例题思考题习题

例题思考题习题CP2电力拖动思考题2.1选择题(1)电动机经过速比j=5的减速器拖动工作机构，工作机构的实际转矩为20N.m，飞轮矩为1N.m²，不记传动机构损耗，折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为（D）。A.20N.m，5N.m²B.4N.m，1N.m²C.4N.m，0.2N.m²D.4N.m，0.04E0.8N.m，0.2N.m²F.100N.m，25N.m²(2)恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为80N.m，忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际负载转矩应为（D）。A.8N.mB.64N.mC.80N.mD.640N.mE.800N.mF.100N.m(3)电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/min,工作机构转速为100r/min，传动效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为120N.m，电动机电磁转矩为20N.m，忽略电动机空载转矩，该系统肯定运行于（C）。A.加速过程B.恒速C.减速过程2.2电动机拖动金属切削机床切削金属时，传动机构损耗由电动机还是负载负担？2.3起重机提升重物与下放重物时，传动机构损耗由电动机还是重物负担？提升或下放同一重物时，传动机构损耗的转矩一样大吗？传动机构的效率一样高吗？例题2.1下图所示的电力拖动系统中，已知飞轮矩GDa²=14.5N.m²，GDb²=18.8N.m²，GDƒ²=120N.m²，传动效率η1=0.91，η2=0.93，转矩Tƒ=85N.m，转速n=2450r/min，nb=810r/min，nf=150r/min，忽略电动机空载转矩，求：折算到电动机轴上的系统总飞轮矩GD²；折算到电动机轴上的负载转矩TF。解：（1）系统总飞轮矩IN=PN/UN=(20×103)/230=86.96A励磁电流If=UN/Rf=230/73.3=3.14A电枢绕组电流Ia=IN+If=86.96+3.14=90.1A电枢回路铜损耗PCua=Ia2Ra=1266W励磁回路铜损耗PCuf=If2Rf=723W电磁功率PM=EaIa=P2+PCua+PCuf=21989W总损耗ΣP=PCua+PCuf+Pm+PFe+Ps=3198W输入功率P1=P2+ΣP=23189W效率η=P2/P1=86.25％3-6一台四级他励直流电机，电枢采用单波绕组，电枢总导体数z=372，电枢回路总电阻Ra=0.208Ω。当此电机运行在电源电压U=220V，电机的转速n=1500r/min，气隙每极磁通Φ=0.011Wb，此时电机的铁损耗PFe=362W，机械磨损损耗Pm=204W（忽略附加损耗）。（1）该电机运行在发电机状态，还是电动机状态？电磁转矩是多少？输入功率和效率各是多少？解：（1）先计算电枢电动势Ea。已知单波绕组的并联支路的对数a=1，所以CE=pz/60a=（2×372）/（60×1）=12.4Ea=CEΦN=12.4×0.011×1500=204.6V<U电机运行于电动机状态。电磁转矩Ia=(U-Ea)/Ra=74AT=PM/Ω=EaIa/(2∏n/60)=96.38N·m3（输入功率）P1=UIa=16280W输出功率P2=PM-PFe-Pm=14574W总损耗ΣP=P1-P2=1706W效率η=P2/P1=89.5%3-7一台并励直流电动机，PN=96ＫＷ，ＵＮ＝440Ｖ，ＩＮ＝255Ａ，ＩｆＮ＝5Ａ，ｎＮ＝500ｒ／min,电枢回路总电阻Ra=0.078Ω,ｎＮ＝500ｒ／min忽略电枢反应的影响，试求：额定输出转矩；在额定电流时的电磁转矩。解（1）额定的输出转矩T2N=PN/Ω=(9.55PN)/ｎＮ=1833.5N·m(2)额定电流时的电磁转矩Ia=ＩＮ-ＩｆＮ=250AEaN=Ua-IaRa=420.5VPM=EaIa=105125WT=PM/Ω=2008N·m3-8一台他励直流电动机额定功率PN=96KW，ＵＮ＝440Ｖ，额定电流ＩＮ＝250Ａ，额定转速ｎＮ＝500ｒ／min，电枢回路总电阻Ra=0.078Ω，忽略电枢反应的影响，试求：理想空载转速n0；固有机械特性的斜率β；解（1）电动机的CeΦN=(UN-INRa)/nN=0.841理想空载转速n0=UN/CeΦN=523.2r/min电动机的CtΦN=9.55CeΦN=8.03斜率β=Ra/(CtΦNCeΦN)=0.01163-9某他励直流电动机额定功率PN=22KW，额定电压ＵＮ＝220Ｖ，额定电流ＩＮ＝115Ａ，额定转速ｎＮ＝1500ｒ／min，电枢回路总电阻Ra=0.1PN=17KW，UN=220V，ｎＮ＝1500ｒ／min，Ω，忽略空载转速T0,电动机拖动恒转矩负载ＴＬ＝0.85TN（TN为额定电磁转矩)运行,求稳定运行时电动机转速、电枢电流及电动势。解电动机的CeΦN=(UN-INRa)/nN=0.139理想空载转速n0=UN/CeΦN=1582.7r/min额定转速差ΔnN=n0-nN=82.7r/min负载时转速差Δn=βＴＬ=0.85ΔnN=70.3r/min电动机运行转速n=n0-Δn= 1512.4r/min电枢电流Ia=ＴＬ/CtΦN=0.85IN=电枢电动势Ea=CeΦNn=210.2V或Ea=UN-INRa=210.2V思考题3-3直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率？答：指转轴上输出的机械功率。3-11一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的60%，而励磁电流、电枢电流都不变，则（A).Ea下降到原来的60%B、T下降到原来的60%C、Ea和T都下降到原来的60%D、端电压下降到原来的60%3-17改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？答:旋转方向不变。并励直流电动机它的电枢和磁场是并联的，改变电源极性时，电枢的电流方向改变了，可是磁场的电流方向也改变了。所以旋转方向不变。3-18改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？答:旋转方向不变。并励直流电动机它的电枢和磁场是串联的，改变电源极性时，电枢的电流方向改变了，可是磁场的电流方向也改变了。所以旋转方向不变。习题3-1某他励直流电动机的额定数据为：PN=17KW，UN=220V，ｎＮ＝1500ｒ／min，ηN=0.83,。计算IN、T2N及额定负载时的P1。3-3一台直流电机的极对数p=3，单叠绕组，电枢总导体数N=398，气隙每极磁通为2.1×10-2Wb，当转速分别为1500ｒ／min和500ｒ／min时，求电枢感应电动势的大小。若电枢电流Ia=10A，磁通不变，电磁转矩是多大？3-4某他励直流电动机的额定数据为：PN=6KW，UN=220V，ｎＮ＝1000ｒ／min，PCua=500W，P0=395W。计算额定运行时电动机的T2N，T0，TN，PM，ｎＮ及Ra.3-7某他励直流电动机的额定数据为：PN=7.5KW，UN=220V，IN=40A，ｎＮ＝1000ｒ／min，Ra=0.5Ω。ＴＬ＝0.5TN恒转矩负载运行时，电动机的转速及电枢电流是多大？CP4他励直流电机的运行例题4-1某他励直流电动机，额定功率PN=96KW，额定电压UN=440V，额定电流IN=250A，额定转速nN=500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.078Ω，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。（1）若采用电枢回路串电阻启动，启动电流IS=2IN（2）若采用降压启动，条件同上，求电压应降至多少并计算启动转矩。解：电枢回路串电阻启动，应串电阻RS=(UN/IS)-Ra=0.802Ω额定转矩TN≈（9.55PN）/nN=1883.5N·m启动转矩TS=2TN=3667N·m降压启动时，启动电压US=ISRa=39V启动转矩TS=2TN=3667N·m4-2某台他励直流电动机，额定功率PN=22KW,额定电压UN=220V,,额定电流IN=115A,额定转速nN=1500r/min,电枢回路总电阻Ra=0.1Ω，忽略空载转矩T0，电动机带额定负载运行时，要求把转速降到1500r/min,计算：采用电枢串电阻调速需串入的的电阻值;采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少；上述两种调速情况下，电动机的输入功率和输出功率（输入功率不及励磁回路之功率）。解：（1）先计算CeΦNCeΦN=(UN-INRa)/nN=0.139V/(r·min-1)理想空载转速n0=UN/(CeΦN）=1582.7r/min额定转速降落ΔnN=n0-nN=82.7r/min电枢串电阻后转速降落Δn=n0-n=582.7r/min电枢串电阻为R，则有(Ra+R)/Ra=Δn/ΔnNR=0.605Ω降低电源电压的理想空载转速N01=n+ΔnN=1082.7r/min降低后的电源电压为U1，则U1/UN=n01/n0U1=150.5V电动机降速后，电动机输出转矩T2=(9550PN）/nN=140.1N·m输出功率P2=T2Ω=14670W电枢串电阻降速时，输入功率P1=UNIN=25300W降低电源电压降速时，输入功率P1=UNIN=17308W思考题4-3图4.29所示为一台空载并励直流电动机的接线，已知按图（a）接线时电动机顺时针启动，请标出按图(b)、(c)、（d)接线时，电动机的启动方向。4-6降低磁通升速的他励直流电动机不能拖动太重的负载，除了电流过大不允许以外，请参考图4.30分析一下其他的理由。习题4.1Z2-71他励直流电动机的额定数据为：PN=17KW,UN=220V,,IN=90A,nN=1500r/min,Ra=0.147Ω。（！）求直接启动时的启动电流；拖动额定负载启动，若采用电枢回路串电阻启动，要求启动转矩为2TN,问应串入多大的电阻；若采用降电压启动，电压应降到多大？4.2Z2-51他励直流电动机的额定数据为：PN=7.5KW,UN=220V,,IN=41A,nN=1500r/min,Ra=0.376Ω，拖动横转矩负载运行，TL=TN,把电源电压降到150V。电源电压降低了但电动机转速还来不及变化的瞬间，电动机的电枢电流及电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转矩是多少？稳定运行转速是多少？4.2Z2-51他励直流电动机的额定数据为：PN=7.5KW,UN=220V,IN=41A,nN=1500r/min,Ra=0.376Ω，拖动横转矩负载运行,若把磁通减下到Φ=0.8ΦN，不考虑电枢电流过大的问题，计算下述两种情况下，改变磁通前（ΦN）后（0.8ΦN）电动机拖动负载稳定运行的转速。TL=0.5TNTL=TN4.34.8一台他励直流电动机的PN=17KW,UN=110V,,IN=185A,nN=1000r/min,已知电动机最大允许电流Iamax=1.8IN,电动机拖动TL=0.8TN若采用能耗制动停车，电枢应串入多大的电阻；若采用反接制动停车，电枢应串入多大的电阻；两种制动方法在制动开始瞬间的电磁转矩各是多大；两种制动方法在制动到n=0时的电磁转矩各是多大；CP5变压器例题5-1一台三相电力变压器，Ｙ/Y接法，额定容量SN=100KV·A，额定电压U1N/U2N=6000/400V，额定电流I1N/I2N=9.62/144.3A，每相参数：一次绕组漏阻抗Z1=R1+jX1=(4.2+j9),励磁阻抗Zm=Rm+jXm=(514+j5526)Ω。计算：励磁电流及其与额定电流的比值；空载运行时的输入功率；一次相电压、相电动势及漏阻抗压降，并比较它们的大小；解（1）励磁电流Z1+Zm＝4.2+j9+514+j5526＝5559.2∠84.65º（Ω）5-2一台三相电力变压器的额定容量SN＝750kV·A，额定电压U1N/U2N＝10000/400V，Yy接法。已知每相短路电阻RK＝1.40Ω，短路阻抗XK＝6.48Ω。该变压器一次侧接额定电压，二次侧接三相对称负载运行，负载为Y接法每相负载阻抗ZZ＝0.20+j0.07。计算：（1）变压器一、二次电流；（2）二次电压；（3）输入及输出的有功功率和无功功率；（4）效率。解一、二次电流（均指线值）、变比负载阻抗忽略I0，采用简化等值电路计算。从一次侧看进去每相总阻抗一次电流二次电流(2)二次电压（指线值）（3）一次功率因数角输入有功功率输入无功功率

二次功率因素

二次有功功率

输出无功功率

（4）效率

例5—3某台三相电力变压器SN＝600KVA，U1N/U2N＝10000/400V，Dy－11接法，短路阻抗ZK＝1.8+j5Ω。二次带Y接的三相负载，每相负载阻抗ZZ＝0.3+j0.1Ω,计算该变压器的以下几个量：(1)一次电流I1及其与额定电流I1N的百分比β1;(2)二次电流I2及其与额定电流I2N的百分比β2;(3)二次电压U2及其与额定电压U2N相比降低的百分值；(4)变压器输出容量。

解一次电流计算。变比负载阻抗

从一次侧看进去每相阻抗

一次电流

一次额定电流

（2）二次电流计算二次电流二次侧额定电流（3）二次电压计算。二次电压

二次侧电压比额定值降低二次侧电压降低的百分比（4）变压器的输出容量思考题5.5两台变压器的一、二次绕组感应电动势和主磁通规定正方向如图5.47(a)、(b)所示,试分别写出E·1=f(Φ·m)及E·2=f(Φ·m)的关系式。5-475.6某单相变压器额定电压为220/110V,如图5.2所示,高压边加220V电压时,励磁电流为I0。若把X和a连在一起,在Ax加330V电压,励磁电流是多大?若把X和x连在一起,Aa加110V电压,励磁电流又是多大?5-25.8变压器一次漏阻抗Z1=R1+jX1的大小是哪些因素决定的?是常数吗?答：变压器原边漏阻抗中的R1是原绕组电阻。X1是原绕组漏电抗,满足X1=ωLs1,其中Ls1是原绕组单位电流产生的原绕组漏磁链数,其大小与原绕组的匝数及漏磁路的磁阻有关;因此X1与变压器的频率、原绕组匝数及漏磁路磁阻有关。对某台具体的变压器来讲,这些因素都固定不变,因此X1也就是常数。5.10变压器空载运行时,电源送入什么性质的功率?消耗在哪里?答变压器空载运行时,电源送入最多的是无功功率,主要消耗在铁心磁路中,用于建立主磁场;还有很小一部分消耗在漏磁路中。电源还送入较少的有功功率,主要消耗在铁心磁路中的磁滞63和涡流损耗;还有很小部分消耗在绕组的电阻上。5.15选择正确结论。(1)变压器采用从二次侧向一次侧折合算法的原则是。A.保持二次侧电流I2不变B.保持二次侧电压为额定电压C.保持二次侧磁通势不变D.保持二次侧绕组漏阻抗不变(2)分析变压器时,若把一次侧向二次侧折合,则下面说法中正确的是。A.不允许折合B.保持一次侧磁通势不变C.一次侧电压折算关系是U′1=kU1D.一次侧电流折算关系是I′1=kI1,阻抗折算关系是Z′1=k2Z1。(3)额定电压为220/110V的单相变压器,高压侧漏电抗为0.3Ω,折合到二次侧后大小为。A.0.3ΩB.0.6ΩC.0.15ΩD.0.075Ω(4)额定电压为220/110V的单相变压器,短路阻抗Zk=0.01+j0.05Ω,负载阻抗为0.6+j0.12Ω,从一次侧看进去总阻抗大小为。65A.0.61+j0.17ΩB.0.16+j0.08ΩC.2.41+j0.53ΩD.0.64+j0.32Ω(5)某三相电力变压器的SN=500kV·A,U1N/U2N=10000/400V,Y,yn接法,下面数据中有一个是它的励磁电流值,应该是。A.28.78AB.50AC.2AD.10A(6)一台三相电力变压器的SN=560kV·A,U1N/U2N=10000/400V,D,y接法,负载运行时不计励磁电流。若低压侧I2=808.3A,高压侧I1应为。A.808.3AB.56AC.18.67AD.32.33A5.17某单相变压器的SN=22kV·A,U1N/U2N=220/110V,一、二次侧电压、电流、阻抗的基值各是多少?若一次侧电流I1=50A,二次侧电流标幺值是多大?若短路阻抗标幺值是0.06,其实际值是多大?5.6一台单相降压变压器额定容量为200kV·A,额定电压为1000/230V,一次侧参数R1=0.1Ω,X1=0.16Ω,Rm=5.5Ω,Xm=63.5Ω。带额定负载运行时,已知I1N