電機課后習題參考答案

1、電 力 拖 動 基 礎 部 分課 后 習 題答 案1-8某起重機電力拖動系統(tǒng)如圖1-13所示。電動機PN=20kW ,n = 950r/min ,傳動機構轉(zhuǎn)速比ji=3, j2=3.5, j3 =4,各級齒輪傳遞效率=% = 0.95,各軸的飛輪矩GD12 =125N m2 , GD：=50N,m2, GD；=40Nm2, GDj = 460N ,m2,卷筒直徑 1234D =0.5m ,吊鉤重Go =1900N，被吊重物G = 49000N，忽略電動機空載轉(zhuǎn)矩、鋼絲純重量和滑輪傳遞的損耗，試求：(1)以速度v=0.3m/s提升重物時，負載(重物及吊鉤)轉(zhuǎn)矩、卷筒轉(zhuǎn)速、電動機輸出功率及電 動機

2、的轉(zhuǎn)速；(2)負載的飛輪矩及折算到電動軸上的系統(tǒng)總飛輪矩；以加速度為0.1m/s2提升重物時，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩。60v60 0.3n11.46r/min2-R 2 3.14 0.25解：(1)卷筒速度：n=n j1 j2j3 =11.46M3x3.5M4 = 481r/min折算到電機轉(zhuǎn)矩：TL =9.55, =9.554G需3=353小國= 353.4N m)_ _33 3.5 4 0.95G RGo G R 1900 49000 0.25T_n353.4 481電機輸出功率： P = = =17.8kw95509550(2)負載飛輪矩：GLD2 =(G0 +G )*(2R)2 =50900

3、黑0.25 = 12725N m2折算到電機軸總飛輪矩:dv9(3) . a=0.1m/s=0.1m/sdtdn 60 dv .而二j =dt2二 Rdt602 3.14 0.250.1 42 =159.6丁=!384 159.6 353.4 =412N m 3751-9某龍門刨床的主傳動機構圖如圖1-14所示。齒輪1與電動機直接聯(lián)接，各齒輪數(shù)據(jù)見表 1-1所示。表1-1傳動機構各齒輪數(shù)據(jù)在舁 廳P名稱重量/N齒數(shù)1齒輪8.30302齒輪40.25553齒輪19.50384齒輪56.80645齒輪37.50306齒輪137.2075G1工作臺14700G2工件9800刨床的切削力Fz = 98

4、00N，切削速度vz =45r/min ,傳動機構總效率 4 = 0.8 ,齒輪6的節(jié)距 t6=20mm,電動機的飛輪矩GD：=230Nm,工作臺與床身的摩擦系數(shù)N=0.1。試求:(1)折算到電動機軸上的系統(tǒng)總飛輪矩及負載轉(zhuǎn)矩；切削時電動機的輸出功率；(3)空載不切削時當工作臺以2m/s2加速時，電動機的轉(zhuǎn)矩。解：電機轉(zhuǎn)速為 n = n6 j = 230r / min(1) Tl =9.552 n cG1G29800v60=9.55230 0.8 P=Tl%50 =476.8523%550 =11.48KW(3)29他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為：R=5.6KW, Un=220V, In=28A

5、, nN=1000r/min 測得Ra=0.35C。是計算并畫出下列機械特性：(1)固有機械特； U J -，一(2)電樞電路用入電阻RQ=50%RN RN =時的人為機械特性； IN )(3)電樞電壓U =50%Un時的人為機械特性；(4)磁通4=80%/時的人為機械特性。解：(1)固有特性：U220Rq = 50%Rn =50%L=50%=3.93GIn28n=524-0.83Tn=1310-1.3T210他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下為：Pn=21KW, Un=220V, In=115A, nN=1000r/min，電樞總電阻 Ra=0.18Q。(1)計算并繪制固有機械特性；(2)轉(zhuǎn)速為1

6、100r/min時的電樞電流是多少？(3)電壓降至200V,電樞電流Ia =In時的轉(zhuǎn)速是多少?解:(1)固有特性:Ce N =220-115 0.181000= 0.1993(2)IaRa220 -0.1993 1100018= 4.28A/c、2000.18(3) n=-x IN =1004104 = 900r / min0.1993 0.1993211 一臺他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)為：Pn=1.75KW, Un=110V, In=18.5A,nN =1500r/min , Ra =0.5C。(D直接起動的起動電流是多少?(2)解：(1)如果要求起動電流限制為2In,采用降低電源電壓起動，

7、最低電壓是多少？若采 用電樞用電阻起動，應用入多大電阻?c 110-18.5 0.5Ce N =0.06715001100.5 ,n = 0時，0=I = I a = 220A0.067 0.067 a a(2)降壓起動：U =2INRa =2m18.5m0.5=18.5V 用電阻：R =也Ra = 110 -0.5 =2.472In 2 18.5212 一臺他勵直流電動機，具名牌數(shù)據(jù)：Pn =10KW, Un=220V, In=53A , Ra =0.394CnN =1000r/min 。采用電樞用電阻分級起動，其最大起動電流Ii=2In ,起動級數(shù)m = 3,求各段起動電阻值，并計算分段電

8、阻切除時的瞬時速度。解：Ra =0.394Q, C/N =0.199V1min/r申入最大電阻：Rm=UN = 20=2.08j= -=m Rm = 3 2.08 =1.74I12 53 &0.394校驗：第一次切換：n = -R I2 = 20-8 60.9=1105.5-636.5=469r/min r/minCe N Ce N 0.199 0.199URo第二次切換：n=- - I2=1105.5-365.7=739.8r/min r/minC CCe N Ce N一 URi弟二次切換：n=-12=1105.52-210.24=895r/min r/mminCe N Ce214一臺他勵直

9、流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：PN =96KW, Un=440V, In=250A,nN=500r/min ,電樞總電阻Ra=0.078Q。電動機運行于額定工況。若最大制動電流不允許超過2In ,則:解:(D(2)(D若采用能耗制動，求電樞應用入的最小電阻值；若采用電壓反接制動，求電樞應用入的最小電阻值。440-250 0.078 ,=0.841500/c、Ce：m UNRm1n N-Ra =1.721 -0.078 =1.643。2In215 一臺他勵直流電動機，銘牌數(shù)據(jù)為：Pn=17KW, Un=220V, I N =95A , nN =1000r/min , Ra =0.18Q。拖動起重機的提升

10、機構，Tl =Tn ,忽略空載轉(zhuǎn)矩T0 :(1)若要求電動機以800r/min的轉(zhuǎn)速起吊重物，求電樞電路應用入多大電阻？(2)斷開電源，同時在電樞電路內(nèi)串入 20Q電阻，問電動機穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是多少？(3)若要求電動機以1200r/min的轉(zhuǎn)速下放重物，有哪幾種方法可以實現(xiàn)？試計算說 明。220-95 0.18解：(1)Ce N = =0.20291000。=-中八一乜M95 = -43.3r/minCe N0.2029(3)電勢反向反接制動：1200 =-U必一握RN= R= 47Ce；Ce)能耗制動：-1200 =-Ra-RIN= R . = 243幽-Ra =2.38, ICe n95回饋制動

11、：-1200 二 一_ Ra R,、n Ce nCe n216 一臺他勵直流電動機，具額定值為：PN =18.5KW, Un=220V, In=103A ,nN=500r/min，測得Ra=0.2C。拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負載，Tl =0.8Tn ,忽略空載轉(zhuǎn)矩T。:(1)重物吊起后要求停在空中，問如何實現(xiàn)。計算并說明。(2)在電動機以510r/min的轉(zhuǎn)速起吊重物時，忽然將電樞反接，若電樞電流不允許超過2口，求電動機穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。220-0.2 103斛：(1) n=0,貝UCeeN =0.4r/mine N 500 510=- R.L2 -In = R= 1.83Ce NCe N217他勵直流電動機

12、的名牌數(shù)據(jù)：Pn=60KW, Un=220V, In=320A,nN=1000r/min，測得Ra=0.05G。拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負載，T_ =Tn ,忽略空載轉(zhuǎn)矩T0 :(1)電動機在能耗制動下工作，Ia=IN,電樞用入0.5 Q電阻，問電動機的轉(zhuǎn)速是多 少？(2)電動機在回饋制動下工作，Ia=IN,電樞不用電阻，問電動機轉(zhuǎn)速是多少？解：(1) Ce N = Ua= 2205 =0.204 VLmin/rnN1000In R R_ 320 0.55Ce N0.204=-863r/min 輸入 P=0,輸出-URa220320 0.05n =- Ia = -= -1157r / minCeN C

13、eN 0.2040.204輸入:P =_UIa = -220父320 = -70.4KW (回饋)輸出:INCe n 320 0.204-1157P= n e = = -75.5KW10001000218 一臺他勵直流電動機，具額定數(shù)據(jù)為：Pn =10KW, Un=220V, I N =54A , nN=3000r/min , Ra=0.35C 。當生產(chǎn)機械要求靜差率為 20%寸:(1)采用調(diào)壓調(diào)速，問調(diào)速范圍是多少？(2)采用電樞用電阻調(diào)速,問調(diào)速范圍是多少?解:(1) D =口 1-、nN2 =282r/min調(diào)壓時AnN不變 e NnN 、3000 0.2- =2.66(2)nN 1-、

14、282 0.8nmax 二nN,nmin = n。一 max E。= U = 3284r / minCe N219他勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)：PN =29KW, Un=440V, In=76A, nN=1000r/min , Ra=0.4C 。帶恒轉(zhuǎn)矩負載，T_ =0.8Tn ,采用調(diào)壓與調(diào)磁結合的調(diào)速方法, 生產(chǎn)機械要求最高運行速度為 1200r/min ,最低運行轉(zhuǎn)速為400r/min ,求:(1)調(diào)速范圍：(2)在低速下工作時電源電壓；(3)最低轉(zhuǎn)速機械特性的靜差率。解:(1) D 4=3nmin(2)低速時采用調(diào)壓勵磁額定，Ce。440-76 0.4= 0.4069VLmin/ r100

15、06=皿=00-=0.87ngn459.362 20 一臺他勵直流電動機，具額定數(shù)據(jù)為：Pn=40KW, Un=220V, In=210A,1nN =500r/min , Ra=0.08C。電動機市額止的包轉(zhuǎn)矩負載工作，當磁通減弱為4=-勾時，電3動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和電樞電流是多少？電機能否長期運行，為什么？解：Ce N 二 220 二 220 一210 0.08 二 0.4064 VLmin/ rnN5002 21某他勵直流電動機，其額定數(shù)據(jù)為：PN =17KW, Un=220V, In=100A, nN =1500r/min , Ra =0.250 。若生產(chǎn)機械要求:(1)調(diào)速范圍D=5,采用

16、調(diào)壓調(diào)速，最低轉(zhuǎn)速是多少？低速機械特性的靜差率是多少？(2)靜差率6 =25%采用調(diào)壓調(diào)速，最低轉(zhuǎn)速是多少？調(diào)速范圍是多少？n1500斛：(1)nmax =1500r / min = nmin =300r/minD 5n 、.1500 0 25(2) D =mx=1500 0.25 =1.46nN 1-二192.3 0.75222 一臺用勵直流電動機，已知Un =110V,電樞回路總電阻 R=0.1QO某負載下Ia=10A, n=1000r/min,若負載轉(zhuǎn)矩增大為原來的4倍，電樞電流和轉(zhuǎn)速各位多少(不計磁飽和)？C，Ct U R _ 2解：n =qTe =Ct Ia2 =9.55Ce 100

17、=955CeeaeeCe, Te Ce311臺籠型三相感應電動機，極數(shù) 2P=6,額定電壓Un = 380V,額定頻率fN =50Hz,額定轉(zhuǎn)速 nN=960r/min,定子繞組為 Y 聯(lián)結，R1 = 2.06Q, X1仃= 3.13Q, R2 =1.58Q, X2q = 4.27Q。試求該電動機的額定轉(zhuǎn)矩 Tn,最大轉(zhuǎn)矩Tmax,過載能力小,最大 轉(zhuǎn)矩對應的臨界轉(zhuǎn)差率sm (忽略空載轉(zhuǎn)矩To)。解:(1) ns60 fP60 50=1000r / min(2) Snns-nN 1000 -960二二 0.04ns1000(3)(5) sm = .,2= 10.206J二十逐1戶2仃)2(6)

18、九=、=2.3Tn312臺繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機，極數(shù) 2P = 4,額定功率PN=75kW,額定電壓Un = 380V,額定電流In=144A,額定頻率fN = 50Hz,轉(zhuǎn)子額定電動勢 E2n = 399V,轉(zhuǎn)子額定電流I2n=116A,額定轉(zhuǎn)速nN= 1460r/min ,過載能力Am =2.8。用簡化實用表達式及較準確的實用表達式繪制電動機的固有機械特性。解：313.一臺繞線轉(zhuǎn)子三相感應電動機，極數(shù) 2p= 4,額定功率PN = 150kW,額定電壓Un = 380V,額定頻率 fN = 50Hz, R = R2 = 0.014Q , Xi廣X2J = 0.065 Q。當忽略勵磁阻抗Z

19、m時，使用簡化等效電路求取：(1)直接起動時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流；(2)在轉(zhuǎn)子每相繞組中串入起動電阻 R； = 0.12Q時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流；(3)在定子每相繞組中串入起動電抗 Xst= 0.12Q時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流。314臺籠型三相異步電動機，極數(shù) 2P=4,額定功率PN = 28kW,定子繞組為接，額定電壓Un = 380V,額定電流In=58A,額定頻率fN = 50Hz,額定功率因數(shù)cos中n=0.88,額定轉(zhuǎn)速nN = 1455r/min,起動電流倍數(shù)Ki = 6,起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Kt=1.1,過載能力。=2.3。車間變電站允許最大沖擊電流為 150A,生產(chǎn)機械要求起動轉(zhuǎn)矩不小于

20、73.5N - m,試選擇合適的降壓起動方法，寫出必要的計算數(shù)據(jù)。若采用自耦降壓變壓器降 壓起動，抽頭有55%、64%、73%三種。解：(1)直接起動：Ist=kN= 348A(2)降壓起動：ct =目=348 =2.32;Tst =202.84N mIsty 1501(3) Y起動： =m348 = 116A31Tst =-Tst=67.6N m (不潴足要求)3(4)自耦降壓： Ist1=0.552Mlst=31.8A 1st2 =0.642 1st =142.5A2Tst2 =0.64 父丁盤=83N m (最合適) 1st3 =0.732 1st =185.45A ss315臺繞線轉(zhuǎn)子

21、三相異步電動機，極數(shù) 2P = 8,額定功率PN = 30kW,額定電壓Un = 380V,額定電流Iin = 71.6A,額定頻率fN=50Hz,額定轉(zhuǎn)速nN = 725r/min,轉(zhuǎn)子額定電動勢E2n = 257V,轉(zhuǎn)子額定電流I2n=73.2A,過載能力 k=22。拖動包轉(zhuǎn)矩負載起動，負載轉(zhuǎn)矩Tl = 0.75Tn。若用轉(zhuǎn)子用電阻四級起動，三=1.8,求各級起動電阻多大?TnSN = 解：R2 =750 - 725二 0.033750Sn E2n0.033 2573I2N .3 73.2= 0.0671 13-16臺繞線轉(zhuǎn)子三相感應電動機，極數(shù)2P = 4,額定功率PN=150kW,額定

22、電壓Un= 380V,額定頻率fN=50Hz,定、轉(zhuǎn)子繞組均為Y聯(lián)結，額定負載時測得轉(zhuǎn)子銅耗 Pcu2 = 2205W,機械損耗Pq = 2645W,雜散損耗P=1010W。其它電動機參數(shù)為 R = R2 =0.013Q , X1X2仃=0.06 Q。試求：(1)額定運行時的電磁功率 Pe、額定轉(zhuǎn)差率Sn、額定轉(zhuǎn)速nN和電磁轉(zhuǎn)矩Te；(2)負載轉(zhuǎn)矩不變(認為Te不變)，轉(zhuǎn)子回路中用入調(diào)速電阻 Rd=0.10Q時，電動 機的轉(zhuǎn)差率s、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)子銅耗Pcu2；(3)轉(zhuǎn)子回路不用電阻和串入調(diào)速電阻 R6兩種情況下的臨界轉(zhuǎn)差率；(4)欲使起動時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大，應在轉(zhuǎn)子回路串入的起動電阻R；(歸算到定

23、子側(cè)的值)。解：(1) PeN =PN Pj P： PCu2 =150000 2645 1010 2205 = 155.86KW總機械功率：pN =PN PrP150000 2645 1010 =153655W(2) v mSi0.013=0.115R2R0.013 0.1Si =0.12(3)不用電阻：sm0 =R=0.108X1 二 X2 二用入電阻：Sm0 = R2 RSt =0.94X1 二 X2 二/八 Rst R2)(4) =1X1 二 X2 二. Rst -Xr- X2二=0.1073-17 臺繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機拖動一橋式起重機的主鉤，其額定數(shù)據(jù)為：極數(shù) 2P=10,額定功率

24、PN=60kW,額定頻率fN = 50Hz,額定轉(zhuǎn)速nN = 577r/min,額定電流In =133A,轉(zhuǎn)子額定電流I2n=160A,轉(zhuǎn)子額定電動勢E2n = 253V,過載能力九m=2.9,額定功率因數(shù)cos中n=0.77,額定效率“NF0.89。設電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動35.4轉(zhuǎn)時，主鉤上升一米。如 要求帶額定負載時，重物以8m/min的速度上升，試求電動機轉(zhuǎn)子電路每相用入的電阻值;600 -577 匚 253解：R2 =_聞 2N =600= 0.035;3 12N ,3 160上升速度 n = 35.4M8=283.2r/minsr-600283.2-0.528600相同轉(zhuǎn)矩：曳=R2. R

25、, , = 0.45,1sR2 R318繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機有關數(shù)據(jù)為：極數(shù)2p= 6,額定功率PN=75kW,額定電壓Un=380V,額定轉(zhuǎn)速nN = 976r/min,過載能力Km = 2.05,轉(zhuǎn)子額定電動勢E2n =238V,轉(zhuǎn)子額定電流|2n = 210A。轉(zhuǎn)子回路每相可以用入電阻為 0.05Q , 0.1。和0.2。時, 求轉(zhuǎn)子用電阻調(diào)速的調(diào)速范圍；最大靜差率；拖動包轉(zhuǎn)矩負載Tl = Tn時的各檔轉(zhuǎn)速為多少?解：snn0 -nN1000 -976n。1000=0.024319某繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機，技術數(shù)據(jù)為：極數(shù) 2P=6,額定功率PN = 60kW,額定頻率fN = 50H

26、z,額定轉(zhuǎn)速nN=960r/min,轉(zhuǎn)子額定電動勢 E2n = 200V,轉(zhuǎn)子額定電流 I2n=195A,過載能力7bm =2.5。其拖動起重機主鉤，當提升重物時電動機負載轉(zhuǎn)矩Tl =530N - m,不考慮傳動機構損耗轉(zhuǎn)矩，試求：(1)電動機工作在固有機械特性上提升該重物時，電動機的轉(zhuǎn)速：(2)若使下放速度為n= 280r/min,不改變電源相序，轉(zhuǎn)子回路應用入多大電阻?(3)若在電動機不斷電的條件下，欲使重物停在空中，應如何處理，并作定量計算。(4)如果改變電源相序在反向回饋制動狀態(tài)下下放同一重物，轉(zhuǎn)子回路每相用接電阻 為0.06Q ,求下放重物時電動機的轉(zhuǎn)速。解:1000 -960100

27、0= 0.04(2)0.024 200.3 195=0.024.1(3)用電阻使 s = 1,則 9=一R一二 % = 0.6601R2 R(4)反向回饋制動，用電阻Rq=0.06Q正向用0.06Q后，Rst1 =-1 Ra =1.13 0.1 =0.1134-1 (1) Rst2 = P(P -1 )Ra =2.13x1.13x0.1 = 0.240Rst3 = 一：2 - -1 Ra =2.132 1.13 0.1 = 0.51J一J.(2) t = (Tm1+Tm2+Tm3 )ln J- +4Tma =0.653黑0.935 + 0.16= 0.77sU2TLi4-24-2解：(1)能耗制動，制動停車時間相等Uz R起始： nF0 =n =Tl =1010.3r/minCe N 9.55 Ce n2Ec制動前：Ea =Ce Nn =