电机课后习题答案014.doc

1、电力拖动基础部分课后习题答案 1-8 某起重机电力拖动系统如图 1-13 所示。电动机 kWPN 20 , 950 / minnr ，传动机构转速比 1 3j ， 2 3.5j ， 3 4j ，各级齿轮传递效率 1 2 3 0.95 ，各轴的飞轮矩221 125GD N m， 222 50GD N m， 223 40GD N m， 224 460GD N m，卷筒直径0.5Dm ，吊钩重 0 1900GN ,被吊重物 49000GN ,忽略电动机空载转矩、钢丝绳重量和滑轮传递的损耗，试求： (1)以速度 0.3 /v m s 提升重物时，负载 (重物及吊钩 )转矩、 卷筒转速、电动机输出功率及

2、电动机的转速； (2)负载的飞轮矩及折算到电动轴上的系统总飞轮矩； (3) 以加速度为 20.1 /ms 提升重物时，电动机输出的转矩。 解：（ 1）卷筒速度： 1 2 360 60 0. 3n 11 .4 6 / m in2 2 3. 14 0. 2511 .4 6 3 3. 5 4 48 1 / m inv rRn n j j j r 5 0 9 0 0 0 . 2 5 1 2 7 2 5T F R N m 折算到电机转矩： 039 . 5 5 9 . 5 5 3 5 3 . 64 8 1 0 . 9 5L G G vFvT N mn （另： 031 9 0 0 4 9 0 0 0 0 .

3、 2 5 3 5 3 . 43 3 . 5 4 0 . 9 5L G G RGRT N mjj ） 电机输出功率： 3 5 3 . 4 4 8 1 1 7 . 89 5 5 0 9 5 5 0LTnP k w （ 2）负载飞轮矩： 2220 2 50 90 0 0. 25 12 72 5LG D G G R N m 折算到电机轴总飞轮矩： 222 222 3241 221 1 2 1 2 3 365GDG D G D GvG D G D jnj j j j j 24 6 0 5 0 9 0 0 0 . 0 91 2 5 5 . 5 5 0 . 3 6 3 6 51 7 6 4 4 8 1 21

4、 3 0 . 9 1 0 . 2 6 7 . 2 2 1 3 8 . 4 Nm （ 3） 20.1 /a m s 20.1 /dv msdt 而 6 0 6 0j 0 . 1 4 2 1 5 9 . 62 2 3 . 1 4 0 . 2 5d n d vd t R d t 2375L GD dnTT dt 1 3 8 . 4 1 5 9 . 6 3 5 3 . 4 4 1 2375T N m 1-9 某龙门刨床的主传动机构图如图 1-14 所示。齿轮 1 与电动机直接联接，各齿轮数据见表1-1 所示。 表 1-1 传动机构各齿轮数据 序号 名称 22/GD N m 重量 /N 齿数 1 齿轮

5、8.30 30 2 齿轮 40.25 55 3 齿轮 19.50 38 4 齿轮 56.80 64 5 齿轮 37.50 30 6 齿轮 137.20 75 G1 工作台 14700 G2 工件 9800 刨床的切削力 9800ZFN ,切削速度 45 / minzvr ，传动机构总效率 0.8c ，齿轮 6 的节距 6 20t mm ，电动机的飞轮矩 2 230dGD N m，工作台与床身的摩擦系数 0.1 。试求： (1)折算到电动机轴上的系统总飞轮矩及负载转矩； (2) 切削时电动机的输出功率； (3) 空载不切削时当工作台以 22/ms加速时，电动机的转矩。 解： 24121363 1

6、 2 3566 3655 641.83 1.6830 38752.5 7.68 6304530 / m in 7575 20 10 75zZZjjZj j j j jZvn r tt ；节 距 ， 齿 数 电机转速为 6 2 3 0 / m inn n j r （ 1） 12 9800 609 .5 5 9 .5 52 3 0 0 .8L cvGGFvTn 45147 00 980 0 0.1 980 0 609.55 476 .85230 0.8 Nm （ 2） 4 7 6 . 8 5 2 3 0 1 1 . 4 89 5 5 0 9 5 5 0LTnP K W （ 3） 222122266

7、0j3 7 5 3 7 5609 .5 5 9 5 .3 73 5 4 .4 8 6 02 7 .6 8 6 5 8 1 9 5 .3 7 6 7 6 .3 73 7 5 7 5LLcLG D d n G D d vTTd t D d tvGGT N mnT T N mt 2 9 他励直流电动机的额定数据为 : NN5 . 6 U = 2 2 0 V I = 2 8 ANP K W ， ， ， Nn =1000r/min。测得 aR =0.35 。是计算并画出下列机械特性： （ 1） 固有机械特； （ 2） 电枢电路串入电阻 50% NNN NUR R R I 时的人为机械特性； （ 3） 电

8、枢电压 50% NUU 时的人为机械特性； （ 4） 磁通 80%N 时的人为机械特性。 解：（ 1）固有特性： 0 .2 1N N aeN NU I RC n 2 1 0 4 8 0 .8 3 1Nae N e N TURn T TC C C （ 2） 2205 0 % 5 0 % 5 0 % 3 . 9 328NN NURR I 20 . 3 5 3 . 9 3 1 0 4 8 1 0 . 1 69 . 5 5NeN eNUn T TC C 2 2 2 2 2 22 2 2 2 3 4 5 61 2 2 2 2 21 1 2222 2 22365451 4 7 0 0 9 8 0 04 0

9、 .2 5 1 9 .5 5 6 .8 3 7 .5 1 3 7 .2 602 3 0 8 .3 0 3 6 51 .8 3 7 .6 8 6 2 3 01 .8 3 1 .6 82 3 0 8 .3 8 .8 8 1 0 2 .3 9 53 5 4 .4 8dG D G D G D G D G D GvG D G D G Dj j j j nNm （ 3） 524 0.83nT （ 4） 1310 1.3 2 10 他励直流电动机的铭牌数据如下为 : NN2 1 U = 2 2 0 V I = 1 1 5 ANP K W ， ， ， Nn =1000r/min，电枢总电阻 aR =0.18

10、。 （ 1） 计算并绘制固有机械特性 ； （ 2） 转速为 1100 r/min 时的电枢电流是多少？ （ 3） 电压降至 200V，电枢电流 aNII 时的转速是多少？ 解：（ 1）固有特性： 2 2 0 1 1 5 0 . 1 8 0 . 1 9 9 31000eNC 22 2 0 0 . 1 8 1 1 0 4 0 . 4 70 . 1 9 9 3 9 . 5 5 0 . 1 9 9 3n T T （ 2） 2 2 0 0 . 1 9 9 3 1 1 0 0 4 . 2 80 . 1 8N e Na aU C nIAR （ 3） 2 0 0 0 . 1 8 1 0 0 4 1 0 4 9

11、 0 0 / m i n0 . 1 9 9 3 0 . 1 9 9 3Nn I r 2 11 一台他励直流电动机的额定数据为： NN1 . 7 5 U = 1 1 0 V I = 1 8 . 5 ANP K W ， ， ， Nn = 1 5 0 0 r / m i n 0 .5a ， R。 （ 1） 直接起动的起动电流是多少？ （ 2） 如果要求起动电流限制为 2 NI ，采用降低电源电压起动，最低电压是多少？若采用电枢串电阻起动，应串入多大电阻？ 解：（ 1） 1 1 0 1 8 .5 0 .5 0 .0 6 71500eNC 0n时 , 1 1 0 0 . 50 = 2 2 00 . 0

12、6 7 0 . 0 6 7aaI I A （ 2）降 压起动： 2 2 1 8 . 5 0 . 5 1 8 . 5NaU I R V 串电阻： 110 0 .5 2 .4 72 2 1 8 .5N aNURRI 2 12 一 台 他 励 直 流 电 动 机 ， 其 名 牌 数 据 ：NN1 0 U = 2 2 0 V I = 5 3 ANP K W ， ， ，0.394aR Nn =1000r/min。采用电枢串电阻分级起动，其最大起动电流 1 2NII ，起动级数 3m ，求各段起动电阻值，并计算分段电阻切除时的瞬时速度。 解： 0 . 3 9 4 0 . 1 9 9 m i n /a e

13、NR C V r ， 串入最大电阻： N 3mm1U 220 2.08R = = = 2.08 = 1.74I 2 53 0.39 4maRR 12NN106 = 60.9 A1.741.1I = 58.3 A 1.2I = 63.6 AII， 校验： 12233112 2 13 3 20 .6 8 71 .1 9 52 .0 8 1= 0 .2 9 20 .5 0 80 .8 8 6aaast aststRRRRRRR R RR R RR R R 第一次切换： 3 2 2 2 0 2 .0 8= - 6 0 .9 = 1 1 0 5 .5 - 6 3 6 .5 = 4 6 9 r /m in

14、0 .1 9 9 0 .1 9 9Ne N e NURnICC r/min 第二次切换： 22 = 1 1 0 5 .5 - 3 6 5 .7 = 7 3 9 .8 r /m inNe N e NU RnICCr/min 第三次切换： 12 = 1 1 0 5 .5 2 - 2 1 0 .2 4 = 8 9 5 r /m inNe N e NU RnICCr/mmin 2 14 一台他励直流电动机的铭牌数据为 : NN9 6 U = 4 4 0 V I = 2 5 0 ANP K W ， ， ， Nn =500r/min， 电枢总电阻 aR =0.078 。电动机运行于额定工况。若最大制动电流

15、不允许超过 2NI ，则： （ 1） 若采用能耗制动，求电枢应串入的最小电阻值； （ 2） 若 采用电压反接制动，求电枢应串入的最小电阻值。 解：（ 1） 4 4 0 2 5 0 0 . 0 7 8 0 . 8 4 1500eNC 0 .8 4 1 5 0 02 0 .0 7 8 0 .7 6 32 2 2 5 0a e N NN N ae N NRR Cnn I R RCI （ 2）m in 1 .7 2 1 0 .0 7 8 1 .6 4 32eN aNC n URRI 2 15 一台他励直流电动机，铭牌数据为 : NN1 7 U = 2 2 0 V I = 9 5 ANP K W ， ，

16、 ， Nn =1000r/min， aR =0.18 。拖动起重机的提升机构， LNTT ，忽略空载转矩 0T ： （ 1） 若要求电动机以 800 r/min 的转速起吊重物，求电枢电路应串入多大电阻？ （ 2） 断开电源，同时在电枢电路内串入 20 电阻，问电动机稳定转速是多少？ （ 3） 若要求电动机以 1200 r/min的转速下放重物，有哪几种方法可以实现？试计算说明。 解： （ 1） 2 2 0 9 5 0 .1 8 0 .2 0 2 91000eNC 2 2 0 0 . 2 0 2 9 8 0 0 0 . 1 8 0 . 7 995N e N aNU C nRRI （ 2） 20

17、 2 . 1 8 9 5 4 3 . 3 / m in0 . 2 0 2 9a NeNRn I rC （ 3） 电势反向反接制动： 1 2 0 0 4 . 7NaNe N e NU R R IRCC 能耗制动： 2 4 3 . 4 81 2 0 0 2 . 3 895a NaeNRR I R RC 回馈制动： 1200 NaNe N e NU R R ICC 1 1 5 . 7 0 . 2 0 2 9 0 . 0 6 795aRR 2 16 一台他励直流电动 机，其额定值为： NN1 8 . 5 U = 2 2 0 V I = 1 0 3 ANP K W ， ， ， Nn =500r/min，

18、 测得 aR =0.2 。拖动位能性恒转矩负载， 0.8LNTT ，忽略空载转矩 0T ： （ 1） 重物吊起后要求停在空中，问如何实现。计算并说明。 （ 2） 在电动机以 510 r/min 的转速起吊重物时，忽然将电枢反接，若电枢电流不允许超过 2NI ，求电动机稳定转速。 解：（ 1） 0,n 则 2 2 0 - 0 .2 1 0 3 = = 0 .4 r / m i n500eNC NNUR = R 2 .4 70 .8 I a (2) 5 1 0 2 1 .8 3NaNe N e NU R R IRCC 0 .8 5 5 0 4 2 6 9 7 4 / m inNaNe N e NU

19、 R Rn I rCC 2 17 他励直流电动机的名牌数据： NN6 0 U = 2 2 0 V I = 3 2 0 ANP K W ， ， ， Nn =1000r/min，测得 aR =0.05 。拖动位能性恒转矩负载， LNTT ，忽略空载转矩 0T ： （ 1）电动机在能耗制动下工作， aNII ，电枢串入 0.5 电阻，问电动机的转速是多少？ （ 2）电动机在回馈制动下工作， aNII ，电枢不串电阻，问电动机转速是多少？ 解：（ 1） 2 2 0 3 2 0 0 . 0 5 0 . 2 0 4 m in /1000N N aeN NU I RC V rn 3 2 0 0 .5 5 8

20、 6 3 / m in0 .2 0 4Na eNI R RnrC 输入 P=0,输出 3 2 0 0 . 2 0 4 8 6 3 5 6 . 39 5 5 0 9 5 5 0 1 0 0 0 1 0 0 0N m N eI C n I C nTnP T K W （ 2） 2 2 0 3 2 0 0 . 0 5 1 1 5 7 / m in0 . 2 0 4 0 . 2 0 4a ae N e NRUn I rCC 输入： 2 2 0 3 2 0 7 0 . 4aP U I KW 回 馈 输出： Ne 3 2 0 0 . 2 0 4 1 1 5 7I C nP = 7 5 . 51 0 0 0

21、1 0 0 0 KW 2 18 一台他励直流电动机，其额定数据为： NN1 0 U = 2 2 0 V I = 5 4 ANP K W ， ， ， Nn =3000r/min， aR =0.35 。当生产机械要求静差率为 20%时： （ 1） 采用调压调速，问调速范围是多少？ （ 2） 采用电枢串电阻调速，问调速范围是多少？ 解：（ 1） max1NnD n 2 2 0 5 4 0 . 3 5 0 . 0 6 7 m in /3000N N aeN NU I RC V rn 2 8 2 / m inNaN eNIRnrC 调压时 Nn 不变 3 0 0 0 0 . 2 2 . 6 61 2 8

22、 2 0 . 8NNnD n （ 2）m a x m in 0 m a x 0, , 3 2 8 4 / m inNN eNUn n n n n n rC 0m a x 00m in 0 m a xm a xm in6 5 7 / m in3 2 8 4 6 5 7 2 6 2 7 / m in3000 1 . 1 42627eNnn Un n rnCn n n rnDn 2 19 他励直流电动机的额定数据： NN2 9 U = 4 4 0 V I = 7 6 ANP K W ， ， ， Nn =1000r/min， aR =0.4 。带恒转矩负载， 0.8LNTT ，采用调压与调磁结合的调速

23、方法，生产机械要求最高运 行速度为 1200 r/min，最低运行转速为 400 r/min，求： （ 1） 调速范围： （ 2） 在低速下工作时电源电压； （ 3） 最低转速机械特性的静差率。 解：（ 1） maxmin 3nD n （ 2）低速时采用调压励磁额定， 4 4 0 7 6 0 . 4 0 . 4 0 6 9 m i n /1000eNC V r 0 m in00.8 59.36 / m i n459 .36 / m i n188 .2NaeNeNIRnrCn n n rU C n V （ 3） m in0 m in400 0 .8 74 5 9 .3 6nn 2 20 一台他励

24、直流电动机，其额定数据为： NN4 0 U = 2 2 0 V I = 2 1 0 ANP K W ， ， ， Nn =500r/min， aR =0.08 。电动机带额定的恒转矩负载工作，当磁通减弱为 13 N 时，电动机的稳定转速和电枢电流是多少？电机能否长期运行，为什么？ 解： 220 2 2 0 2 1 0 0 . 0 8 0 . 4 0 6 4 m in /500NaeN NIRC V rn 133 6 3 02 2 0 5 0 .4 1 2 5 6 / m in11 0 .1 3 5 0 .1 3 533L T N a N T N NaNN a ae N e NT C I T C

25、II I AU R InrCC aNII 不 能 长 期 运 行 。 2 21 某他励直流电动机，其额定数据为： NN1 7 U = 2 2 0 V I = 1 0 0 ANP K W ， ， ， Nn =1500r/min， aR =0.25 。若生产机械要求： （ 1） 调速范围 D=5，采用调压调速，最低转速是多少？低速机械特性的静差率是多少？ （ 2） 静差率 =25%采用调压调速，最低转速是多少？调速范围是多少？ 解：（ 1） m a xm a x m i n 15001 5 0 0 / m i n 3 0 0 / m i n5nn r n rD 2 2 0 1 0 0 0 . 2

26、5 0 . 1 3 m i n /1500eNC V r 0 m in m in0 m in m in0 m in25 1 9 2 . 3 / m in0 . 1 34 9 2 . 3 / m in1 9 2 . 3 0 . 3 94 9 2 . 3NaNeNNIRnrCn n n rnnn （ 2） m a x 1 5 0 0 0 . 2 5 1 . 4 61 1 9 2 . 3 0 . 7 5NnD n m a xm in 1 0 2 7 / m innnrD2 22 一 台 串 励 直 流 电 动 机 ， 已 知1 1 0 ,NUV 电 枢 回 路 总 电 阻R = 0 .1。 某 负

27、载 下Ia=10A， n=1000r/min，若负载转矩增大为原来的 4 倍，电枢电流和转速各位多少（不计磁饱和）？ 解： TeeeC URnTCC 2 9.55 100 955e T a e eT C I C C 9.55 110 0.1100 0 100 0 11 0.10.01 09 , 9.55 0.10 4eeeeee T eC CTCCC C C 当 4LTT 时，2 2 2 2 0eLaaTTTTI I ACC 22 41.6L T aT C I 0 .1 0 4 1 1 0 0 .10 .0 1 0 9 0 .0 1 0 9Ln T 3 11 一台笼型三相感应电动机，极数 2p

28、 6， 额定电压 UN 380V，额定频率 fN 50Hz，额定转速 nN 960r/min，定子绕组为 Y 联结， 1R 2.06 ， 1X 3.13 ， 2R 1.58 ， 2X 4.27 。试求该电动机的额定转矩 TN，最大转矩 Tmax，过载能力 m ，最大转 矩对应的临界转差率 sm（忽略空载转矩 T0）。 解：（ 1） 6 0 6 0 5 0 1 0 0 0 / m i n3s fnrp （ 2） 1 0 0 0 9 6 0 0 .0 41000sNN snns n （ 3） 2 21122221 1 1 222 221 .5 83 3 2 2 00 .0 4 3 0 .71 .5

29、 82 5 0 2 .0 6 3 .1 3 4 .2 70 .0 4NNNRm p UsTRf R X XsNm （ 4） 211m a x 221 1 1 1 212 2m p UTf R R X X 2221 9 2 2 0 7 1 .22 2 5 0 2 .0 6 2 .0 6 3 .1 3 4 .2 7 Nm （ 5） 2 21 1 2 0 .2 0 6m Rs R X X （ 6） max 2.3NTT 3 12 一台绕线转子三相异步电动机，极数 2p 4，额定功率 PN 75kW，额定电压 UN 380V，额定电流 IN 144A，额定频率 fN 50Hz，转子额定电动势 E2N 399V，转子额定电流 I2N 116A，额定转速 nN 1460r/min，过载能力 m 2.8。用简化实用表达式及较准确的实用表达式绘制电动机的固有机械特性。 解：