第二部分（直流电机的电力拖动，思考题与习题）

第二部分 直流电机的电力拖动

思考题与习题

1、什么叫电力推拖动系统？举例说明电力拖动系统都由哪些部分组成。 2、写出电力拖动系统的运动方程式，并说明该方程式中转矩正、负号的确定方法。

3、怎样判断运动系统是处于动态还是处于稳态？

4、研究电力拖动系统时为什么要把一个多轴系统简化成一个单轴系统？简化过程要进行哪些量的折算？折算时各需遵循什么原则？

5、起重机提升重物与下放重物时，传动机构损耗由电动机承担还是由重物承担？提升或下放同一重物时，传动机构的效率相等吗？

6、电梯设计时，其传动机构的上升效率η<0.5，若上升时η=04，则下降时的效率η是多少？若上升时负载转矩的折算值TL=15N·m，则下降时的负载转矩折算值为多少？

7、从低速轴往高速轴折算时，为什么负载转矩和飞轮矩都要减小？ 8、起重机提升某一重物时，若传动效率小于0.5，那么下放该重物时传动效率为负值，此时的特理意义是什么？

9、生产机械的负载转矩特性常见的哪几类？何谓位能性负载？ 10、表1中所列各电力拖动系统的数据不全，请通过计算把空格填满，计算时忽略电动机的空载转矩。

表1

系统 电磁转矩 实际负载转矩 序号 Tem/N·m T’L/N·m 1 80.5 2 15 3

传动机构 电动机的负载转矩 运行 TL/N·m 12 44.5 状态 恒速 恒速 效率η 速比k 0.75 0.8 1 1

20 12 1 4 5 17.6 128 78 0.85 8 5.5 16.5 减速 11、表2所列电动机拖动生产机械在稳态运行时，根据表中所给数据，忽略电动机的空载转矩，计算表内未知数据并填入表中。

表2

生产机械 切削力或切削速度电动机转重物重 或升降速速度v/m·s-1 n/r·min F,G/N 刨床 3400 0.42 975 起重机 9800 提升1.4 1200 下降1.4 电梯 1500 提升1.0 950 下降1.0 传动效率 负载转矩 电磁转矩 TL/N·m 0.80 0.75 0.42 2Tem/N·m 12、如图所示的运动系统中，已知n1/n2=3,n2/n3=2, GD 1=80N·m2，GD =250 N·m2，GD 3=750 N·m2，I’L=90 N·m2，（反抗转矩），每对齿轮的传支效率均为η=0.98，求折算到电动机轴上的负载转长和总飞轮矩。

(12

题) （13

题） （14题）

13、如图所示的某起重机，吊起GL=1500kg重物，已知吊钩重G0=100kg，传动机构总的速度比k=24，提升重物时的传动效率η=0.78，电动机转速n=950r/min，提升速度vL=0.8m/s，忽略电动机的空载转矩，求:（1）提升重物

2

222时（计及吊钩重），计算其负载功率和电动机输出功率的大小（取g=9.8m/s2）;（2）提升重物时电动机的电磁转矩；（3）若将该重物仍以VL=0.8m/s2的速度下放，计算这时电动机的电磁转矩及输出功率。

14、如图所示所一龙门刨床的主传动机构图，齿轮1与电动机轴直接联接，各齿轮的齿数及飞轮矩如下 ：

Z1=20， GD 1=8.3N·m2; Z4=64， GD 4=56.8N·m2; Z2=55， GDZ3=38， GD

2 222=40.2N·m; Z5=30， GD=37.3N·m2; =19.6N·m; Z6=78， GD=137.2N·m2;

2

26

2

25

23

工作台G1重14715N（1500kg）,工件G2重9810N（1000kg）,切削力

FL=9810N，切削速度VL=43m/min，传动效率η=0.8，齿轮6的节距t6=20mm，电动机转子的飞轮距GD 统总的飞轮距。

2M=230N·m2，求折算到电动机轴上的负载转矩及系

15、电动机的理想空载转速与实际空载转速有何区别？

16、什么叫固有机械特性？什么叫人为机械特性？他励直流电动机的固有特性和各种人为特性各有何特点？

17、什么叫做机械特性上的额定工作点？什么叫做额定转速降？ 18、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？一般来说，若电动机的机械特性是向下倾斜的，则系统便能稳定运行，这是为什么？

19、在下列的图中，哪些系统是稳定的？哪些系统是不稳定的？

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20、他励直流电动机稳定运行时，其电枢电流与哪些因素有关？如果负载转矩不变，改变电枢回路的电阻，或改变电源电压，或改变励磁电流，对电枢电流有何影响？

21、直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么后果？ 22、怎样实现他励直流电动机的能耗制动？试说明在反抗性恒转矩负载下，能耗制动过程中的n、Ea、Ia及Tem的变化情况。

23、采用能耗制动电压反接制动进行系统停车时，为什么要在电枢回路中串入制动电阻？哪一种情况下串入的电阻大？为什么？

24、实现倒拉反转反接制动和回馈制动的条件各是什么？

25、试分别说明在反抗性恒转矩负载和位能性负载下，将他励直流电动机的电压反接后，最终将进入什么运行状态？

26、当提升机下放重物时，要使他励电动机在低于理想空载转速下运行，应采用什么制动方法？若在高于时想空载转速下运行，又应采用什么制动方法？

27、试说明电动状态、能耗制动状态、回馈制动状态及反接制动状态下的能量关系。

28、直流电动机有哪几种调速方法，各有何特点？

29、什么叫静养率？它与哪些因素有关？为什么低速时的静差率较大？ 30、电动机在不同转速下的容许输出转矩和功率是由什么决定的？ 31、何谓恒转矩调速方式及恒功率调速方式？他励直流电动机的三种调速方法各属于什么调速方式？

32、为什么要考虑调速方式与负载类型的配合？怎样配合才合理？ 33、串励电动机为什么不能实现回馈制动？怎样实现能耗制动和反接制动？

34、怎样改变他励、并励、串励电动机及复励电动机的转向？

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35、串励电动机为何不能空载运行？

36、积复励电动机与他励、串励电动机比较有何特点？

37、他励直流电动机的数据为：PN=10kW，UN=220V，额定电枢电流IN=53.4A，额定转速nN=1500r/min，Ra=0.4Ω，求：（1）额定运行时的电磁转矩、输出转矩及空载转矩；（2）理想空载转速和实际空载转速；（3）半载时的转速；（4）n=1600r/min时的电枢电流。

38、电动机数据同题2—37，试求出下列几种情况下的机械特性方程式，并在同一坐标上画出机械特性曲线。（1）固有特性；（2）电枢回路串入1.6Ω电阻；（3）电源电压降至原来的一半；（4）磁通减少30%。

39、他励直流电动机的UN=220V，IN=207.5A，Ra=0.067Ω，试问：（1）直接起动时起动电流是额定电流的多少倍？（2）如限制起动电流为1.5IN,电枢回路应串入多大的电阻？

40、他励直流电动机的数据：PN=7.5kW，UN=110V，IN=85.2A，nN=750r/min，Ra=0.13Ω，如采用三级直动，最大起动电流限制为2IN，求各段起动电阻。 41、他励直流电动机的数据：PN=2.5kW，UN=220V，IN=12.5A，

nN=1500r/min，Ra=0.8Ω，求：（1）当电动机以1200r/min的转速运行时，采用能耗制动停车，若限制最大制动电流为2IN，则电枢回路中应串入多大的制动电阻；（2）若负载为位能性恒转矩负载，负载转矩为TL=0.9TN,采用能耗制动使负载以120r/min转速稳速下降，电枢回路应串入多大电阻。

42、一台他励直流电动机，PN=10kW，UN=110V，IN=112A，nN=750r/min，Ra=0.1Ω，设电动机带反抗性恒转矩负载处于额定运行。求：（1）采用电压反接制动，使最大制动电流为2.2IN，电枢回路应串入多大电阻。（2）在制动到n=0时，不切断电源，电机能否反转？若能反转，试求稳态转速，并说明电机工作在什么状态。

43、一台他励直流电动机，PN=4kW，UN=220V，IN=22.3A，nN=1000r/min，Ra=0.91Ω，运行于额定状态，为使电动机停车，采用电压反接制动，串入电枢回路的电阻为9Ω，求L（1）制动开始瞬间电动机的电磁转矩；（2）n=0时，电动机的电磁转矩；（3）如果负载为反抗性负载，在制动到n=0时不切断电源，电机能否反转？为什么？

44、一台他励直流电动机，PN=10kW，UN=220V，IN=53.4A，nN=1500r/min，Ra=0.41Ω，该机用于提升和下放重物，求（1）当Ia=IN时，电枢回路分别串

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