電機與拖動基礎練習及答案

電機與拖動基礎》習題第1章直流電機原理1-1一臺并勵直流發(fā)電機P=16kW,U=230V,I=69.6A,n=1600r/min,電樞NNNN回路電阻R=0.128Q，勵磁回路電阻R=150Q，額定效率耳=85.5%.試求額定工afN作狀態(tài)下的勵磁電流、電樞電流、電樞電動勢、電樞銅耗、輸入功率、電磁功率。解：U230I=—解：U230I=—N= —fNR150=1.53AI=I+I=69.6+1.53=71.13AaNNfNE=U+1R=230+71.13x0.128=239.1VaNNaNap=I2R=71.132x0.128=647.6WcuaaNaEI=239.1x71.13=17kW161685.5%85.5%=18.7kW161685.5%85.5%=18.7kWP輸出功率P=~N=1N耳N1-2并勵直流發(fā)電機P=7.5kW，U=220V，I=40.6A，n=3000r/min，N N N NRa=0.213Q。額定勵磁電流I=0.683A，不計附加損耗，求電機工作在額定狀態(tài)fN下的電樞電流、額定效率、輸出轉矩、電樞銅耗、勵磁銅耗、空載損耗、電磁功率、電磁轉矩及空載轉矩。解：I=I-I=40.6-0.683=40AaNfNP1=UI=220x40.6=8932WNN耳=￡nx100%=7500x100%=84%np 89321T=9550 =9550x=丄=24N?mn 3000Np=I2Ra=402x0.213=341WcuaaR=Un= =322QfI0.683fN

p=I2?R=U?I=220X0.683=150WcuffNf NfNp二P-P-p-p二8932-7500-341-150二94101NcuacufP二p-p-p二8932-341-150二8441WM1cuacufp 8.441T=9550件=9550 =27N?mn 3000NT二T—T=27-24=3N?m021-3一臺直流電動機，其額定功率PN=160kW，額定電壓Un=220伏，額定效率n=90%，求該電動機的輸入功率及額定電流。因為P=UI耳N NNN解：輸入功率NP 因為P=UI耳N NNN解：輸入功率NP N—U耳NN所以額定電流160=10.97.78160x103220x0.9(kW)二808.1(A)第2章電力拖動系統(tǒng)的動力學2-1負載的機械特性又哪幾種主要類型？各有什么特點？答：負載的機械特性有：恒轉矩負載特性、風機、泵類負載特性以及恒功率負載特性，其中恒轉矩負載特性又有反抗性恒轉矩負載與位能性恒轉矩負載，反抗性負載轉矩的特點是它的絕對值大小不變，但作用方向總是與旋轉方向相反，是阻礙運動的制動性轉矩，而位能性轉矩的特點是轉矩絕對值大小恒定不變，而作用方向也保持不變。風機、泵類、負載特性的特點是其轉矩與轉速的二次方成正比即T*n2，這類生產(chǎn)機械只能單方向旋轉。恒功率負載特性的特點是在不L同速度下負載轉矩T與轉速n差不多成反比即T-n沁常數(shù)。LL2-2某他勵直流電動機數(shù)據(jù)如下：PN=40kW，UN=220V，IN=210AnN=750r/min。試計算其固有機械特性。解：Ra1(220x解：Ra1(220x210—40X103(_2 2102N——N NI2N

C①eNU-1R=—N N_aC①eNU-1R=—N N_anN220--210x0.07750=0.2737Un= n—0C①eN2200.2737=804(r/mim)RB= a NCC①2eMNRa 9.55(C①)2eN0.079.55x0.27372=0.09782-3一臺他勵直流電動機，銘牌數(shù)據(jù)為P二60kW,U二220V,I二305A,N N Nn=1000r/min，試求：（1）固有機械特性并畫在坐標紙上。（2）T二0.75T時NN解:⑴已=Un-譏，的轉速。（3）轉速n解:⑴已=Un-譏，E=220E=220-305x0.038，C①二“enN220-305x0.038—=0.208，1000(UI-Px103]NN N1(220x305-60x103、1…咚J2[ 3052 )a二0.380，12RaU220 1058/.n=4= =1058r/mm，0C① 0.208eT=9.55C①I=9.55x0.208x305=606N?m。N eN根據(jù)(1058，0)和(1000，606)兩點可畫出機械特性。(2)當T=0.75T時的轉速：Nn=-U^- Ra T=丄竺- 0308x0.75x606=1058-41.8=1016.2r/minC①C①C① 0.2089.55x0.2082e eT(3)當n=1100r/min時的I:aU-E-NU-E-N■a220-0.208x1100 =-232A。0.038可見當n=1100r/min>n0=1058r/min時電動機運行在回饋制動狀態(tài)。2-4電動機的數(shù)據(jù)同上題。試計算并畫出下列機械特性：（1）電樞回路總電阻為0.5R時的人為特性。（2）電樞回路總電阻為2R的人為機械特性。（3）電NN

源電壓為0.5U，電樞回路不串入電阻時的人為機械特性。（4）電源電壓為U,NN電樞不串入電阻，①二0.5①時的人為機械特性。N解：已知R=解：已知R=1a2UI-PX103N^ N—I2N二0.0380U-IRC①=f—=0.208,eN nN220305=0.72102200.208220305=0.72102200.208=1058r/minUN 0.5C①eN=2115r/min'n=2115-0.368T，T二9.55C①I=606N?mN eNNUn= n—0C①eN（1） 電樞回路總電阻為0.5R時：Nn=1058-0.550.721x606=1058-528.7=529.3r/min，n=1058—0.873T,9.55X0.2082根據(jù)（1058，0）和（529.3，606）兩點可畫出曲線1。（2） 電樞回路總電阻為2R時：Nn=1058- ■ x606=1058-2115=-1057r/min，n=1058—0.761T,9.55X0.2082根據(jù)（1058，0）和（-1057，606）兩點可畫出曲線2。（3） 電源電壓為0.5U，R=0時：Nc0.038n=0.5x1058- x305=529-56=473r/min，n=529—0.092T，0.208根據(jù)（529，0）和（473，606）兩點可畫出曲線3。（4） ①二0.5①，U=U，R=0時:N NcR 0.038x305n=n一aI=2115一 =2115一111=2004r/mm，0 0.5C① a 0.5x0.208eN根據(jù)（2115，0）和（2004，606/2）兩點可畫出曲線4。（圖略）2-5Z-71型他勵直流電動機，P=7.5kW，I=85.2A，n=750r/min，

2 N N NR=0.1290，采用電樞串電阻分三級起動，最大起動電流為21，試計算各級起aN動電阻值。解：I二21二2x85.2二170.4A,1NR二一

aR二一

a32(UI-PX103、-—N~N N I2N二2xI】。085?2—"5二0.172。385.22R 両6［力—R 両6［力—st3二3 二1./1,R30.129a(1)An二n—n,C①N0NeNU—IRN N_anN440—76x0.3761500=0.411,R= = =0.646。,九二st3 I170.41I170.4I=1= =99.6A=1.171，滿足要求。TOC\o"1-5"\h\z2九1.71 NR二九R二1.71x0.129二0.226。,st1 aR二九2R二1.712X0.129二0.377。,st2 aR二0.646。,st3r二R—R二0.226—0.129二0.097。,st1 st1 ar二R—R二0.377—0.226二0.151。，st2 st2 st1r二R—R二0.646—0.377二0.269。。st3 st3 st22-6他勵直流電動機P=29kW,U二440V,I二76A,n二1000r/min,N N N NR=0.376。,采用降低電源電壓及弱磁調(diào)速，要求最低理想空載轉速an二250/mi,n最高理想空載轉速n 二1500r/min，試求：（1）T二T時0min 0max N的最低轉速及此時的靜差率。（2）拖動恒功率負載P二P時的最高轉速。（3）2N調(diào)速范圍。解：采用降低電源電壓調(diào)速時對應于基速以下，基速以上采用弱磁調(diào)速。TOC\o"1-5"\h\zU 440n= —= =1070.6r/min,An二1070.6—1000二70.6r/min,0C① 0.411 neNn二n —An二250—70.6二179.4r/min,6 =706=28.24%。min0minN n2500min(2)拖動恒功率負載P=P時應采用弱磁調(diào)速。2Nn —1500r/min，n—1070.6r/min，0max 0C干—U/nC① NC干—U/nC① N0maxe U/nN0n—C① 9—eNn0max-0.411X -0.293,1500C①—0.713C①e eN—TQ—TQ，NNmaxnN0.713—0黑—1402.5r/min。3)調(diào)速范圍應將兩種方法合并考慮。D_nnmin2-7臺他勵直流電動機PN二2-7臺他勵直流電動機PN二3kW，UN—110V，I—35.2A，

Nn—750r/min，Nn—750r/min，N—2I，試求：(1)采用能耗制動停車，電樞中應串入多大電阻？N電樞電流為Iamax(2)采用電壓反接制動停車，電樞中應串入多大電阻？(3)兩種制動方法在制動到n—0時，電磁轉矩各是多大？(4)要使電動機以-500r/min的轉速下放位能負載，T—T，采用能耗制動運行時，電樞應串入多大電阻？Namax解：(1)C①eNU-IR 110-35.2x0.35解：(1)C①eNU-IR 110-35.2x0.35——N N_—nN750=0.13,2)Rcminn—0.13X750—97.5V，ReNN反接制動時：-Un±￡-RIacminE— a——RIaamax-97.5-0.35—1.03502x35.2—學等-035—E米用能耗制動方法在制動到n—0時，電磁轉矩T—0。采用電壓反接制動方法在制動到n—0時：”-Ux9.55C① 110x9.55x0.13T—n e——- —-46.3N?mR+R 2.597+0.35acmin(4)當n=-500r/min時R-—C①n-r—°」3X500-0.35-1.50cI a35.22-8一臺他勵直流電動機，P—13kW，U—220V，I—68.7A，N N N

n二1500r/min,R二0.1950，拖動一臺起重機的提升機構，已知重物的負載Na轉矩T二T，為了不用機械閘而由電動機的電磁轉矩把重物吊在空中不動，問LN此時電樞回路應串入多大電阻？U220解：重物吊在空中不動，則n=0，R=—^-R= -0.195=30。cIa68.7N2-9他勵直流電動機的數(shù)據(jù)為P=5.6kW，U=220V，I=31A，N N Nn=1000r/min，R=0.450。系統(tǒng)總飛輪矩GD2=9.8N?m2，在固有特性上從Na額定轉速開始電壓反接制動，制動的起始電流為21。試求反抗性負載及位能性N負載兩種情況，求：（1）反接制動使轉速自n降到零的制動時間。（2）從制動N到反轉整個過渡過程的n=f（t）及I=f（t）的解析式，并大致畫出過多過程曲線。a解：（1）C①eNU-解：（1）C①eN1000=—n n―= =0.206，T=9.55x0.206x31=61N?m1000n 1000 NN應串入電阻Rc2x31=Un±￡-R=220+0.206x1000應串入電阻Rc2x31Ia=竺=竺x045+642=0.443s,3759.55x0.2062T=GD2?=m375 9.55(C①J2eNT=-UNx9.55C①=- 220 x9.55x0.206=-63N?m,cR+R en0.45+6.42act=TlnTb-Td=0.443ln-2x61-61=0.127s。0mT-T -63-61cDU 220(2)I—-n— —32A，cR+R0.45+6.