电机与拖动基础练习及答案

电机与拖动基础》习题第1章直流电机原理1-1一台并励直流发电机P=16kW,U=230V,I=69.6A,n=1600r/min,电枢NNNN回路电阻R=0.128Q，励磁回路电阻R=150Q，额定效率耳=85.5%.试求额定工afN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：U230I=—解：U230I=—N= —fNR150=1.53AI=I+I=69.6+1.53=71.13AaNNfNE=U+1R=230+71.13x0.128=239.1VaNNaNap=I2R=71.132x0.128=647.6WcuaaNaEI=239.1x71.13=17kW161685.5%85.5%=18.7kW161685.5%85.5%=18.7kWP输出功率P=~N=1N耳N1-2并励直流发电机P=7.5kW，U=220V，I=40.6A，n=3000r/min，N N N NRa=0.213Q。额定励磁电流I=0.683A，不计附加损耗，求电机工作在额定状态fN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：I=I-I=40.6-0.683=40AaNfNP1=UI=220x40.6=8932WNN耳=£nx100%=7500x100%=84%np 89321T=9550 =9550x=丄=24N・mn 3000Np=I2Ra=402x0.213=341WcuaaR=Un= =322QfI0.683fN

p=I2・R=U•I=220X0.683=150WcuffNf NfNp二P-P-p-p二8932-7500-341-150二94101NcuacufP二p-p-p二8932-341-150二8441WM1cuacufp 8.441T=9550件=9550 =27N・mn 3000NT二T—T=27-24=3N・m021-3一台直流电动机，其额定功率PN=160kW，额定电压Un=220伏，额定效率n=90%，求该电动机的输入功率及额定电流。因为P=UI耳N NNN解：输入功率NP 因为P=UI耳N NNN解：输入功率NP N—U耳NN所以额定电流160=10.97.78160x103220x0.9(kW)二808.1(A)第2章电力拖动系统的动力学2-1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T*n2，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L同速度下负载转矩T与转速n差不多成反比即T-n沁常数。LL2-2某他励直流电动机数据如下：PN=40kW，UN=220V，IN=210AnN=750r/min。试计算其固有机械特性。解：Ra1(220x解：Ra1(220x210—40X103(_2 2102N——N NI2N

C①eNU-1R=—N N_aC①eNU-1R=—N N_anN220--210x0.07750=0.2737Un= n—0C①eN2200.2737=804(r/mim)RB= a NCC①2eMNRa 9.55(C①)2eN0.079.55x0.27372=0.09782-3一台他励直流电动机，铭牌数据为P二60kW,U二220V,I二305A,N N Nn=1000r/min，试求：（1）固有机械特性并画在坐标纸上。（2）T二0.75T时NN解:⑴已=Un-讥，的转速。（3）转速n解:⑴已=Un-讥，E=220E=220-305x0.038，C①二“enN220-305x0.038—=0.208，1000(UI-Px103]NN N1(220x305-60x103、1…咚J2[ 3052 )a二0.380，12RaU220 1058/.n=4= =1058r/mm，0C① 0.208eT=9.55C①I=9.55x0.208x305=606N•m。N eN根据(1058，0)和(1000，606)两点可画出机械特性。(2)当T=0.75T时的转速：Nn=-U^- Ra T=丄竺- 0308x0.75x606=1058-41.8=1016.2r/minC①C①C① 0.2089.55x0.2082e eT(3)当n=1100r/min时的I:aU-E-NU-E-N■a220-0.208x1100 =-232A。0.038可见当n=1100r/min>n0=1058r/min时电动机运行在回馈制动状态。2-4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0.5R时的人为特性。（2）电枢回路总电阻为2R的人为机械特性。（3）电NN

源电压为0.5U，电枢回路不串入电阻时的人为机械特性。（4）电源电压为U,NN电枢不串入电阻，①二0.5①时的人为机械特性。N解：已知R=解：已知R=1a2UI-PX103N^ N—I2N二0.0380U-IRC①=f—=0.208,eN nN220305=0.72102200.208220305=0.72102200.208=1058r/minUN 0.5C①eN=2115r/min'n=2115-0.368T，T二9.55C①I=606N•mN eNNUn= n—0C①eN（1） 电枢回路总电阻为0.5R时：Nn=1058-0.550.721x606=1058-528.7=529.3r/min，n=1058—0.873T,9.55X0.2082根据（1058，0）和（529.3，606）两点可画出曲线1。（2） 电枢回路总电阻为2R时：Nn=1058- ■ x606=1058-2115=-1057r/min，n=1058—0.761T,9.55X0.2082根据（1058，0）和（-1057，606）两点可画出曲线2。（3） 电源电压为0.5U，R=0时：Nc0.038n=0.5x1058- x305=529-56=473r/min，n=529—0.092T，0.208根据（529，0）和（473，606）两点可画出曲线3。（4） ①二0.5①，U=U，R=0时:N NcR 0.038x305n=n一aI=2115一 =2115一111=2004r/mm，0 0.5C① a 0.5x0.208eN根据（2115，0）和（2004，606/2）两点可画出曲线4。（图略）2-5Z-71型他励直流电动机，P=7.5kW，I=85.2A，n=750r/min，

2 N N NR=0.1290，采用电枢串电阻分三级起动，最大起动电流为21，试计算各级起aN动电阻值。解：I二21二2x85.2二170.4A,1NR二一

aR二一

a32(UI-PX103、-—N~N N I2N二2xI】。085・2—"5二0.172。385.22R 両6［力—R 両6［力—st3二3 二1./1,R30.129a(1)An二n—n,C①N0NeNU—IRN N_anN440—76x0.3761500=0.411,R= = =0.646。,九二st3 I170.41I170.4I=1= =99.6A=1.171，满足要求。TOC\o"1-5"\h\z2九1.71 NR二九R二1.71x0.129二0.226。,st1 aR二九2R二1.712X0.129二0.377。,st2 aR二0.646。,st3r二R—R二0.226—0.129二0.097。,st1 st1 ar二R—R二0.377—0.226二0.151。，st2 st2 st1r二R—R二0.646—0.377二0.269。。st3 st3 st22-6他励直流电动机P=29kW,U二440V,I二76A,n二1000r/min,N N N NR=0.376。,采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速an二250/mi,n最高理想空载转速n 二1500r/min，试求：（1）T二T时0min 0max N的最低转速及此时的静差率。（2）拖动恒功率负载P二P时的最高转速。（3）2N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。TOC\o"1-5"\h\zU 440n= —= =1070.6r/min,An二1070.6—1000二70.6r/min,0C① 0.411 neNn二n —An二250—70.6二179.4r/min,6 =706=28.24%。min0minN n2500min(2)拖动恒功率负载P=P时应采用弱磁调速。2Nn —1500r/min，n—1070.6r/min，0max 0C干—U/nC① NC干—U/nC① N0maxe U/nN0n—C① 9—eNn0max-0.411X -0.293,1500C①—0.713C①e eN—TQ—TQ，NNmaxnN0.713—0黑—1402.5r/min。3)调速范围应将两种方法合并考虑。D_nnmin2-7台他励直流电动机PN二2-7台他励直流电动机PN二3kW，UN—110V，I—35.2A，

Nn—750r/min，Nn—750r/min，N—2I，试求：(1)采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？N电枢电流为Iamax(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n—0时，电磁转矩各是多大？(4)要使电动机以-500r/min的转速下放位能负载，T—T，采用能耗制动运行时，电枢应串入多大电阻？Namax解：(1)C①eNU-IR 110-35.2x0.35解：(1)C①eNU-IR 110-35.2x0.35——N N_—nN750=0.13,2)Rcminn—0.13X750—97.5V，ReNN反接制动时：-Un±£-RIacminE— a——RIaamax-97.5-0.35—1.03502x35.2—学等-035—E米用能耗制动方法在制动到n—0时，电磁转矩T—0。采用电压反接制动方法在制动到n—0时：”-Ux9.55C① 110x9.55x0.13T—n e——- —-46.3N•mR+R 2.597+0.35acmin(4)当n=-500r/min时R-—C①n-r—°」3X500-0.35-1.50cI a35.22-8一台他励直流电动机，P—13kW，U—220V，I—68.7A，N N N

n二1500r/min,R二0.1950，拖动一台起重机的提升机构，已知重物的负载Na转矩T二T，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LN此时电枢回路应串入多大电阻？U220解：重物吊在空中不动，则n=0，R=—^-R= -0.195=30。cIa68.7N2-9他励直流电动机的数据为P=5.6kW，U=220V，I=31A，N N Nn=1000r/min，R=0.450。系统总飞轮矩GD2=9.8N•m2，在固有特性上从Na额定转速开始电压反接制动，制动的起始电流为21。试求反抗性负载及位能性N负载两种情况，求：（1）反接制动使转速自n降到零的制动时间。（2）从制动N到反转整个过渡过程的n=f（t）及I=f（t）的解析式，并大致画出过多过程曲线。a解：（1）C①eNU-解：（1）C①eN1000=—n n―= =0.206，T=9.55x0.206x31=61N•m1000n 1000 NN应串入电阻Rc2x31=Un±£-R=220+0.206x1000应串入电阻Rc2x31Ia=竺=竺x045+642=0.443s,3759.55x0.2062T=GD2•=m375 9.55(C①J2eNT=-UNx9.55C①=- 220 x9.55x0.206=-63N•m,cR+R en0.45+6.42act=TlnTb-Td=0.443ln-2x61-61=0.127s。0mT-T -63-61cDU 220(2)I—-n— —32A，cR+R0.45+6.