2016浙大远程电机与拖动离线作业答案资料

1、姓名:年级:学习中心:华家池学 号:1-13已知直流电机的极对数p=2,槽数z=22,元件数及换向片数 s=k=22,试画出单迭绕组展开图、磁极和电刷位置，并画出并联支路图。答：此电机绕组是单迭所以y = yk = 1不是整距绕组，采用省铜且有利于换向的短距绕组z 22-±3=2p 2 2根据参数画出展开图，并作出并联支路图如下123 N 456789 S10 11 12 13 14N15 16 17 18 19 20 21 22212212345678910111213141516171819202122A+B-1-19某四极直流电机，电枢槽数z=36,单迭绕组，每槽导体数为6,每

2、极磁通2.2*10e-2Wb, 电枢电流Ia=800A ,问此时电磁转矩为多少？如改为单波绕组，保持支路电流不变， 其电磁转矩为多少？解：电机内的总导体数 N=6Z=36*6=216 ,单迭绕组时：a=p=2T =CM ：”a =里：七=2 216 2,2 102 800 =605.04 N , ml2二 a 2 3.1416 2改为单波绕组时，a=1,若要保持支路电流不变，I a = 2a i a = 2 a =2 1 = 400 I. A 2a 2 2一一 . . pN . .2 2162, iT =CM ：'Ia=-pIa = 2,2 10400 =605,041N ml2二 a

3、 2 3.1416 11-21某他励直流电动机额定电压Un=220V,额定电流In=10A,额定转速 nN=1500r/min ,电枢回路总电阻 Ra=0.5Ohm ,试求：(1)额定负载时的电磁功率和电磁转矩；(2)保持额定时励磁电流及总负载转矩不变而端电压降为190V,则稳定后的电枢电流与转速为多少？(电枢反应忽略不计)。解: Pm =Pn =Ea “a=Un - IN IN = 220-10 0.5 10 = 2150W 1Tn 二Pn1 NPn2二小602150 602 3,1416 1500=13,6871N *ml(3)励磁电流不变时磁通不变,总负载转矩也不变，所以Ia =上二=I

4、n =10Ia不变, Cm：1,EaUn - In *Ra190 -10 5,1n = nN = nN 一 - =15001290.70 % / min 1EaNUn -In * Ra220 -10 51-22某并励直流电动机额定电压Un=220V,额定电流In=75A,额定转速 nN=1000r/min ,电枢回路总电阻 Ra=0.26Ohm ,额定时励磁回路总电阻Rfn=91Ohm ,铁耗及附加损耗pFe+pdelta=600W ,机械损耗 Pohm=198W ,电枢反应去磁作用不。试求：(1)额定运行时的电磁转矩T与输出转矩Tn；(2)理想空载转速；(3)实际空载电流I0及实际空载转速。

5、解：(1) p0 = pFe pp ”600 198 = 798 W 1p =Un *In =220X75 =16.5 IkW(2)I fN1 aNUnRfn220.1=2.42 lA 191三|N -I fN =75 -2.42 =72.58 IA 1pcua = IaN2Ra =72.582 0.26 =1369.64 W pcuf =1 fNU N =2.42 220 =532.4 W Pm =P - Pcua -Pcuf =16500 -1369.64 -532.4 =14597.96 W PMI =1 NPm2 二 nN60" P = PcuaTn = ：N-：NCe中nU

6、nn。/Ce0- Pcuf14597.96.-c-. . =139.4 I.N *m2 3.1416 1000PFe-Z2二 nN60nN2200.2011360pp =1369.64 532.4 600 198 = 2700.04W220 75-2700.04131.78I.N *m 2 3.1416 100060EaNnN220 -72.58 0.26 =0.20113=1093.821000T° =T -Tn= 139.4-131.78 = 7.62N *mlCM 晨=9.55Cn =9.55 0.20113 = 1.9211 a0ToCM N72 =3.9671A 11.92

7、1nOU n -Ia0Ra220 -3.967 0.26N-a0 a = =1088.69 卜/min 1Ce：J00.201131-31两台完全相同的并励直流电动机，电枢回路总电阻均为Ra=0.1Ohm,两机在1000r/min时的空载特性均为：111.31.5U0186.7195.9现将两机在机械上同轴联结，电路上并联于同一个230V的直流电源，轴上不带其他负载，电枢反应及附加损耗均忽略不计。已知当甲机励磁电流为1.4A,乙机的励磁电流为1.3A时，机组的转速为 n=1200rpm。试问：(1)此时哪一台为发电机？哪一台为电动机？(2)机组总的机械损耗和铁耗为多少？(3)只调节励磁电流能否

8、改变两机的运行状态(转速不变)？解当甲励磁电流为L4A，转速为lOOOr/min时，从空载特性解得此转速下的电 动势为195. 9V,剧当转速为12OOr/min时.&平 = 195.9 X 髅=335CV) 23O(V)P同理,乙在转速为1200r/min时的电动势为；七 k 186. 7 X 微=224CV) 23O(V)f因为&邛"出,及匕5故甲为发电机.乙为电动机.(幻据项H)有工电动机4% =任者二 券守的(A) (，U 1尸叱=瓦乙匕E=224 X 50= 13440(W)=汽巴+电&七产工己+ (户门+户Fe)S爱由加f 吕里二£=迦二

9、侬质电力口乙甲衣0 p = 50(A)FX甲=旦甲I加= 235X50=11750( W)=尸:甲-p 甲%F I甲一(户n+pQ季由于电动机乙与发电机甲同轴联结，乙机的轴上输出功率尸叱即为甲机的输入功率, 即 乙乙=尸le =“甲 +(/m+rfJ ”则：尸叱,=户U甲+ "h+,fJ甲J+(户。+/修笃工尸用甲+X力F* + X的J),得+ 2户"即=产位一Fw甲=13440-11750=1690(W)(3)调节励磁电流可以改变两机的运行状态.例如将5 j使氏甲 匚的同时，将 2，使旦己口，这样就可使甲机变为电动机，乙机成为发电机；也可以阖L使两 机在1200r/min

10、时都作电动机运行，它们都从电网吸收电.功率，共同推动轴上的同一 个机械负载。但是不能使两机都作发电机运行(因为无原动机人2-10他励直流电动机额定数据如下：PN=60kW, Un=220V, In=350A , nN=1000RPM ,试问:(1)如果将该机直接起动，则启动电流为多少？(2)为使启动电流限制在 2IN ,应在电枢回路串入多大电阻？(3)如果采用降压启动且使启动电流限制为2IN ,端电压应降为多少？解：D 1 UnIn -PN “2In2220 350 -600003502 2u 0.0694 g 1Un _ 220Ra0.0694= 3170.59 I.a1(2)Ri =R2

11、Xa =黑一旦21 N=220 一 0.0694 = 0.245 卜12 350(3) U1 =2InR =2 350 0.0694 = 48.58V 12-15某他励直流电动机额定数据如下：PN=3kW, Un=220V, In=18A , nN=1000RPM。电枢回路总电阻 Ra=0.8Ohm。试求：(1)为使该机在额定状态下进行能耗制动停机，要求最大制动电流不超过2ln,求制动电阻值；(2)在项(1)的制动电阻时，如负载为Tz=0.8T n位能转矩，求电机在能耗制动后的稳定速度；设该机带动Tz=TN位能负载运行于额定状态，采用能耗制动使之最终以500rpm的速度放下重物，求制动电阻及该

12、电阻所对应的最大制动电流；该机采用能耗制动将 Tz=TN的位能负载稳速下放时，所能达到的最低下放转速为 多少？(5)若该机在额定工况下采用能耗制动停机而不接制动电阻,则制动电流为额定电流多少倍?解：U N - I NRa 220 -18 0.8Hn1000= 0.2056(2)(5)RZ =IzHzIzRZIznzIaIaCe"n nNTzI1-Ra0.8TnCe；' N nN-RCMNCM ''' NRaCe：，NTzTn-2I n0.2056 1000 1-0.8-4.91 k1 12 18= 0.8In =0.8 18 =14.4 I.A10.8

13、 14.456.03 lr / min 10.2056CM NCm NCe"' n nNTzCMNRaI1TnCMNCe-NIznN Ce'，J NRaRz纽=14.2818Ce"'NnN Ra = 0.2056 500 -0.8 = 4.91 = 1Iz18IN =181A 10.8 18,170.04 lr / min 10.20561000 0.2056二 257 I.A 10.8 02-17 他励直流电动及额定数据为：PN=29kW , Un=440V , In=76A , nN=1000RPM , Ra=0.377Ohm；试问：(1)该机以

14、500rpm的速度吊起Tz=0.8TN负载转矩，在电枢回路应串多大电阻？(2)用哪几种方法可使 Tz=0.8TN的位能负载以500rpm的速度稳速下放？求每种方法 的电枢回路串接的电阻值。解：Ce"(2)u N - I N Ra440 - 76 0.377H0IaUnCe：NTzCM ：',J NHn4400.3771000= 0.4113= 1069.78 lr / min 0.8Tn= 0.8IN =0.8 76 =60.81A 1U n - Ce： / N n -rIa440 -0.4113 500,1-0.377 =3.477 卜1可采用串接电阻能耗制动的方法Rz =

15、Ce中 nHI160.8Iz0.4113 500 ,0.377 = 3.005 k T60.83-12 一台单相变压器， SN=100kVA, Uin/U2n=6000/230V , fN=50Hz ,原副边绕组的电阻和漏 抗分别为：Ri=4.32Ohm , Xi=8.9Ohm, R2=0.0063Ohm , X2=0.018Ohm ,求： (1)折算到高压方的短路电阻，短路电抗和短路阻抗？(2)折算到低压方的短路电阻，短路电抗和短路阻抗？(3)短路电阻，短路电抗和短路阻抗的标幺值？(4)用百分值表示的短路电压及其分量？(5)满载及cos=1, 0.8 (滞后)，0.8 (超前)三种情况下的电

16、压变化率？并对计算结果 进行比较和讨论。解：U1N 6000 k = =26.087U2n 230R2，： -k2R2 =26.0872 0.0063=4.2871'?X2 =k2X2 =26.0872 0.018 = 12.25 卜1R = R R2 = 4.32 4.287 = 8.607 心 1 Xk " X2 V8.9 12.25-21.151' 1 1 Zk =R jXk =8.607 j21.15 心 1U2n 230(2) k ： * = = 0.0383U1n 6000R =k2R = 0.03832 4.32=0.0063481X1 = k2X2 =

17、 0.03832 8.9 = 0.0131 心 1R =R2 R =0.0063 0.006348 =0.012648卜1Xk -X2 X1 -0.018 0.0131=0.0311 心 1 k 2 IZk =R jXk -0.012648 j0.0311111 1I 1N SnU in1000006000= 16.67 AZinU1 nI1N6000二360 I1.1 J16.67*RkRkZin8.6070.0241360*Xk*ZkZkZinZk21.15 =0.05883608.607 j21.15Zin360-0.0241 j0.0588= 10.265 心 1234.5 25234

18、 5 75Rk75C =Rki a 75 / a 1-8.607 .Zk75c = R；CX： = .10.2652 21.152 = 23.51 心 1Uk = IiNZk75c =16.67 23.51 =391.9 V 1Uk 391.9Uk 100% 100% =6.53%U1N6000UkRI 1N Rk75 CU1N16.67 10.2656000100% =2.85%UkX1 1N XkU1N16.67 23.516000100% =1.53%(5) cos :2 =1,sin :2 =0.*2- _ * . 2u = Rk cos :2 Xksin ：2100%=0.0241

19、1 0.0588 0 100% =2.41%cos% =0.8，超前，负载为容性，cos 2 =0.8, 2 ： 0, 2 =36.87sin 2 = sin -36.87 - -0.6u = Rk cos 2 Xk sin 2100%=0.0241 0.8 -0.0588 0.6 100% = -1.6%cos52 =0.8，滞后,负载为感性，cos 2 =0.8, 2 0, 2 =36.87sin 2 =sin 36.87 =0.6品*-A一*/I%.：.u = Rk cos 2 Xksin 2100%二！0.0241 0.8 0.0588 0.6 100% =5.46%当负载为纯电阻性的

20、时候，由于线圈中电阻的存在，输出电压会略下降。当负载为电感性时，变压器输出电压会比纯电阻性下降。外特性为一条下垂曲线。当负载为电容性时，变压器输出电压随电流增大而上升。3-15B一台三相变压器，原、副边绕组的12个端点和各相绕组的极性如图所示。试讲此三相变压器联结成 Y/delta-7和Y/Y-4 ,并画出联接图、相量图和标出各相绕组的端点标志。ABCZa(zEa3-16画出3-39所示各种联接法的相量图，根据相量图标出联接组号。Figure 3(a) Y/delta-1 or Y,d1Figure 4 D,D8Figure 5(c)Y/Y-8Figure 6(d) D,Y54-4 某三相感应

21、电动机的额定数据如下：PN=30kW, Un=380V, nN=1450r/min, cos如=0.80,小=88%, fN=50Hz,试求：（1）该机的极数；（2）额定转速差；（3）额定电流。解：（1）该机的同步转速可以写成：n160 fl60 50 3000l.r / min .1当极对数p=2时，n1=1500,略高于n1，所以极对数必为：(2)SN60 f160 50n1n1一 nNn1二 215001500 -14501500= 0.033Pn10330000-3Un N cos ;：N3 380 0.88 0.8-64.741 A14-6已知某三相交流电机的极对数p=3,定子槽数z

22、1=36,线圈节距y1=5/6q并联支路数a=1,采用双层分布短距迭绕组。试求：（1）用三种不同颜色画出三相绕组展开图，并将之连结成三角形接法。（2）该绕组可以接成哪几种并联支路数？解：.=36 =62p 6Zi36二32 3 2amax=2p=6。（2） 双层绕组每相有 2P=6个线圈组。可全部并联，得到最大并联支路数若全部串联，可得到每相最少支路数amin = 1 o也可以两串联，再三并联，得到 a=3条支路并联。或三串联，两并联，得到a=2条支路并联。4-10某三相交流电机定子槽数z1=36,极距 营9槽，绕组跨距y1=7槽，定子三相双层绕组丫接法。每个线圈匝数 Ny=2 ,并联支路数a

23、=1,气隙每极基波磁通 中1=0.74Wb ,气隙 谐波磁密与基波磁密的幅值之比为B5/B1=1/25 , B7/B1=1/49 ,基波及各次谐波磁场转速相等，均为1500rpm。试求：(1)基波、五次谐波和七次谐波的绕组系数；(2)相电动势中的基波、五次谐波和七次谐波分量有效值；(3)合成相电势有效值。解：Z12p60 50=21500362np 2 3 20(p3602 36036=20N1 =以电=-3 2 =24 血a y 1y1 二7= sin21- =sin -90 =0.9429ky1sin”qsin220 3sin20.3420.521=0.656k 1 =ky1kq1 =0.

24、94 0.656 = 0.617ky5y1 二7= sin5 - =sin5 90 -0.174 29qq一 25:一 25 nInsisiqsin 5 返25 20 3sin0.52.30=0.218k 5 =ky5kq5 =0.174 0.218 = -0.038ky7= sin7* =sin7 790 =0.766kq72sin7股2_93 20Sin7O 0.5.7：.qsin 3sin7 202.822=-0.177= ky7kq7 =0.7660.177)=0.136(2) E力=4.44flN1kl3 =4.44 50 24 0.617 0.74 = 2432.66V 1E：5

25、=4.44 f5N1k 55 =4.44 5 50 24 0.038E：“ =4.44 f7Nik 7：7 = 4.44 7 50 24 0.1360.74250.7449=29.96 V 1=76.6 V 1(3) E：7 : E：1 E：5 E,；7 = 2432.66 29.96 76.6 = 2539.22V 14-14某四极单相电机定子绕组串联匝数N1=100匝，基波绕组系数为k31=0.946,三次谐波绕组系数k«3=0.568。试求：(1)当通入相电流为i=1.414*5sin314tA 时，单相绕组所生的基波和三次谐波磁动势的 幅值及脉振频率；(2)若通入的相电流为i

26、 = J25sin 314t - V2 |sin (3x 314t飨 时，相电流中的三次谐 波电流能否产生基波磁动势？为什么？(3)对于项2写出相绕组所生的基波脉振磁动势表达式；(4)对于项2写出相绕组所生的三次谐波脉振磁动势表达式；(5)若通入的相电流为I=5A的直流电流，求相绕组所生的基波及三次谐波磁动势幅值各为多少？这时该磁动势是什么性质？解： f1i=q=1001Hzi2二2 3.14f3 5 =3 100-3001 Hz 1Fy1 =0.9INy =0.9 5 100 = 450AFq1 =qFy1kq1 =1 450 0.946 = 425.71A 1Fy3 -IN30.9 5 1

27、00.150IA1Fa3 =qFv3ka3 =1 150 0.568 = 85.21 Al qy。 q。(2)三次谐波电流不能产生基波磁动势。因为沿圆周分布的绕组可以使三次谐波磁动势互相抵消。Nik 1100 0.946F =0.91 中=0.9父父 5 = 212.85 女匝 /极Nik 3100 0.568 5 F* = 0.9 I 中=0.9 父父一=14.2 女匝 /极 |3p2 33-(5)通入直流电流时，绕组电流无交流分量， 所以也没有基波和谐波磁动势产生。此时定子绕组上电流无变化，转子也无法产生感应电流。4-27某三相四极50Hz感应电动机，PN=10kW, UN=380V ,

28、nN=1455rpm ,定子绕组三角形 接法。R1=1.375Ohm , X1=2.43Ohm , r2=1.04Ohm , X2=4.4Ohm , rm=8.34Ohm , Xm=82.6Ohm。额定负载时 pOhm+pdelta=205W。试用简化等值电路计算额定负载时的 定子电流、功率因数、输入功率和效率。解：U1 = ,3Un 0 = 3 380. 0 =658.18. 0 V 1I 'U1658.18. 0ImrmJ X1 二 Xm 1.375 8.34 j 2.43 82.6SN 二n Fnn1= 0.87-j 7.64 =7.69/-83.48 IA 11500 -145

29、5 =0.031500I '-U1-658.18. 02 = 7 7TqT)r +r2+ifx +x '.1.375+ +j (2.43+4.4)ri +J(X1<t + X2Q) I0 03 I JV'I S)= -17.63 j3.34 =17.94. 169.27 Ali = |lm' -I2' =0.87 - j7.64 17.63 - j3.34 =18.5- j 10.98 =21.5叱 -30.69 I.aIcos N = cos30.69 = 0.86PNPN10000N - 100%N100%100% =82.1%PnJ3U1NI

30、1Ncos，J3M380M21.51M0.864-28某三相四极50Hz感应电动机，已知输入功率 P1=10.7kW,定子铜耗Pcu1=450W,铁耗pfe=200W,转差率 S=0.029。试求此时该机的电磁功率PM,总机械功率 Pohm,转子铜耗Pcu2及电磁转矩T各为多少？ 解：Pm = R-pcu1 - pFe =10700-450-200 = 10050Wp l 1 _S PM = 1 一0.029 10050 =9758.55 W FCu2Pm -Pr= 291.45 W 160 fn1 =PW1500 卜加2 二 m 2 二 1500 =157.08 Irad / s 60PM1

31、005060I - 157.08= 63.98 IN m4-36 某三相四极 50Hz 笼式感应电动机 PN=3kW, Un=380V, In=7.25A, Y 接法，r=2.01Ohm。 空载试验数据：当空载线电压U1=380V时，I0=3.64A, p°=246W , Pq=11W;短路试验数据：当Ik=7.05A时，短路线电压 Uk=100V而Pk=470W。假设附加损耗忽略不计，短 路特性为线性，且 X1 =X2；O试求：解:(2)参数 X1(r,rm,Xm,r2该机的cos(f)N及 小(不考虑温度的影响)PFe -P0 -m1l2r1 -p; - 246 -3 3.642

32、 2.01 -11 -155.1 W 1Z0PFe22 mJ。U1I0155.1. 12 =3.90 门 13 3.642380,1=104.4 心 13.64_ P0r02mM246.2 =6.19 "3 3.64X0 =Z；二 r； = 104.42 -6.192 =104.22 心】5-1某三相绕绕式感应电动机的额定数据如下：PN=7.5kW , Un=380V , In=15.1A , nN=1450rpm,为=2.0。试求：(1)临界转差率 Sm和最大转矩 Tm； (2)写出固有机械特解:性实用表达式;(3)该机的固有启动转矩倍数KM。m3P60 50 30001=1500

33、 k / min2O n1 - AnSn 二n11500 -1450 cc” = 0.0331500Sm =Sn m M -1 =0.033 2 、22-1 =0.124Tn =9550Pn/An =9500 5 = 49.141N *ml 1450Tm = , *Tn =2 49.14 = 98.281N *ml(2)固有机械特性为2Tm2 98.2824.373SSSm- S0.124 -S20.015SmS 0.124 S= 0.49Tn2Tm2 2Tn旦 Sm 一 1. 0.124Sm y 0.124 iTqKm Q=0.49tn5-5某三相笼型感应电动机额定数据如下：PN=300kW, Un=380V, In=527A , nN=1450rpm ,启动电流倍数K|=6.7,起动转矩倍数 Km=1.5,过载能力 为=2.5。定子三角形接法。试 求：(1)直接起动时的电流IQ与转矩Tq；(2)如果供电电源