電機(jī)與拖動離線作業(yè)

1、浙江大學(xué)遠(yuǎn)程教育學(xué)院電機(jī)與拖動課程作業(yè)課后習(xí)題：113、119、121、122、131210、215、217312、315、31644、46、410、414、427、428、43651、55、5151-13已知直流電機(jī)的極對數(shù)p=2，槽數(shù)z=22，元件數(shù)及換向片數(shù) s=k=22，試畫出單迭繞組展開圖、磁極和電刷位置，并畫出并聯(lián)支路圖。答：此電機(jī)繞組是單迭所以y二yk=1不是整距繞組，采用省銅且有利于換向的短距繞組yi =2252p221-19某四極直流電機(jī)，電樞槽數(shù)z=36，單迭繞組，每槽導(dǎo)體數(shù)為6,每極磁通2.2*10e-2Wb , 電樞電流la=800A，問此時電磁轉(zhuǎn)矩為多少？如改為單波繞

2、組，保持支路電流不變， 其電磁轉(zhuǎn)矩為多少？解：電機(jī)內(nèi)的總導(dǎo)體數(shù) N=6Z=36*6=216，單迭繞組時：a=p=2T=CMlaP Ha - 2162.2 10，800 =605.04 N2兀 a2 漢 3.14162改為單波繞組時，a丄1，若要保持支路電流不變，Ia =2a ia=2a l =2 1 -800 -400 IA 2a22pN2><2162r iT =CMlaI a2.2 10400 =605.04N2n：a"2x3.141611-21某他勵直流電動機(jī)額定電壓Un=220V，額定電流In=10A，額定轉(zhuǎn)速 nN=1500r/min，電樞回路總電阻 Ra=0.5

3、Ohm，試求：(1) 額定負(fù)載時的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩；(2) 保持額定時勵磁電流及總負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變而端電壓降為190V，則穩(wěn)定后的電樞電流與轉(zhuǎn)速為多少？(電樞反應(yīng)忽略不計)。解:(1) PM = PN = Ea * I ahUN In Ra IN h22010 0.5 10 = 2150wlPn2150 60'JN 2二 g2 3.1416 1500= 13.687N *ml60(3)勵磁電流不變時磁通不變,總負(fù)載轉(zhuǎn)矩也不變，所以總“心皿不變,EaUn - InRa190-10 5I .n=nN =nN- = 15001290.70r / min，EaNUn - In*Ra220-10

4、x51-22某并勵直流電動機(jī)額定電壓Un=220V，額定電流In=75A，額定轉(zhuǎn)速 nN=1000r/min，電樞回路總電阻 Ra=0.26Ohm，額定時勵磁回路總電阻Rfn=91Ohm，鐵耗及附加損耗pFe+pdelta=600W，機(jī)械損耗 POhm=198W，電樞反應(yīng)去磁作用不。試求：(1) 額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩 T與輸出轉(zhuǎn)矩Tn ；(2) 理想空載轉(zhuǎn)速；(3) 實際空載電流I0及實際空載轉(zhuǎn)速。解： p0 二 pFep 廣 600 198 = 798 W 丨R =Un In =220x75 =16.5 IkW】I fNUn 竺=2.42 A91Rfn1 aN=|N I fN =75 -2.

5、42 =72.58 IA 1 Pcua = laN2Ra =72.582 0.26 =1369.64 I.W PcUf =l fNU N =2.42 220 =532.4 W 1Pm =R - Pcua - Pcuf =16500 -1369.64 -532.4 =14597.96 W RMT =0NRM2 二 nN6014597.96=2 3.1416 1000 = 139.4，N，m60- P = PcuaPcufPFepp =1369.64 532.4 600 198 = 2700.04W Tn 1PNN-z2- nN602 3.1416 100060Ce“N 1 aN RaEaN220

6、 -7258 °26 巾20113nNnN1000220Ce0-1093.820.20113T。訂-Tn= 139.4-131.78 = 7.62N *mlCMN =9.55Ce“N =9.55 0.20113 = 1.9211 a0加鬻TTaIn°0.20113二二 220 心67。26 二 1088.69 lr/minlCe、'01-31兩臺完全相同的并勵直流電動機(jī)，電樞回路總電阻均為Ra=0.1Ohm，兩機(jī)在1000r/min時的空載特性均為：111.31.5U0186.7195.9現(xiàn)將兩機(jī)在機(jī)械上同軸聯(lián)結(jié)，電路上并聯(lián)于同一個230V的直流電源，軸上不帶其他負(fù)

7、載，電樞反應(yīng)及附加損耗均忽略不計。已知當(dāng)甲機(jī)勵磁電流為1.4A，乙機(jī)的勵磁電流為1.3A時，機(jī)組的轉(zhuǎn)速為 n=1200rpm。試問：(1) 此時哪一臺為發(fā)電機(jī)？哪一臺為電動機(jī)？(2) 機(jī)組總的機(jī)械損耗和鐵耗為多少？(3) 只調(diào)節(jié)勵磁電流能否改變兩機(jī)的運行狀態(tài)(轉(zhuǎn)速不變)？2-10他勵直流電動機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：PN=60kW , Un=220V , In=350A , nn=1000RPM，試問:(1) 如果將該機(jī)直接起動，則啟動電流為多少？(2) 為使啟動電流限制在 2IN，應(yīng)在電樞回路串入多大電阻？(3) 如果采用降壓啟動且使啟動電流限制為2IN，端電壓應(yīng)降為多少？解：Ra 1 U n 1 N

8、 - R2lIn2220 350 - 60000 =0.0694 小 3502 2| Un1 a220Ra - 0.0694= 3170.59 I.A1220Ri0.0694 =0.245 X 2 350= 2InR3 =2 350 0.0694 = 48.58 V 12-15某他勵直流電動機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：PN=3kW，Un=220V，In=18A，nn=1000RPM。電樞回路總電阻 Ra=0.8Ohm。試求：(1) 為使該機(jī)在額定狀態(tài)下進(jìn)行能耗制動停機(jī)，要求最大制動電流不超過2ln，求制動電阻值；(2) 在項的制動電阻時，如負(fù)載為Tz=0.8Tn位能轉(zhuǎn)矩，求電機(jī)在能耗制動后的穩(wěn)定速度；(3

9、) 設(shè)該機(jī)帶動Tz=TN位能負(fù)載運行于額定狀態(tài)，采用能耗制動使之最終以500rpm的速度放下重物，求制動電阻及該電阻所對應(yīng)的最大制動電流；(4) 該機(jī)采用能耗制動將 Tz=TN的位能負(fù)載穩(wěn)速下放時，所能達(dá)到的最低下放轉(zhuǎn)速為 多少？(5) 若該機(jī)在額定工況下采用能耗制動停機(jī)而不接制動電阻，則制動電流為額定電流多少倍？解：Ce：JU N T N Ra220 -18 0.8nN1000-0.2056nzCe"nNCe N nN-R0.2056 1000-2l2 18-0.8 =4.91 h jTzCM '，JRaCeTzCM0.8TnCM*lTn二 0.8l= 0.8 18 =14

10、.4A】0.8 14.40.2056-56.03 Lr / min 1"n =18lznzlalaCe、'" N nNTzCM NRa11-RaTnCM N*lz 二RaRz257 .14.2818空込 一 Ra 二 0.2056 500 一 0.8 二 4.91 h 1 lz18In =18 A0.8 1870.040.2056l.r / min I1000 O.2056 = 257 |a 0.8 02-17 他勵直流電動及額定數(shù)據(jù)為：PN=29kW , Un=440V , In=76A , nn=1000RPM ,Ra=0.377Ohm;試問:(1)該機(jī)以500

11、rpm的速度吊起Tz=0.8TN負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在電樞回路應(yīng)串多大電阻？ 用哪幾種方法可使 Tz=0.8TN的位能負(fù)載以500rpm的速度穩(wěn)速下放？求每種方法解：Ce'1" NnNlaUnCe NTzCMNla440440 76 O.377 =0.411310001069.78r/min 10.3770.8TnCMN= 0.81 N =0.8 76 =60.8A】440 - 0.4113 500 _ 0.377 “477 小60.8的電樞回路串接的電阻值。360可采用串接電阻能耗制動的方法lzrz4 卡亠 _ 凡=0-°377 二 3.0051' 1 13-12一

12、臺單相變壓器，SN=100kVA , Uin/U2n=6000/230V , fN=50Hz，原副邊繞組的電阻和漏抗分別為：Ri=4.320hm , Xi=8.90hm , R2=0.00630hm , X2=0.0180hm，求:(1) 折算到高壓方的短路電阻，短路電抗和短路阻抗？(2) 折算到低壓方的短路電阻，短路電抗和短路阻抗？(3) 短路電阻，短路電抗和短路阻抗的標(biāo)幺值？(4) 用百分值表示的短路電壓及其分量？(5) 滿載及cos=1, 0.8 (滯后)，0.8 (超前)三種情況下的電壓變化率？并對計算結(jié)果 進(jìn)行比較和討論。解:(1)k ：仏U 2N6000230= 26.087R/

13、=k2& =26.0872 0.0063= 4.287X X2 二 k2X2 -26.0872 0.0112.251' 1 1&R/ -4.32 4.287 =8.607 k1Xk » X2 -8.9 12.25=21.15" 1Zk jXk =8.607 j21.15" 1U2n 230 k ：0.0383U1N 6000R 二 k2R =0.03832 4.32=0.006348"】X1 = k2X2 二 0.03832 8.9 二 0.0131 A 1R,二 R2 R = 0.0063 0.006348= 0.012648X

14、 1xk =x2 X； -0.018 0.0131 =0.031仆1Zk =Rk jXk =0.012648 j0.0311“ 11 1N Snu 1N6000Z1NU 1 NI1N色匹=360 I- 116.67*RkZ1N型=0.0241360Xk*ZkZ1NZk2115 =0.0588360Z1N8.607 j21.1570241 j0.0588”234 5+7575/噸072= 10.265 X 1Zk75 C=R275 CX2 = . 10.2652 21.152 二 23.51 I'J Uk =IinZr75c =16.67 23.51 = 391.9 V ,Uk100%

15、二391 100% =6.53%U1 n6000UkRU1N60006000UkX(5) cos 2 =1,sin 2=0u = Rk cos 2 Xk sin ;:2100%二 0.0241 10.0588 0100% =2.41%cos =0.8,超前，負(fù)載為容性，cos 2 =0.8, 20, 2 一36.87sin 2 二sin -36.87 - -0.6 u = Rk cos 2 Xk sin 2100%=0.0241 0.8 -0.0588 0.6100% = -1.6%cos，2 = 0.8,滯后，負(fù)載為感性，cos 2 =0.8, 20, 2 =36.87sin 2 = sin

16、 36.87 =0.6u = Rk cos 2 X；sin ;2100%h0.0241 0.8 0.0588 0.6100% =5.46%當(dāng)負(fù)載為純電阻性的時候，由于線圈中電阻的存在，輸出電壓會略下降。當(dāng)負(fù)載為電感性時，變壓器輸出電壓會比純電阻性下降。外特性為一條下垂曲線。 當(dāng)負(fù)載為電容性時，變壓器輸出電壓隨電流增大而上升。3-15 一臺三相變壓器，原、副邊繞組的12個端點和各相繞組的極性如圖所示。試講此三相變壓器聯(lián)結(jié)成 Y/delta-7和Y/Y-4，并畫出聯(lián)接圖、相量圖和標(biāo)出各相繞組的端點標(biāo)志。BABCacbEbCABCFigure 1Y/Delta-7CFigure 2Y/Y-43-16

17、畫出3-39所示各種聯(lián)接法的相量圖，根據(jù)相量圖標(biāo)出聯(lián)接組號。Cb Y/delta-1 or Y,d1Figure 3Figure 4 D,D8baCFigure 5(c)Y/Y-8Figure 6(d) D,Y54-4 某三相感應(yīng)電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：PN=30kW, Un=380V, nN=1450r/min, cos趴=0.80,n=88%, fN=50Hz，試求：(1)該機(jī)的極數(shù)；(2)額定轉(zhuǎn)速差；(3)額定電流。解：(1)該機(jī)的同步轉(zhuǎn)速可以寫成：60 f,60 503000 , , . ir /min PPP當(dāng)極對數(shù)p=2時，n 1=1500，略高于n 1，所以極對數(shù)必為Snn1 nN

18、1500 -14501500-0.033InPn1033Un N cos ；：N300003 380 0.88 0.8= 64.74A 14-6已知某三相交流電機(jī)的極對數(shù)p=3,定子槽數(shù)z仁36,線圈節(jié)距y仁5/6 t并聯(lián)支路數(shù)a=1，采用雙層分布短距迭繞組。試求：(1) 用三種不同顏色畫出三相繞組展開圖，并將之連結(jié)成三角形接法。(2) 該繞組可以接成哪幾種并聯(lián)支路數(shù)？解: (1)Z = = 62p 62m1p 2 3 23max=2p=6。 雙層繞組每相有 2p=6個線圈組?？扇坎⒙?lián)，得到最大并聯(lián)支路數(shù)a=3若全部串聯(lián)，可得到每相最少支路數(shù)3min = 1。也可以兩串聯(lián)，再三并聯(lián)，得到條支

19、路并聯(lián)?；蛉?lián)，兩并聯(lián)，得到a=2條支路并聯(lián)。4-10某三相交流電機(jī)定子槽數(shù)z仁36,極距 t9槽，繞組跨距y仁7槽，定子三相雙層繞組Y接法。每個線圈匝數(shù) Ny=2，并聯(lián)支路數(shù)a=1，氣隙每極基波磁通 1=0.74Wb，氣隙 諧波磁密與基波磁密的幅值之比為B5/B1=1/25 , B7/B1=1/49，基波及各次諧波磁場轉(zhuǎn)速相等，均為1500rpm。試求：(2)(3)基波、五次諧波和七次諧波的繞組系數(shù)；相電動勢中的基波、五次諧波和七次諧波分量有效值； 合成相電勢有效值。解：zi36 662p660 f160 50 cp12n1500z,36-q32mip 2 3 2一 P360 =2 360

20、 =2。z36N2PqN=4 3 2 =24 匝 ay 1ky1 =si n 1sin90 =0.9429.q：. 2 20sinsin,220.342 小kq1 =2 =2=0.656q 200.521qsi n3si n2 2k = ky1kq1 = 0.94 0.656 = 0.617ky5 二sin5ysin590 - -0.174y529q：3 20sin5sin5U.5 kq522c =0.218qs in3si n2.302 2k 5 =ky5kq5 = -0.174 0.218 二-0.038ky7kq7-sin7二sin7 790 =0.76693 20si n7 廠 -0.

21、52=0.1777 202.823si n2sin7巫=2_.7«qsin -2二 ky7kq7 = 0.7660.177 =0.136(2)E；4.44f1N1k=4.44 50 24 0.617 0.74 = 2432.66 V 1E.；5 =4.44fsN*5門5=4.445 50 24 0.038。/二 29.96 V 1E：7 =4.44f?N1k77=4.447 50 24 0.136詈=76.6”1 E：7 ： E； E：5 E：7 = 2432.66 29.96 76.6 二 2539.22 V 14-14某四極單相電機(jī)定子繞組串聯(lián)匝數(shù)2= 100匝，基波繞組系數(shù)為

22、k®1=0.946，三次諧波當(dāng)通入相電流為i=1.414*5s in 314tA 時，單相繞組所生的基波和三次諧波磁動勢的 幅值及脈振頻率；繞組系數(shù)k «3=0.568。試求：(1)若通入的相電流為i =V5s in 314t25sin 3 314t A時，相電流中的三次諧3波電流能否產(chǎn)生基波磁動勢？為什么？對于項2寫出相繞組所生的基波脈振磁動勢表達(dá)式；對于項2寫出相繞組所生的三次諧波脈振磁動勢表達(dá)式；若通入的相電流為I=5A的直流電流，求相繞組所生的基波及三次諧波磁動勢幅值 各為多少？這時該磁動勢是什么性質(zhì)？o p 3142r 1解：f1100 l-Hz 12二 2 3.

23、14f3 訥=3 100 =300Hz 1Fy3Fq3= 0.9INy二 qFy1kq1 =1 450 0.946 = 425.7A 1 0.9 |MIN3'3= qFy3kq3 =1 150 0.568 = 85.2A】= 0.9 5 100 = 450A°9 5 呱 150IA1三次諧波電流不能產(chǎn)生基波磁動勢。因為沿圓周分布的繞組可以使三次諧波磁動勢互相抵消。F 廣0.9旦 I= 0.9 100 ；946 5 =212.85 安匝 /極Nik 3 小小 1000.5685 F 3 =0.9 I：護(hù)= 0.914.2 11女匝 /極3 p2 匯 33(5)通入直流電流時，繞

24、組電流無交流分量，所以也沒有基波和諧波磁動勢產(chǎn)生。此時定子繞組上電流無變化，轉(zhuǎn)子也無法產(chǎn)生感應(yīng)電流。4-27某三相四極50Hz感應(yīng)電動機(jī)，PN=10kW，UN=380V，nN=1455rpm，定子繞組三角形 接法。R1=1.3750hm， X仁2.430hm ， r2=1.04Ohm ， X2=4.40hm ， rm=8.340hm ， Xm=82.60hm。額定負(fù)載時 pOhm+pdelta=205W。試用簡化等值電路計算額定負(fù)載時的 定子電流、功率因數(shù)、輸入功率和效率。解：U1 = ”3Un 0 =380 0 =658.18 0 V 1ImU658.18蟲 0*r1 rm j X - Xm

25、 _ 1.375 8.34 j 2.43 82.6= 0.87-j 7.64 =7.69/-83.48 IA 1SNyl"03-U1l2 =r1I S丿=-17.63j3.34 =17.94 169.27 IA 1j XX2匚-658.18 01.375 凹V0.03 丿j 2.43 4.4l1 = |lm -I2' =0.87 - j7.64 17.63 - j3.34 =18.5 - j10.98 = 21.51/ -30.69 I.aI cos N =cos30.69 " -0.86PnPn10000N - 100%N100%100% 二 82.1%PnJ3U

26、1NI1N cos®nJ3X380乂21.5仆0.864-28某三相四極50Hz感應(yīng)電動機(jī)，已知輸入功率 P1=10.7kW，定子銅耗Pcu仁450W，鐵耗 pfe=200W，轉(zhuǎn)差率 S=0.029。試求此時該機(jī)的電磁功率PM，總機(jī)械功率 Pohm，轉(zhuǎn)子銅耗Pcu2及電磁轉(zhuǎn)矩T各為多少？解：PM = R pCu1pFe =10700 450 200 = 10050W】R 嚴(yán) 1 S Pm = 1 -0.02910050 =9758.55 W FCu2 = Pm - Ri = 291.45 W 160 f 60 50 m1500 lr / min p 22 二 m602二 150060

27、= 157.08 rad / s 110050157.08= 63.98 IN ml4-36 某三相四極 50Hz 籠式感應(yīng)電動機(jī) PN=3kW , Un=380V , In=7.25A，丫 接法，r=2.01Ohm。 空載試驗數(shù)據(jù)：當(dāng)空載線電壓U1=380V時，l0=3.64A , p°=246W , Pq=11W ;短路試驗數(shù)據(jù)：當(dāng)lk=7.05A時，短路線電壓 Uk=100V而Pk=470W。假設(shè)附加損耗忽略不計，短 路特性為線性，且 X1尸X2 '試求：(1) 參數(shù) X1(r,rm,Xm,r2 '(2) 該機(jī)的cosN及 n (不考慮溫度的影響) 解: (1)

28、PFe-口訂舘-p= 246 -3 3.642 2.01 -11 = 155.1 W 1Z。pFemJ：155.13 3.642= 3.90 I'1 1Uil 03803.64= 104.4 I'1 1= 6.19 I.1'.1 1P。_2462 2"m1l03 3.64X0 Zr104.42 -6.192 =104.22 I門 15-1某三相繞繞式感應(yīng)電動機(jī)的額定數(shù)據(jù) 如下：PN=7.5kW , Un=380V , In=15.1A , nN=1450rpm,汕=2.0。試求：(1)臨界轉(zhuǎn)差率 Sm和最大轉(zhuǎn)矩 Tm； (2)寫出固有機(jī)械特 性實用表達(dá)式；(3

29、)該機(jī)的固有啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KM。解：60 f1p0=3000=1500r/minp 2Sn -n1 nNn11500 -14501500二 0.033Sm 二 Sn m 、M T =0.033 2、22-1 =0.124Tn = 9550Pn / nN = 95007549.14'N *ml1450Tm = m *Tn =2 49.14 = 98.28N *ml(2)固有機(jī)械特性為T2Tm二 s Sm十Sm2 98.2824.373SS0.124 飛2 0.0150.124 S2Tm2 2TnSSm.0.124SmS 0.1241=0.49TnKmTn5-5某三相籠型感應(yīng)電動機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：PN=300kW , Un=380V , In=527A , nN=1450rpm ,啟動電流倍數(shù) 心=6.7，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) Km=1.5，過載能力 汕=2.5。定子三角形接法。試 求：(1) 直接起動時的電流Iq與轉(zhuǎn)矩Tq；(2) 如果供電電源允許的最大電流為1800A，采用定子串對稱電抗器起動，求所串的電抗xq及起動轉(zhuǎn)矩Tq；(3) 如果采用星-角起