电机课后习题答案解析2015年

1、完美WORD格式.整理电力拖动基础部分课后习题答案1-8某起重机电力拖动系统如图1-13所示。电动机PN=20kW ,n =950r/min，传动机构转速比ji =3，j2 =3.5，j3 =4，各级齿轮传递效率1=2= 3 = 0.95，各轴的飞轮矩GD： =125N m2，GD； =50N m2，GD； =40N m2，GD： = 460N m2，卷筒直径D =0.5m，吊钩重Go =1900N ,被吊重物G = 49000N ,忽略电动机空载转矩、 钢丝绳重量 和滑轮传递的损耗，试求：(1) 以速度v=0.3m/s提升重物时，负载(重物及吊钩)转矩、卷筒转速、电动机输出功率及 电动机的转

2、速；负载的飞轮矩及折算到电动轴上的系统总飞轮矩；以加速度为0.1m/s2提升重物时，电动机输出的转矩。60v60 0.3n11.46r/min2二 R2 3.14 0.25解:(1) 卷筒速度:n=n'j1j2j11.46 3 3.5 4=481r/minT=FR= 50900 0.25 = 12725NLm折算到电机转矩：Tl = 9.55巴=9.55 G° G V； =353.6N|_m屮481 + 0.953(另:Tl1900 490000.253 3.5 4 0.95353.4 N m)电机输出功率：c Rn 353.4 481，P17.8 kw95509550(2)

3、负载飞轮矩：2 2 2GlD2 Nq +G )*(2R) =5O9OOXO.25=12725N m2二 j3折算到电机轴总飞轮矩:专业资料分享2 2 2 222 GD；GD：GD；Gv2GD2 二 GD；2rJ4 2 365 厂j1(H (j1*j2*j3)n七5 5.55。36 熬36550900 0.094812(3)ta = 0.1m/ s2dvdt=0.1m/ s2dndt60 dv j2 二 Rdt '0.1 42=159.62 3.14 0.25T -Tl2GD2 dn375 dt138 4二 T159.6353.4 =412 N m3751-9某龙门刨床的主传动机构图如图

4、1-14所示。齿轮1与电动机直接联接，各齿轮数据见表1-1所示。序号名称GD2/ N m2重量/N齿数1齿轮8.30302齿轮40.25553齿轮19.50384齿轮56.80645齿轮37.50306齿轮137.2075G工作台14700G2工件9800表1-1传动机构各齿轮数据刨床的切削力Fz =9800N ,切削速度Vz =45r/min，传动机构总效率c =0.8，齿轮6的节距t6 =20mm，电动机的飞轮矩 GD2 = 230N m，工作台与床身的摩擦系数"=0.1。试求：(1)折算到电动机轴上的系统总飞轮矩及负载转矩;切削时电动机的输出功率;空载不切削时当工作台以 2m

5、/ s2加速时，电动机的转矩。解:j -Z2Z1Z6j3等详j?牙計”8Z575= 30=2.5; )"1j3 "68630Vz45* t6 7520 伏 75=30/mint6 一节距"一齿数电机转速为n = n6 j 二 230r / min(1)Tl =9.55230 0.8FvG G29800 v69.55 n c完美WORD格式.整理230 0.8(14700+9800)x0.1 +9800x 45“= 9.55= 476.85N m(2)专业资料分享2 2 2 2GD2 GD3 gd4 GD57272j1 j2.2jlgd6_ 2j365 GV-n=

6、230 8.3040.25 ?9.51.83137.256.8 37.52 十21.83 1.687.686= 230 8.3 8.88 10 2.3 95214700 980045 “365602302= 354.48N m2(2)P J=476.85 230 9550 = 11.48KW(3)375 dtT”9.55 . $= 95.37N m2GD dnT _TL22GD 60 dv . j 375- D dtT = 354.48602 7.686 TL2 = 58195.37 = 676.37 N m375t6 汇 75In=28A ,他励直流电动机的额定数据为：PN =5.6KW,

7、U N =220V ,nN=1000r/min。测得Ra=0.35"。是计算并画出下列机械特性：（1）固有机械特；（u ）（2）电枢电路串入电阻 乞=50%Rn Rn=时的人为机械特性；II N ）（3）电枢电压U =50%Un时的人为机械特性；（4）磁通 =80% N时的人为机械特性。解：（1）固有特性：Ce N =Un TNRa =0.21 n乌 T = 1048 -0.831TnNCe N CeN2CTU220Un 0.35 3.93R*50%Rn =50%弋=50% 矿3妙n2T =1048-10.16!C?N 9.55(Cn )完美WORD格式.整理(3) n = 524

8、- 0.83T(4) n =1310-1.3T2 10他励直流电动机的铭牌数据如下为：Pn =21KW , Un=220V , IN=115A ,nN =1000r/min，电枢总电阻 Ra=0.18'.】。(1) 计算并绘制固有机械特性；(2) 转速为1100 r/mi n 时的电枢电流是多少？(3) 电压降至200V，电枢电流la =In时的转速是多少?解：(1)固有特性:Ce N220 一115 °18 =0.19931000专业资料分享0.18(2)laUnJ/20 0.19931100 =4.28aRa0.18(3)2000.18nlN = 1004 104 = 9

9、00r / min0.19930.19932 11台他励直流电动机的额定数据为:Pn -1.75KW，Un=110V，In=18.5A，n 2202T =1104 0.47T0.19939.55 0.19932nN =1500r/min ， Ra =0.5二。(1) 直接起动的起动电流是多少？(2) 如果要求起动电流限制为2In，采用降低电源电压起动，最低电压是多少？若采用电枢串电阻起动，应串入多大电阻？解：(1)110-18.5 0.5 =0.06715001100.5n=0时，0=la= la=220A0.0670.067(2)降压起动：U =2|NR =2 18.5 0.5=18.5VU

10、110串电阻： r= - Ra一0.2.47112In2汉18.5212 一 台他励直流电动机，其名牌数据：Pn =10KW，U n =220V，In=53A , R 0.394'.1nN=1000r/min。采用电枢串电阻分级起动，其最大起动电流I1 =2In，起动级数 m = 3，求各段起动电阻值，并计算分段电阻切除时的瞬时速度。解：R =0.394二-，Ce N =0.199vl_min/ r串入最大电阻:RmUnI1RaRm02394 =1.74校验:&R2R3I2I1106=60.9A1.741.1In=58.3A,1.2In=63.6A=- R =0.687'

11、;?二'2Ra =1.195"J：3Ra =2.081Rst1 = R - Ra =0.292'.1Rst2Rst3=R； - R = 0.508.1=R - R2 = 0.886.1nNR3Ce NCe n -L-"2 60.9=1105.5-636.5=469r/min r/min0.199 0.199第二次切换:n*Ce°NR2I2 = 1105.5-365.7=739.8r/min r/minCe "n第三次切换:Un N空 I2 = 1105.52-210.24=895r/min r/mminCe "n2 14 一台他

12、励直流电动机的铭牌数据为PN = 96KW, UN =440V , I N =250A ,nN=500r/min，电枢总电阻Ra=0.071。电动机运行于额定工况。若最大制动电流不允 许超过2I n，则:(1)(2)解: (1) Ce N若采用能耗制动，求电枢应串入的最小电阻值； 若采用电压反接制动，求电枢应串入的最小电阻值。440 -250 0.0780.841500nNCe N“Ce 害讹785,(2)RminCen Un r2In= 1.721 -0.078 =1.643门Pn =17KW, Un =220V , In=95A,nN=1000r/min , Ra=0.18“。拖动起重机的

13、提升机构，T_ =Tn，忽略空载转矩T0:(1) 若要求电动机以800 r/mi n的转速起吊重物，求电枢电路应串入多大电阻？(2) 断开电源，同时在电枢电路内串入20Q电阻，问电动机稳定转速是多少？(3) 若要求电动机以1200 r/min的转速下放重物，有哪几种方法可以实现？试计算说明。解：(1)220 -95。18 Sy1000U N - Ce N nI N220 -。2029 800 _0.i8“7995(2)Ra20Ce N2 1895 二43.3r / min0.2029(3)电势反向反接制动:_1200 =出Ce N葺1Rf能耗制动：-12002營-2.如回馈制动：一 1200U

14、nRaR 打Ce NCe N“-115.70.2029 _Ra“067-952 - 16 一台他励直流电动机，其额定值为:PN =18.5KW, U N =220V , IN=103A ,n n =500r/min，测得Ra =0.2:。拖动位能性恒转矩负载，Tl =0.8Tn ,忽略空载转矩T° :(1) 重物吊起后要求停在空中，问如何实现。计算并说明。(2) 在电动机以510 r/min的转速起吊重物时，忽然将电枢反接，若电枢电流不允许超过2 n，求电动机稳定转速。220-0 2 工103解：(1) n=0,则 Ce = 220 0.2103 =0.4r/ min500-Ra =

15、2.47"510 二旦LCe°N严2 Tn = R产阳Ce NUnn = 一CVCe N0.8|N - -550-426 - -974r/minCe'NnN=1000r/min，测得Ra=0.01。拖动位能性恒转矩负载，T_ =Tn，忽略空载转矩T0 :(1) 电动机在能耗制动下工作，la = In，电枢串入0.5 Q电阻，问电动机的转速是多少？(2 )电动机在回馈制动下工作，la = 2，电枢不串电阻，问电动机转速是多少？1000解: (1) Ce N 二 UnNRa 二 220 -巴 0.05 二 0.204 vLmin/ rn In R r“ 二 320 O.

16、55 _863r/min输入 P=0,输出Ce NRaCe N Ce N9550la二亠二 一320 °.204 863 二-56.3KW10001000迴 320 0.051157r/min0.2040.204输入:P=Ula =-220 320 = -70.4KW 回馈输出:4严° °204 一 佃75.5KWP =100010002 -18 一台他励直流电动机，其额定数据为:Pn= 10KW, UN =220V , In=54A ,nN=3000r/min , Ra=0.31。当生产机械要求静差率为20%寸:(1)采用调压调速，问调速范围是多少？ 米用电枢串

17、电阻调速，问调速范围是多少?解：(1)Un -lNRa220 -54 0.35Ce N=0.067 vLmin/ rn max3000调压时人nN不变nN 1 -、282 0.8= 2.66Un =3284r/minCe N0.204, n° n U二 nmax 二、- n0657r / minn。C沖nnmin = n0 - 、nmax 3284 -657 =2627r / minD =皿=3000 =1.14 nmin26272 19他励直流电动机的额定数据：PN =29KW , U N =440V , IN=76A ,nN=1000r/min , Ra=0.41。带恒转矩负载，

18、Tl =0.8Tn，采用调压与调磁结合的调速方法,生产机械要求最高运行速度为1200 r/mi n ，最低运行转速为 400 r/mi n，求:(1)(2)(3)调速范围：在低速下工作时电源电压； 最低转速机械特性的静差率。解: (1)D =归=3nmin(2)低速时采用调压励磁额定，Ce ' N440 - 76 0.41000= 0.4069VLmin/ rn = 0.8 In Ra = 59.36r / minCe%n0 二 nmin、-n = 459.36r/minU =Ce N n0 = 188.2V(3)、，归0.87 n°min459.362 - 20 一台他励直

19、流电动机，其额定数据为:Pn =40KW，Un=220V，In=210A，4n时,解：Ce N =220 -朋220 - 210 0.08 丸.4064 VLmin/ r5001TlCt n I a = Tn3 Ia =3In =630 A n=£©Ce N3=Ct nI n只8丨aCe N350.4 =1256r / min0.1350.135220nN=500r/min ,Ra=0.08"。电动机带额定的恒转矩负载工作，当磁通减弱为 电动机的稳定转速和电枢电流是多少？电机能否长期运行，为什么?la * I N 不能长期运行。2 21某他励直流电动机，其额定数据

20、为：Pn =17KW , U N =220V , IN=100A ,nN=1500r/min，Ra=0.25。若生产机械要求:(1)(2)调速范围D=5,采用调压调速，最低转速是多少？低速机械特性的静差率是多少? 静差率:.=25殊用调压调速，最低转速是多少？调速范围是多少？解：（1）nmax =1500r/mi n = nmin =nmax略 300r/min5Ce ” 二壬竺乏 0.13V min/r1500.：nn25192.3r / minCe N 0.13n°min =nmin n” = 492.3r /min二 n0min - nminn0min醪"39492.

21、3(2)n max：1500 空 “46D =AnN (16 ) 192.3x0.75nminnmax=1027r / minD22台 串 励 直 流 电 动 机，Un =110V,电枢回路总电阻 R=0.1"。某负载下 B10A, n=1000r/min，若负载转矩增大解：土L为原来的4倍，电枢电流和转速各位多少（不计磁饱和）？eR Te 二 CT la2 =9.55Ce 100 = 955Ce Je C1000 二 9.55Ce110°J= 1000Ce =11 0.1cc ”Ce =0.0109,Ct = 9.55Ce =0.104Ct当 Tl =4T 时，G= 2I

22、20ACt=2Te卜 2Tl - CtI a2= 41.6V0.104 n =0.01091100.1Tl0.01093 11 一台笼型三相感应电动机，极数2p= 6，额定电压LN= 380V,额定频率f n= 50Hz,额定转速 nN= 960r/min ,定子绕组为 Y联结，R1 = 2.06 Q, X1；-= 3.13 Q, R2 = 1.58 Q, X 2-=4.27 Q。试求该电动机的额定转矩Tn,最大转矩Tmax,过载能力.m ,最大转矩对应的临界转差率sm（忽略空载转矩 To）。解:（ 1）60fnsp60 503=1000r / min(2)=ns nN = 10°&

23、#176;-960 = 0.04ns1000EPS退SN(4)(5)(6)72兀 f1R-i+Rf2Sn j3 3 2202 1.58、/2 0.0430.7N m2兀=<5(2.01.580 0 +(3.13+4.27,212兀£ 半+肩+皿7二)22 二 50m1pU29 2202|±2.06 +*'2.062 +(3.13+4.27 )sm = ±丁= ±0.206TmaxTn= 2.3=71.2N3 12 一台绕线转子三相异步电动机，极数2p= 4,额定功率 Pn= 75kW 额定电压UN=380V,额定电流In= 144A,额定频

24、率fN= 50Hz,转子额定电动势 E2n= 399V,转子额定电流I 2N=116A,额定转速nN= 1460r/min，过载能力 韦=2.8。用简化实用表达式及较准确的实用表 达式绘制电动机的固有机械特性。解：p75Tn =9550=9550491N mnN1460Tm =Tn m - 1374N m1500-14601500= 0.027Sm = sN 几m 51 = 0.027 5.41 = 0.1462 2SmsSmT 2TmsSmsms2p= 4，额定功率 Pn= 150kW 额定电压 UN3 - 13. 一台绕线转子三相感应电动机，极数 =380V,额定频率 fN= 50Hz,

25、R1 = R2 = 0.014 Q, X?= X = 0.065 Q。当忽略励磁阻抗Zm时，使用简化等效电路求取：(1 )直接起动时的起动转矩和起动电流；(2) 在转子每相绕组中串入起动电阻Rst = 0.12 Q时的起动转矩和起动电流；(3) 在定子每相绕组中串入起动电抗Xst = 0.12 Q时的起动转矩和起动电流。3 14 一台笼型三相异步电动机，极数2p= 4,额定功率 28kW定子绕组为接，额定电压 LN= 380V,额定电流I n= 58A,额定频率f n= 50Hz,额定功率因数 cos : n=0.88，额定转速nN= 1455r/min，起动电流倍数 K= 6,起动转矩倍数

26、Kt= 1.1 ,过载能力 韦=2.3。车 间变电站允许最大冲击电流为150A,生产机械要求起动转矩不小于73.5N m试选择合适的降压起动方法，写出必要的计算数据。若采用自耦降压变压器降压起动，抽头有55%、64%、73%三种。解：(1)直接起动：1st = ki I n - 348ATn =9550已 =9550 -28184.4N mnN1450(2) 降压起动：也=竺 =2.32入=202.84 N mI sty 150T 202 84Tst = ts2 =二4 = 37.68N m 不满足要求a22.322，1(3) Y起动：1st 348F16A3,1TstTst =67.6N m

27、 (不满足要求)3fQ(4) 自耦降压：|甜=0.551st =31.8ATst1' =0.552 Tst =61.4N m lst2 =0642 lst=142.5ATst/ -0.642 吗二 83N m (最合适) 1点：=0.732 lst=185.45ATst3 =0.732 Tst=108.1N m3 15 一台绕线转子三相异步电动机，极数2p= 8,额定功率 Pn= 30kW 额定电压 Un =380V,额定电流 山=71.6A，额定频率 fN= 50Hz,额定转速 nN= 725r/min，转子额定电动势E2n= 257V,转子额定电流 皿=73.2A，过载能力 韦=2

28、.2。拖动恒转矩负载起动，负载转矩口=0.75T No若用转子串电阻四级起动,T1=1.8，求各级起动电阻多大?Tn解:SN725=0.033750R2snE2N0.033 257,3I2N ；3 73.2二 0.067' 1PTn =9550=395.1N m nNTTn 1.8=711.3N mRz - R2 = 0.1361; Rst - R2 - R = 0.069 1Rz2 = ： 2R2 二 0.276 打 Rst2 二' 2R2 _ Rz1 = 0.141 1Rz3 f-R, =0.56尺廿= JR2 -Rz2 =0.284门44Rz4 二：R2 =1.138；R

29、st1 二：R2 -Rz3 =0.5783 16 一台绕线转子三相感应电动机，极数2p= 4，额定功率 R= 150kW 额定电压 UN=380V,额定频率fN= 50Hz,定、转子绕组均为 Y联结，额定负载时测得转子铜耗Pcu2= 2205W, 机械损耗Pq = 2645W杂散损耗P= 1010W其它电动机参数为 R1 = R2 = 0.013 Q, Xk-= X 2.-=0.06 Qo 试求：(1 )额定运行时的电磁功率Fe、额定转差率Sn、额定转速nN和电磁转矩Te;(2) 负载转矩不变(认为Te不变)，转子回路中串入调速电阻R= 0.10 Q时，电动机的转差率s、转速n和转子铜耗Pcu

30、2；(3) 转子回路不串电阻和串入调速电阻R；.两种情况下的临界转差率；值）。Rst （归算到定子侧的（4）欲使起动时产生的转矩最大，应在转子回路串入的起动电阻解：(1)Rn =Pn P r P . Pcu2 =150000 2645 1010 2205 "55.86KW30002=1500r / minTeN -9550 PeN =9550155.86 =992.3N m ns1500总机械功率：ffN 二 PN p P，150000 2645 1010 = 153655Wns f =0.014 nspnN=9550 N =1479r/min; sNTeN(2)sNR23R?R,

31、i0.013= 0.1150.013 0.1-0.12n1=1 -s ns = 1320r / minPfN9550(3)（4）Pcu2 二 PeN - p N不串电阻：sm0串入电阻:sm0RstR2= 18.7KWR2= 0.108也仝j.94RS/=XX-R2 =0.107-3 - 17 一台绕线转子三相异步电动机拖动一桥式起重机的主钩，其额定数据为：极数2p=10,额定功率 Pn= 60kW 额定频率fN= 50Hz,额定转速 nN= 577r/min，额定电流I n= 133A,转子额定电流12N= 160A,转子额定电动势E2N= 253V,过载能力 m = 2.9，额定功率因数c

32、os N=0.77，额定效率n N=0.89。设电动机转子转动 35.4转时，主钩上升一米。如要求带额 定负载时，重物以 8m/min的速度上升，试求电动机转子电路每相串入的电阻值；解:R _ SN E2N3 I 2N600 -577 253600.3 160=0.035"600283.2 上升速度 n = 35.4 8 = 283.2r / mins0.528600相同转矩：SnR2R. = 0.45'.1sR2+Rq空3 18 一绕线转子三相异步电动机有关数据为：极数2p= 6,额定功率75kW额定电压Lk= 380V,额定转速nN= 976r/min，过载能力，m =

33、2.05，转子额定电动势 巳匸238V,转子额定电流I2n= 210A。转子回路每相可以串入电阻为0.05 Q, 0.1 Q和0.2 Q时，求转子串电阻调速的(1) 调速范围；(2) 最大静差率；(3 )拖动恒转矩负载Tl= Tn时的各档转速为多少？R2n0 - nN1000 -976n。-1000 -SN E2N0.024 2380.024解：sN3 J”0.016 门”3 210串 0.05" , Tl=Tn 时，2 二宝,3=0.099, n / =901r/minR2+0.05 Sih串0.1 门时，S2 =0.174, n2'： =826r/min串02时,Sj =

34、0.324 , n3'： =676r/min则 d= nN = -976=1.44nJ 6763 19某绕线转子三相异步电动机，技术数据为：极数2p= 6,额定功率60kW额定频率fN= 50Hz,额定转速nN= 960r/min，转子额定电动势 Bn= 200V,转子额定电流I 2n= 195A, 过载能力m = 2.5。其拖动起重机主钩，当提升重物时电动机负载转矩Tl= 530N- m,不考虑 传动机构损耗转矩，试求：(1 )电动机工作在固有机械特性上提升该重物时，电动机的转速：(2 )若使下放速度为 n = 280 r/min，不改变电源相序，转子回路应串入多大电阻?(3) 若在

35、电动机不断电的条件下，欲使重物停在空中，应如何处理，并作定量计算。(4) 如果改变电源相序在反向回馈制动状态下下放同一重物，转子回路每相串接电阻为 0.06 Q,求下放重物时电动机的转速。S；Sn1000 -9601000= 0.04Tn =9550FN9550 60960= 597NTnSN_ Tls _ Tl |_Sn- s sTn5300.04 二 0.0355597nL = rb 1 -s =964r / min(2)R2Sn E2N.312N0.024 200195= 0.024"R21000(3)串电阻使S=1,R2=R 1 = 0.66 1R2 Rj1000+280而

36、s =1.28sR2 RR, i = 0.85 1反向回馈制动，串电阻正向串0.06 Q后,s =0.16R2sFs寸n =-1120r /minS s =-s =-0.16 二 sRt1-1 Ra =1.13 0.1 =0.1134-1 ( 1)Rt2I 1 & =2.13 1.13 0.1 = 0.24"氐 £2 一 j Ra =2.132 1.13 0.1 =0.5仁(2)t 二 Tm1 Tm2 Tm3 In丨1 - IlJ2 - L 丿4Tma 二 0.653 0.935 0.16 二 0.77s4-24-2解：（1）能耗制动，制动停车时间相等起始：n F&

37、#176;=n 丛 Tl =1010.3r/minCe N 9.55 Ce N2nNCe N=Un "“Ra =0.208v/ r min '制动前：Ea 二Ce Nn = 210.1V ；Ra R良=3.39 门-2In虚稳态点：URa+R “c / nL2 TL - 402r / minCJn 9.55(Ce% )GD2Ra+RTm2 二 0.214s3759.55 Ce N停车时间：n，0 nLt0 =T M InL = 0.269s-nL位能性稳态时间：4TM = 0.856s反抗性稳态时间=停车时间(2)反接制动，停车时间，反抗、位能性相同ERa R N a=6.94-2In-UnRa R=一 Tl = -1880.7r / minCeN 9.55()GD2Ra Ra 厂 0.439s375 9.55( Ce$N )to-Tm In nF0 _nL =0.189s-UnR + R反抗性 n=0 时，0 N a 2T= T 二-62.97N m ： -TLCJn 9.