nn0BAC0TLT?n0nEDE

习题4-4附图

4-5 采用电动机惯例时他励直流电动机电磁功率Pem?EaIa?TΩ?0，说明了电动机内机电能量转换的方向是机械功率转换成电功率。那么是否可以认为该电动机运行于回馈制动状态? 或者说已是一台他励发电机? 为什么?

答 他励直流电动机运行时Pem?0，说明T与n方向相反，因此电动机运行于制动状态。制动运行状态包括回馈制动运行、能耗制动运行、反接制动过程及倒拉反转等制动状态，而直流发电机状态仅仅是回馈制动运行这一种。因此仅仅从Pem?0说明电机是一台发电机的看法是错误的。判断他励直流电动机运行于发电机状态还必须增加一个条件，即运行于回馈制动状态的条件是：① Pem?0；②P1?UIa?0，即机械功率转变为电功率后，还必须回馈给电源。

4-6 一台他励直流电动机拖动卷扬机，当电枢接额定电压，电枢回路串入电阻时提升重物匀速上升时，若把电源电压突然倒换极性，电动机最后稳定运行于什么状态? 重物是提升还是下放? 画出机械特性图，说明中间经历了什么运行状态?

答 当端电压为额定值、电枢回路串入电阻，拖动重物匀速上升时，电机运行于电动机状态，即正向电动状态。若将端电压突然倒换极性，则电动机最后将稳定运行于反向回馈制动状态，使重物匀速下放。下面利用机械特性进行说明。

如图所示，不计空载转矩，负载转矩大小为TL，直线1是电机的固有机械特性，

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即

n?UNRa???T ?T?n02Ce?NCeCT?N直线2是端电压等于额定值、电枢串接电阻时的人为机械特性，即

n?UNR?Rs????T ?aT?n02Ce?NCeCT?N直线3是端电压极性改变、电枢串接电阻时的人为机械特性，即

n??UNR?Rs????T ?aT??n02Ce?NCeCT?N端电压极性改变前，匀速提升重物时的工作点为A；端电压极性改变后，运行的工作点为E。从A点到E点，中间经历的状态有：①BC段，运行于反接制动状态；②CD段，为反向电动状态；③DE段，在负载转矩作用下继续反向升速，运行于反向回馈制动状态。

nn0BA12CTLT?n0DE3图4-34 习题4-6附图

4-7 什么叫电力拖动系统的过渡过程? 它有几种性质? 引起过渡过程的原因是什么? 从理论上讲过渡过程的时间是多少? 工程实际上如何计算?

答 在电力拖动系统中，由于转矩平衡关系遭破坏，导致系统从一种稳态向另一种稳态过渡的过程，称为电力拖动系统的过渡过程。

系统在从一个稳态点进入另一个稳态点时，之所以不能瞬间完成，需要有一个

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过程，是因为系统中存在着储存能量的惯性环节，致使其一些物理量不能突变。在电机传动系统中，实际存在的惯性环节较多，有机械惯性、电枢回路电磁惯性、励磁回路电磁惯性及热惯性等等。这些惯性环节对电动机在过渡过程中各参量变化的影响形式不尽相同，在不同的传动系统中的表现也不相同。对于一般的他励直流电动机拖动系统，只需考虑机械惯性引起的机械过渡过程即可。只有当电枢回路串入较大电感时，才同时考虑机械与电磁两种惯性。

从理论上说，从一稳态点过渡到另一稳态点的过渡过程时间是无限长的，无法也无需具体计算，工程上常用（3~4）TM来估算。

4-9 静差率与机械特性硬度有什么关系? 又有什么区别?

答 静差率是指在同一条机械特性上，从理想空载到额定负载的转速降?n与理想空载转速n0之比。用?表示之，即???nn0?n 。静差率?反映了系统相对稳?n0n0定性。显然，电动机机械性越硬，静差率就越小，转速的相对稳定性就越高。静差率与两个因素有关。一方面，当n0一定时，机械特性越硬， ?n越小，静差率?越小；另一方面，机械特性硬度一定时，n0越高，?越小。

但静差率与机械特性硬度两者之间又有区别，两条相互平行的机械硬度相同，但静差率却不同。同样硬度的特性，理想空载转速越低，静差率越大，越难满足生产机械对静差率的要求。

4-9 静差率与调速范围有什么关系? 为什么要同时提出才有意义?

答 调速范围D与静差率?两项指标是相互联系，相互依存的。采用同一种方法调速时，?数值较大，即静差率要求较低时可以得到较高的调速范围。若?一定时，采用不同的调速方法，其调速范围D不同。

另一方面，静差率与调速范围又是相互制约、相互限制的。系统可能达到的最低转速决定于低速特性的静差率，因此，D受低速特性的?的制约，即调速范围必须在具体的静差率限定下才有意义。

因此，对于需要调速的电机传动系统，必须同时提出来静差率与调速范围这两项指标。

4-10 什么叫恒转矩调速方式? 什么叫恒功率调速方式? 它们各自与什么性质

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的负载配合才合适?

答 在采用电枢回路串电阻调速和降低电枢电压调速时，如果在不同转速时，维持电流Ia?IN，则电磁转矩T?CT?NIN?TN?常数。由此可见，这两种调速方法在整个调速范围内，不论转速等于多少，电机容许输出的转矩都为一恒值，因此称为恒转矩调速方式。当采用弱磁调速时，若保持Ia?IN不变，则电磁转矩T与转速n成反比，这时输出功率P2?TΩ为恒值。可见弱磁调速时的容许输出功率为常数，故称为恒功率调速方式。

采用恒转矩调速方式拖动恒转矩负载是匹配的，而恒功率调速方式拖动恒功率负载时是匹配的。

4-11 一台他励直流电动机额定数据如下：PN?10kW，UN?220V，IN?53.7A，

nN?3000r/min，试求

（1）固有特性；

（2）当电枢回路总电阻为50%RN时的人为特性（RN?UN/IN）； （3）当电枢回路总电阻为150%RN时的人为特性； （4）当电枢回路端电压为50%UN时的人为特性； （5）当每极磁通??80%?N时的人为特性。 解 损耗法估算Ra

1UNIN?PN1220?53.7?10?103Ra?????0.315(?)

2Ia2253.72Ce?N?UN?INRa220?53.7?0.315??0.0677 nN3000CT?N?9.55Ce?N?9.55?0.0677?0.647

（1） 固有特性方程式为

n?UNR2200.315?aIa??Ia?3250?4.7Ia Ce?NCe?N0.06770.0677 12