电机与拖动基础课后习题答案

1、 第一章1 . 1 一台直流电动机的数据为:额定功率 =25 kW ,额定电压 =220 V ,额定转速 =1 500 r /min,额定效率 =86 .2 %。试求: ( 1 )额定电流; ( 2 )额定负载时的输入功率 。 解：（1）直流电动机的:额定功率 （2） 1 . 2 一台直流发电机的数据为:额定功率=12 kW ,额定电压=230 V ,额定转速=1 450 r /min,额定效率=83 .5 %。试求: ( 1 )额定电流; ( 2 )额定负载时的输入功率 。 解：（1）直流发电机的:额定功率 （2）1 . 3 一台直流电机,已知极对数p=2 ,槽数Z和换向片数K均等于22 ,

2、采用单叠绕组。 ( 1 )计算绕组各节距; ( 2 )求并联支路数。 解：（1）第一节距 ,为短距绕组。 单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即 第二节距 (2) 并联支路数等于磁极数,为4。1 . 4 一台直流电机的数据为:极数2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 。当转速为1 000 r /min时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少? 解：当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30, 换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件, 每一条支路有一个元件被

3、短路,则电刷间的电动势为=2910=290V ;每一条支路的电阻为 ,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为 当电枢绕组为单波绕组时, 绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60, 换向器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为每一条支路的电阻为 电刷间的电阻为 1 . 5 已知一台直流电机的极对数p=2 ,元件数S= Z = K=21 ,元件的匝数=10 ,单波绕组,试求当每极磁通=1 . 42 × Wb,转速n =1 000 r /min时的电枢电动势为多少? 解：单波绕组并联支路对数a=1, 电枢总导体数 电枢电动势 1 . 6 一台直流电机,极数2 p=6

4、 ,电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流=10 A ,气隙每极磁通=0 . 21 Wb 。试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?如把绕组改为单波绕组,保持支路电流的数值不变,电磁转矩又为多大? 解: 电枢绕组为单叠绕组时,并联支路对数a=p=3, 电磁转矩 如果把电枢绕组改为单波绕组, 保持支路电流的数值不变,则电磁转矩也不变,仍为 133.69,因为无论是叠绕组还是波绕组,所有导体产生的电磁转矩的方向是一致的, 保持支路电流不变,就保持了导体电流不变,也就保持了电磁转矩不变。 也可以用计算的方法: 单叠绕组时并联支路数为6, 支路电流 改为单波绕组, 保持支路电流的数值不变,仍为,而并

5、联支路数为2 (a=1), 电枢电流 电磁转矩 。 1 . 7 一台他励直流电机,极对数p=2 ,并联支路对数a =1 ,电枢总导体数N=372 ,电枢回路总电阻=0 .208 ,运行在U=220 V ,n =1 500 r /min, =0 . 011 Wb的情况下。 =362 W ,=204 W ,试问: ( 1 )该电机运行在发电机状态还是电动机状态? ( 2 )电磁转矩是多大? ( 3 )输入功率、输出功率、效率各是多少? 解: (1) ,低于电源电压U=220 V,所以电机运行在电动机状态。 (2) (3) 输入功率 输出功率 =14575W=14.575KW 效率 =89.5%1

6、. 8 如果直流电机的电枢绕组元件的形状如题1 . 8图所示,则电刷应放在换向器的什么位置上? N 极 题1 . 8图 某种电枢绕组 元件的形状 解: 电刷在换向器的位置应使被电刷短路的元件感应电动势为零。对于对称元件,电刷中心线与磁极中心线重合。对于题中的不对称元件,当电枢旋转,使该元件中心线与N极中心线对齐时, 电刷应将该元件短路,若换向片宽度为B,则电刷中心线偏离磁极中心线的偏移量,是元件第一节距。1 .9 一台并励直流电动机的额定数据为: =220 V , =92 A , =0 . 08 ,=88 . 7 , =86 %,试求额定运行时: ( 1 )输入功率; ( 2 )输出功率; (

7、 3 )总损耗; ( 4 )电枢回路铜损耗; ( 5 )励磁回路铜损耗; ( 6 )机械损耗与铁损耗之和。解: ( 1 )输入功率 ( 2 )输出功率 ( 3 )总损耗 (4) 电枢回路铜损耗 ( 5 )励磁回路铜损耗 ( 6 )机械损耗与铁损耗之和为 1 . 10 一台并励直流电动机的额定数据为, =17 kW , =92 A , =220 V ,=0 . 08 , =1 500 r /min,电枢回路总电阻R=0 .1 ,励磁回路电阻=110 ,试求: ( 1 )额定负载时的效率; ( 2 )额定运行时的电枢电动势; ( 3 )额定负载时的电磁转矩。 解: ( 1 )额定负载时的输入功率

8、=84% (2) ( 3 )额定负载时的电磁转矩 1 .11 一台并励直流发电机,电枢回路总电阻=0 . 25 ,励磁回路电阻=44 ,当端电压=220 V ,负载电阻=4 时,试求: ( 1 )励磁电流和负载电流; ( 2 )电枢电动势和电枢电流; ( 3 )输出功率和电磁功率。解: (1) (2) =220+0.2560=235 V (3) 输出功率 =22055=12100W=12.1KW 电磁功率 =12.1+ = 12.1+0.9 +1.1=14.1KW1 . 12 一台他励直流发电机,额定转速为1 000 r /min,当满载时电压为220 V ,电枢电流为10 A ,励磁电流保持

9、为2 .5 A 。已知在n =750 r /min时的空载特性如下表所列:If/A0.41.01.62.02.52.63.03.64.4Ea/V3378120150176180194206225试求: ( 1 )转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A时的空载电动势; ( 2 )如果将发电机改为并励,且n =,为保持同样的空载电动势,磁场回路的电阻应为多少? ( 3 )如果保持磁场回路电阻不变,电机为并励,此时能够自励建压的临界转速为多少? ( 4 )如果保持n =,电机为并励,此时能够自励建压的临界电阻为多少? 解: (1) 与n成成正比,转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A时的空载电动势为 (2) , , 时的电压U=220V,可知电枢电阻压降为 234.7-220=14.7V, 电枢电阻为14.7/10=1.47,将发电机改为并励,设励磁电流要增加X,为(2.5+X),X比较小，可以认为与励磁电流成比例增大为,空载时电枢电流就是励磁电流,产生的电枢电阻压降为,保持同样的空载电动势234.7V不变,得到方程式(938.8-14.7)X=36.75 X=36.75/924.1=0.0398A=2.5+0.0398=2.5398A磁场回路的电阻为 (3) 当磁场回路的电阻为92.4不变时,要产生如表中的最小励磁电流0.4A时, 励磁绕组电压为0.492.4=36.96V