速方法在整个调速范围内，不论转速等于多少，电动机容许输出的转矩都为一恒值，因此称为恒转矩调速方式。

恒功率调速方式：当采用弱磁调速时，磁通?是变化的，因此容许输出

c2πn?k，即为一恒转矩Tcy与转速n成反比。而输出功率P?Tcy???n60定值。故称为恒功率调速方式。

串电阻调速和降电压调速属于恒转矩调速方式，弱磁调速属于恒功率调速。

31、电动机的调速方式为什么要与负载性质匹配？不匹配时有什么问题？

答：电动机的实际输出是由负载的需要来决定的。负载有三种类型：恒转矩

负载、恒功率负载、通风机型负载。每种类型的负载，在不同转速下所需要的转矩和电流是不同的。所以要根据电动机所拖动负载的性质来选择调速方式，达到合理使用电动机的目的。

32、鼠笼式异步电动机拖动位能性负载转矩负载，由提升重物变为下放重物，当提升重物

时电机运行于第几象限；当低速下放重物和高速下放重物时各需要采用什么制动方式？通过机械特性说明工作原理。

（1）如高速下放重物，则将电动机定子两端反接，工作点沿曲线2，经反接制动过程、反向电动加速并过负同步转速点后进入回馈制动状态到B点，以B点转速快速下放重物 （2）如果要求低速下放重物，可采用能耗制动方法，即将定子绕组改接直流电源。工作点将沿特性曲线3，经能耗制动过程到坐标原点，转速下降为零，电动机的电磁转矩也等于零，但此时位能性负载转矩将迫使转子反转，提升变成了下方。工作点由第二象限过渡到第四象限，随着下放转速的升高，能耗制动转矩又逐渐增大。直到C点制动转矩等于位能性负载转矩，与哦东系统将以点C的转速恒速运行，重物则以较低的速度下放 （3）提升重物时，使电动机正转运行，以A 点的转速恒速升重物

33、三相笼型异步电动机的起动方法有哪几种?各有何优缺点?各适用于什么条

件?

答：各起动方法比较，如下表。

起动方法 直接起动 ?UN U11 ?I1st I1st1 ?Tst Tst1 优 缺 点 起动最简单，但起动电流大，起动转矩小，只适用于小容量轻载起动 串电阻或电抗起动 自耦变压器起动 Y-?起动 1? 1? 1 ?2起动设备较简单，起动转矩较小，适用于轻载起动 起动转矩较大，有三种抽头可选，起动设备较复杂，可带较大负载起动 起动设备简单，起动转矩较小，适用于轻载起动，只用于?联结电动机 1 ka1 31 ka21 31 ka21 334、继电器和接触器比较，区别在哪里？

答：继电器用于通、断小电流的控制电路和保护电路，其触点的额定电流较小，所以在结构上不需加灭弧装置；而接触器用于通、断电动机及电热器等大电流的负载电路，

其触点的额定电流较大，所以在结构上有时需加灭弧装置。另外，继电器可以对各种输入量作出反应，而接触器只能在一定的电压信号下工作。 35、试述继电器的种类及其用途。

答：电压继电器：作电压保护和控制用中间继电器：远距离传输或转换控制信号 电流继电器：作起动控制和电流保护时间继电器：用作电机延时起动等

热继电器：用于电动机过载保护、断相及电流不平衡运行温度继电器：用于电动机过载、堵转等过热保护速度继电器：用于反接制动控制中。

36、电气控制电路的设计方法的设计原则：

（1）控制电路力求简单经济

1）尽量缩短连接导线的数量和长度 2）尽量减少电气元件的品种规格和数量

3）尽量减少电气元件触电的数目 4）控制电路在工作时，尽可能减少通电电器的数量，以节能、延长电器元件寿命以及减少故障。 （2）保证控制电路工作的安全性和可靠性

1）正确连接电器的线圈。交流控制电路中，同时动作的两个电器线圈不能串联。两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接。 2）正确连接电器的触点 3）防止寄生回路 4）尽量避免许多电器的触点依次接通才能接通另一个电器的控制电路。

5）设计控制电路时，应考虑继电器触电的接通和分断能力，容量不够增加触点数目、增加中间继电器。 6）避免发生触点竞争现象 7）电器连锁与机械连锁共用 （3）应具有完善的保护环节

（4）线路设计要考虑操作、使用、维修与调试的方便

公式：

2dΩ2πGDΩ?nJ?（1）单轴 T-TL?J dt604gGD2dnT?TL?

375dt（2）多轴折算

1）旋转转矩 Tmeq?2TmΩnηj??η?η1η2η3 jΩmnm2d2GD12GD22GD?GD??GD 旋转飞轮矩

n2n2 实际中()()n1n22?(1?δ)GDd

2）平移负载转矩 P=FV Tmeq?9.55Fv nη 平移飞轮矩

2GD112πn21mv2?1Gv2eq2JeqΩ?()

22g224g60Gv2GD?365n2eq

3）升降运动转矩 Tmeq?GRGRGRΔT?? 损耗转矩

jηjηj

下放时

Tmeq1GR?η`η`?2?ηj 飞轮矩同上。

第二章

Ra?Rcu?T1、n?Ce?Ce?CT?u?Ea?Ia(Ra?Rc)

Ea?Ce?nT?CT?Ia

n?n0?βT

人为机械特性改变了R、U、Φ 5、计算

固有机械特性

电枢电阻，

UN?INRaCe?N??？

nN

?通过（1058，0）及（1000，605.8）可以作出固有机械特性

7、一台他励直流电动机PN=3KW，UN=110V，IN=35.2A，nN=750r/min，Ra=0.35Ω。

电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流为Iamax=2IN，试问：

（1）采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？ （2）采用电压反接制动停车，电枢中应串入多大电阻？ （3）两种制动方法在制动到n=0时，电磁转矩各是多大？

（4）要使电动机以-500r/min的转速下放位能负载，TL=TN，采用能耗制动

运行时电枢应串入多大电阻？

答： Ce?N?UN?INRa?0.1304Vr?min?1 nN（1）EN?Ce?NnN?0.13024?750?97.68V

能耗制动：0?EN?Ia(Ra?Rn) 代入数据，可解得 Rn?1.0375? （2）?UN?EN?Ia(Ra?Rn)?Rn?2.6? （3）能耗制动时：n=0 则T=0；

反接制动时：n?R?RnU?a?T Ce?NCe?NCT?N将U=?110V，Rn?2.6?代入： 得T??46.3N?m （4）n??2Rn?T?Rn?1.5?

Ce?NCT?N8、他励直流电动机的数据为PN=17kW，UN=110V，IN=185A，nN=1000r/min，

2

Ra=0.035Ω，GD2R=30N﹒m，拖动恒转矩负载运行，TL=0.85TN，采用能耗

制动或反接制动停车，最大允许电枢电流为1.8IN。求两种停车方法的停

车时间是多少（取系统总飞轮矩GD2=1.25 GD2R）? 答：Ce?N?UN?INRa110?185?0.035??0.1035Vr?min?1 nN1000（1）能耗制动

n?1100.035??0.85?185?1010rmin 0.10350.1035Ea?Ce?Nn?0.1035?1010?105V

0?Ea?Ia(Ra?Rn) 取Ia??1.8IN 得Rn?0.28?

?n?0?(1010?0)e?tTmGD2R?0.3 Tm??2375CeCT?N?n?0代入，0?1010e?t0.3 得t?? 取t=4Tm?1.2s

（2）?110?EN?Ia(Ra?Rn)Ia??1.8IN

Rn?0.611?,Tm?0.615N?m

nL??1100.646??0.85?185??2044rmin 0.10350.1035?(t?tx,n?0)

tx?Tmln1010?(?2044)?0.246s

0?(?2044)9、制动方式 原理 机械特性表达式 制动过程 反向回馈制动原理

14、他励直流电动机的数据为PN=13kW，UN=220V， IN=68.7A， nN=1500r/min，

Ra=0.224Ω。采用电枢串电阻调速，要求δmax=30%，求： （1）电动机拖动额定负载时最低转速。 （2）调速范围。

（3）电枢需串入的电阻值。

（4）拖动额定负载在最低转速下运行时电动机电枢回路输入的功率，输出

功率（忽略T0）及外串电阻上的消耗的功率。

答： (1)??n0?n?0.3?n?0.7n0?nmin?0.7n0 n0Ce?N?UN?INRa220?68.7?0.224??0.136Vmin?1?r nN1500n0?2201618rmin?nmin?0.7?1618?1133rmin Ce?Nnmax1500??1.324 nmin11332200.224?Rn??68.7 0.1360.136(2) D?(3) 1133??解得Rn?0.736?

(4) P1?UNIN?220?68.7?15.1kW

P2?9.55?0.136?68.7?2?3.14?1133?10.6kW

602PRn?INRn?68.72?0.736?3474W

15、 他励直流电动机的数据为PN=13kW，UN=220V， IN=68.7A， nN=1500r/min，Ra=0.224Ω。如果采用降低电源电压调速，要求δmax=30%，求：

（1）电动机拖动额定负载运行时的最低转速。 （2）调速范围。

（3）电源电压需调到的最低数值。

（4）电动机拖动额定负载运行在最低转速时，从电源输入的功率及输出功

率（不计T0）。

答： (1) ?nN?n0?nN?1618?1500?118rmin

??0.3?118?nN?393rmin ?0.3?n0min?0.3n0?nmin?n0min??nN?393?118?275rmin (2) D?nmax1500??5.5 nmin275Umin?Umin?53.4V Ce?N(3) n0min?(4) PW 1?UminIN?53.4?68.7?3672P2?TN???9.55?0.136?68.7?6.28?275?2568W 6016、他励直流电动机PN=29kW，UN=440V，IN=76A， nN=1000r/min，Ra=0.376Ω，

采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速n0min=250r/min，最高理想空载转速n0max=1500r/min，试求： （1）T=TN时的最低转速及此时的静差率。 （2）拖动恒功率负载P2=PN时的最高转速。 （3）调速范围。 答： Ce?N?n0?UN?INRa440?76?0.376??0.411Vr?min?1 nN1000440?1071rmin?nN?1071?1000?71rmin 0.411(1) nmin?n0min??nN?250?71?179rmin

??n0min?nmin250?179??0.284

n0min250(2) n0max?440?1500(设x为弱磁系数)

x?0.4111071x??0.714 1500?n?1500?RaT

0.714Ce?N?0.714CT?N当P2?PN时,设电机转速为nx，转矩为Tx

?Tx?22πnx60PN?PN?Tx? 代入机械特性中,整理得 602πnxnx?1500nx?126675.9?0 解得 nx?1410rmin或90rmin

?拖动恒功率P2?PN时最高转速为1410rmin. (3) 弱磁时拖动T?TN恒转矩负载的转速

n?1500?0.376?76?1364rmin

0.714?0.411?0.714

?D?1364?7.62 179 第三章

1、一台三相异步电动机额定值如下，已知：PN=30kW U1N=380V， nN=725r/min 过载能力λT=2.2求。

1）电动机的机械特性的实用表达式。 2）电动机能否带动额定负载启动。

解：（1）额定转差率

sN?n1?nNn1

额定转矩 最大转矩

TN?9550PNnN

Tmax?λTTN

临界转差率

机械特性实用表达式

（2）电机起动时s=1带入得Tst小于TN故不能带动额定负载起动

2、一台三相绕线转子异步电动机，已知：PN=75kW，nN=720r/min I1N=148A，

ηN=90.5％，cosφ1N=0.85，λT=2.4，E2N=213V，I2N=220A。试求： （1） 电动机的临界转差率sm和最大转矩Tmax； （2） 用实用表达式计算并绘制固有机械特性。 答：（1）sN?750?720?0.04 7502sm?sN(?T??T?1)?0.04(2.4?2.42?1)?0.183

Tmax??TTN??T?9550?PN75?2.4?9550??2387.5N?m nN720（2） T?2Tmax4775? （固有特性）

sms0.183s??s0.183ssm4775?845.5N?m0.183?5.464

3、一台绕线转子异步电动机，其额定数据如下PN=60kW nN=577r/minI1N=133A I2N=160A E2N=253V λT=2.9

Tst?Ts?1?1） 求电动机的启动转矩

2） 当该电动机以转速200提升0.8Tn的重物，则转子中应串入多大的电阻R1 3） 如带位能性负载Tl=Tn，以转速200下降重物时，应串入电阻R2=？

解：sN?n1?nNPTN?9550Nn1 n1=600 nN

r2?sNE2N3I2N（1）起动时s=1，（2）转差率sN?

n1?nN n1临界转差率sm1?s1[?TTNTL?(?TTNTL)2?1] Sm1=0.10舍去；Sm1=4.76，转子串入

附加电阻为R1?（Sm1?1）r2 Sm（3）转差率sN?n1?nN

n1 公式同上

第七章

1、7-4 设计某机床刀架进给运动的控制线路，具体要求如下：

按下起动按钮后，刀架开始进给，到一定位置时，刀架进给停止，开始进行无进给 切削，经过一段时间后刀架自动返回，回到原位自动停止。

答：KM1控制刀架进给，KM2控制刀架返回，SQ1进给终止处，SQ2原位处。

KM1KM1FUSBSQ1SQ1KM2FRKTKTSQ2KM1KM2KM2

7-5 某机床主轴由一台异步电动机拖动，润滑泵由另一台异步电动机拖动。要求：

(1)主轴必须在油泵开动后，才能起动；

(2)主轴正常为正向运行，但为调试方便，应能正反向点动； (3)主轴停止后，才允许油泵停止。 试设计电气控制线路。

答：KM1轴正向运行，KM2轴反向运行，KM3泵机运行。

FUKM3SB6SB3KASB4KASB5SB1SB2KM3KM2KM1KM2KM1KAFR 7-7 皮带运输机是由异步电动机拖动的。试设计由三台皮带运输机组成的运输系统电气控制线路，要求如下：

(1)起动时，三台皮带运输机工作顺序为3、2、1，并要有一定的时间间隔； (2)停车时，三台皮带运输机顺序为1、2、3，也要有一定的时间间隔； (3)具有必要的保护措施。 答：主电路图为：

#

#

##

#

#

FUKM1KM2KM3FR1FR2FR3M13~M23~M33~

控制回路电路图为：

SB1KT4SB2KM3KM3KT3KT1KM2SB3KT2KM1KT3KT3KT4KM1KT1KM2KT2KM1KM2

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