《电气传动自动化技术手册（第3版）》例题汇总1【例2-1】平稳负载角期工作制电动机容量校验实例1【例2-2】用平均损耗法校验断续工作制电动机
2【例6-1】850初轧极里传动电机整流变压器的额定数据4【例6-2】85益切轧机辅传动系统交流电抗器6【例6-3】晶闸管平均损耗
及等效额定平均电流8【例9.5.1】某轧机主传动电动机直流双闭环调速10【例11.2.5］直流传动谐波电流计算实例12【例11-
1］某轧机直流主传动整流装置的盤因数15【例11-2］某粗轧机主传动釆用交-矢舞传动，相剳屜计算17【例11-3］某三相电压源交-
直-交变频器谐波相关计算18《电气传动自动化技术手册(第3版)》例题汇总【例2.1】平稳负载长期工作制电动机容量校验实例AT机械及
工艺参数％负载转矩TL=1447N-m,起动过程中的最大静阻转矩TLmax=526N?m,X.仲要求电动机的转耍砂29
00?3000r/min,传动机械折算到电动机轴上的总飞轮力矩GDe°=\962N2。0计算负载功率：按表2?5中的公式计算
负载功率为初选笼型异步电动机，其数据为：％=500^F,〃N=2975r/min,4=2.5,最小起动转矩倍数=&虬=o
.73电动机转子飞轮力矩GDI=441N?m2,允许的最大飞轮力矩G说=3826N-m2Mn电动机的额定转矩为电动机的实
际负载率为竺吳=竺冬》心］605m初妃&=竺=。.9PN500校验最小起动转矩：假定电动机按全压起动，按式(2-7)计算最小起
动转矩为琨="xfs二％2x125N.m=972N?mK,0.852电动机的实际最小起动转矩为^4/min=
=°〃3X1605N?m=\\72N.TTl故最小起动转矩校验可以通过。(4)校验允许的最大飞轮力矩：平均起动转矩
为Tsav=0.45(7；+Tcr)=0.45(0.73+2.5)x1605N?m=2333#?m式中
Ts—^AfminG=2.57^按式(2-8)校验允许的最大飞轮力矩为''E、maxGD^m=GD^l-^\1sav^u
丿-GDI=38261-由于GD^122Nm2)>GZ^(1962N?m25622333x0.852,故允许的最大
飞轮力矩校验通过。-441N-m2=2122N"2综合上述校验结果，各项校验均可通过，故可以釆用所选的电动机。【例2.2】用平
均损耗法校验断续工作制电动机（1）机械工艺资料：Tl=39.6Nm折算到电动机轴上的机械传动系统总飞轮力矩GZ）：=10.8N
?秫2运转时间孔要求电动机转速n1?950r/min:釆用机械制动器制动，工作周期7；=20s；每个周期起动一次，稳态19
.3,，（2）初选ZSL絕6D-31型封闭及自带内冷风扇式电动机，其PN25=7.5kW,IN25◎〃N=950r/minTe
=3TN25=3x75.5N-m=227N,GD^=5AN-m2,APim=765FF,A/^=738W,
M=687W,4=12瓦=0.685Q,矽=1.33Q(75°C时的)。总飞轮力矩GD2=GDI+GD%=(
10.8+5.4)N?m2=16.22V-m2（3）电动机损耗计算起动时间为1)=-6.2x950=375(吳鬲)
375(0.9x227-39.6)2)制动时间可通过调整机械制动器来获得，即株=0.15s。3)折算后电动机的实际负载持续
率为FCs二G奴了疽+九二°,75（°25：0.15）+4=0215=21.5%204)起动损耗为GZ)2湍|T
lYImL716119.1k八「162x95()239.6x950x0.25+[716119.1''X1+9.尸2丿1+匝气7
=3840丿1.33丿5)稳态运转时的损耗为/a==—A=0.622A【N2519.3Tst=TL=39.6N-m
ET)习/-、2+団赤1st=【N25396=19.30.622+(l-0.622)x—A=15.8AN252+域
，t|+687x4丿=5610丿6)制动损耗为零。因米用机械制动，故制动时损耗\Ab=07）总损耗为8）平均总损耗为￡ZU
=M+皿+呵=(3840+5610)丿=9450Jy\a団av=―~（4）发热校验1）折算系数为FCn0.
25-04叫+(1-戶0.25+(1-0.25)0.5■2）停转率为3)丄史土竺心°L20折算到FCn=25%时的
平均损耗为%4724)5)団K"C{FCS+C^FCo)=0.4(0.215+0.5x0.78)=在FCn=25
%时，电动机允许的总损耗为\PN25=田c+感^=(687+765+738)吹=2190匹湫电动机的负载率为￡=団
心5=12^2.=0.89=89%団.252190通过上述计算可知，所选电动机发热校验通过，可以釆用。【例6-1】
850初轧机主传动电机整流变压器的额定数据850初轧机主传动电机数据：额定容量为2800不，额定电压为750/,额定电流为405
0/,电枢回路电阻为12.12x10—3。，最大工作电流为2x4050/。变流装置釆用双并联12脉波全控三相桥线路主电路，见图6-
50,计算整流变压器的额定数据。\qf图6-50主传动系统主回路原理图⑴变压器二次相电压叩中,按式(6-46)选取N!卩%顷险+华
5枷&/+皿TT_k/枷丿Ex/草■\从表6.6中查得双并三相桥变流线路计算系数：K沙=2.34,Kx=0.
259；阻抗电抗百分值按估算值e=12预选。其他参数："0.95,%^=0.940皿=20。)，釆用速度调节系数电压调节裕
度K班=0.05。因此有"750+(2-1)12.12x10—3x4050+2x1.5T_122.340.95x0
.94-0.259x亠x2-0.05100当变压器二次为H0)联结时，二次线电压UyL=759V。按式(6.47
)校验转速超调5%及电网电压下波动5%时，相电压Uv^应当满足0.95KuS。COS0&Z1.05(U钏Anin=-+
H=arccos|COSY-2Kx—^-/〃max)I100IMNJ最小安全角/=20°,所以月mi
n-arccos|cos20°-2x0.259x-x2|=35.4°"min"100丿满足：(0.95X2
.34x438xcos35.4。/=793V大于1.05(750-1212x10-3x4050)T=736Ko(
2)变压器二次相电流/知的计算如下：对二次绕组按乂丫)联结，有/疑=WdN，由表6-6得KIV=0.408,故S
=0.408x4050^=1652^对二次绕组按”△）联结，有砺=±x16524=954力S1=叫袞匕Ud°IdNKu
v（3）变压器I1）一次容量二次求出。其中，网=3,宙表6-6查得Kil=0.79,K沙=2.34,空载输出电压=2.34U
顾=1025Y,所以S=3x2^x1025x4050以=42044以2.342）二次容量$2=m2知dNKUV4050
以=4343以3）等值容量lf）Sr=5（S+S2）=427ME4m2=6,由表6-6查得KIV=0.408,
所以【例6-2]850mm初轧机辅传动系统交流电抗器850mm初轧机辅传动系统釆用公共电源变压器供电（见图6?51）。电动机数据
：Ml.M2、M3为90以220厶450/；M4、M5实际使用负载为56RF、140K450A；A/6为724肌220K
360A；变流器釆用三相全控桥，计算交流电抗器的额定数据。图65轧机辅传动公共变压器供电系统0.04x丄x230103=—
—（1）公共电源变压器二次线电压为U人绝30T,变压器二次线电流为面肠=幻以如，由表6.6查得=0.816,等效额定直流电流为6
【dN=/枷（，）z=l式中k——考虑负载重叠出现的系数，取S0.8；1网——单台电动机的额定电流。IdN=0.8（450
x5+360）力=2088,二次线电流而疑=0.816x20882=1704力变压器容量为St=700kVA.阻抗电
压百分数e/100=4%。（2）交流电抗嚣电感量，接式（6?57）选取。爲、歸、L3电感值为L=―些丝屜_xlO3=虫
xlO3mH=0.046秫HxO.8167^2^x50x0.816x450额定电流有效值Iv=KivImn=36SA,允许
2倍过载。L。电感值为0?04够北230L=―°"''。顾—xlO3=皇——x\03mH=0.05SmH额定电流有效值
Iv=KIVIMN=295Af允许2倍过载。同时公共电源变压器容量￡=700k以，为5倍以上单台传动电机的额定容量，允许采用交流
电抗【例6-3】晶闸管平均损耗及等效额定平均电流国产KP-500系列晶闸管的门槛电压“0^0.既，斜率电阻&=0.0011。，计
算&（冰）=500力，导通角人为180。时的平均损耗疫沐同导电角人时的等效额定平均电流&（成）（人）。X救的3；/=〃0&印
）+1572=1078%解人=1部沖寸，&恣料500/波形系数丁=1.57,（见表6-12）,利用式（6-63）得同时利用
式（6.63）,还可算得同一功率损耗PAV=\^W，但不同导通角人时的等效电流平均值。2=120°时，波形系数/=1.88
（查表6-12）,利用式1.882&/衆（州）+〃0&（妍）=1078FF求解得&W）亍433.6（人=120。）人=6
0。时，波形系数f=2.78（查表6-12）,利用式求解得2.78软后印）+%&（“）=1078W$赤（疚）=312，（
；1=60。）因此在设计和使用时依此类推，可求出其他导通角时的电流平均值。显然，同一晶闸管在相同功率损耗时，流过器件的电流平
均值&（脉）有很大不同。而且导通角越小，电流平均值的降低亦越加明显,务必注意。（2）方波电流（主电路为无限电感，见图6.54）的
平均损耗（W）为^av=~^~f（饥0+/沮也（6-66）J0所以图6.54方波（导通角为；I）时电流波形^AV="。卷卷
以&=uoh（AV）+fh（AV^i（6-67）式中&（“）——导通角为人时，流过晶闸管的电流平均值，即1T（AV）~
f——导通角为人时波形系数，即表6-13为不同导通角时的波形系数值。表6-13波形系数取值导通角人30。60°90°120°150
°180°波形系数/3.462.4521.731.551.419【例9.5.1］某轧机主传动电动机直流双闭环调速某轧机主传动电动
机参数：441CL4,允许直流电动机，额衫功率PN=4000kW,额定电枢电压Un=1000F,额定电枢电流始电流过载倍数
2.5倍，额定转速r=60r/min，额定励磁电流1^=162.8A,电枢转动惯量丿=24251^2,电枢回路於向极及
芯偿绕组）电阻月=0.01803。，电枢回路电感La=1392mH,励磁回路电阻人/=1.1570,励磁回路电感￡/=1.8
2H。◎电枢回路釆対三相桥式可逆晶闸管变流装置，采用数字控制装置构成电枢电流内环、速度外环的双闭环调节控制系统；励磁回路采用三相
桥式晶闸管变流装置供电，构成励磁电流闭环控制。根据以上电动机技术数据，确定：-电枢回路电磁时间常数?电枢回路放大系数Ka?电枢晶闸
管变流装置放大系数虹=1.392xl0Lm077sRa0.01803a忌勢—1000RaIaN0.01803x4410、
$?12.577(9-66)(9-67)(9-68)Kql.55?电枢电流反馈放大系数(9-69)"=土=。.4-电动机的加速时
间常数（或电动机积分时间常数）375(9-70)1、电枢电流环由于数字控制系统对电动势扰动、对电流断续进行了较好补偿，在进行电流环
分析时，可完全忽略电动势扰动及电流断续的影响。三相桥式晶闸管变流装置惯性时间常数取1.67瓜，电流反馈滤波时间常数取为l%s,
按照9.2.2.1节,合计小时间常数为云=3.2mso根据9.3.3节，励磁电流调节环传递函数为戶（S）=匕空旦一WsKa(9
-71)v4s+l0.4x1.55x12.577—kxT\s（Ls+lX"s+l）—z''Tj（0.00
325+1X0.0775+1）按照对称最佳方法将电枢电流环设计校正成典型I坦系统，电流调节器积分时间常数和比例系数灼分别
为皿組=ta=0.077s匕=1虹=x0,077r1.5432KiXKsKa云2x0.4x1.55x12.5770
.0032则电枢电流环开环传递函数为7.798丨50.0775+1(9-72)售%⑴0.0775X(0.0775+
1X0.00325+1)电枢电流环框图见图9-34o0.07MI0,077^7.798(O077bl)(QOO32sH)图9-
34电枢电流环传递函数框图电枢电流环闭环传递函数为(9-73)Fc（s）=0.0032252+2x0.00325
+1(9-74)由于速度环的截止频率远高于电枢电流环的截止频率，且电枢电流环闭环传递函数分母中的项的系数远小于项的系数，因此电枢
电流环闭环传递函数分母中的项可被忽略，则电枢电流闭环传递函数等效成一惯性环节，即兀（S）a———e0.0064s+1按照9.
422节，电枢电流环动态响应时间为妇=4.72x0.00325?0.015152、速度调节环速度调节环传递函数见图9-35,电
流环为按照典型I型系统校正后的等效传递函数，速度反馈系数为1,反馈滤波时间常数4ms。比例积分（PI）调节器，并按典型II为满足
系统无静差及抗扰动要求，速度调节器采用型系统进行设计。按照9.2.2.1节关于多个小时间常数的简化方法，得&=1.2（2云+7
；1）=12（0.0064+0.004）s=0.01248s幻0.0125s图9-35速度环传递函数框图弓一等效惯性吋回常
数按照对称最佳法，调节器积分时间常数为乌=4%=0.05s调节器比例系数为Ksr=圣虹=°4x°.24-注3.84s
2Ks42x1x0.01蹲【例11.2.5］直流传动谐波电流计算实例某轧机直流主传动谐波电流计算某钢厂轧机直流主传动电网供电
单线图见图11-1。31500kVA0SklOkVII段%5600kVADyd10kV/2x750V3500kW75V5
200A5000kW860V6350A机$时四辐万能轧机图U-1＜机电网供电单线图8000kVADyd10kV/2x83
0V图11-1中10丫II段母线的短路容量Sk数值如下:最小运行方式时：5火或=212.8M4丫最大运行方式时：SKmax
=263.6MAV轧机负载情况如下：四辐万能轧机两辐轧机12000,最大冲击电流：8900力8000?9000,正常轧制电流：
6000?8000力两辐轧机10/母线各次谐波电流按正常轧制时考虑，正常轧制时整流变压器一次电流基波有效值：23750L
=8000xJ-x—x—^-A=468AV37J：10000按式(11?14)和表11.6,由于整流变压器为Ddy联结，
为12相整流，故按m=12取处之值。计算出相应各次谐波电流有效值为15=0.30/1/5=0.30x468/5力
=28.08力Z7=0.30/1/7=0.30x468/7力=20.06AIn=0.75/1/11=0.7
5x468/1廉=31.9L4Z13=0.70/1/13=468/13^=25.20A按正常轧制时考虑，正
常轧制时整流变压器一次电流Z17=0.20/]/I祢芈20x468/17/=5.51A/19=0.15/1/19
=0.15x468/19^=3.69AI23=012^^23=0.25一必68/23力=5.09AI25=
0.20L/25=0,20x468/25A=3.74力四辐万能轧机母线各次谐波电流基波有效值为=9000x3
勿10000583,按式（11.14）和表11.6,由于整流变压器为Ddy联结，为12相整流，故按m=\2取統之值。计算出
相应各次谐波电流有效值为按式（11-8）,计算出10次￥母线各次总谐波15=0.30/1/5=0.30x583/5力=3
4.9棚/7=0.30/1/7=0.30x583/7^=24.99力In=0.75/1/11=0.7
5x583/1廉=39.75瘀/13=0.70/1/13=0.70x583/13力=31食4Z17=0.20
/1/17=0.20x583/17力=6^"/19=0.15/1/19=0.15x583/19^=4.60力
/23=0.25L/23=0.25x583/23力=6.34人125=0.20/1/25=0.20x583/
25』=4.60两辐轧机与四辐轧机母线各次总谐波电流电流为力5=V28.082+34.982+1.28x28.08x34
.9874=57.1棚力7=a/20.062+24.992+0.72x20.06x24.99A=
37.25力勺1=a/31.912+39.752+0.18x31.91x39.75^=53.17力Z/13=
^25.202+31.392+0.08x25.20x31.39^=41.03N￡I\7=a/5.512+6.86
2^=8.80NZ/19=a/3.692+4.602^=5.90A力23=J5.092+6.342/=8
l3A力25=73.742+4.662^=5.98力2.TCR动态无功补偿装置谐波电流计算某TCR动态无功补偿装置，
其额定电压为1",动补量为25Mvar,相控电抗器的相对阻抗为70%，计算其在电网上产生的谐波电流。按式（11?22）,相控电
抗器基波电流的有效值为I}T=-^=xl03=,25^103A=1443.4AV3C/73x10由表11-10,按Z
=70%查得力次谐波电流最大值与基波电流之比，再乘以相控电抗器基波电流的有效值IXT,即可求得无功补偿装置在10修电网占燧
為各次檎涂电流有效值分别为Z5=7.21%X1443AA=104.07力Z7=3.67%x1443.4力=52.
97力Iu=1.38%x1443.44=19.92力如=1.01%xl443.4Z=14.584117=0.61%
x1443.4M=8.80AZ19=0.46恣曄.44=6.64AI23=0^^:1443.4A^62AI?
s=0.28%x1443.4力=4.04力3.交■直■交娈赢器谐波电流计算某三相电压源交■直-交变颇器的数据如下:
额定输入电压：380K额定输出电流：3704变频器的基波功率因数：＞0.98变频器的整流器为三相桥式整流，输入侧有进线电抗器。计算
变频器在100%负载率时的各次谐波电流。由表11-9,即可求得各次谐波电流的有效值分别为15=370x32%，=118.440
=370x9.1%Z=33.67力41=370x6.2%N=22.94』匕3=370x3.5%力=12.95力
匕7=370x2.5%。=9.25/匕9=370x1.9%幺=7.03力&3=370x1.3%力=4.8L41
25=370x1.2%力=4.44力【例11-11某轧机直流主传动整流装置的功率因数某轧机直流主传动供电单线图如图11?2所
示，各有关设备的主要参数如下:图11-2直流主传动供电单线圈整流变压器：4800k以,10W/630/g=8%整流器：630
/、640CU三相桥式可逆整流直流电动机：3150DF,630f,540（U计算直流电动机在额定条件下工作时整流装置的功率因数
。（1）整流装置触发延迟角。由式Umn+叫成,、630+2xl.5cosa=+KYuk1-0.5x8%=
0.7843KuvUv^x1.35x630a=arccos（0.7843）=38.34°=0.6692rad（2
）整流装置换相重叠角/由式（6-2@可得/=arccos[cosa-2Kxxuk]~a=arccos[0.7843-2x0.
5x8%]-38.34°=45.23。—38.34。=6.89。=0.1203rat/（3）电流基波与电压的相位差0i由式
（11-35）可得V689°°=。+七=38.34。+—=41.78。122（4）基被因数1/由式（11-36）可得I
37V32/y\37r-/7tsin（//2）I37t32/0.1203—IxxV31—0.1203冗sin（6
.89°/2）=0.9603（5）整流装置的功率因数人由式（11?33）可得2=vcos（px=0.9603xco
s41.78°=0.716另外，也可直接用功率因数的定义式（11-29）来计算功率因数。电动机在额定条件下工作时，若忽略整
流装置的损耗，整流装置输入端（电源侧）的有功功率F就等于电动机的额定输入功率，即P=U肋vxl网=630x5400x10一
3人匹=3402引F对于三相桥式整流系统，整流装置输入电流的有效值，可按下式计算:X5(11-37)式中右一整流申流平均值。31-
0.1203x3勿|x5400t4=438U电动机在额定条件卞工作时右=5,整流装置输入电流的有效值/为整流装置输入端的视
在功率S为S=y^UI=V^x630x4381x10一3&以=4781&E4由式（11.29）,整流装置的功率因数人为^
=p/S=3420/4788=0.711两种计算方法结果是一致的。【例11-2]某粗轧机主传动釆用交■交变频传动，相关
功率计算某粗轧机主传动釆用交-交变频传动方式，三相交■交变频器的主电路单线图可见图11-4o各有关设备的主要参数为：主变压器：7
600灯41(^^/1150/,。“三裂解￥主传助电动机：4200用\1650厶1566力同步电动机，效率=0.95计算同步电
动机在额定状态下运行时，从变频器输入端观察的功率因数：(1)变趣蜀。虞小触发延迟角:考虑变频器的相电压为梯形波(交流偏置)，贝Oc
os^按下式计算：COS^min=三，~(11-58)式中A——电动机额定电压；U2——主变压器二次线电压有效值。co
scr因而可得(2)功率因数;I：由式(11-57)得2=0.95coscos(p=0.95x0.751x1=
0.713此外，也可直接从功率因数的定义式(11?29)来计算功率因数。由式(11?51),电动机在额定条件下工作时，从变频器输
入噸''紮，其视在功率，为S]=3.48U”oIk=3.48x10x1566/(10/1.15,以=6267戚4若忽略
损耗，从变频器输入端观察，其有功功率3就等于电动机的额定输入功率，即Pj=4200/0.95A;步=442伙不因而功率因数人
为A=PI/SI=4421/626=0.705两者计算的结果是相近的。【例11-3］某三相电压源交-直-交变频器谐波相关
计算某三相电压源交■直■交变频器的数据如下：额定输入电压：380K额定输出电流我210A变频器的基波功率因数：＞0.98变频器的整
流器为三相桥式整流，输入侧有进线电抗器。计算变频器在100%和50%负载率时的功率因数。(1)100%.瘢率时的功率因数：由表11?9,负载率100%时，变频器网侧电流的总有效值/和基波有效值与变频器输出电流/列的比值分别为I.r71002+322+9.12+6.22+3.52+2.52+1.92+1.32+1.22皿。/1/jon==105.69%/1//列=100%v负载率为100%时的功率因数/io。％为100/105.69=0.946为00%=0.98x0.946=0.927(2)50%负载率时的功率因数：由表11-10,负载率为50%时，变频器网侧电流的总有效值/和基波有效值与变频器输出电流/彼的比值分别为I/】ON-=56.00%a/502+322+8.92+4.12+2.32+1.82+1.22+0.822+0.692100A77^=50%基波因数，为1/=/]//=50/56.00=0.893负载率为50%时的功率因数人50%为“50%=0.98x0.893=0.875今生QQ35277786整理今生QQ35277786整理今生QQ35277786整理今生QQ35277786整理今生QQ35277786整理今生QQ35277786整理在线视频：1000F.ke.qq.com#QQ^8043812在线视频：1000F.ke.qq.comQQ^8043812在线视频：1000F.ke.qq.com#QQ^8043812在线视频：1000F.ke.qq.com#QQ^8043812 |
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