《电机与拖动基础》习题解答

《电机与拖动基础》习题解答第一章直流电机原理P331-21一台并励直流发电机=16kW,=230V,=69.6A,=1600r/min,电枢回路电阻=0.128,励磁回路电阻=150,额定效率=85.5%.试求额定工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：===1.53A=+=69.6+1.53=71.13A=+=230+=239.1V===647.6W==17kW输出功率===18.7kW1-29并励直流发电机=7.5kW,=220V,=40.6A,=3000r/min,Ra=0.213.额定励磁电流=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：=-=40.6-0.683=40AP1===8932W===84%=9550=9550=24N·m=Ra=0.213=341W==150WWT=9550=9550=27N·m=27-24=3N·m第二章电力拖动系统的动力学P482-9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，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与转速n差不多成反比即常数。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）电枢回路总电阻为时的人为特性。（2）电枢回路总电阻为的人为机械特性。（3）电源电压为，电枢回路不串入电阻时的人为机械特性。（4）电源电压为,电枢不串入电阻，时的人为机械特性。解：已知，，，，。电枢回路总电阻为时：，，根据（1058，0）和（529.3，606）两点可画出曲线1。电枢回路总电阻为时：，，根据（1058，0）和（-1057，606）两点可画出曲线2。电源电压为，时：，，根据（529，0）和（473，606）两点可画出曲线3。，，时：，，，根据（2115，0）和（2004，606/2）两点可画出曲线4。（图略）3-30型他励直流电动机，，，，，采用电枢串电阻分三级起动，最大起动电流为，试计算各级起动电阻值。解：，，，，，满足要求。，，，，，。3-35他励直流电动机，，，，，采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速，最高理想空载转速，试求：（1）时的最低转速及此时的静差率。（2）拖动恒功率负载时的最高转速。（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。（1），，，，，。（2）拖动恒功率负载时应采用弱磁调速。，，，，，。（3）调速范围应将两种方法合并考虑。。3-36一台他励直流电动机，，，，，电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流为，试求：（1）采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？（2）采用电压反接制动停车，电枢中应串入多大电阻？（3）两种制动方法在制动到时，电磁转矩各是多大？（4）要使电动机以的转速下放位能负载，，采用能耗制动运行时，电枢应串入多大电阻？解：（1），，（2）反接制动时：（3）采用能耗制动方法在制动到时，电磁转矩。采用电压反接制动方法在制动到时：（4）当时3-37一台他励直流电动机，，，，，，拖动一台起重机的提升机构，已知重物的负载转矩，为了不用机械闸而由电动机的电磁转矩把重物吊在空中不动，问此时电枢回路应串入多大电阻？解：重物吊在空中不动，则，。3-44他励直流电动机的数据为，，，，。系统总飞轮矩，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。试求反抗性负载及位能性负载两种情况，求：（1）反接制动使转速自降到零的制动时间。（2）从制动到反转整个过渡过程的及的解析式，并大致画出过多过程曲线。解：（1），应串入电阻，，，。（2），，位能性负载，。反抗性负载第四章变压器P1314-2一台三相变压器,U1N/U2N=10/6.3kVSN=100kVA,Y，d联结，求一次侧和二次侧额定电流。解：4-8单相变压器SN=5000kVA，铁心柱有效截面积为S=1120cm2，Bm=1.45T，求高，低绕组匝数。解：4-9一台单相变压器，U1N/U2N=220/110V,N1=300匝，N2=150匝，f=50Hz,铁心密度为Bm=1.2T，求铁心柱有效面积。解：4-18单项变压器在低压侧加电压做空载实验，测的数据为在高压侧加电压做短路实验测的数据为，实验温度25℃为求折算到高压侧的励磁参数和短路参数，画出形等值电路。解：变比k=在低压侧做空载实验则折算后高压侧折算后高压侧在高压侧做电压做短路实验则：

形等值电路：4-18三相变压器SN=1800kVA，，Y，d11联结,加额定电压时的空载损耗P0=6.6kW,短路电流额定时的短路损耗为PK=21.2kW,求额定负载cos=0.8时的效率及效率最大时的负载参数.解：=98.1%4-24画出三相变压器的Y,y8,Y,y10,Y,d7,Y,d9连接组的接线图.解:(1)Y,y8(3)Y,d74-33一台自耦变压器，，,I2=200A试求绕组各部分电流，传导功率和感应功率。解：变比感应功率（电磁功率）传导功率P传导=U2I1=180163.6=29448第五章三相异步电动机原理P1785-6一台三相交流电机，定子是三相对称单层绕组，已知极数2p=4，定子槽数Z1=36,并联支路数a=1,元件节距y=t.(1)画出槽电动势星形图，（2）画出U相绕组展开图；（3）求基波绕组系数；（4）如果每极磁通=0.0172w,频率f=50Hz,每个元件的匝数N=10,求基波相电动势。解：(1)槽距角=(2)U相绕组展开图（略）（3）=1（4）5-13证明两组对称绕组（空间位置差电角度）流过两相对称电流（时间差）时产生的是圆形旋转磁动势。证明：设两相对称绕组流过两相对称电流后产生两相脉振磁势为+==可见这是一个圆形旋转次动势。证毕5-26异步电动机,,,,=975r/min,=0.8,=50Hz,试问该电机的极对数P,额定转差率和额定负载时的效率各为多少?解：=0.025=3=79.021kW=94.9%5-27一台异步电动机,输入功率=8.6kW,定子铜损耗,铁损耗=210W,转差率s=0.05,试求电磁功率、转子铜损耗和总机械功率。解：=--=-425-210=7965W=S=0.057965=398.25W7965=7566.75W5-29三相异步电动机=28kW,=380v,=950r/min,=0.88,=50Hz,额定运行时,,=1.1kW,忽略,试求(1)额定转差率;(2)总机械功率,电磁功率和转子铜损耗;(3)输入功率及效率;(4)定子额定电流.解：（1）（2）=1.53kW(3)A第六章三相异步电动机的电力拖动P2416-24.三相异步电动机2P=4,,在额定负载下，保持＝常数，将定子频率降至25HZ时，电动机的调速范围和静差率各是多少？答：2P=46-33.一台三相六极笼型异步电动机的数据为：，定子绕阻Y联结，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。解：（1）(2）（3）(4）6-34．一台三相绕线转子异步电动机有关数据为：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）计算解：（1）（2）（3）（4）列表如下：S00.040.1830.40.60.81T（）09962388180613321038846（图略）（5）6-35一台三相绕线转子异步电动机，额定数据为：定子绕阻Y联结，电动机拖动恒转矩负载，再固有机械特性上稳定运行，当突然在转子电路中串入三相对称电阻R=1，求：（1）在串入转子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，电动机转子电流是否变化？解：（1）=0.7312=149突串电阻瞬间，S来不及变，在同一值下有：（2）A点转差率：S=0.03，S=2.4（舍去）忽略空载损耗：（3）因为拖动的是恒转矩负载，所以转子电流有功分量是不变的。6-41．一台绕线转子异步电动机有关数据为：转子回路每相串入电阻为时，求转子串电阻调速的（1）调速范围；（2）最大静差率；（3）拖动恒转矩负载时的各级转速。解：（1）当时当时当时（2）调速范围（3）各级转速分别为6-42一台鼠笼型三相异步电动机有关数据为：采用变频调速，保持恒定，若调速范围与上题相同，试计算（1）最大静差率；（2）频率为时电动机的转速.解：（1）最大静差率：（2）已知上题中当频率为时当频率为时6-45．一台绕线转子异步电动机的技术指标为：定转子均为Y联结，该电动机的反抗性负载，（1）要求启动转矩时，转子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，转子每相应串入多大电阻？解：（1）要求则 得当时当时（2）在固有机械特性上反接制动瞬间第七章同步电动机P2607-1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：同步电动机转子转速与旋转磁场的转速必须相等，不能有转速差，因为一有转速差，定转子磁极的相对位置就不断变化，在一段时间内磁极异性相吸，转子受磁拉力，过180°后同性相排斥，转子受推力，这样交替进行，转子所受平均力矩为零，电动机不能运动。而异步电动机在电动状态下运行时，转子转速总要比