電機(jī)拖動課后習(xí)題

1、1.2圖1.9a所示磁路由電工鋼片疊成，其磁化曲線如圖1.19b所示。圖中尺寸單位是 mm勵磁線圈的匝數(shù)為 1000匝。試求當(dāng)鐵心中的磁通為Wb時，勵磁線圈的電流應(yīng)為多少？31解：忽略鐵心的疊片系數(shù) ，則鐵心的截面積為：-'- 1鐵心磁路的平均長度為：，-1 - - - - : |-= L25F lxlO*3 鐵心內(nèi)部的平均磁密為A _0.8xl0'3查圖所示的磁化曲線得相應(yīng)的磁場強(qiáng)度為：H=400A/m于是磁路所需的勵磁安匝為f；. =H/ = 400x0J54 = 141.6J忽略氣隙處的邊緣效應(yīng)，則氣隙內(nèi)的磁通與鐵心相同，于是有：=9.947 xIOU mlxlO-3,=

2、1 25T20x10*3x40x10*3= Hjj = 9,947x105x6x10 = 5968.2rF$6109.8 二If r = 6.1 A7N1000勵磁線圈中所需的勵磁電流為 ：由上述數(shù)值可見，即大部分磁勢集中在氣隙中。在計(jì)算電機(jī)磁路時，即使忽略鐵心內(nèi)部的損耗，也不會帶來多大誤差。2.1 一臺四極并勵直流電機(jī)接在 220V的電網(wǎng)上運(yùn)行，已知電樞表面的總導(dǎo)體數(shù)根， N=372 根，n=1500min/ r，=1.1x10負(fù)二次方，單波繞組，電樞回路的總電阻，Ra=0.208歐，PFe=362V， Pmec=240W 試問：（1 ）此電機(jī)是發(fā)電機(jī)還是電動機(jī)？（2）電磁轉(zhuǎn)矩與輸出功率各為

3、多少？解：（1）要判斷直流電機(jī)是工作在發(fā)電機(jī)還是電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，只需比較一下端部電壓U和電刷兩端感應(yīng)電勢 Ea的大小即可。當(dāng)Ea>U時，直流電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)； 當(dāng)Ea<U時，直流 電機(jī)工作在電動機(jī)狀態(tài)。考慮到單波a=1，根據(jù)題意，Nd37° xr顯然，該電機(jī)運(yùn)行在電動機(jī)狀態(tài)。2）根據(jù)直流電動機(jī)的電壓平衡方程式, 于是電磁轉(zhuǎn)矩：立旦三U4咖R0J08aA/b372 x "*厲= CTIa =' x L1 x 10-2 x 74.04 = 96A4N - ntIna2jtx1電磁功率：Pgm =EaIa = 204.6x74.04 = 15148.75P

4、K輸出功率：P2=P -Pf廠 Pt = 1514875 - 362 - 240 = 14546.75JK2.4 一臺并勵直流電動機(jī)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速為1000r/mi n ，電樞電流為40A ,電樞回路的總電阻為 0.045 Q，電網(wǎng)電壓為110V。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大到原來的 4倍 時，電樞電流及轉(zhuǎn)速各為多少？（忽略電樞反應(yīng)）解：由于忽略電樞反應(yīng)的作用，則每極磁通保持不變。不計(jì)空載轉(zhuǎn)矩時，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。于是，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大至原來的4倍時，電樞電流變?yōu)椋? '' '，-E =L-R 1 = 110-0.045x40 = 10X2原來的電樞電勢為E： =U“_R：

5、=110 - 0.045 x 160 = 1O2,8K負(fù)載增加后，電樞電勢變?yōu)镋' m2 8n =宀二-xlOOO = 950尸/ min E. 108.260£5002.52 所示電動機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩; 額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩; 電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)速。臺96kW的并勵直流電動機(jī)，額定電壓為44OV,額定電流為255A,500r/min，電樞回路的總電阻為 0.078，不計(jì)2.2、額定勵磁電流為5A,額定轉(zhuǎn)速為 電樞反應(yīng)，試求：Q(1)(2)(3)解：并勵直流電動機(jī)的接線如圖丿帰=255-5= 250J<2> 痕擁閨2.葩叩得:的電壓平”程得皿泌=9九胸額定輸出轉(zhuǎn)矩?5

6、2.36宙直流電動機(jī)的電壓平衡方程式得E =t/,=440-0.078 x 250 = 42O.5KilI-O mF=420.5x250 = 20Q77w5236于是，理想空載轉(zhuǎn)速為tA 440至于直流電動機(jī)的實(shí)際空載轉(zhuǎn)速，將比f 幾 空載電流1no略下一點(diǎn)，計(jì)算如下：2007 們-183346= 21.70/19,55x0,8410.841(1)額定ffl速度為：【人m 2.52 題 2.2 圏2.3 某臺他勵直流電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：kW P N 22 = , , , V U N 220 =A I aN 115 =min / 1500r n N =，電樞回路的總電阻為0.1 Q，忽略空載轉(zhuǎn)矩

7、，電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時，要求轉(zhuǎn)速降到1000r/mi n 。問：（1 ）采用電樞回路串電阻降速時應(yīng)串入多大的電阻值？（2 ）采用降低電源電壓降速時，外加電壓應(yīng)降為多少？3 ）上述兩種情況下，電動機(jī)的輸入功率與輸出功率各為多少？（不計(jì)勵磁回路的功率）解：根據(jù)電壓平衡方程式得220-0.1x1151500= 0.139（1）當(dāng)采用電樞回路外串電阻降速時，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持（額定）不變，根據(jù)Tvm = C2匚可知,此時電樞電樞電流打=。于是根據(jù)電壓平衡方程式有220-0.139x1000ijT=0.704Q心=0.704-0.1 = 0.604Q于是電樞回路的外串電阻應(yīng)為廠=（2） 當(dāng)采用降壓降速時

8、，同樣，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變，。于是根據(jù)電 壓平衡方程式有IT = £ + R 1 =CI N = 039x1000 + 0x】15 = W0£yduC Jr魅（tiV（3）當(dāng)采用電樞回路外串電阻降速時，電動機(jī)的輸入與輸出功率分別為P = UNIa =220x115 = 25300 = 253kW由丁忽略空載轉(zhuǎn)矩即忽略空載損耗，于是仃F、=P = £ 1 = C ct*.nl . = 0.139x 1000x 115 = 1 SSW = S.5kWZfWHa d£J1（Li同樺，當(dāng)釆用降壓降速時電動機(jī)的輸入與輸出功率分別為A =477, =150,5x1

9、15 = 17307,5 = 17308AJKP： = P；M = E；仁=Cr4）、nl N = 039x1000x115=15985JK = 15.98弘形或百接根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速相同，故=15T985WO叮心降甩降速町以比電樞冋路外串電阻降速其有較少的輸入功率，即其效 率較孤3.1下圖中箭頭表示轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的實(shí)際方向，試?yán)秒娏ν蟿酉到y(tǒng)的動力學(xué)方程式說明在附圖所示的幾種情況下，系統(tǒng)可能的運(yùn)行狀態(tài)（加速、減速或勻速）3.9采用弱磁升速的他勵直流電動機(jī), 而且還出現(xiàn)弱磁降速的現(xiàn)象，試說明理由。為什么在負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大時不但不能實(shí)現(xiàn)弱磁升速,3.1下圖中箭頭表示轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的實(shí)際方向，試?yán)秒娏ν蟿酉?/p>

10、統(tǒng)的動力學(xué)方程式說明在附答：根據(jù)他勵直流電動機(jī)改變勵磁時的人工機(jī)械特性繪出弱磁時他勵直流電動機(jī)典型的人工機(jī)械特性曲線如圖3.54所示。由圖3.54可見，一般情況下，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩低于一定程度（如圖中的TL1 ）時，隨著勵磁電流的減小，轉(zhuǎn)速升高，即弱磁升速。但當(dāng)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于一定程度（如圖中的）時，則隨 著勵磁電流的減小，轉(zhuǎn)速不但不升高，反而降低。3.8 一臺并勵直流電動機(jī)的數(shù)據(jù)為： PN=2.2KW UN=20V, nN =1500r/min , n N=81% 電 樞回路的總電阻為1.813 Q ,額定勵磁電流lfN=0.414A。當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行在1200r/min時，系統(tǒng) 轉(zhuǎn)入能耗制動狀態(tài)自動停

11、車。（1） 試問若保證起始制動電流不超過2IN，電樞回路應(yīng)串入的電阻值為多少？（2） 當(dāng)負(fù)載為位能性負(fù)載，若負(fù)載的總阻力轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的0.9倍?，F(xiàn)采用能耗制動 方法使電動機(jī)以n=220r/min的轉(zhuǎn)速勻速下放重物，試問所需制動電阻為多少？解：（1）額定電流2200220x0.81= 12.35J額定電樞電流= 1235-0.414 = 11.94.4由電壓平衡方程式可得220-1813x1194 = 043221500根據(jù)題意，繪出直流電機(jī)的機(jī)械特性如圖3.58所示。圖3.58中,現(xiàn)已知B點(diǎn)的數(shù)值為:（-2IN, nA）。其中,n A=1200r/ min 將B點(diǎn)的數(shù)據(jù)代入能耗制動時的機(jī)械特

12、性-(L813 + )x(-2xll.94)T1200 =仃再得0J322即 R Q =4.83 Q（2）當(dāng)拖動位能性負(fù)載時，由題意知：TL=0.9TN又根據(jù)得：Tem=CT Ia ,得= 0.91 =0.9x11,94 = 10.746J根據(jù)能耗制動時的機(jī)械特性得-220=°-q-813 + )X107460.13225.3變壓器出廠前要進(jìn)行“極性”實(shí)驗(yàn)，其接線如圖5.43所示。在AX端外加電壓，若將X-x相連，用電壓表測量 Aa之間的電壓。設(shè)變壓器的額定電壓為220/110V，若A、a為同名端（或同極性端），電壓表的讀數(shù)為多少？若兩者不為同名端，電壓表的讀數(shù)又為多少？Ai >

13、; X圖5 43題工3圖解：（1）若A a為同名端，則一次側(cè)線圈 AX與與二次側(cè)線圈ax反向串聯(lián)，則電壓表的讀 數(shù)為=UJY - U =220-110 = nor-JxT-jLLuT（2）若A、a為非同名端，則一次側(cè)線圈 AX與與二次側(cè)線圈ax順向串聯(lián)，則電壓表的讀 數(shù)為(7 血二= 220 + 110 = 330K(b)(c)(d)(a) ：ylO (bJ(c) Yd9 (d) D,y*>5.8用相量圖判別圖5.44所示三相變壓器的聯(lián)結(jié)組號。E*EX Yvr*(a)解：畫出對應(yīng)于圖(d)所示。(a) Yy10( b)Yd5 (c) Yd9 (d) D,y9(W圖 5.445.44 (a

14、)、(b)、(c)、習(xí)題5.8圖(d)的相量圖分別如圖圖(曲5.45 (a)、 (b)、 (c)、(3)6.2 一臺三相六極異步電動機(jī)，試求額定負(fù)載時的（1）轉(zhuǎn)差率；（2）轉(zhuǎn)子電流的頻率;轉(zhuǎn)子銅耗；（4）效率；（5）定子電流。解：（1 ）同步速為=lOOOr.min額定轉(zhuǎn)差率為1000-962_ 1000= 0.038(3)(3)（2）轉(zhuǎn)子電流的頻率為轉(zhuǎn)差頻率，即£ =胡=0.038x50 = 1.97/7（3 ）由功率流程圖得耳廠& +呂+P祁+ P"=鳥+乩+卩祁+%為于是尸V + P占+嘰0-)&+ 80 + 45(1-0.038)=7926.2(3)

15、轉(zhuǎn)子銅耗為Pz =jP軻=0.08 x 7926.2 = 301.20(4)輸入電功率為片=氏 + 衛(wèi)斤十 Pa = 7926,2 + 234 + 470 = 8630.2JF于是，電動機(jī)的效率為p7 5x 1 0Jnv =_xl00% = -x 100% =86.9%盞 Px8630,2（5）根摞P* = V3.v/）5- cos外加紂逛子屯流為V3（7y 2艸皿7"1()3Vix 380x0.827x0.869=15.86.4(3)(3)定子相電流為1翠右=9.心V37.1某三相鼠籠式異步電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下PN=300kW, UN=380V, IN=527A , nN=1450

16、r/min，起動電流倍數(shù) Kst=7.6 (定義為起動電流與額定電流之比)，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 入st =5.1，過載能力入M=2.5。定子繞組采用 接法。試求：(1) 直接起動時的電流與轉(zhuǎn)矩；(2) 如果采用Y 起動，能帶動1000Nn的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載起動嗎？為什么？(3) 為使得起動時的最大電流不超過1800A且起動轉(zhuǎn)矩不超過1000Nm采用自耦變壓降壓起動。已知起動用自耦變壓器的抽頭分別為55% 64% 73%三檔；試問應(yīng)取哪一檔抽頭電壓？在所取的這一檔抽頭電壓下起動時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流各為多少？解：(1)直接起動時定子繞組中的電流為人=K4 = 6.7x527 = 3530.9J額定轉(zhuǎn)矩為%

17、= 9550 = 9550x-5_ = 1975.86Mn"Z1450直接起動時的起動轉(zhuǎn)矩為=益八= 1.5x1975.86 = 2963.79(2)若采用Y- 起動，則起動轉(zhuǎn)矩為T：f =-rr = -x2963.79 = 987.937?<1000.V>n 3丿3因此，采用Y- 起動不能帶動1000Nm勺恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載起動。(3 )若采用自耦變壓器起動，則電網(wǎng)側(cè)的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩分別為當(dāng)抽頭為55%寸,L = 0.55 x3530.9 = 1068.10J < 1SOOJ7； =0.55 x 2963.79 = 896.55Mh < 1000枷當(dāng)抽頭為64%

18、寸,=0 642 X 3530.9 =1446.26,4、1800T； = 0.64: X 2963-79 = 1213.97Mn > lOOO.Vm當(dāng)抽頭為73%寸，0.73- k 3530 9 = 1SSL52 > 1800力T； = 0.73 x 2963.79 = 1579 40麗 > lOOONm由此可見，只有抽頭為 64%寸的一檔才能滿足要求。此檔的起動電流為1446.26A，起動轉(zhuǎn)矩為 1213.97Nm。7.2某三相繞線式異步電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下PN=30kW,UN=380V,nN= 720r/minr2'=0.15 Q ,Ke=Ki=1.5 Q ,現(xiàn)

19、用轉(zhuǎn)子回路串電阻的方法使TL=TN寸的轉(zhuǎn)速降為n=500r/min。試求：(1) 試求應(yīng)在每相轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)串入的電阻值；(2) 定子每相繞組的電流(忽略激磁電流)為多少？(3) 試計(jì)算電磁功率以及總機(jī)械功率。(4) 試用MATLA編程，繪出異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入電阻前、后的固有機(jī)械特性和人工機(jī) 械特性。解：(1)額定轉(zhuǎn)差率為750-720 =()04750轉(zhuǎn)速為500r/min時的轉(zhuǎn)差率為-n750-5QQ033375(1 )根據(jù)三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式工叭厲+空F +(%+珀由于電磁轉(zhuǎn)矩保持額定不變，因此，只有r2'/s保持不變，才能滿足要求。于是有r2 總+心S $轉(zhuǎn)子回路外串電阻折算到定子側(cè)的值為R； = (= (1) x 0,15 = 1, lfl兒 亠 0.041.1=-F 片片1氣Xi氣外串電阻的實(shí)際值為'-(2)額定轉(zhuǎn)矩為Ty = 9550 = 9550 x = 397,92Nm*720忽略激磁電流，則TT 一 即I 1=1 2'。又根據(jù).'-由于二八，n丄二仝上理因而，定子電流為397.92 x2x7500.04>