電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)習(xí)題解答-許建國(guó)

第一章1.1一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為:額定功率=25kW,額定電壓=220V,額定轉(zhuǎn)速=1500r/min,額定效率=86.2%。試求:(1)額定電流;(2)額定負(fù)載時(shí)的輸入功率。解：（1）直流電動(dòng)機(jī)的:額定功率（2）1.2一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)為:額定功率=12kW,額定電壓=230V,額定轉(zhuǎn)速=1450r/min,額定效率=83.5%。試求:(1)額定電流;(2)額定負(fù)載時(shí)的輸入功率。解：（1）直流發(fā)電機(jī)的:額定功率（2）1.3一臺(tái)直流電機(jī),已知極對(duì)數(shù)p=2,槽數(shù)Z和換向片數(shù)K均等于22,采用單疊繞組。(1)計(jì)算繞組各節(jié)距;(2)求并聯(lián)支路數(shù)。解：（1）第一節(jié)距,為短距繞組。單疊繞組的合成節(jié)距及換向器節(jié)距均為1,即第二節(jié)距(2)并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù),為4。1.4一臺(tái)直流電機(jī)的數(shù)據(jù)為:極數(shù)2p=4,元件數(shù)S=120,每個(gè)元件的電阻為0.2Ω。當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí),每個(gè)元件的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為10V,問(wèn)當(dāng)電樞繞組為單疊或單波繞組時(shí),電刷間的電動(dòng)勢(shì)和電阻各為多少解：當(dāng)電樞繞組為單疊繞組時(shí),繞組并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù),為4,每一條支路串聯(lián)的元件數(shù)為30,換向器上放置4個(gè)電刷,假設(shè)一個(gè)電刷短路一個(gè)元件,每一條支路有一個(gè)元件被短路,則電刷間的電動(dòng)勢(shì)為=2910=290V;每一條支路的電阻為,4條并聯(lián)支路的電阻,即電刷間的電阻為當(dāng)電樞繞組為單波繞組時(shí),繞組并聯(lián)支路數(shù)為2,每一條支路串聯(lián)的元件數(shù)為60,換向器上可以放置4個(gè)電刷,至少短路4個(gè)元件,則電刷間的電動(dòng)勢(shì)為每一條支路的電阻為電刷間的電阻為1.5已知一臺(tái)直流電機(jī)的極對(duì)數(shù)p=2,元件數(shù)S=Z=K=21,元件的匝數(shù)=10,單波繞組,試求當(dāng)每極磁通=1.42×Wb,轉(zhuǎn)速n=1000r/min時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì)為多少解：?jiǎn)尾ɡ@組并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=1,電樞總導(dǎo)體數(shù)電樞電動(dòng)勢(shì)1.6一臺(tái)直流電機(jī),極數(shù)2p=6,電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù)N=400,電樞電流=10A,氣隙每極磁通=0.21Wb。試求采用單疊繞組時(shí)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為多大如把繞組改為單波繞組,保持支路電流的數(shù)值不變,電磁轉(zhuǎn)矩又為多大解:電樞繞組為單疊繞組時(shí),并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=p=3,電磁轉(zhuǎn)矩如果把電樞繞組改為單波繞組,保持支路電流的數(shù)值不變,則電磁轉(zhuǎn)矩也不變,仍為,因?yàn)闊o(wú)論是疊繞組還是波繞組,所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向是一致的,保持支路電流不變,就保持了導(dǎo)體電流不變,也就保持了電磁轉(zhuǎn)矩不變。也可以用計(jì)算的方法:單疊繞組時(shí)并聯(lián)支路數(shù)為6,支路電流改為單波繞組,保持支路電流的數(shù)值不變,仍為,而并聯(lián)支路數(shù)為2(a=1),電樞電流電磁轉(zhuǎn)矩。1.7一臺(tái)他勵(lì)直流電機(jī),極對(duì)數(shù)p=2,并聯(lián)支路對(duì)數(shù)a=1,電樞總導(dǎo)體數(shù)N=372,電樞回路總電阻=0.208Ω,運(yùn)行在U=220V,n=1500r/min,=0.011Wb的情況下。=362W,=204W,試問(wèn):(1)該電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)(2)電磁轉(zhuǎn)矩是多大(3)輸入功率、輸出功率、效率各是多少解:(1),低于電源電壓U=220V,所以電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。(2)(3)輸入功率輸出功率=14575W=效率=%1.8如果直流電機(jī)的電樞繞組元件的形狀如題1.8圖所示,則電刷應(yīng)放在換向器的什么位置上N極題1.8圖某種電樞繞組元件的形狀解:電刷在換向器的位置應(yīng)使被電刷短路的元件感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。對(duì)于對(duì)稱(chēng)元件,電刷中心線(xiàn)與磁極中心線(xiàn)重合。對(duì)于題中的不對(duì)稱(chēng)元件,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn),使該元件中心線(xiàn)與N極中心線(xiàn)對(duì)齊時(shí),電刷應(yīng)將該元件短路,若換向片寬度為B,則電刷中心線(xiàn)偏離磁極中心線(xiàn)的偏移量,是元件第一節(jié)距。1.9一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為:=220V,=92A,=0.08Ω,=88.7Ω,=86%,試求額定運(yùn)行時(shí):(1)輸入功率;(2)輸出功率;(3)總損耗;(4)電樞回路銅損耗;(5)勵(lì)磁回路銅損耗;(6)機(jī)械損耗與鐵損耗之和。解:(1)輸入功率(2)輸出功率(3)總損耗(4)電樞回路銅損耗(5)勵(lì)磁回路銅損耗(6)機(jī)械損耗與鐵損耗之和為1.10一臺(tái)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為,=17kW,=92A,=220V,=0.08Ω,=1500r/min,電樞回路總電阻R=0.1Ω,勵(lì)磁回路電阻=110Ω,試求:(1)額定負(fù)載時(shí)的效率;(2)額定運(yùn)行時(shí)的電樞電動(dòng)勢(shì);(3)額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。解:(1)額定負(fù)載時(shí)的輸入功率=84%(2)(3)額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩1.11一臺(tái)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī),電樞回路總電阻=0.25Ω,勵(lì)磁回路電阻=44Ω,當(dāng)端電壓=220V,負(fù)載電阻=4Ω時(shí),試求:(1)勵(lì)磁電流和負(fù)載電流;(2)電樞電動(dòng)勢(shì)和電樞電流;(3)輸出功率和電磁功率。解:(1)(2)=220+=235V(3)輸出功率=22055=12100W=電磁功率=+=++=1.12一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī),額定轉(zhuǎn)速為1000r/min,當(dāng)滿(mǎn)載時(shí)電壓為220V,電樞電流為10A,勵(lì)磁電流保持為2.5A。已知在n=750r/min時(shí)的空載特性如下表所列:If/AEa/V3378120150176180194206225試求:(1)轉(zhuǎn)速為額定、勵(lì)磁電流保持2.5A時(shí)的空載電動(dòng)勢(shì);(2)如果將發(fā)電機(jī)改為并勵(lì),且n=,為保持同樣的空載電動(dòng)勢(shì),磁場(chǎng)回路的電阻應(yīng)為多少(3)如果保持磁場(chǎng)回路電阻不變,電機(jī)為并勵(lì),此時(shí)能夠自勵(lì)建壓的臨界轉(zhuǎn)速為多少(4)如果保持n=,電機(jī)為并勵(lì),此時(shí)能夠自勵(lì)建壓的臨界電阻為多少解:(1)與n成成正比,轉(zhuǎn)速為額定、勵(lì)磁電流保持2.5A時(shí)的空載電動(dòng)勢(shì)為(2),,時(shí)的電壓U=220V,可知電樞電阻壓降為=,電樞電阻為10=Ω,將發(fā)電機(jī)改為并勵(lì),設(shè)勵(lì)磁電流要增加X(jué),為+X),X比較小，可以認(rèn)為與勵(lì)磁電流成比例增大為,空載時(shí)電樞電流就是勵(lì)磁電流,產(chǎn)生的電樞電阻壓降為,保持同樣的空載電動(dòng)勢(shì)不變,得到方程式X===+=磁場(chǎng)回路的電阻為(3)當(dāng)磁場(chǎng)回路的電阻為不變時(shí),要產(chǎn)生如表中的最小勵(lì)磁電流時(shí),勵(lì)磁繞組電壓為,加上電樞電阻壓降10),其和即為電電樞電動(dòng)勢(shì)此時(shí)電機(jī)能夠自勵(lì)建壓的臨界轉(zhuǎn)速為若電機(jī)轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速,勵(lì)磁電流小于,電壓就建立不起來(lái)。(4)時(shí),,減減去電樞電阻壓降10),其差即為勵(lì)磁繞組電壓,所以臨界電阻為若勵(lì)磁電阻大于Ω,電壓就建立不起來(lái)。第二章2.1變壓器能改變交流電的電壓和電流,能不能改變直流電的電壓和電流為什么答:變壓器能改變交流電的電壓和電流,但不能改變直流電的電壓和電流。因?yàn)樽儔浩魇菓?yīng)用電磁感應(yīng)原理而工作的,只有當(dāng)一次繞組接交流電源時(shí),一次繞組才會(huì)流過(guò)交流電流,在鐵心中產(chǎn)生變化的磁通,從而在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);如果一次繞組接直流電源,則一次繞組流過(guò)的是直流電流,在鐵心中產(chǎn)生的磁通是恒定不變的,不能在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),所以變壓器只能改變交流電的電壓和電流,不能改變直流電的電壓和電流。2.2變壓器的鐵心為什么要用硅鋼片疊成而不用整塊鋼制成答:變壓器的繞組流過(guò)交流電流時(shí)會(huì)在鐵心中產(chǎn)生磁滯損耗和渦流損耗,統(tǒng)稱(chēng)為鐵損耗。磁滯損耗與鐵磁材料的磁滯回線(xiàn)面積有關(guān),硅鋼片的磁滯回線(xiàn)較窄,磁滯損耗較小。渦流損耗與鐵磁材料的電阻成反比,與鋼片厚度的平方成正比,硅鋼片是在電工鋼中加入少量的硅而制成,電阻率較大,用硅鋼片疊成的鐵心,鐵損耗較小,所以變壓器的鐵心要用硅鋼片疊成而不用整塊鋼制成。2.3一臺(tái)變壓器額定電壓為220/110V,若把二次繞組(110V)接在220V交流電源上,主磁通和勵(lì)磁電流將如何變化答:若忽略變壓器繞組漏阻抗壓降,則繞組的端電壓與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。正常工作時(shí)鐵心磁路處于飽和狀態(tài)。若把額定電壓為110V的二次繞組接在220V交流電源上,二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將增大一倍,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與鐵心磁通成正比,所以鐵心磁通也將增大一倍,由于鐵心磁路處于飽和狀態(tài),勵(lì)磁電流將不只是增大一倍,而將增大許多倍。2.4一臺(tái)變壓器一次繞組額定電壓為220V,不小心把一次繞組接在220V的直流電源上,會(huì)出現(xiàn)什么情況答:若把額定電壓為交流220V的變壓器一次繞組接在220V直流電源上時(shí),鐵心中產(chǎn)生的磁通將是恒定不變的,不會(huì)在一次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),一次繞組電流,由于繞組電阻比較小,則一次繞組電流會(huì)很大,大大超過(guò)其額定電流,很快會(huì)將變壓器燒壞。2.5變壓器空載運(yùn)行時(shí),功率因數(shù)為什么很低這時(shí)從電源吸收的有功功率和無(wú)功功率都消耗在什么地方答:變壓器空載電流可分解為有功分量和無(wú)功分量,會(huì)產(chǎn)生鐵損耗,產(chǎn)生空載磁場(chǎng),與相比小很多,約為,,所以功率因數(shù)很低?？蛰d時(shí)從電源吸收的有功功率轉(zhuǎn)變?yōu)殍F損耗,無(wú)功功率轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的磁場(chǎng)貯能。2.6何謂變壓器的主磁通何謂變壓器的漏磁通它們各有什么特點(diǎn)各起什么作用答:同時(shí)與一次和二次繞組相交鏈的磁通稱(chēng)為主磁通,只與一次繞組或只與二次繞組相交鏈的磁通稱(chēng)為漏磁通。主磁通經(jīng)過(guò)的是鐵心磁路,磁阻小,磁通量大;漏磁通經(jīng)過(guò)的磁路是空氣或變壓器油,磁阻大,磁通量小。主磁通起著傳遞電能的媒介作用;漏磁通不能傳遞能量,只產(chǎn)生電壓降。2.7何謂變壓器的勵(lì)磁電抗希望是大好還是小好為什么答:變壓器的勵(lì)磁電抗是表示變壓器繞組的勵(lì)磁電流在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電抗,即,>>,所以,,表示單位勵(lì)磁電流在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),因而希望大好,越大,同樣的勵(lì)磁電流在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。2.8電抗、的物理意義如何當(dāng)負(fù)載變化時(shí),它們的數(shù)值變化嗎為什么答:電抗是表示一次繞組電流產(chǎn)生的漏磁通在一次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電抗,;電抗是表示二次繞組電流產(chǎn)生的漏磁通在二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電抗,。當(dāng)負(fù)載變化時(shí),、數(shù)值不變,因?yàn)槁┐磐ń?jīng)過(guò)的是由空氣和變壓器油組成的線(xiàn)性磁路,沒(méi)有鐵磁材料的飽和現(xiàn)象,所以數(shù)值不變。2.9何謂折算變壓器參數(shù)折算時(shí)應(yīng)該遵循什么原則答:折算是在保持變壓器內(nèi)部原有電磁關(guān)系不變的前提下,把二次繞組的匝數(shù)變換為一次繞組的匝數(shù)，并對(duì)二次電磁量進(jìn)行折合的算法。折算時(shí)遵循的原則是保持原有電磁關(guān)系不變,即磁動(dòng)勢(shì)不變,輸出功率不變,銅損耗不變等等。2.10何謂標(biāo)么值若一次電流的標(biāo)么值為0.5,問(wèn)二次電流的標(biāo)么值為多少為什么答:某一物理量的實(shí)際值與其基準(zhǔn)值之比,稱(chēng)為該物理量的標(biāo)么值。若一次電流的標(biāo)么值為0.5,則二次電流的標(biāo)么值也為,因?yàn)楹雎钥蛰d電流時(shí),則磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式為即一次與二次電流的標(biāo)么值相等。2.11在一次側(cè)和二次側(cè)作空載試驗(yàn)時(shí),從電源吸收的有功功率相同嗎測(cè)出的參數(shù)相同嗎短路試驗(yàn)的情況又怎樣答:在一次側(cè)和二次側(cè)作空載試驗(yàn)時(shí),從電源吸收的有功功率相同,測(cè)出的參數(shù)中,變比相同,但勵(lì)磁阻抗不相同,一次側(cè)測(cè)得的勵(lì)磁阻抗是二次側(cè)測(cè)得的勵(lì)磁阻抗的,因?yàn)闊o(wú)論是在一次側(cè)或二次側(cè)作空載試驗(yàn)時(shí)的電壓都是其對(duì)應(yīng)的額定電壓,鐵心磁通是額定磁通,鐵損耗相同,所以從電源吸收的有功功率相同。在一次側(cè)和二次側(cè)作短路試驗(yàn)時(shí),從電源吸收的有功功率也相同,一次側(cè)測(cè)得的短路阻抗也是二次側(cè)測(cè)得的短路阻抗的。2.12準(zhǔn)確地說(shuō)變壓器的變比是空載時(shí)一次、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比,還是負(fù)載時(shí)一次、二次電壓之比答:準(zhǔn)確地說(shuō)變壓器的變比是空載時(shí)一次、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比,不是負(fù)載時(shí)一次、二次電壓之比。由于漏阻抗壓降較小,可以近似認(rèn)為變壓器的變比是負(fù)載時(shí)一次、二次電壓之比。2.13變壓器的電壓變化率的大小與哪些因素有關(guān)答:變壓器的電壓變化率與負(fù)載系數(shù)、短路阻抗和負(fù)載的功率因數(shù)有關(guān)。負(fù)載系數(shù)大,電壓變化率大;短路阻抗大,電壓變化率大;電阻性負(fù)載電壓變化率較小,電感性負(fù)載電壓變化率較大。2.14變壓器的效率的高低與哪些因素有關(guān)什么情況下變壓器的效率最高答;變壓器效率的高低與負(fù)載系數(shù)及功率因數(shù)有關(guān)。在不變損耗(鐵損耗)與可變損耗(銅損耗)相等時(shí)變壓器效率最高。2.15若三相變壓器的一次、二次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)領(lǐng)先90°,試問(wèn)這臺(tái)變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的標(biāo)號(hào)數(shù)是多少答:將三相變壓器的一次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針指向鐘面的“12”,二次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)落后90°,作為時(shí)鐘的短針指向鐘面的“3”,所以聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的標(biāo)號(hào)數(shù)是3。2.16變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件是什么其中哪一個(gè)條件要絕對(duì)滿(mǎn)足為什么答:變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件有三:一是各一次側(cè)、二次側(cè)額定電壓分別相等,即變比相同;二是聯(lián)結(jié)組相同;三是短路阻抗標(biāo)么值相等。其中第二個(gè)條件聯(lián)結(jié)組相同是要絕對(duì)滿(mǎn)足,因?yàn)槿袈?lián)結(jié)組不同,表明并聯(lián)變壓器二次側(cè)繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)之間有相位差,并聯(lián)運(yùn)行時(shí)在二次側(cè)繞組線(xiàn)之間會(huì)產(chǎn)生電壓差,而變壓器短路阻抗較小,這樣就會(huì)在繞組之間產(chǎn)生較大的環(huán)流,將繞組燒壞。2.17何謂變壓器容量何謂繞組容量在雙繞組變壓器中它們是相等還是不相等在自耦變壓器中呢答:變壓器容量就是變壓器的的視在功率,單相變壓器容量等于其端電壓與電流的乘積。繞組容量等于其端電壓與流過(guò)繞組電流的乘積。在雙繞組變壓器中變壓器容量與繞組容量相等;在自耦變壓器中它們不相等,變壓器容量等于繞組容量加上傳導(dǎo)容量,變壓器容量大于繞組容量。2.18電壓互感器和電流互感器在使用中應(yīng)注意哪些事項(xiàng)答:電壓互感器在使用中二次側(cè)不能短路,電流互感器在使用中二次側(cè)不能開(kāi)路,無(wú)論是電壓互感器還是電流互感器在使用中二次側(cè)都要接地。2.19電焊變壓器外特性的特點(diǎn)是什么答:電焊變壓器的輸出電壓隨焊接電流的增大而急劇下降,具有急劇下降的外特性。2.20一臺(tái)三相電力變壓器,額定容量=2000kV·A,額定電壓/=6/0.4kV,Yd接法,試求一次、二次繞組額定電流與各為多少解:變壓器額定容量2.21試計(jì)算下列各臺(tái)變壓器的變比K:(1)/=3300/220V的單相變壓器;(2)/=6/0.4kV的Yy接法的三相變壓器;(3)/=10/0.4kV的Yd接法的三相變壓器。解:(1)單相變壓器(2)Yy接法的三相變壓器(3)Yd接法的三相變壓器2.22一臺(tái)三相電力變壓器Yd接法,額定容量=1000kV·A,額定電壓/=10/3.3kV,短路阻抗標(biāo)么值=0.053,二次側(cè)的負(fù)載接成三角形,=(50+j85)Ω,試求一次側(cè)電流、二次側(cè)電流和二次側(cè)電壓解:==忽略短路阻抗角與負(fù)載阻抗角的不同,則變壓器一相的阻抗Z為2.23一臺(tái)單相雙繞組變壓器,額定容量為=600kV·A,/=35/6.3kV,當(dāng)有額定電流流過(guò)時(shí),漏阻抗壓降占額定電壓的6.5%,繞組中的銅損耗為9.5kW(認(rèn)為是75℃的值),當(dāng)一次繞組接額定電壓時(shí),空載電流占額定電流的5.5%,功率因數(shù)為0.10。試求:(1)變壓器的短路阻抗和勵(lì)磁阻抗各為多少(2)當(dāng)一次繞組接額定電壓,二次繞組接負(fù)載=8040°Ω時(shí)的、及各為多少解:(1)(2)=8040°=一相的阻抗Z為=258240°2.24一臺(tái)三相電力變壓器Yy聯(lián)結(jié),額定容量為=750kV·A,額定電壓/=10/0.4kV;在低壓側(cè)做空載試驗(yàn)時(shí),=400V,=60A,空載損耗=3.8kW;在高壓側(cè)做短路試驗(yàn)時(shí),=400V,==43.3A,短路損耗=10.9kW,鋁線(xiàn)繞組,室溫20℃,試求:(1)變壓器各阻抗參數(shù),求阻抗參數(shù)時(shí)認(rèn)為≈,≈,并畫(huà)出T型等值電路圖;(2)帶額定負(fù)載,cos=0.8（滯后)時(shí)的電壓變化率Δu及二次電壓;(3)帶額定負(fù)載,cos=0.8(超前)時(shí)的電壓變化率Δu及二次電壓。解:(1)低壓側(cè)的勵(lì)磁電阻為勵(lì)磁阻抗勵(lì)磁電抗折算到高壓側(cè)的勵(lì)磁阻抗為同理T型等值電路圖如題圖題圖（2）=（3）2.25兩臺(tái)三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行,有關(guān)數(shù)據(jù)如下:=1250kV·A,/=35/10.5kV,=0.065,Yd11。=2000kV·A,/=35/10.5kV,=0.06,Yd11。試求:(1)總輸出為3250kV·A時(shí),每臺(tái)變壓器輸出為多少(2)在兩臺(tái)變壓器均不過(guò)載的前提下,并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的最大輸出為多少解:(1)=(2)兩臺(tái)變壓器均不過(guò)載時(shí),令則1154KVAKVA2.26有四臺(tái)三相變壓器,接線(xiàn)圖如題2.26圖所示,通過(guò)畫(huà)繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖,確定它們的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)。(a)(b)(c)(d)題圖變壓器接線(xiàn)圖解:圖(a)中的變壓器繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如下圖由圖可見(jiàn),一次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,當(dāng)指向時(shí)鐘鐘面”12”時(shí),則指向時(shí)鐘鐘面的”5”,故標(biāo)號(hào)數(shù)為5,變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)是Yd5。圖(b)中的變壓器繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如下圖由圖可見(jiàn),一次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,當(dāng)指向時(shí)鐘鐘面”12”時(shí),則指向時(shí)鐘鐘面的”9”,故標(biāo)號(hào)數(shù)為9,變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)是Yd9。圖(c)中的變壓器繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如下圖由圖可見(jiàn),一次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,標(biāo)號(hào)數(shù)為8,變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)是Yy8。圖(d)中的變壓器繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如下圖由圖可見(jiàn),一次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,標(biāo)號(hào)數(shù)為9,變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)是Dy9。2.27畫(huà)出下列聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)變壓器的接線(xiàn)圖:(1)Yd3;(2)Dy1。解:(1)Yd3,表示變壓器一次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量與二次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量的相位差為,繞組電動(dòng)勢(shì)相量圖如圖(1)所示,這樣,二次繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量圖就有二個(gè)等邊三角形,即和。圖（1）在中,點(diǎn)已確定,則繞組的另一個(gè)個(gè)端點(diǎn)可以和連接在一起,也可以和連接在一起,所以變壓器二次繞組6個(gè)端點(diǎn)連接規(guī)律如圖(a)和圖(b)所示。圖(a)圖(b)滿(mǎn)足圖(a)和圖(b)要求的接線(xiàn)圖分別如圖(c)和圖(d)所示。圖（c）圖(d)對(duì),為了方便,將改為,這樣,對(duì)應(yīng)的二次繞組的六個(gè)端點(diǎn)也有兩種組合,分別如圖(e)和圖(f)所示。滿(mǎn)足圖(e)和圖(f)要求的接線(xiàn)圖分別如圖(g)和圖(h)所示。圖（e）圖（f）圖（g）圖（h）(2)聯(lián)結(jié)組為Dy1的變壓器電動(dòng)勢(shì)相量圖如圖(2)所示,可得到表示二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量的兩個(gè)等邊三角形,即和。圖(2)對(duì)二次側(cè)線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量,其相電動(dòng)勢(shì)相量與線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量的關(guān)系如圖(i)所示,對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)圖如圖(j)所示。圖（i）圖(j)對(duì)線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量,將改為,其相電動(dòng)勢(shì)相量與線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量的關(guān)系如圖(k)所示,對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)圖如圖(m)所示。圖(k)圖(m)2.28畫(huà)出下列聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)變壓器的接線(xiàn)圖:(1)Yy10;(2)Dd6。解:(1)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Yy10的變壓器電動(dòng)勢(shì)相量圖如圖(a)所示,得到二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量的兩個(gè)等邊三角形,即和。圖(a)二次側(cè)線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量為的變壓器,其接線(xiàn)圖如圖(b)所示。圖(b)對(duì)線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)相量,將改為,其對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)圖如圖(c)所示。圖(c)(2)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Dd6的變壓器電動(dòng)勢(shì)相量圖如圖(d)所示,得到二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量的兩個(gè)等邊三角形,即和。圖(d)二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量為時(shí),6個(gè)端點(diǎn)的連接關(guān)系如圖(e)和圖(f)所示。圖(e)圖(f)與圖(e)對(duì)應(yīng)的變壓器接線(xiàn)圖如圖(g)所示;與圖(f)對(duì)應(yīng)的變壓器接線(xiàn)圖如圖(h)所示。圖(g)圖(h)二次側(cè)電動(dòng)勢(shì)相量為時(shí),將改為,6個(gè)端點(diǎn)的連接關(guān)系如圖(i)和圖(j)所示。圖(i)圖(j)與圖(i)對(duì)應(yīng)的變壓器接線(xiàn)圖如圖(k)所示;與圖(j)對(duì)應(yīng)的變壓器接線(xiàn)圖如圖(m)所示。圖(k)圖(m)2.29一臺(tái)單相自耦變壓器數(shù)據(jù)為=220V,=180V,=400A,當(dāng)不計(jì)損耗和漏阻抗壓降時(shí),試求:(1)一次電流和公共繞組部分的電流I;(2)二次繞組容量及傳導(dǎo)容量Sc。解:(1)(2)第三章3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要是哪幾部分它們分別起什么作用答:三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)分定子和轉(zhuǎn)子兩部分,定、轉(zhuǎn)子之間有空氣隙。定子是由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三個(gè)部分組成。定子鐵心是磁路的一部分,同時(shí)用來(lái)嵌放定子繞組;定子繞組通電時(shí)能產(chǎn)生磁場(chǎng);機(jī)座用來(lái)固定與支撐定子鐵心。轉(zhuǎn)子部分有轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心也是磁路的一部分,同時(shí)用來(lái)嵌放轉(zhuǎn)子繞組;轉(zhuǎn)子繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過(guò)電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。3.2異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理是什么為什么異步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí),其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速答:異步電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電磁力的原理而工作的。電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間要有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng),否則在轉(zhuǎn)子繞組中不能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),不能產(chǎn)生電流,也就沒(méi)有電磁轉(zhuǎn)矩,所以在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不能等于同步轉(zhuǎn)速,只能低于同步轉(zhuǎn)速。3.3什么叫轉(zhuǎn)差率三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率為多少為什么轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)最重要的一個(gè)技術(shù)參數(shù)答:旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差(-n)稱(chēng)為轉(zhuǎn)差。轉(zhuǎn)差(-n)與同步轉(zhuǎn)速之比,稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率,用s表示,即s=額定轉(zhuǎn)差率很小,約為~。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=(1-s),用轉(zhuǎn)差率s能表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也與轉(zhuǎn)差率相關(guān),所以轉(zhuǎn)差率是最重要的一個(gè)技術(shù)參數(shù)。3.4已知一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率=10kW,額定電壓=380V,額定功率因數(shù)cos=0.75,額定效率=86%,問(wèn)其額定電流為多少解:由=cos×kW則有=3.5一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組有6根引出線(xiàn),其銘牌上標(biāo)明“電壓380/220V,接法Y/Δ”。如果三相電源電壓是380V,定子繞組應(yīng)采用哪種接法出線(xiàn)盒內(nèi)的接線(xiàn)端子應(yīng)如何連接答:應(yīng)采用Y接法,出線(xiàn)盒內(nèi)三個(gè)繞組的末端、、連接在一起,三個(gè)首端出線(xiàn)頭、、接三相電源,3.6三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是如何組成的按什么規(guī)律連接有什么特點(diǎn)答:三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組由三個(gè)匝數(shù)相等、相位互差的繞組組成。三個(gè)繞組可以連接成Y聯(lián)接(星形聯(lián)接),也可以連接成聯(lián)接(三角形聯(lián)接)。其特點(diǎn)是對(duì)稱(chēng)的三相繞組。3.7三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)注的額定功率是輸入功率還是輸出功率是電功率還是機(jī)械功率答:三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)注的額定功率不是輸入功率,而是輸出功率,不是電功率,而是機(jī)械功率。3.8單相繞組通以單相交流電將在氣隙中產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁場(chǎng)三相對(duì)稱(chēng)繞組通以三相對(duì)稱(chēng)電流將在氣隙中產(chǎn)生什么性質(zhì)的磁場(chǎng)兩種磁場(chǎng)之間有何內(nèi)在聯(lián)系答:單相繞組通以單相交流電將在氣隙中產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)。三相對(duì)稱(chēng)繞組通以三相對(duì)稱(chēng)電流將在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。脈動(dòng)磁場(chǎng)可以分解為基波與高次諧波磁場(chǎng),三相對(duì)稱(chēng)繞組的基波磁場(chǎng)疊加在一起就形成了基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。3.9三相旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的幅值與極數(shù)及繞組系數(shù)之間有什么關(guān)系答:由三相旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)幅值表達(dá)式=1.35可知,磁動(dòng)勢(shì)幅值與極對(duì)數(shù)p成反比關(guān)系,與繞組系數(shù)成正比。3.10若將三相異步電動(dòng)機(jī)三相電源的任何兩相引線(xiàn)對(duì)調(diào),異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?qū)⒆骱巫兓癁槭裁创?若將三相異步電動(dòng)機(jī)三相電源的任何兩相引線(xiàn)對(duì)調(diào),則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)定子繞組外接電源相序變化時(shí),定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就反向,所以電動(dòng)機(jī)也就反向旋轉(zhuǎn)。3.11為什么三相異步電動(dòng)機(jī)空載電流的標(biāo)么值要比變壓器的大答:變壓器的磁路是鐵心構(gòu)成的磁路,磁阻小,產(chǎn)生一定的額定磁通所需要的勵(lì)磁電流比較小;而三相異步電動(dòng)機(jī)的磁路中包含有定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙,氣隙的磁阻比較大,產(chǎn)生同樣大小的額定磁通所需要的勵(lì)磁電流就比較大,所以三相異步電動(dòng)機(jī)空載電流的標(biāo)么值要比變壓器的大。3.12三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn),若定子繞組加額定電壓,將會(huì)產(chǎn)生什么后果并分析原因。答:當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)時(shí),若定子繞組加額定電壓,則流過(guò)繞組的電流會(huì)很大,使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,導(dǎo)致燒壞電動(dòng)機(jī)。其原因是:轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)切割速度為最大,在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,轉(zhuǎn)子電流最大,定子電流也就最大,約為額定電流的5～7倍,會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)。3.13異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s是如何定義的電機(jī)運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流的頻率與定子頻率是什么關(guān)系答:轉(zhuǎn)差率s的定義是轉(zhuǎn)差(-n)與同步轉(zhuǎn)速之比,即s=電機(jī)運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率、電流的頻率與定子頻率成成正比,即3.14異步電機(jī)的時(shí)空相量圖中,哪些是時(shí)間相量,哪些是空間相量答:異步電機(jī)的時(shí)空相量圖中,表示電流、電壓、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相量是時(shí)間相量,表示磁通、磁動(dòng)勢(shì)的相量是空間相量。3.15一臺(tái)額定電壓380V、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī),如果誤連成三角形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上,會(huì)有什么后果為什么答:一臺(tái)額定電壓380V、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī),如果誤連成三角形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上,電動(dòng)機(jī)會(huì)被燒壞。因?yàn)轭~定電壓380V、星形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī),其定子繞組額定電壓為220V，若將星形聯(lián)結(jié)的定子繞組誤連成三角形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上,這時(shí)定子繞組電壓為380V,大大超過(guò)其額定電壓,會(huì)使定子電流變得很大,會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)。3.16一臺(tái)額定電壓380V、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí),會(huì)有什么后果為什么答:額定電壓380V、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng),不能運(yùn)行。額定電壓380V、三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī),如果誤連成星形聯(lián)結(jié),并接到380V的電源上時(shí),其一相繞組電壓降為380/=220V,由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與繞組電壓的平方成正比,這時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低為原來(lái)的,故而在滿(mǎn)載時(shí)電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng),不能運(yùn)行,時(shí)間一長(zhǎng)會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)。3.17三相異步電動(dòng)機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載額定運(yùn)行時(shí),會(huì)產(chǎn)生哪些損耗請(qǐng)畫(huà)出功率流程圖。答:電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的損耗有定子銅損耗,定子鐵損耗,轉(zhuǎn)子銅損耗,機(jī)械摩擦損耗,附加損耗。其功率流程圖如題圖。題圖3.18三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅損耗和機(jī)械功率之間在數(shù)量上存在著什么關(guān)系答:三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁功率、轉(zhuǎn)子銅損耗和機(jī)械功率之間存在著比例關(guān)系,三者之比為1︰s︰(1-s)。3.19三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí),其T形等值電路為什么不能簡(jiǎn)化成一字形等值電路答:在電動(dòng)機(jī)T形等值電路中,轉(zhuǎn)子的等值電阻為,s很小,約為～,就比較大,轉(zhuǎn)子阻抗+也就比較大。勵(lì)磁阻抗與相并聯(lián),與相比,并沒(méi)有大到可以去掉而對(duì)電路沒(méi)有影響的程度,所以不能去掉勵(lì)磁阻抗而將T形等值電路簡(jiǎn)化成一字形等值電路。3.20異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)有何意義它們是否越大越好答:異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)表示電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力,用最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比來(lái)表示,即=起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)表示電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)帶負(fù)載的能力,等于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比,即=較大時(shí),電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力較大,較大時(shí),電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)帶負(fù)載的能力較大,但它們不是越大越好,因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩是一定的,過(guò)大時(shí),就小,電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載的能力降低,這是不可取的,一般為～,為2左右。3.21異步電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng),負(fù)載越大,起動(dòng)電流是不是越大為什么答:異步電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng),起動(dòng)電流與負(fù)載大小無(wú)關(guān),并不是負(fù)載越大,起動(dòng)電流就越大。轉(zhuǎn)子電流=,起動(dòng)時(shí)s=1,起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子電流,與負(fù)載無(wú)關(guān),所以起動(dòng)電流即定子電流也與負(fù)載無(wú)關(guān),只不過(guò)負(fù)載越大,起動(dòng)加速度就變小,起動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng)。3.22異步電動(dòng)機(jī)在何種條件下的機(jī)械特性是固有機(jī)械特性答:異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接額定頻率的額定電壓,定、轉(zhuǎn)子回路不串接任何元器件得到的機(jī)械特性就是固有機(jī)械特性。3.23試簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能優(yōu)劣主要通過(guò)哪些技術(shù)指標(biāo)來(lái)反映答:三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能優(yōu)劣主要通過(guò)功率因數(shù)和效率等技術(shù)指標(biāo)來(lái)反映,功率因數(shù)越高,運(yùn)行性能越優(yōu)越;效率越高,能量利用率高,運(yùn)行性能越優(yōu)越。另外，最大轉(zhuǎn)矩越大，電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力越大;起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)能力越大。3.24三相異步電動(dòng)機(jī)T形等值電路的參數(shù)主要通過(guò)什么實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定答:三相異步電動(dòng)機(jī)T形等值電路的參數(shù)主要通過(guò)空載實(shí)驗(yàn)和短路實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。通過(guò)空載實(shí)驗(yàn)測(cè)定電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁阻抗和鐵損耗及機(jī)械損耗。通過(guò)短路實(shí)驗(yàn)測(cè)定電動(dòng)機(jī)的短路阻抗,短路實(shí)驗(yàn)又稱(chēng)堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。3.25為什么三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)總是滯后的答:三相異步電動(dòng)機(jī)要從電網(wǎng)吸收滯后的勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場(chǎng);定子和轉(zhuǎn)子繞組都是感性負(fù)載,所以三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)總是滯后的。3.26為什么要進(jìn)行頻率折算折算應(yīng)遵循什么樣的基本原則答:三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),定子電流頻率為,轉(zhuǎn)子電流頻率為,定、轉(zhuǎn)子電流頻率不相等,對(duì)不同頻率的電量列出的方程組不能聯(lián)立求解,也不能根據(jù)它們求出等值電路和相量圖。所以要把轉(zhuǎn)子的頻率折合,使定、轉(zhuǎn)子有相同的頻率。頻率折算的原則是保持轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變,也就是保持轉(zhuǎn)子電流不變。3.27說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)等值電路中,參數(shù)、、、、、各代表什么意義三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子附加電阻[(1-s)/s]是如何產(chǎn)生的它代表什么物理意義答:、分別表示三相異步電動(dòng)機(jī)定子一相繞組的電阻和電抗;、分別表示轉(zhuǎn)子一相繞組的電阻和電抗折算到定子的折算值;、分別表示勵(lì)磁電阻和電抗。轉(zhuǎn)子附加電阻[(1-s)/s]是頻率折算產(chǎn)生的,它代表了電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率3.28一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī),額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速=1450r/min,問(wèn)這時(shí)傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率有百分之幾消耗在轉(zhuǎn)子電阻上有百分之幾轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率解:電磁功率、總機(jī)械功率、轉(zhuǎn)子銅損耗之間的比例為∶∶=1∶(1-s)∶s,所以傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率中有%消耗在轉(zhuǎn)子電阻上,有%轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率。3.29一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī),額定功率=25kW,額定電壓=380V,額定轉(zhuǎn)速=1470r/min,額定效率=86%,額定功率因數(shù)cos=0.86,求電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的輸入功率和額定電流。解:==3.30一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī),額定功率=7.5kW,額定電壓=380V,額定轉(zhuǎn)速=971r/min,額定功率因數(shù)cos=0.786,定子三角形聯(lián)結(jié)。額定負(fù)載運(yùn)行時(shí),定子銅損耗=386W,鐵損耗=214.5W,機(jī)械損耗=100W,附加損耗=112.5W,求額定負(fù)載運(yùn)行時(shí):(1)轉(zhuǎn)子電流頻率;(2)轉(zhuǎn)子銅損耗;(3)電磁功率;(4)定子電流;(5)效率;(6)畫(huà)出功率流程圖,標(biāo)明各部分功率及損耗。解:(1)(2)電磁功率轉(zhuǎn)子銅損耗(3)電磁功率(4)(5)效率(6)功率流程圖如題圖題圖3.31一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī),額定功率=55kW,額定電壓=380V,額定負(fù)載運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的輸入功率=59.5kW,定子銅損耗=1091W,鐵損耗=972W,機(jī)械損耗=600W,附加損耗=1100W。求額定負(fù)載運(yùn)行時(shí):(1)額定轉(zhuǎn)速;(2)電磁轉(zhuǎn)矩;(3)輸出轉(zhuǎn)矩;(4)空載轉(zhuǎn)矩。解:(1)=(2)電磁轉(zhuǎn)矩(3)輸出轉(zhuǎn)矩(4)空載轉(zhuǎn)矩或者3.32一臺(tái)八極三相異步電動(dòng)機(jī),額定功率=200kW,額定電壓=380V,額定轉(zhuǎn)速=735r/min,過(guò)載倍數(shù)=2.2,求:(1)該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的實(shí)用公式;(2)當(dāng)s=0.015時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩;(3)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)1200N·m負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。解:(1)轉(zhuǎn)矩的實(shí)用公式=(2)(3)利用機(jī)械特性的線(xiàn)性表達(dá)式,認(rèn)為轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成成正比,即=3.33一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī),額定功率=25kW,額定電壓=380V,額定轉(zhuǎn)速=1450r/min,過(guò)載倍數(shù)=2.6,求:(1)額定轉(zhuǎn)差率;(2)額定轉(zhuǎn)矩;(3)最大轉(zhuǎn)矩;(4)臨界轉(zhuǎn)差率。解:(1)額定轉(zhuǎn)差率(2)額定轉(zhuǎn)矩(3)最大轉(zhuǎn)矩(4)臨界轉(zhuǎn)差率3.34一臺(tái)八極三相異步電動(dòng)機(jī),額定功率=10kW,額定電壓=380V,額定轉(zhuǎn)速=720r/min,過(guò)載倍數(shù)=2.2,求:(1)最大轉(zhuǎn)矩;(2)臨界轉(zhuǎn)差率;(3)電磁轉(zhuǎn)矩實(shí)用公式。解:(1)最大轉(zhuǎn)矩(2)臨界轉(zhuǎn)差率(3)電磁轉(zhuǎn)矩實(shí)用公式3.35設(shè)一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌標(biāo)明其額定頻率=50Hz,額定轉(zhuǎn)速=965r/min,問(wèn)電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率為多少若另一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)極數(shù)為2p=10,=50Hz,轉(zhuǎn)差率=0.04,問(wèn)該電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為多少答:額定頻率=50Hz,額定轉(zhuǎn)速=965r/min的電動(dòng)機(jī),其同步轉(zhuǎn)速,由可知,,額定轉(zhuǎn)差率=當(dāng)電動(dòng)機(jī)極數(shù)為2p=10,=50Hz,轉(zhuǎn)差率=0.04時(shí),電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為==3.36一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī),額定數(shù)據(jù)為:=380V,=50Hz,=7.5kW,=962r/min,定子繞組為三角形聯(lián)結(jié),cos=0.827,=470W,=234W,=80W,=45W。試求:(1)電動(dòng)機(jī)極數(shù);(2)額定運(yùn)行時(shí)的和;(3)轉(zhuǎn)子銅損耗;(4)效率;(5)定子電流。解:(1)=962r/min的電動(dòng)機(jī),其同步轉(zhuǎn)速,,電動(dòng)機(jī)是6極電機(jī);(2)==(3)=由∶∶=1∶(1-s)∶s就有(4)+++++=7500+470+234+301+45+80=8630W(5)定子電流=3.37已知一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為:=17kW,=380V,定子三角形聯(lián)結(jié),4極,=19A,=50Hz。額定運(yùn)行時(shí),定子銅損耗=470W,轉(zhuǎn)子銅損耗=500W;鐵損耗=450W,機(jī)械損耗=150W,附加損耗=200W。試求:(1)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速;(2)負(fù)載轉(zhuǎn)矩;(3)空載轉(zhuǎn)矩;(4)電磁轉(zhuǎn)矩T。解:(1)=17000+500+150+200=17850W(2)負(fù)載轉(zhuǎn)矩(3)空載轉(zhuǎn)矩(4)電磁轉(zhuǎn)矩T=+=+=第四章4.1如果電源頻率是可調(diào)的,當(dāng)頻率為50Hz及40Hz時(shí),六極同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速各是多少解:==六極同步電動(dòng)機(jī)P=3,當(dāng)=50HZ時(shí),;當(dāng)=40HZ時(shí),4.2同步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中是否存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在起動(dòng)過(guò)程中是否存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為什么答:同步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中不存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng),所以轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),因?yàn)槠饎?dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng),所以轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。4.3為什么異步電動(dòng)機(jī)不能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行而同步電動(dòng)機(jī)能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行答:若異步電動(dòng)機(jī)以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行,則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,兩者之間沒(méi)有相對(duì)切割運(yùn)動(dòng),在轉(zhuǎn)子繞組中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),沒(méi)有電流,沒(méi)有電磁轉(zhuǎn)矩,異步電動(dòng)機(jī)不能運(yùn)行,所以異步電動(dòng)機(jī)不能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),而轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通入直流電產(chǎn)生恒定磁場(chǎng),只有當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時(shí),同步電動(dòng)機(jī)才能產(chǎn)生固定方向的電磁轉(zhuǎn)矩,從而帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)行;如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于同步轉(zhuǎn)速,則產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向是交變的,時(shí)而是順時(shí)針?lè)较?時(shí)而是逆時(shí)針?lè)较?平均電磁轉(zhuǎn)矩為零,所以同步電動(dòng)機(jī)只能以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行。4.4為什么要把凸極同步電動(dòng)機(jī)的電樞磁動(dòng)勢(shì)和電樞電流分解為直軸和交軸兩個(gè)分量答:凸極同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子具有明顯突出的磁極,使得定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙是不均勻的,這給分析工作帶來(lái)困難。為便于分析,在轉(zhuǎn)子上放置垂直的兩根軸,即直軸和交軸,直軸與轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)重合,交軸與轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)垂直,這樣使得沿直軸或交軸方向的磁路是對(duì)稱(chēng)的,同時(shí)由于直軸與交軸互相垂直,計(jì)算直軸方向的磁通時(shí)不必考慮交軸磁動(dòng)勢(shì)的影響,同樣,計(jì)算交軸方向的磁通時(shí)也不必考慮直軸磁動(dòng)勢(shì)的影響,可使計(jì)算工作簡(jiǎn)化,所以常把凸極同步電動(dòng)機(jī)的電樞磁動(dòng)勢(shì)和電樞電流分解為直軸和交軸兩個(gè)分量。4.5何謂直軸同步電抗何謂交軸同步電抗和相比哪個(gè)大一些答:直軸同步電抗是表示同步電動(dòng)機(jī)定子電流的直軸分量在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的電抗,交軸同步電抗是表示定子電流的交軸分量在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的電抗,和相比,大。4.6何謂同步電動(dòng)機(jī)的功角怎樣用功角來(lái)描述同步電動(dòng)機(jī)是運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)還是運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)解:同步電動(dòng)機(jī)外接電源電壓與勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)在定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之間的相角稱(chēng)為同步電動(dòng)機(jī)的功角。功角為正，表明超前,同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài);功角為負(fù)，表明滯后,同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。4.7什么是同步電動(dòng)機(jī)的功角特性同步電動(dòng)機(jī)在什么功角范圍內(nèi)才能穩(wěn)定運(yùn)行答:同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率隨功角的變化規(guī)律稱(chēng)為同步電動(dòng)機(jī)的功角特性。當(dāng)<<時(shí)同步電動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行。4.8隱極同步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)=2,在額定負(fù)載運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的功角為多大解:隱極同步電動(dòng)機(jī)的矩角特性為T(mén)=sin當(dāng)=時(shí),T==設(shè)同步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的功角為,則有=4.9為什么同步電動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作在過(guò)勵(lì)狀態(tài)答:同步電動(dòng)機(jī)的的功率因素隨勵(lì)磁電流的大小而變化:正常勵(lì)磁時(shí)功率因素等于1;過(guò)勵(lì)狀態(tài)時(shí),勵(lì)磁電流大于正常勵(lì)磁,定子電流在相位上超前電源電壓,同步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)電阻電容性負(fù)責(zé),可以改善電網(wǎng)的功率因素,所以同步電動(dòng)機(jī)經(jīng)常工作在過(guò)勵(lì)狀態(tài)。4.10一臺(tái)三相六極同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為:額定功率=250kW,額定電壓=380V,額定功率因數(shù)cos=0.8,額定效率=90%,定子每相電阻=0.025Ω,定子繞組為星形聯(lián)結(jié)。試求:(1)額定運(yùn)行時(shí)定子輸入的功率;(2)額定電流;(3)額定運(yùn)行時(shí)電磁功率;(4)額定電磁轉(zhuǎn)矩。解:(1)額定運(yùn)行時(shí)定子輸入的功率=(2)=(3)=-==KW(4)=4.11一臺(tái)隱極同步電動(dòng)機(jī),額定電壓=6000V,額定電流=72A,額定功率因數(shù)cos=0.8(超前),定子繞組為星形聯(lián)結(jié),同步電抗=50Ω,忽略定子電阻。當(dāng)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí),且功率因數(shù)cos=0.8(超前)時(shí),試求:(1)空載電動(dòng)勢(shì);(2)功角;(3)電磁功率;(4)過(guò)載倍數(shù)。解:(1)cos=0.8忽略電阻的隱極同步電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式為其相量圖如題圖,由題圖可知超前,所以就有題圖==(3)忽略定子電阻時(shí)=(4)過(guò)載倍數(shù)=4.12三相輸電線(xiàn),線(xiàn)電壓為10000V,接有總功率為P=3000kW、cos=0.65的感性負(fù)載。另外還接有一臺(tái)額定功率為4000kW的同步電動(dòng)機(jī),該同步電動(dòng)機(jī)輸出功率為2500kW,總損耗為P=40kW。如果使這臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行,使輸電線(xiàn)的cos=1,試求:(1)同步電動(dòng)機(jī)的輸入電流I(2)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù);(3)同步電動(dòng)機(jī)的視在功率S解:同步電動(dòng)機(jī)的有功功率為=2500+40=2540KW電網(wǎng)接總功率為P=3000kW、cos=0.65的感性負(fù)載時(shí),負(fù)載從電網(wǎng)吸收的線(xiàn)電流為==其中無(wú)功電流為包括同步電動(dòng)機(jī)在內(nèi),電網(wǎng)供給的有功功率為=3000+2540=5540KW當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行,使輸電線(xiàn)的cos=1時(shí),原負(fù)載的無(wú)功電流由同步電動(dòng)機(jī)提供,即同步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率為同步電動(dòng)機(jī)的視在功率為同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為(超前)同步電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)電流這樣,由計(jì)算得到:(1)同步電動(dòng)機(jī)的輸入電流(2)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)=(超前)(3)同步電動(dòng)機(jī)的視在功率S=KVA4.13一工廠(chǎng)變電所變壓器容量為2000kV·A,該廠(chǎng)電力設(shè)備平均負(fù)載為1200kW,cos=0.65(滯后),今欲添一臺(tái)額定功率為500kW、cos=0.8(超前)、=95%的同步電動(dòng)機(jī),試求當(dāng)電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載時(shí):(1)全廠(chǎng)總功率因數(shù)是多少(2)變壓器是否過(guò)載解:變壓器供給該廠(chǎng)電力設(shè)備的視在功率其中的無(wú)功功率為同步電動(dòng)機(jī)吸收的有功功率為同步電動(dòng)機(jī)的視在功率為同步電動(dòng)機(jī)提供的無(wú)功功率為變壓器輸出的無(wú)功功率為變壓器輸出總?cè)萘繛?1999KVA(1)全廠(chǎng)總功率因數(shù)(滯后)(2)變壓器輸出總?cè)萘繛?不過(guò)載。第六章6.1題6.1圖所示的某車(chē)床電力拖動(dòng)系統(tǒng)中,已知切削力F=2000N,工件直徑d=150mm,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min,減速箱的三級(jí)轉(zhuǎn)速比=2,=,=2,各轉(zhuǎn)軸的飛輪矩為=3.5N·(指電動(dòng)機(jī)軸),=2N·,=2.7N·,=9N·,各級(jí)傳動(dòng)效率===90%,求:題6.1圖(1)切削功率;(2)電動(dòng)機(jī)輸出功率;(3)系統(tǒng)總飛輪矩;(4)忽略電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩時(shí),電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩;(5)車(chē)床開(kāi)車(chē)但未切削時(shí),若電動(dòng)機(jī)加速度=800r/min·,忽略電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩但不忽略傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗,求電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。解:(1)切削轉(zhuǎn)矩N·m工件轉(zhuǎn)速切削功率(2)電動(dòng)機(jī)輸出功率(3)系統(tǒng)總飛輪矩=(4)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩(5)+++=+++)==6.2龍門(mén)刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如題6.2圖所示。齒輪1與電動(dòng)機(jī)軸直接相連,經(jīng)過(guò)齒輪2、3、4、5依次傳動(dòng)到齒輪6,再與工作臺(tái)的齒條嚙合,各齒輪及運(yùn)動(dòng)物體的數(shù)據(jù)列于題6.2表。切削力F=9800N,切削速度=43m/min,傳動(dòng)效率=80%,齒輪6的齒距=20mm,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩=230N·,工作臺(tái)與導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)=0.1。試計(jì)算:(1)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪矩及自載轉(zhuǎn)矩(包括切削轉(zhuǎn)矩及摩擦轉(zhuǎn)矩兩部分);(2)切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的功率。題6.2圖題6，2表符號(hào)名稱(chēng)齒數(shù)重力/NGD2/N·m21齒輪202齒輪553齒輪384齒輪645齒輪306齒輪78G1工作臺(tái)14700（即質(zhì)量為1500kg）G2工件9800（即質(zhì)量為1000kg）解:(1)兩根軸之間的轉(zhuǎn)速比與兩個(gè)相嚙合的齒輪的齒數(shù)成反比,齒輪6的圓周長(zhǎng)為切削速度=43m/min=與工作臺(tái)相嚙合的齒輪6的轉(zhuǎn)速為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速比與切削速度對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為工件和工作臺(tái)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩為折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪矩為=(230++=N.工作臺(tái)與導(dǎo)軌的摩擦力為切削力和摩擦力在齒輪6上上產(chǎn)生的自載轉(zhuǎn)矩為(2)自載轉(zhuǎn)矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上的阻轉(zhuǎn)矩為切削時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出的功率為起重機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如題圖所示，圖中各部件的數(shù)據(jù)列于題表。題表編號(hào)名稱(chēng)齒數(shù)GD2/N·m2重力/N直徑/mm1電動(dòng)機(jī)2蝸桿雙頭3齒輪154蝸輪305卷筒5006齒輪657導(dǎo)輪1508導(dǎo)輪871509吊鉤49010重物（負(fù)載）19600起吊速度為12m/min,起吊重物時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率=70%。試計(jì)算:(1)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪矩;(2)重物吊起及下放時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,其中重物、導(dǎo)輪8及吊鉤三者的轉(zhuǎn)矩折算值;(3)空鉤吊起及下放時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,其中導(dǎo)輪8與吊鉤的轉(zhuǎn)矩折算值為多少傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩為多少(可近似認(rèn)為吊重物與不吊重物時(shí),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩相等)題圖解:(1)雙頭蝸桿相當(dāng)于齒數(shù)為2的齒輪,則蝸桿與蝸輪的轉(zhuǎn)速比為安裝齒輪3與齒輪6的兩根軸的轉(zhuǎn)速比為卷筒5與導(dǎo)輪7的轉(zhuǎn)速比為導(dǎo)輪8是動(dòng)滑輪,鋼絲繩的運(yùn)行速度是重物提升速度的2倍,則卷筒5的轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為吊鉤、重物、導(dǎo)輪8折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩為=365==N·m2折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪矩為=+=++++=N·m2(2)重物、導(dǎo)輪8及吊鉤在卷筒5上產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為重物吊起時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為其中重物折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為導(dǎo)輪8折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為吊鉤折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為若下放時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率與提升時(shí)相等，則重物下放時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為其中重物折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為導(dǎo)輪8折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為吊鉤折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為(3)空鉤吊起時(shí)導(dǎo)輪8與吊鉤在卷筒5上產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為不考慮傳動(dòng)損耗時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為考慮傳動(dòng)損耗時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為傳動(dòng)損耗轉(zhuǎn)矩為空鉤下放時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為6.4一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為:=54kW,=220V,=270A,=1150r/min。估算額定運(yùn)行時(shí)的,再計(jì)算、、,最后畫(huà)出固有機(jī)械特性。解:估算額定運(yùn)行時(shí)的在n-T直角坐標(biāo)系中過(guò)點(diǎn)A(1209,0)和點(diǎn)B(1150,作直線(xiàn),該直線(xiàn)就是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性,如題圖所示。n/(r/min)n/(r/min)AB12091150T/題圖6.5一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為:=7.5kW,=220V,=40A,=1000r/min,=0.5Ω。拖動(dòng)=0.5恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及電樞電流是多大解:由可知,當(dāng)=0.5時(shí),6.6畫(huà)出習(xí)題6.4中那臺(tái)電動(dòng)機(jī)電樞回路串入R=0.1和電壓降到U=150V的兩條人為機(jī)械特性曲線(xiàn)。解:電樞回路串入電阻R=0.1后的總電阻為,設(shè)帶額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降為,則在n-T直角坐標(biāo)系中,過(guò)點(diǎn)C(1209,0)和點(diǎn)D(1144,作出的直線(xiàn)就是電動(dòng)機(jī)電樞回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性,如題圖所示。設(shè)電壓降到U=150V時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速為,則有帶額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速為過(guò)點(diǎn)E(824,0)和點(diǎn)F(765,作出的直線(xiàn)就是電動(dòng)機(jī)降壓時(shí)的人為機(jī)械特性,如題圖所示。n/(r/min)n/(r/min)CDEFT/12098247651144題圖6.7寫(xiě)出題6.7圖所示各種情況下系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程,并說(shuō)明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。(圖中標(biāo)明的轉(zhuǎn)速n的方向?yàn)閰⒖挤较?T、的方向?yàn)閷?shí)際作用方向)題6.7圖解:(a)-=>則<0系統(tǒng)減速運(yùn)行;(b)--=<0系統(tǒng)減速運(yùn)行;(c)+=>0系統(tǒng)加速運(yùn)行;(d)--=<0系統(tǒng)減速運(yùn)行;(e)-+===0系統(tǒng)穩(wěn)速運(yùn)行。6.8題6.8圖為5類(lèi)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性圖,試判斷哪些系統(tǒng)是穩(wěn)定的,哪些系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。題6.8圖解:系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是機(jī)械特性曲線(xiàn)與負(fù)載特性曲線(xiàn)有交點(diǎn),圖中5類(lèi)電力拖動(dòng)系統(tǒng)都能滿(mǎn)足要求;充分條件是<,只有同時(shí)滿(mǎn)足充分必要條件的系統(tǒng)才能穩(wěn)定運(yùn)行。(a)<0=0則<系統(tǒng)是穩(wěn)定的;(b)>0>0圖中可見(jiàn)<系統(tǒng)是穩(wěn)定的;(c)<0>0則<系統(tǒng)是穩(wěn)定的;(d)<0>0則<系統(tǒng)是穩(wěn)定的;(e)>0=0則>系統(tǒng)是不穩(wěn)定的6.9一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為:=7.5kW,=220V,=85.2A,=750r/min,=0.13Ω。擬采用三級(jí)起動(dòng),最大起動(dòng)電流限制在額定電流的2.5倍,求各段的起動(dòng)電阻值為多少。解:最大起動(dòng)電流最大起動(dòng)電阻≈1Ω起動(dòng)電流比≈2Ω第一段外串電阻為ΩΩ第二段外串電阻為ΩΩ第三段外串電阻為Ω6.10一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為:=17kW,=220V,=90A,=1500r/min,=0.147Ω。試計(jì)算:(1)直接起動(dòng)時(shí)的電流為多少(2)若限制最大起動(dòng)電流為額定電流的兩倍,有幾種方法可以做到并計(jì)算出所采用方法的參數(shù)為多少。解:(1)直接起動(dòng)時(shí)的電流為(2)限制最大起動(dòng)電流為額定電流的兩倍,有兩種方法,一是降低電源電壓,二是電樞回路串電阻。電源電壓應(yīng)降低為電樞回路串入電阻為Ω6.11一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率=29kW,=440V,=76A,=1000r/min,=Ω。采用電樞回路串電阻方法調(diào)速,已知最大靜差率為=30%,試計(jì)算:(1)調(diào)速范圍;(2電樞回路串入的最大電阻值;(3)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩運(yùn)行在最低轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率和外串電阻上消耗的功率。解:(1)調(diào)速范圍(2)帶額定負(fù)載電樞回路串入最大電阻與不串電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速降落之比為Ω(3)==拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩運(yùn)行在最低轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率為外串電阻上消耗的功率為6.12一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定電壓=440V,=76A,=1000r/min,=0.377Ω,拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,大小為=0.8。忽略空載轉(zhuǎn)矩與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗,計(jì)算:(1)在電樞回路中串入電阻=3.48Ω時(shí)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速;(2)若采用電樞回路串電阻的方法下放負(fù)載,下放時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=500r/min,求電樞回路應(yīng)串入的電阻值;(3)若采用能耗制動(dòng)運(yùn)行下放重物,轉(zhuǎn)速仍為n=500r/min,求電樞回路應(yīng)串入的電阻值。解:(1)設(shè)在電樞回路中串入電阻=3.48Ω時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降為,轉(zhuǎn)速降與電阻成正比,與轉(zhuǎn)矩成正比,則(2)設(shè)電樞回路應(yīng)串入的電阻值為,則有==Ω(3)能耗制動(dòng)運(yùn)行時(shí)=設(shè)電樞回路應(yīng)串入的電阻值為==Ω6.13一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)如下:額定功率=40kW,=220V,=200A,=1000r/min,=0.1Ω。生產(chǎn)工藝要求最大靜差率=20%,現(xiàn)采用降低電源電壓調(diào)速,計(jì)算:(1)系統(tǒng)能達(dá)到的調(diào)速范圍是多少(2)上述調(diào)速范圍內(nèi)電源電壓最小值與最大值是多少解:(1)===1100-1000=100=(2)==400+100=500則=所以在調(diào)速范圍內(nèi)電源電壓最小值是100V,最大值是220V。6.14一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)額定功率=10kW,=220V,=53A,=1100r/min,=0.3Ω,拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行于額定運(yùn)行狀態(tài)。若進(jìn)行反接制動(dòng),電樞回路串入電阻R=3.5Ω。請(qǐng)計(jì)算制動(dòng)開(kāi)始瞬間與制動(dòng)到轉(zhuǎn)速n=0時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的大小,并說(shuō)明電動(dòng)機(jī)會(huì)不會(huì)反轉(zhuǎn)。解:===1183-1100=83==反接制動(dòng)開(kāi)始瞬間,=,==電樞電流====當(dāng)=0時(shí)=0=由于,所以拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)會(huì)反轉(zhuǎn)。6.15他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī),=18.5kW,=220V,=103A,=500r/min,=1500r/min,=0.18Ω。采用弱磁調(diào)速,問(wèn):(1)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,若磁通減至=,電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和電樞電流各為多少能否長(zhǎng)期運(yùn)行為什么(2)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒功率負(fù)載=,若磁通減至=時(shí),電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩各為多少此時(shí)能否長(zhǎng)期運(yùn)行為什么解:(1)==r/min,=546-500=46r/min磁通減至=時(shí),理想空載轉(zhuǎn)速=3=3546=1638r/min由可知其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降是額定磁通的9倍,即=9=946=414r/min=-=1638-414=1224r/min=可知,拖動(dòng)額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,磁通減至=,電樞電流為額定電流的3倍,即=3=3103=309A,不能長(zhǎng)期運(yùn)行,否則會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)。(2)==-=1638-=1638-即-1638+184534=0r/minr/min弱磁磁調(diào)速是升速的,取=1517r/min電樞電流===由于r/min>=1500r/min,也是不允許長(zhǎng)期運(yùn)行的。6.16他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī),=18kW,=220V,=94A,=1000r/min,在額定負(fù)載下,問(wèn):(1)想降速至800r/min穩(wěn)定運(yùn)行,外串多大電阻采用降壓方法,電源電壓應(yīng)降至多少伏(2)想升速到1100r/min穩(wěn)定運(yùn)行,弱磁系數(shù)/為多少解:(1)==Ω=r/min==r/min轉(zhuǎn)速降至800r/min時(shí)的==r/min對(duì)應(yīng)的外串電阻為R,則有=Ω采用降壓方法時(shí)=800+=r/min=(2)轉(zhuǎn)速公式,額定轉(zhuǎn)速,這樣轉(zhuǎn)速與磁通成反比,即=6.17一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的=29kW,=440V,=76A,=1000r/min,=0.376Ω。采用降低電源電壓和減小磁通的方法調(diào)速,要求最低理想空載轉(zhuǎn)速=250r/min,最高理想空載轉(zhuǎn)速=1500r/min。試求出:(1)該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載=時(shí)的最低轉(zhuǎn)速及此時(shí)的靜差率;(2)該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒功率負(fù)載=時(shí)的最高轉(zhuǎn)速;(3)系統(tǒng)的調(diào)速范圍。解:(1)==r/min=r/