电机与拖动I作业..

1、电机与拖动 I 作业姓名：于志民学号：13925221专业：电气工程及自动化班级：电气工程及自动化2013-64 班（ 专本）第一次10. 什么叫电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？ 答：电枢反应是电枢磁势对气隙磁场的影响。反应为去磁及磁场畸变。11. 如何判断直流电机运行于发电机状态还是电动机状态？它们的Tem、 n、 E、 U的方向有何不同？能量转换关系如何 ?答：可以根据反电势（感应电势）E的大小来判断直流的运行状态。当 EU时处 于发电机状态，反之处于电动机状态。发电状态时Tem与n反向，E与I a同向，与Ua反向；电动机Tem与 n同向，E与la、Ua反向。发电机从机械能转化为电

2、能，电动机从电能转化为机械能。12. 直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电 枢电流或电压有怎样的关系？答：直流电机励磁方式有四种：1）他励励磁电流由独立电源供给，与电枢电流无关；2）并励励磁绕组与电枢并联，励磁电压等于电枢电压；3）串励励磁绕组与电枢串联，励磁电流等于电枢电流；4）复励既有串励绕组又有并励绕组， 按两绕组磁动势方向的异同分类： 积复励 （串、并励磁动势同向）、差复励（串、并励磁动势反向）。13. 一台四极单迭绕组的直流电机。1）如果取出相邻的两组电刷， 只用剩下的两外两组电刷是否可以？对电机性能 有何影响？端电压有何变化？此时发电机能供给多大的负载

3、（用额定功率的百分 数表示）；2）如果有一元件断线，电刷间的电压有何变化？电流有何变化？3）若只用相对的两组电刷是否能够运行？4）若有一极失磁，将会产生什么后果？答：（ 1）对于四级单迭绕组直流电机，如果取出相邻的两组电刷，用另外剩下 的两组电刷仍然可以运行， 并联支路数由原来的 4变为了 2，其中一条支路是原来 的，另一条由原来的三条支路串联组成。 两条支路的电动势相等， 故端电压不变。 但两条支路的电阻不一样， 为使任何一条支路不过载， 电阻小的支路只能供给 1/3 的额定电流，可见，此时电机只能供给 1/3 的额定负载。（2） 如果有一元件断线，使原来并联支路数由 4变成3 ，电刷间电压

4、不变，负载能力变为原来的75%。（3）若只用相对两组电刷不能运行，此时等效电路为两条并联支路且感应电势 互相抵消，使端电压为零，电机不能运行。4）若有一极失磁，则每极下磁通不等，故在每极下导体中感应电势也不等， 这样各并联支路产生的总感应电势不等， 形成环流，由于电机绕组电阻很小，环 流将很大，使电机过热。14试判断下列情况下，电刷两端电压性质：1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转：2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。答：（1）电刷两端的是交流电压：（2）电刷两端的是直流电压。15. 一台并励直流发电机，电动机的额定数据为：额定功率25kW额定电压230V, 额定转速1455r/min，励磁电阻13

5、0Q，电枢电阻0.15 Q;带额定负载时杂散损 耗为3.8 % Pn,铁耗582V，机械损耗305W求发电机额定负载时：（1）电磁功 率与电磁转矩；（2）输入功率；（3）效率。解 l)I = - = 103.7A= L77Ap = I=407.28W=18L54W匕=Pn + F 凶 +戸皿=27.24kW= 178,2N m（2）输入功率：对效率：1? = - = 86.21%16. 一台并励直流电动机的额定数据如 下:Pn=17KW,U=220V,nN=3000r/m,l n=88.9A,电枢回路电阻 為=0.0896 Q，励磁回路 电阻Rf=181.5 Q ,若忽略电枢反应的影响，试求：

6、1）电动机的额定输出转矩；2）在额定负载时的电磁转矩;3）额定负载时的效率；4) 在理想空载(la=0)时的转速；5) 当电枢回路串入一电阻 R=0.15 Q时，在额定转速时的转矩。= 17000x60 = 54J解(1)N m八琴孑厶-厶=関亠87礦A,E. -U.人* 一二-11 v 八-厂：: w,P_ 15602.13x60 _.g23 Q(3)厂厂厂- n- m只二几0 = 5lx 帀；驚= 160222w2 2=18602.13+87.688 X 0.0896+1.212 X 181.5=19557.7 w = xl00% =E6.9% Pur(5)因为调速前后Tem不变，所以I

7、a不变艮十珀=220-S7 688x(0.0896 + 0 15)= 199ZE/300021214xl99= 2814.2r/w17. 一台串励直流电动机 UN= 220V, n= 1OOOr/m, I匸40A,电枢回路电阻为 0.5 欧，假定磁路不饱和。试求：(1)当Ia= 20A时，电动机的转速及电磁转矩？(2) 如果电磁转矩保持上述值不变，而电压减低到110V,此时电动机的转速及电流各为多少？解：以人代11 V乙二阴3护c宓niUjrLR0.1220-20x0.50J=2100r/3YZ- 11m(2)串励且转矩保持不变，所以/不变，匸不变dl恳n 二C於0.1110-20x0.50.

8、1=1000r/w18. 并励直流发电机正转时，空载电动势 吕=230V,停下来后在下列第种情况下无载电动势E=230V,第种情况下无载电动势E=0V,第种情况下无载电动势E= -230V。A、原动机以同样的转速反转B、对调一下励磁绕组的两出线端，原动机以同样的转速正转C、对调一下励磁绕组的两出线端，原动机以同样的转速反转D照原来一样，原动机转速转向不变答：D AB C19. 何谓饱和现象？电机的磁路为什么会出现饱和现象？饱和对电机运行性能有何影响？答：电机磁路由铁心部分和空气隙部分组成， 当铁心的B 达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增加渐渐变慢

9、，电机进入饱和状态由于饱和现象的存在，使电机设计时对 H和B 的值不能取得过高，材料利用率受到限制，激磁电流需要增大。20. 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性? 试比较交流磁路和直流磁路的异同点。答：电机和变压器的磁路常用导磁性能好的铁磁材料制成。直流磁路磁通不随时间变化，无磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动的导 体中感应电势；而交流磁路磁通随时间变化，会在铁心中产生磁滞、涡流损耗， 并在其交链的导体中感应电势。第二次14. 一台并励直流电动机，PN= 100kw, UN= 220V, n= 550r/m在75C时电枢回路电阻ra= 0.022欧，励磁回路电阻rf

10、 = 27.5欧，2 - = 2V,额定负载时的效率 为88%，试求电机空载时的电流。解：从/ -匚比：幷1 V尸尸,尸,A.F；- wp。=P 曹= U/e=U(+If)I -Hz A15. 限制直流电动机的起动电流是否越小越好？答：直流电动机起动时必须限制起动电流，但起动电流不是越小越好，由于 -，电流过小则转矩过小，不利于起动。16. 一台直流他励电动机拖动一起重机械，电动机的额定数据为：额定功率P=21kw,额定电压UN=220V,额定电流In=110A,额定转速nN=1500r/min,电枢电阻 二二（不包括电刷接触压降）；带额定位能性恒转矩负载，不计电枢反应 的影响，求：1）以75

11、0r/m转速提升重物时，电枢电路应串入多大的电阻？2）以200r/m的转速下放重物，有几种方式，所需的参数各为多少？求為T = Cr 押n = 142.55 战o.”+&750 = 220 - 总 x 142.550.1357 955m(U35 于Rs = 0.925（2）方式一：电枢回路串电阻方式二：能耗制动方式三：回馈制动200 01357 一*17.台他励直流电动机，PN=10kw,U=220V,nN=1000r/min,耳 山,电枢回路总电阻为0.37 Q,不计电刷接触压降，电机带额定位能负载，试求: 1）在电枢回路串入1.5 Q电阻，电机稳定后的电枢电流及转速;2）在电枢回路串入0.

12、9 Q电阻，能耗制动时的稳定转速；3）若在回馈制动方式下以760r/m的转速运行，电机的端电压。解：（1）电枢回路串入1.5 Q电阻，由于负载不变，故电枢电流不变:= -=53.5 A 耳从C. % = 5 - f 二 0.2V minf r220-53.5(0371.5)0.2=min)(2)电枢回路串入0.9 Q电阻，由于负载不变，故电枢电流不变，能耗制动，电 源电压为零：0.2(3) 若在回馈制动方式下以760r/m的转速运行，电枢电流不变：/ = 也= 0.2(-760)-53.50.37 -171.8(7)18. 一台并励电动机 PN=10kw,U=220V,nN=1500r/min

13、，“,，安欧，试求：在额定电枢电流下，从下列制动方式制动时， 电枢电路内所需串联的电阻值，电枢电路内的损耗以及电磁制动转矩。(1) 反接制动，n = 200r/m ; (2)回馈制动，n= 200r/m ; (3)能耗制动，n= 200r/m。垃=P里=53.79解：额定运行时：额定电流安亠丄L T 严 几T= 5379-1 178 = 52.61、电枢电流安15006札=UfS =河-宓 12葺4 = 034255血嶋C妙厂1細反接制动，感应电势-伏 所串电阻尺 欧 损耗P R R w制动转矩tY人Nm(2)反馈制动，感应电势-： :伏串电阻R= 欧损耗 P-J R.-R - w制动转矩以人

14、八Nm(3)能耗制动，感应电势伏 串电阻R，尺f i欧损耗 P.w制动转矩m第三次13. 变压器的其它条件不变，仅将原、副边线圈匝数变化土10%，试问对X和Xm的影响怎样？如果仅将外施电压变化10 %，其影响怎样？如果仅将频率变化10%，其影响又怎样？答：因为，、 皿八几，上讥，所以当原、畐寸边匝数变化+10% 时，X1变化21%， 变化-10 %。又因为 一环儿，磁通变化+10%时， 由于饱和下降影响，所以X的变化大于21%。当匝数变化-10 %时，x变化-19 %， 0变化-10 %，由于饱和程度上升，所以X的变化小于-19 %。将外施电压变化+10%时，也将变化+10%，饱和程度上升，故

15、X1不变，X下 降。将外施电压变化-10 %时，X(不变，X上升。如果将频率变化+10%,下降，役化10%，Xm变化大于10%。而f变化-10 %，X1茂化-10 %， Xm变化小于-10 %。14. 为什么变压器的空载损耗可以近似看成铁耗，短路损耗可以近似看成铜耗?答：因为空载时电流很小，在空载损耗中铁耗占绝大多数，所以空载损耗近似 看成铁耗。而短路时，短路电压很低，因而磁通很小，铁耗也很小，短路损耗中 铜耗占绝大 多数，所以近似把短路损耗看成铜耗。实际负载时铁耗和铜耗与空 载时的铁耗和铜耗有差别，因为后一个是包含有其它损耗。15. 一台变压器，原设计频率为50赫兹，现将它接到60赫兹的电网

16、上运行，额定 电压不变。试问对激磁电流，铁耗，漏抗，电压变化率有何影响？答：因为匸，当U不变而f改变后，主磁通将下降到原来的5/6， 所以激磁电流将减小。漏抗，所以X。增大6/5倍。电压变化率随Xi”增大而增大。 又因为，而，所以铁耗将下降。16. 将一台变压器的一次电压增加 5%,不计磁路饱和，励磁电流、主磁通、漏 抗、励磁电抗、铁耗将如何变化？答.E = 4.44fN，电压增加则磁通增加，磁路饱和程度也增加，因此铁耗增加、励磁电抗降低， 而漏抗不变。17. 一台单相变压器，一 ，/，空载及短路实验的结果如下：试计算（1）折算到高压边的参数（实际值及标么值），假定r = r= y =1 2

17、, “ 2 （2）画出折算到高压边的T型等效电路；（3）计 算短路电压的百分值及其二分量；（4）满载及 卩 滞后时的电压变化率 及效率（5）最大效率。实验名称电压（伏）电流（安）功率（W）电源加在空载630010.15000低压边短路324015.1514000咼压边解：（1）空载实验可以得到折算到高压边的参数z陽二F竿，而 k = 60/6.3= 9.5247 =9 52空聖=曲7悶J J11-| r, = 9.524Jp=46X.=屁匚I = 56.402根据短路实验得到折算到低压边的参数= 102 5Q如=X：r = =1235 x；所以鼻=1工667Zu/X=rv=s.472x10-X = 2.8472x10-2Z LfiT(2)折算到高压的T型等效电路56402 柱奇耳對耳血訥丁应诗朝也脊(3) u. f r - r - |- u. - y 1 x - x. - 所以也一* _ (4) 电压变化率-=(1.6944X 0.8+5.6944X 0.6)%二 4.77%此时，U. = U- U= 3VLr律=W阪A而所以 P U I （p 1尸产匕+ R +（如）TV 97424故/ “kw所以A=A1 Pk98.19%Pm952 3_ xlOO% = xWO% = 97.75%974 24(5) 达到最大效率时，尸 八 18. 现有两台三相变压器，组号均为丫/D-7,