電機與拖動基礎(chǔ)第六章第2版許建國著習題答案.pdf

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動機構(gòu)耗矩多少 ?( 可近似吊重 物與不吊重物 , 動機構(gòu)耗矩相等 ) 6.3 解 : ( 1 ) 雙頭桿相于齒 2 的齒輪 , 桿與輪的速比 15 2 30 1 = j 安裝齒輪 3 與齒輪 6 的兩根的速比 33.4 15 65 2 = j 卷筒 5 與輪 7 的速比 3.0 500 150 3 = j 輪 8 是動滑輪 , 鋼的運行速度是重物提升速度的 2 倍 , 卷筒 5 的速 m i n /28.15 5 . 0 1222 5 r D v n = = 電動機的速 m i n /99233.41528.15 215 r j j n n = 吊、重物、輪 8 折算到電動機上的飛輪矩 2 Z GD =365 22 n Gv = 22 992 2.01960049087365 + ）（ =0.3 N m 2 折算到電動機上的系統(tǒng)總飛輪矩 2232221282722212625212423222120 )( Z GDj j j GDGDj j GDGDj GDGDGDGDGD += =(5.59+0.98) 3.0 3 . 033 . 4 15 92.392.3 33 . 4 15 00.29400.98 15 05.1794.2 222222 + + + + + + + =6.57+0.09+0.093+0.02+0.3=7.073 N m 2 ( 2 ) 重物、輪 8 及吊在卷筒 5 上生的矩 m NRFT .2522 2 5.0)1960049087( 2 1 5 =+= 重物吊起折算到電動機上的矩 m Nj j TT L .4.557.033.4152522 215 = 其中重物折算到電動機上的矩 m NT .9.53 7 . 033 . 4 15 1 2 5.019600 2 1 10 = 輪 8 折算到電動機上的矩 m NT .2.0 7 . 033 . 4 15 1 2 5.087 2 1 8 = 吊折算到電動機上的矩 m NT .3.1 7 . 033 . 4 15 1 2 5.0490 2 1 9 = 若下放動機構(gòu)效率與提升相等，重物下放折算到電動機上的矩 m Nj j TT L .18.2733.4157.02522 215 = 其中重物折算到電動機上的矩 m NT .4.26 33 . 4 15 7.0 2 5.019600 2 1 10 = 輪 8 折算到電動機上的矩 m NT .12.0 33 . 4 15 7.0 2 5.087 2 1 8 = 吊折算到電動機上的矩 m NT .66.0 33 . 4 15 7.0 2 5.0490 2 1 9 = ( 3 ) 空吊起輪 8 與吊在卷筒 5 上生的矩 m NT .72 2 5.0)49087( 2 1 5 =+= 不考動耗折算到電動機上的矩 m Nj j TT L .1.133.41572 2155 = = 考動耗折算到電動機上的矩 m NTT LL .57.17.01.1 55 = 動耗矩 m NTTT LL .47.01.157.1 550 = = 空下放折算到電動機上的矩 m NTT LL .77.07.01.1 55 = 6 . 4 一臺他直流電動機的定據(jù) : N P =54 k W , N U =220 V , N I =270 A , N n =1 150 r /m i n 。估算定運行的 a N E , 再算 Ne C 、 N T 、 0 n , 最后畫出固有機械特性。 解 : 估算定運行的 VUE Na N 20922095.095.0 = m i n )/(182.01150209 r Vn EC Na NNe = m NICICT NNe NNTN .29.469270182.055.955.9 = m i n /1209182.0220 0 r CUn Ne N = 在 n -T 直角坐系中點 A(1209,0) 和點 B(1150,469.29) 作直 , 直就是他直流電動機 的固有機械特性 , 如 6.4 所示。 6 .5 一臺他直流電動機的定據(jù) : N P =7 . 5 k W , N U = 220 V , N I =40 A , N n =1 000 r /m i n , a R =0 . 5 。拖動 L T =0 . 5 N T 恒矩運行電動機的速及電電 n /(r /m i n ) A B 1209 1150 T/N.m 469.29 6.4 流是多大 ? 解 : VIRUn CE Na NNNe a N 200405.0220 = 1 m i n ./2.01000200 = r Vn EC Na NNe m i n /11002.0220 0 r CUn Ne N = 由 a NT ICT = 可知 , L T =0 . 5 N T , AII Na 20405.05.0 = m i n /10505011002.0205.01100 00 r ICRn n n n a Ne a = 6 . 6 畫出 6 . 4 中那臺電動機電回路串入 R=0 .1 a R 和電降到 U=150 V 的兩條人 機械特性曲。 解 : 電回路串入電阻 R=0 .1 a R 后的總電阻 a a RRRR 1.1 =+= , 設(shè)定的 速降 n , 1.1 = = a N RRn n m i n /65)11501209(1.11.1 r n n N = m i n /1144651209 0 r n n n = 在 n -T 直角坐系中 , 點 C(1209,0) 和點 D(1144,469.29) 作出的直就是電動機電回路串 電阻的人機械特性 , 如 6.6 所示。 設(shè)電降到 U=150 V 的理想空速 0 n , 有 N UUn n = 00 m i n /8241209220150 00 r n UUn N = 定的速 m i n /76559824 0 r n n n N = = 點 E (824,0) 和點 F (765,469.29) 作出的直就是電動機降的人機械特性 , 如 6.6 所示。 6.6 6 . 7 出 6 . 7 所示各種情況下系統(tǒng)的運動方程 , 并明系統(tǒng)的運行。 ( 中 明的速 n 的方向參考方向 ,T 、 L T 的方向?qū)嶋H作用方向 ) n /(r /m i n ) C D E F T/N.m 1209 824 765 469.29 1144 6 . 7 解 : (a ) T - L T = 375 2 GD d t d n L T T d t d n 0 系統(tǒng)加速運行 ; (d ) - T - L T = 375 2 GD d t d n d t d n 0 d n d T L 0 中可見 d n d T 0 d n d T 0 d n d T 0 d n d T L =0 d n d T d n d T L 系統(tǒng)是不定的 6 . 9 一臺他直流電動機的定據(jù) : N P =7 . 5 k W , N U =220 V , N I =85 .2 A , N n =750 r /m i n , a R =0 . 13 。擬采用三起動 , 最大起動電流限制在定電流的 2 . 5 倍 , 求各段的起動電阻值多少。 解 : 最大起動電流 AII N 2132.855.25.2 1 = 最大起動電阻 213220 13 = IUR N 1 起動電流比 333 13.01 = a RR 2 26.013.02 1 = a RR 第一段外串電阻 13.013.026.0 11 = a RRR 52.013.04 22 = a RR 第二段外串電阻 26.026.052.0 122 = RRR 04.113.08 33 = a RR 第三段外串電阻 52.052.004.1 233 = RRR 6 .10 一臺他直流電動機的定據(jù) : N P =17 k W , N U =220 V , N I =90 A , N n =1 500 r /m i n , a R =0 . 147 。算 : ( 1 ) 直接起動的電流多少 ? ( 2 ) 若限制最大起動電流定電流的兩倍 , 有幾種方法可以做到 ? 并算出所采用方法的參多少。 解 : ( 1 ) 直接起動的電流 ARUI a Ns t 6.1496147.0220 = ( 2 ) 限制最大起動電流定電流的兩倍 , 有兩種方法 , 一是降低電源電 , 二是電回路 串電阻。 電源電降低 VRIU a N 5.26147.09022 = 電回路串入電阻 075.1147.0222.1147.09022202 = a NN RIUR 6 . 11 一臺他直流電動機定功率 N P =29 k W , N U =440 V , N I =76 A , N n =1 000 r /m i n , a R =0.376 。采用電回路串電阻方法速 , 已知最大差率 m a x =30 %, 算 : ( 1 ) 速范 ; ( 2 電回路串入的最大電阻值 ; ( 3 ) 拖動定矩運行在最低速電動機輸出功率和外串電阻上消耗的功率。 解 : ( 1 ) VIRUn CE Na NNNe a N 41176376.0440 = 1 m i n ./411.01000411 = r Vn EC Na NNe m i n /7076411.0376.0 r ICRn NNe a N = m i n /1070701000 0 r n n n NN =+=+= 速范 12.6)3.01(703.01000)1( m a x m a x m a x m i n m a x = N n n n n D ( 2 ) m i n /163 12 . 6 1000 m a x m i n r D n n = m i n /9071631070 m i n 0 r n n n = 定電回路串入最大電阻 R 與不串電阻的速降落之比 a a N RRRn n += 496.4)170907(376.0)1( = = Na n n RR ( 3 ) NNTN ICT = = NNe IC 55.9 = m N .29876411.055.9 = 拖動定矩運行在最低速電動機輸出功率 KWWn TTP NN 086.55086 60 1631416.32298 60 2 2 = = 外串電阻上消耗的功率 KWWRIP N 968.2525968496.476 22 = 6 .12 一臺他直流電動機定電 N U =440 V , N I =76 A , N n = 1 000 r /m i n , a R =0 . 377 , 拖動位能性恒矩 , 大小 L T =0. 8 N T 。忽略空矩與動機構(gòu)耗 , 算 : ( 1 ) 在電回路中串入電阻 1 R =3 . 48 電動機的定速 ; ( 2 ) 若采用電回路串電阻的方法下放 , 下放電機的速 n =500 r /m i n , 求電回路串入的電阻值 ; ( 3 ) 若采用能耗制動運行下放重物 , 速仍 n =500 r /m i n , 求電回路串入的電阻值。 解 : ( 1 ) 1 m i n ./411.0100076377.0440 = r Vn IRUC NNa NNe m i n /1070411.0440 0 r CUn Ne N = m i n /7010001070 0 r n n n NN = 設(shè)在電回路中串入電阻 1 R =3 . 48 電動機的速降 n , 速降與電阻成正比 , 與 矩成正比 , m i n /5738.0377.0377.048.370 1 r TTRRRn n NLa a N =+=+= m i n /4975731070 0 r n n n = ( 2 ) m i n /500 r n = m i n /1570)500(1070 0 r n n n = 設(shè)電回路串入的電阻值 2 R , 有 NLa a N TTRRRn n += 2 2 R = a LNN RTTn n )1( = 19.10377.0)1 8 . 070 1570( = ( 3 ) 能耗制動運行 0 = U 0 0 = nn n n = 0 = m i n /500)500(0 r = 設(shè)電回路串入的電阻值 3 R 3 R = a LNN RTTn n )1( = 99.2377.0)1 8 . 070 500( = 6 . 13 一臺他直流電動機的牌據(jù)如下 : 定功率 N P =40 k W , N U =220 V , N I =200 A , N n =1 000 r /m i n , a R =0. 1 。生工藝要求最大差率 m a x =20 %, 采用降低電源電速 , 算 : ( 1 ) 系統(tǒng)能達到的速范是多少 ? ( 2 ) 上述速范電源電最小值與最大值是多少 ? 解 : ( 1 ) NNa NNe n IRUC = = 2.0 1000 2001.0-220 = 1 m i n ./ r V Ne N CUn = 0 = 1100 2 . 0 220 = m i n / r NN n n n = 0 =1100-1000=100 m i n / r )1( m a x m a x m a x = N n n D = 5.2)2.01(1002.01000 = ( 2 ) D n n m a x m i n = = 400 5 . 2 1000 = m i n / r N n n n += m i n m i n 0 =400+100=500 m i n / r N UUn n = 0m i n 00m i n 0 n n UU N = = V 100 1100 500220 = 所以在速范電源電最小值是 100V, 最大值是 220V 。 6 . 14 一臺他直流電動機定功率 N P =10 k W , N U =220 V , N I =53 A , N n = 1 100 r /m i n , a R =0 . 3 , 拖動反抗性恒矩運行于定運行。若行反接制動 , 電回路串入電阻 R=3 . 5 。算制動始瞬間與制動到速 n =0 電磁矩的大小 , 并明電動機會不會反。 解 : NNa NNe n IRUC = = 186.0 1100 1.204 1100 533.0-220 = 1 m i n ./ r V Ne N CUn = 0 = 1183 186 . 0 220 = m i n / r NN n n n = 0 =1183-1100=83 m i n / r NNTN ICT = = NNe IC 55.9 = 9453186.055.9 = m N . 反接制動始瞬間 , n = N n , a E = Na Na N IRUE = = V 1.204533.0220 = 電電流 a a a RREUI += = A 6.111 3 . 0 5 . 3 1.204220 =+ 1 T = a NT IC = a Ne IC 55.9 = m N .198)6.111(186.055.9 = n =0 a E =0 a I = ARRU a 588.3220 =+ m NT .103)58(186.055.9 2 = 由于 N TT 2 , 所以拖動反抗性恒矩電動機會反。 6 . 15 他直流電動機 , N P =18 . 5 k W , N U =220 V , N I =103 A , N n =500 r /m i n , m a x n =1 500 r /m i n , a R =0 . 18 。采用弱磁速 , : ( 1 ) 電動機拖動定恒矩 , 若磁通減至 = 3 1 N , 電動機的定速和電電流各多少 ? 能否長期運行 ? 什么 ? ( 2 ) 電動機拖動恒功率 L P = N P , 若磁通減至 = 3 1 N , 電動機的速和矩各多少 ? 此能否長期運行 ? 什么 ? 解 : ( 1 ) NNa NNe n IRUC = = 403.0 500 10318.0-220 = 1 m i n ./ r V Ne N CUn = 0 = 546 403 . 0 220 = r /m i n , NN n n n = 0 =546-500=46 r /m i n 磁通減至 = 3 1 N , 理想空速 0 n =3 0 n =3 546=1638 r /m i n 由 TCCRn Te 2 = 可知其的速降是定磁通的 9 倍 , 即 n =9 N n =9 46=414 r /m i n n = 0 n - n =1638-414=1224 r /m i n T = a NT IC 可知 , 拖動定恒矩 , 磁通減至 = 3 1 N , 電電流定電流的 3 倍 , 即 a I =3 N I =3 103=309A, 不能長期運行 , 否會壞電動機。 ( 2 ) n PT N 9550 = 20 = Te a CCRn n T = n PCCRn NTe a 9550 20 = 0 n - 22 31(55.9 ） Ne a CR n P N 9550 =1638- n 2 403 . 0 10005.1818.09 =1638- n 184534 即 2 n -1638 n +184534=0 2 13951638 2 184534416381638 2 = n 1517 2 13951638 1 = + = n r /m i n 5.121 2 13951638 2 = n r /m i n 弱磁磁速是升速的 , 取 1 n n = =1517 r /m i n 電電流 a e Na Rn CUI = = A 90 18 . 0 1517403.031220 = a T ICT = = a e IC 55.9 =9.55 3 1 0.403 90=115 m N . 由于 1517 1 = n r /m i n m a x n =1 500 r /m i n , 也是不允長期運行的。 6 . 16 他直流電動機 , N P =18 k W , N U =220 V , N I =94 A , N n =1 000 r /m i n , 在定下 , : ( 1 ) 想降速至 800 r /m i n 定運行 , 外串多大電阻 ? 采用降方法 , 電源電降至多少伏 ? ( 2 ) 想升速到 1 100 r /m i n 定運行 , 弱磁系 / N 多少 ? 解 : ( 1 ) VUE Na N 20922095.095.0 = Na NNe n EC = = 209.0 1000 209 = 1 m i n ./ r V Na NNa IEUR = = 117.0 94 209220 = Ne N CUn = 0 = 6.1052 209 . 0 220 = r /m i n NN n n n = 0 =1052.6-1000=52.6 r /m i n 速降至 800 r /m i n 的 n n n = 0 =1052.6-800=252.6 r /m i n 的外串電阻 R, 有 a a N RRRn n+= a N Rn n R )1( = = 445.0117.0)1 6 . 52 6.252( = 采用降方法 N n n n += 0 =800+52.6=852.6 r /m i n N UUn n = 0000 n n UU N = = V 178 6 . 1052 6.852220 = ( 2 ) 速公式 = e a a CIRUn , 定速 Ne a a NN CIRUn = , 樣速與磁通成反比 , 即 n n NN = = 91.0 1100 1000 = 6. 17 一臺他直流電動機的 N P =29 k W , N U = 440 V , N I =76 A , N n = 1 000 r /m i n , a R =0 . 376 。采用降低電源電和減小磁通的方法速 , 要求最低理想空速 m i n 0 n =250 r /m i n , 最高理想空速 m a x 0 n =1 500 r /m i n 。求出 : ( 1 ) 電動機拖動恒矩 L T = N T 的最低速及此的差率 m a x ; ( 2 ) 電動機拖動恒功率 L P = N P 的最高速 ; ( 3 ) 系統(tǒng)的速范。 解 : ( 1 ) NNa NNe n IRUC = = 4114.0 1000 76376.0-440 = 1 m i n ./ r V Ne N CUn = 0 = 5.1069 4114 . 0 440 = r /m i n NN n n n = 0 = 5.691000-5.1069 = r /m i n 采用降低電源電的方法使 m i n 0 n =250 r /m i n , N n n n = m i n 0m i n =250-69.5=180.5 r /m i n m i n 0m a x n n N = %8.27%100 250 5.69%100 = ( 2 ) 從基速往上速用弱磁速方法 , 由 = e N CUn m a x 0 得到 m a x 0 n UC Ne = = 2933.0 1500 440 = 1 m i n ./ r V n PT N 9550 = 代入速公式中 , 得到 n PCCRn TCCRn n NTe a Te a = 9550 2m a x 02m a x 0 =1500- n n 1267541500 2933 . 0 55 . 9 299550376.0 2 = 整理后得到 01267541500 2 =+ n n 2 2.13201500 2 126754415001500 2 = n 1 n =1410.1 r /m i n 2 n =89.9 r /m i n 弱磁速往高速速 , 取 n = 1 n =1410.1 r /m i n ( 3 ) 系統(tǒng)的速范 m i n m a x n n D = = 81.7 5 . 180 1.1410 = 6 . 18 一臺他直流電動機 N P =17 k W , N U =110 V , N I =185 A , N n =1 000 r /m i n , 已知電動機最大允電流 m I =1 . 8 N I , 電動機拖動 L T =0 . 8 N T 在電動運行 , : ( 1 ) 若采用能耗制動停車 , 電串入多大電阻 ? ( 2 ) 若采用反接制動停車 , 電串入多大電阻 ? ( 3 ) 兩種制動方法在制動始瞬間的電磁矩各是多大 ? ( 4 ) 兩種制動方法在制動到 n =0 的電磁矩各是多大 ? 解 : 假設(shè) Na N UE 95.0 = Na NNe n EC = = NN n U 95.0 = 105.0 1000 11095.0 = 1 m i n ./ r V NNa UIR 05.0 = NNa IUR 05.0 = = 03.0 185 11005.0 = Ne N CUn = 0 = 1048 105 . 0 110 = r /m i n NN n n n = 0 =1048-1000=48 r /m i n NLN TTn n = NNL n TTn = =48 0.8=38.4 r /m i n L T =0 . 8 N T 的速 n n n = 0 =1048-38.4=1009.6 r /m i n 能耗制動電串入電阻 1 R , 有 m a x m a x 1 In CIERR Ne a a =+ = 185 8 . 1 6.1009105.0 =0.318 1 R =0.318-0.03=0.288 ( 2 ) 反接制動電串入電阻 2 R , 就有 2 R + a R = m a x IEU a N + = 185 8 . 1 6.1009105.0110 + =0.648 2 R =0.648-0.03=0.618 ( 3 ) 兩種制動方法在制動始瞬間的電流均 m a x I , 生的電磁矩相等 , 即 a NT ICT = =9.55 m a x IC Ne =9.55 0.105 1.8 185=334 m N . ( 4 ) 制動到 n =0 , a E =0, 能耗制動 a I =0, T=0, 反接制動 A R UI Na 170 648 . 0 110 = a NT ICT = = a Ne IC 55.9 =9.55 0.105 170=170 m N . 6. 19 一臺他直流電動機 N P =13 k W , N U =220 V , N I =68 . 7 A , N n = 1 500 r /m i n , a R =0 . 195 , 拖動一臺吊車的提升機構(gòu) , 吊裝用抱抱住 , 使重物停在空中。若提 升某重物吊裝抱壞了 , 需要用電動機把重物吊在空中不動 , 已知重物的矩 L T = N T , 此電動機電回路串入多大電阻 ? 解 : NNa NNe n IRUC = = 1377.0 1500 7.68195.0-220 = 1 m i n ./ r V Ne N CUn = 0 = 1598 1377 . 0 220 = r /m i n NN n n n = 0 =1598-1500=98 r /m i n 電回路串入電阻 R 使重物吊在空中不動 , n =0, n n n = 0 = 0 n =1598 r /m i n Na a n n RRR =+ a N Rn n R )1( = = )1 98 1598( 0.195=2.98 6 . 20 一臺他直流電動機拖動某起重機提升機構(gòu) , 他直流電動機的 N P =30 k W , N U =220 V , N I =158 A , N n =1 000 r /m i n , a R =0 . 069 , 下放某一重物 , 已知矩 L T =0 . 7 N T , 若欲使重物在電動機電源電不變以 n = -550 r /m i n 速下放 , 電動 機可能運行在什么 ? 算下電回路串入的電阻值是多少 ? 解 : NNa NNe n IRUC = = 209.0 1000 158069.0