《电机与拖动基础》习题解答docx.docx

《电机与拖动基础》习题解答docx.docx

《《电机与拖动基础》习题解答docx.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《电机与拖动基础》习题解答docx.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

《电机与拖动基础》习题解答docx

《电机与抱助基珊》习题解答

第一章直流电机原理

P331-21-台并励肓流发电机PV=16W,S=230V,/厂69.6A,g=1600r/min,电枢冋路电阻R厂0.128Q,励磁冋路电阻心=1500,额定效率仏=85.5%.试求额定T作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。

解：

/炉=字=瞥R.53A仃厂/斗+/外=69.6+1.53=71.13/1

K（1J\J

E（iN=UN+IaNRa=230+71.13x0.128=239.1V

Pcua=/^2/?

a=71.132x0.128=647.6W

EaN7,jV=239.1x71.13=17kW

1-29并励有流发电机PN=7.5kW,Un=220V,In=40.GA,nN=3000r/min,Ra=0.213定励磁电流/刖=0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定

状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。

解：

Ia=IN・/刖=40.6-0.683=40/1

Pi=UNg=220X40.6=8932W

^=7x100%=^x,00%=84%

p（^=//Ra=402x0.213=341IV

pcuf=［建•R『=U“=220x0.683=1501^

Po=P\—Pn—%厂P呵=8932-7500-341-150=941

P厂P\—Pcua一PcUf=8932-341-150=8441W

C9550也~=9550冬丝=27N-m

zzv3000

7；=T-T2=27-24=3N•m

第二章电力拖动系统的动力学

P48

2-9负载的机械特性又哪几种主要类型？

各有什么特点？

答：

负载的机械特性有：

恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载特性，其中恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载，反抗性负载转矩的特点是它的绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩，而位能性转矩的特点是转矩绝对值大小恒定不变，而作用方向也保持不变。

风机、泵类、负载特性的特点是其转矩与转速的二次方成正比即Tfx«2,这类生产机械只能

单方向旋转。

恒功率负载特性的特点是在不同速度下负载转矩7；与转速n羌不多成反比即=常数。

第三章直流电动机的电力拖动

3・29电动机的数据同上题。

试计算并画出下列机械特性：

（1）电枢冋路总电阻为0.5心时的人为特性。

（2）电枢I叫路总电阻为2心的人为机械特

性。

（3）电源电压为0.55,电枢冋路不串入电阻时的人为机械特性。

（4）电源电压为卩“,电枢不串入电阻，①=0.5①v时的人为机械特性。

=0.038Q,CO.,v=-=0.208,

"厂台T謊"關/min。

（1）电枢冋路总电阻为0.5心时:

/z=1058——―x606=1058-528.7=529.3/7min,n=1058-0.873T,9.55x0.20*

根据（1058,0）和（529.3,606）两点可画出曲线1。

（3）电源电压为0.5[/v,尺.=0时:

/Z=0.5x1058-空聖X305=529-56=473广/min,n=529-0.092T,0.208

根据（529,0）和（473,606）两点可画出曲线3。

（4）0=0.5①厂U=U『—0时:

根据（2115,0）和（2004,606/2）两点可画出曲线4。

（图略）

3-30Z2-71型他励直流电动机，PN=l.SkW,IN=85.2/1,=750r/min,Ra=0.1290,采用电枢串电阻分三级起动，最大起动电流为2g,

试计算备级起动电阻值。

解：

人=2几=2x85.2=170.44,

2卡罟=99如・17厶，满足要求。

•••©—1.71x0」29=0.2260,

7?

；2=227?

^=1.712x0」29=0.3770,

R寸3=0.646Q,

，-H=0.226-0.129=0.0970,

⑺=心—心=0.377-0.226=0」51Q,

=/?

_/?

/2=0.646—0.377=0.2690。

/?

“=0.3760,采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理

3-35他励直流电动机PN=29kW,Un=440V,/v=76A,nN=1000r/min

想空载转速n（）min=250r/min,最高理想空载转速W（）max=1500/7min,试求：

（1）T=TV时的最低转速及此时的静弟率。

（2）拖动恒功率

负载P2=PN时的最高转速。

（3）调速范围。

解：

采用降低电源电压调速时对应于基速以下，基速以上采用弱磁调速。

时，电枢应串入多人电阻?

（2）反接制动时:

（3）采用能耗制动方法在制动到“=0时，电磁转矩T=0o

采用电压反接制动方法在制动到H=0时：

（4）当/!

=-500/7min时

3・37—台他励直流电动机，PN=13kWfUN=220V,IN=6&7A,=1500r/min,心=0.1950,拖动一台起重机的提升机构，已知重

物的负载转矩Tl=Tn,为了不用机械闸而由电动机的电磁转矩把重物巾在空屮不动，问此时电枢冋路戒串入多大电阻?

[J220

絡重物吊在空中不动,则“。

乜弋-1而-0.1955。

3・44他励直流电动机的数据为PN=5.6kWfUN=220V,ZV=31A,=lOOOr/min,心=0.450。

系统总飞轮矩GD2=9.8N>m2,在

固有特性上从额定转速开始电压反接制动，制动的起始电流为21试求反抗性负载及位能性负载两种情况，求：

（1）反接制动使转速白,“降到

零的制动时间。

（2）从制动到反转整个过渡过程的n=f⑴及Ia=f⑴的解析式，并大致逝出过多过程曲线。

tj440

28.24%o

®min250

%=Sin一“V=250-70.6=179.4厂/min,3=—?

°'6

（2）拖动恒功率负载匕=PN时应采用弱磁调速。

^Omax

1500厂/min,心=1070.6r/min,

U2N

6.6xlO3

N"~4.44厂如-4.44x50x0.1624-1泅"

几筒•皿F筹皿W

T宀得9.55C+乔H55X0.206-635,

ac

⑵/宀芒厂0.4鳥.42=曲

CO.v5

2202102厂/讪，

0.206

+nD（1-）二10006"°⑷一2102（1-£一"°⑷），

“=IBe~t/T^+IN（1-严）=一62严⑷+31（1-严⑷）。

反抗性负载

“严处一雲陽产謊+墓釜x61Z067.96+1034.07=-33.89「/nun

第四章变压器

P131

4-2一台三相变压器，际/际二10/6.3好SEOOAW,Y,d联结，求一次侧和二次侧额定电流。

“ySn5000

解・11N=-=j-i——=-j288.7A

布返（J\NV3xl0

TSn5000

12N=ft—=-7——=458.2/4

壬U2/VU3x6・3

4・8单相变压器Sn=5000W4,U\n/U2n=35kV/6.6kV铁心柱有效截面积为S=1120cm2,5in=1.45T,求高，低绕组匝数。

4・9一台单相变压器，3n/U2n=220/110VNi=300匝，M=150匝，戶50Hz,铁心密度为Bm=1.2T,求铁心柱有效面积。

.U\N220rk-3TT7»

解加===3.3x10Wb

4.44/Vi/i4.44x300x50

=2.75xl0_3m2

c0“3.3xIO"

S=—=

B,n1.2

4-18单项变压器Sn=20MNA,U\n[U2n=103/0.380在低压侧加电压做空载实验，测的数据为Uin=380V,Z20=39.5A,P0=1lOOVVo在高

压侧加电压做短路实验测的数据为S=450V,Ik=20APk=4\0QW,实验温度25°C为求折算到高压侧的励磁参数和短路参数，画出厂形等值电路。

在低压侧做空载实验则z；,二厂二黑二9.6G

折算后高压侧Z加=k2Zm=26.32x9.6=6640.224

•Po

G=川=

=39.5"=°-705Q

畑=^89092-4882=8896Q

折算后高压侧皿=k，口-26.32x0.705=488Q

7g

450“s

在高压侧做电压做短路实验则：

乙K=-^

-—22.5Q

20

Pk

4100…—

rk=二

Ik2

二茹“0.25。

n75°c=

234.5+75

234.5+25

x10.25=12.220

Xk=Jz/"=V22.52-10.252=20.030

Za-75°c=V/i-75°c2+X?

=J12.22?

+20.032=23.46Q

Z1，Z2=-Z.^-x23.46=11.73Q

ri=r2=_xn75°c=-xl2.22=6.11Q

x,=x；=-x.-x20.03=10.02Q

r形等值电路：

4-18三相变压器SN二Sn/1/2n=6.33/3.153,Y,cln联结，加额定电压时的空载损耗Po二6.6做短路电流额定时的短路损耗为

IV21.2kW；求额定负载cos处二0.8时的效率及效率最人时的负载参数0.

——6600+121200——

1xl800000x0.8+6600+l2x21200

100%=98.1%

解:

4-24H出三相变压器的Y,y8,Y,y10,Y,d7,Y,d9连接组的接线图.解：

⑴Y,y8

4-33一台白耦变压器S=220V,

U1=\SOV,

COS0=1,12=200A试求绕组各

部分电流，传导功率和感应功率。

解：

变比k=—=—=\,22

U2180八丄=222=163.6

K1.22

1\2=12—1\=36.44

感应功率（电磁功率）A/=1/2/12=180X36.4=6552W

传导功率P{^=U211=180x163.6二29448

第五章三相异步电动机原理

P178

5-6一台三相交流电机，定了是三相对称单层绕纟R,已知极数2p=4,定了槽数Zl=36,并联支路数a=l,元件节距y=t.（l）M出槽电动势星形图，

（2）闹出U相绕组展开图；（3）求基波绕组系数（4）如果每极磁通0=O.O172w,频率匸50Hz,每个元件的匝数N=10,求基波相电动势。

解：

⑴槽距角a=^=—=20°

Z36

（2）U相绕组展开图（略）

.a.20°

smq—sin3——

（3）kyX=\5=[==0.96kwX=kyXkfA

^sin—3sin

22

（4）£rIv2=2qx4.44fN惦、\=2x3x4.44x50x10x0.017x0.96=220V

5-13证明两组对称绕组（空间位置差90°电角度）流过两相对称电流（时间差90°）时产生的是圆形旋转磁动势。

证明：

设fiJaj）-Fmcosacoscot-Fmsinasincot

两相对称绕组流过两相对称电流后产生两相脉振磁势为

工fi（a,t）=fv|（a,/）+fvl（a,f）=Fnicosacos曲+化sinasincot

£COS（a+cot）+扌COS（€Z_cot）-£COS（Q+（Dt）+gCOS（6Z_cot）=Fmcos（a_cot）可见工J；（a,/）=Ftncos（a-a）t）这是一个圆形旋转次动势。

证毕

5-26异步电动机,£v=75PW,C/n=380V，/,v=139A,nN=975r/min,cos（/）N=0.8,fN=50Hz,试问该电机的极对数P,额定转茅率几和额定负载时的效率各为多少？

解：

*.•nv=975厂/min=1000r/min

s厂g=0.02560A=60x50=3

qq1000

Pi=VJyvcos0w=380x139x0.87xJJ=79.02lkW

j1n

p

二』X100%=94.9%

5-27一台异步电动机，输入功率片=&荻瞅定了铜损耗pclll=425W，铁损耗pFe=2WW,转差率s=0.05,试求电磁功率pM、转子铜损耗pcl（2和总机械功率化。

解：

PM=P\~%・=8.6x10’-425-210=7965W

peu2=SPM=0.05x7965=398.25"

Pni=（l-s）PM=（1-0.05）x7965=7566.75W

5-29三相异步电动机Pv=2SkW,UN=380v,nN=950r/min,cos（/）N=0.88,fN=50Hz,额定运彳亍时,pcul+pFe=2.2kW,pm=\AkW,忽略化，试求⑴额定

转羌率Sn；

（2）总机械功率Pm，电磁功率PM和转了铜损耗Pcu2;（3）输入功率P｛及效率％;（4）定了额定电流IlN.

“1—Sn1-0.05匕"2i_s”"1-0.05

（3）P}=PM+%+pFe=30.63+2.2=32.83RW

"补100%=磊x]00%=85%

第六章三相异步电动机的电力拖动

P241

6・24.三相异步电动机2P=4,nN=1440r/min,^额定负载下，保持E./f,=常数，将定了频率降至25HZ时，电动机的调速范围和静差率各是多

少？

答：

T2P二4n^lSOOr/minAnv=1500-1440=60/•/min

D瓷弋=鬻皿吩等叫喝伽％=8%

6-33.一台三相六极笼型异步电动机的数据为：

UN=380V,nN=957i7min,fN=50Hz，定子绕阻Y联结，

/]=2.08Q,/;=1.53Q,x,=3.12Q,x；=4.25Q,试求

（1）额定转差率；

（2）最大转矩；（3）过载能力；（4）最大转矩对应的转差率。

（1）

vnN=957r/mman=1000r/minS厂d=罟器=0.043

1,53

J,f+（召+兀;）2j2.0*+（3」2+4.25）2

6-34.一台三相绕线转子异步电动机有关数据为：

Pn=75KW,nN=720r/min,I1n=148A,

7n=90.5%,cos^n=0.85,Xm=2.4,E2N=213V,I2N=220A.求：

（1）额定转矩；

（2）最大转矩；（3）最大转矩对应的转差率；（4）用实用公式绘

制电动机的固有机械特性；（5）计算乙

几―2.4x994.8=2387.5N”

列表如下:

S

0

0.04

0.183

0.4

0.6

0.8

1

T（N•m）

0

996

2388

1806

1332

1038

846

（图略）

（5）

E“S

2—页

_0・04x213

-73x220

=0.022Q

6-35-台三相绕线转子异步电动机，额定数据为：

PN=16kW,U1N=380V,定子绕阻Y联结，E2N=223.5VJ2N=47A,mn=717r/minAin=3」5•电

（4）

（3）

S加S

0.183S

H

S0」83

-1=0.183

动机拖动恒转矩负载Tf=0.7Tv,再尚有机械特性上稳定运行，当突然在转了电路屮串入三相对称电阻R=1Q,求：

（1）在串入转了电阻瞬间电

动机产生的电磁转矩；

（2）电动机稳定运行的转速n,输出功率P?

电磁功率及外串电阻R上消耗的功率；（3）在转子串入附加电阻前后的两个

稳定状态下，电动机转了电流是否变化？

解：

（1）S“丁=^^=0.044沪需」•詈fl21。

m

Sm=SnAn+

=0.044

2-1=0.27

7；=9550^=9550—=2137V•/z?

T（=0.7rv=0.7x312=149TV•/«nN717

=3.15x213=671N^m突串电阻瞬间，S来不及变，在同一值下有:

tn149x540

nc=（1—»）q=（1—0.28）x750=540r/minTN==仝厶厶。

=SAkW

p84

忽略空载损耗：

Pcu2=SPM=0.28x11.7=3.276^Ic=0.7/lv=0.7x47=32.9A

Prc=/2/?

（=32.92xl=1082W

（3）因为拖动的是恒转炬负载，所以转子电流行功分量是不变的。

6・41・一台绕线转子异步电动机有关数据为：

PN=75kW,

UN=380V,nN=976r/min,Xm=2.05,E2N=238V,I2N=210A,转子冋路每相串入电阻为0.050,0.10和0.20时，求转子串电阻调速的

（1）

调速范I札

（2）最大静芜率；（3）拖动恒转矩负载Tl=7；v时的各级转速。

当Rd=0.050时S】JUbs=0,016+0,05x0.024=0.099

Cl込0.016

nR（=（1-Sj）A7,=（1-0.099）x1000=901r/min

当=0」。

时S’二廿甩S*=0，Q16+Q，1x0.024=0.174

-■込0.016

你=（1-52）^=（1-0.174）x1000=826r/min

当Ro=0.2Q时S、二殳+bS\,,=0,016+Q'2x0.024=0.324

C3E0.016

nR（=（1-S3）n,=（1-0.324）x1000=676r/min

（2）

空=1.44

676

△你=n}-nR^=1000-676=324r/min

调速范围nm.ix=nN=976〃minnmin=676r/min

fin

=100%=32.4%

（3）各级转速分别为他=901r/min%=826厂/min%=676厂/min6-42一台鼠笼世三相异步电动机有关数据为：

PN=75kW,

UN380V,nN=980r/min=2」5,采用变频调速，保持E./f.恒定，若调速范用与上题相同，试计算

（1）最大静差率；

（2）频率为40Hz,30Hz

时电动机的转速.

/

八=

）

\

-1x0.022=1.06Q

/

%

8.98

0.183

解：

（1）最大静差率：

11唤=980r/min«min==681r/min

J%=—xlOO%=^^xl00%=—岂__xlOO%=——xlOO%=2.85%qnx«min+A/z681+20

（2）已知上题中D=1.44

A«v=77]-nN=1000一980=20r/min

当频率为40Hz时n,=―^-=60x40_^qqzyminP3

n-n\-A/zv=800-20=780r/min

当频率为30Hz时n\=色人==600/•/min

P3

n=n\-A/zv二600-20=580r/min

6-45.一台绕线转子异步电动机的技术指标为：

PN=75kW,

nN=720r/min,kin=2.4,E2N=213V,I2N=220A,定转了均为Y联结，该电动机的反抗性负载，TL=TV

（1）要求启动转矩Tst=L5TN时，转了

每相应串入多大电阻？

（2）如果在固有机械特性上运行时进行反接制动停车，要求制动开始时的转矩厂=27；,转子每相应串入多大电阻？

要求7；=1・57；则

当$：

=2.85时

（S/

{2.85八

〃‘1

匚=

1

1»丿

L0.183丿

x0.022=0.320

当$：

=0.35时

1^x0.022=0.020

10.183丿

0.04

反接制动瞬间Sb=2-Sa=2-0.04=1.96

S；“=5J九+7^刁=1.96|~2.4+72.42-11=8.98

第七章同步电动机

P260

7-1为什么同步电动机只能运行在同步转速，而异步电动机不能在同步转速下运行？

答：

同步电动机转了转速与旋转磁场的转速必须相等，不能有转速差，因为一有转速羌，定转了磁极的相对位置就不断变化，在一段时间内磁极异性相吸，转了受磁拉力，过180。

后同性相排斥，转了受推力，这样交替进行，转了所受平均力矩为零，电动机不能运动。

而异步电动机在电动状态下运行时，转了转速总要比旋转磁场转速低一些，这是因为假如转了转速赶上理旋转磁场的转速，转了和旋转磁场就不再有相对运动，导体不再切割磁场，就没有感应电动势产生，也就没有了转子电流和电磁转矩，无法维持电动机继续运行。

第九章电力拖动系统中的电动机的饿选择

P300

9-15试比较FS=15%,30kW,和FS=40%,20kW两台断续周期T作制的电动机，哪一台的实际功率大些？

解：

将FS=15%,30kW的电动机折算到FS=40%为标准的暂载率，再进行比较

p严P、_Pn_p皿-pcuf=8932-7500-341-150=941

可见FS=40%,20kW的一台实际功率大些。

；