电机拖动计算题及答案.docx

1、 1 / 9 四 、计算题 1. 一台并励直流电动机， 90NP kW ， 440NU V， 245 , 5N fNI A I A， 750 / minNnr ， 0.08aR ， 试求： （ 1）电动机的额定输出转矩； （ 2）在额定电流时的电磁转矩； （ 3）当 0aI 时电机的转速； （ 4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入 0.1 电阻而达稳定时的转速。 答： 1）电动机的额定输出转矩 ( 2 4 5 5 ) 2 4 0a N f NI I I A 22 2, 6 0 9 .5 5NNNN nnPT 322 9 0 1 09 .5 5 9 .5 5 . 1 1 4 6 .750N

2、N NPT N m N mn 2）在额定电流时的电磁转矩 4 4 0 2 4 0 0 . 0 8 4 2 0 . 8a N a aE U I R V V 4 2 0 . 8 2 4 0 1 0 1e m a aP E I W K W 31 0 1 1 09 . 5 5 1 2 8 6 . 0 7 .750emem PT N m 3）当 0aI 时 电机的转速 420.8 0 .5 6 1 1 /750ae NEC V rn 0 440 / m in 7 8 4 .20 .5 6 1 1NeUnrC 4） 在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入 0.1 电阻而达稳定时的转速为： 4 4 0 2

3、4 0 0 .0 8 0 .1 / m in 7 0 7 .2 / m in0 .5 6 1 1N a aeU I R Rn r rC 2. 某三相铝线变压器， 127 5 0 , / 1 0 0 0 0 / 4 0 0N N NS k V A U U V ， 0Yyn 联接。有如下实验数据： 试求：折算到高压侧的变压器 T 形等效电路参数并画出等效电路图（设 1 2 1 2,R R X X，不需考虑温度换算）。 试验名称 电压 /kV 电流 /A 功率 /kW 备注 空载 0.4 60 3.8 电压加在二次侧 负载 0.44 43.3 10.9 电压加在一次侧 解：（ 1）由空载试验数据求励

4、磁参数 2 / 9 00/3 4 0 0 / 3 3 . 8 560m UZ I 0220/3 3 8 0 0 / 3 0 .3 560m PR I 2 2 2 23 . 8 5 0 . 3 5 3 . 8 3m m mX Z R 折算到高压侧有： 12/3 100 00 / 3 25/ 3 400 / 3NNUk U 2 22 5 3 . 8 5 2 4 0 6 . 2 5mmZ k Z 2 22 5 0 . 3 5 2 1 8 . 7 5mmR k R 2 22 5 3 . 8 3 2 3 9 3 . 7 5mmX k X （ 2）由短路试验数据求短路参数： /3 4 4 0 / 3 5

5、. 8 74 3 . 3sssUZ I 22/3 1 0 9 0 0 / 3 1.9443.3ss sPR I 2 2 2 25 . 8 7 1 . 9 4 5 . 5 4s s sX Z R 12 / 2 1 . 9 4 / 2 0 . 9 7sR R R 12 / 2 5 . 5 4 / 2 2 . 7 7sX X X 3. 已知一台三相四极异步电动机的额定数据为 1 0 , 3 8 0 , 1 1N N NP k W U V I A ，定子绕组为 Y 接法，额定运行时，125 5 7 , 3 1 4 , 2 7 6 , 7 7 , 2 0 0c u c u F e m e cp W p

6、W p W p W p W 。试求（ 1）额定转速；（ 2）空载转矩；（ 3）电磁转矩；（ 4）电机轴上的输出转矩。 解：（ 1）额定转速为： 由 kWpppPP Cum ecNem 1 0 5 9 1)3 1 4772 0 01 0 0 0 0(2 则 03.01 0 5 9 13 1 42 emCuPpsm in/1 4 5 51 5 0 0)03.01()1( 0 rnsn （ 2）空载转矩为： 3 / 9 Wppp m e c 277)20077(0 mNpT 82.160/14552 27700 （ 3）电磁转矩为： mNPT emem 5.6760/15002 105910 （ 4

7、）电动机轴上的输出转矩为： mNPT N 7.6560/1 4 5 52 1 0 0 0 02 4. 一台并励直流电动机在额定电压 NU =230V 和额定电流 NI =85A 的情况下运行，电枢回路总电阻 0.1aR ， 22cUV，励磁回路总电阻 90fR ，额定负载时的效率 90%N ，试求： （ 1）额定输入功率； （ 2）额定输出功率； （ 3）总损耗； （ 4）电枢回路铜耗； （ 5）励磁回路铜耗； （ 6）电刷接触损耗； （ 7）附加损耗； （ 8）机械损耗与铁耗之和。 答： 1）额定输入功率 1 2 3 0 8 5 1 9 . 5 5N N NP U I K W 2）额定输出功

8、率 2 2 3 0 8 5 9 0 % 1 7 . 5 9 5N N N NP U I K W 3）总损耗 12 1 9 . 5 5 1 7 . 5 9 5 1 . 9 5 5NNP P P K W 4）电枢回路铜损耗 230 2 .5 690Nf fUIAR ( 8 5 2 . 5 6 ) 8 2 . 4 4afI I I A 228 2 . 4 4 0 . 1 6 7 9 . 6c u a a aP I R W 5）励磁回路铜耗 222 . 5 6 9 0 5 8 9 . 8 2 4c u f f fP I R W 6）电刷接触损耗 4 / 9 2 2 8 2 . 4 4 1 6 4 .

9、8 8c c aP U I W 7）附加损耗 21 % 0 . 0 1 1 7 5 9 5 1 7 5 . 9 5NP P W 8）机械损耗与铁耗之和 m e c F e c u a c u f cP P P P P P P ( 1 9 5 5 6 7 9 . 6 5 8 9 . 8 2 4 1 6 4 . 8 8 1 7 5 . 9 5 )3 4 4 . 7 5 WW 5. 一台 15 . 5 , 3 8 0 , 5 0NNP k W U V f H z 的三相四极异步电动机，在某种运行情况下，自定子方面输入的功率为6.32 ,kW 1 341cuPW ， 2 2 3 7 . 5 , 1 6

10、 7 . 5 , 4 5 , 2 9c u F e m e c a dP W P W P W P W ，求：电动机的效率、转差率、转速、空载转矩和电磁转矩。 解： 输出功率： )( 2112 adm eccuFecu PPPPPPP kW)0 2 9.00 4 5.02 3 7 5.01 6 7 5.03 4 1.0(32.6 kW5.5 效率： %03.87%1 0 032.6 5.5%1 0 012 PP电磁功率： adm e cCuem PPPPP 22 kWkW 8 1 1 5.5)0 2 9.00 4 5.02 3 7 5.05.5( 转差率： 0 4 1.08 1 1 5.5 2

11、3 7 5.02 emCuPPs转速： m in/5.1 4 3 82 5060)0 4 1.01()1(1 rnsn 空载转矩： mNPPT adm e c 49.0605.1 4 3 82 0 2 9.00 4 5.00 输出转矩： mNPT 51.3660 5.14382550022 电磁转矩： mNTTT em 3751.3649.002 6. 一台并励直流电动机 ,铭牌数据如下 ： PN=3.5kW， UN=220V， I N=20A， nN=1000r/min,电枢电阻 Ra=1， 2 U=2V，励磁回路电阻 Rf=440，空载实验：当 U=220V， n=1000r/min 时，

12、 I0=2A，试计算当电枢电流 Ia=10A 时，电机的效率（不计附加损耗）。 7. 一台并励直流发电机，铭牌数据如下： PN=23kW， UN=230V， nN=1500r/min，励磁回路电阻 Rf=57.5，电枢电阻 Ra=0.1， 不计电枢反应磁路饱和。现将这台电机改为并励直流电动机运行，把电枢两端和励磁绕组两端都接到 220V 的直流电源：运行时5 / 9 维持电枢电流为原额定值。求 ： （ 1）转速 n； （ 2）电磁功率； （ 3）电磁转矩。 8. 一台他励直流电动机数据为： PN=7.5kW， UN=110V， I N=82A， nN=1500r/min，电枢回路电阻 Ra=0

13、.1014，求： （ 1） U=U N， =N条件下，电枢电流 Ia=60A 时转速是多少？ （ 2） U=U N条件下，主磁通减少 15%，负载转矩为 TN 不变时，电动机电枢电流与转速是多少？ 9. 一台单相变压器额定值为 SN=20000kVA， U1N/U2N=127kV/11kV ， f=50Hz。在 15 下进行空载和负载试验，有如下数据：求 归算到一次侧的励磁参数和短路参数（考虑温度换算），并画出 T型等效电路。 （考虑温度换算） 试验名称 电压 /kV 电流 /A 功率 /kW 备注 空载 11 45.5 47 电压加在二次侧 负载 9.24 157.5 129 电压加在一次侧

14、 10. 有一台三相电力变压器， 630NS kV A， 12/ 1 0 / 3 .1 5NNU U k V k V ， 12/ 3 6 .4 / 1 1 5 .5NNI I A A ，连接组标号 11Yd ， 50f Hz ，在 10时的空载和负载试验数据如下： 试验名称 电压 /kV 电流 /A 功率 /kW 备注 空载 3.15 6.93 2.45 电压加在二次侧 负载 0.45 36.4 7.89 电压加在一次侧 试求： (1) 归算到一次侧的励磁参数和短路参数（考虑温度换算），并画出 T型等效电路； (2) 阻抗电压的百分值及其有功分量和无功分量； 11. 一台三相异步电动机，额定数

15、据如下： 1 380NUV ， 50Nf Hz ， 7.5NP kW ， 962 / minNnr ，定子绕组为三角形联结， 26p ， cos 0.827N ， 1 470CupW ， 234FepW ， 45mechpW ， 80pW 。试求额定负载时的： (1) 转差率； (2) 转子电流频率； (3) 转子铜耗； (4) 效率； (5) 定子电流。 12. 一台 24p 的三相异步电动机有关数据如下： 10NP kW ， 380NUV ， 1452 / minNnr ， 1 1.33 /R 相 ，1X 2.43 /相 ， 2R 1.12 /相 ， 2X 4.4 /相 ， R 7 /m

16、相 ， X 90 /m 相 ，定子绕组为三角形联结，试求： (1) 画出三相异步电动机 T 型等效电路； (2) 以 T 型电路计算额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和效率。 13、一台并励直流电动机 ,铭牌数据如下 :PN=3.5kW， UN=220V， I N=20A， nN=1000r/min,电枢电阻 Ra=1 ， U b=1V，励磁回路电阻 R1=440 ，空载实验：当 U=220V,n=1000r/min 时， I0=2A，试计算当电枢电流 I a=10A 时 ,电机的效率（不计杂散损耗）。 6 / 9 解：励磁电流： 220 0 .5440ff fUI

17、A AR 励磁损耗： 2 22 220 110440fC uf f f fUP R I WR 空载时： 输入功率： 10 2 2 0 2 4 4 0P U I W W 励磁功率： 110fPW 电枢铜损耗： 220( ) 2 . 2 5C u a a a a fP R I R I I W 电刷接触损耗： 22 2 1 1 . 5 3 . 0C u b aP U b I W W 附加损耗： 0adP 则： 1 3 2 4 . 7 5C u a C u bm e c F e f a dP P P P P P P W 当 10aIA 时， 10.5afI I I A 输入功率： 1 2 2 0 1

18、0 . 5 2 3 1 0P U I W W 221 1 0 1 0 0C u a a aP R I W W 110fPW 2 2 1 1 0 2 0C u b b aP U I W W 输出功率： 2 1 1 ( ) 1 7 5 5 . 2 5C u a f C u b m e c F eP P P P P P P P P W 效率： 21 1 0 0 % 7 5 .9 8 %PP 14、一台并励直流发电机，铭牌数据如下： PN=6kW， UN=230V， nN=1450r/min， Ra=0.57 （包括电刷接触电阻），励磁回路总电阻Rf=177 ，额定负载时的电枢铁损 PFe=234W，

19、机械损耗为 Pmec=61W，求：（ 1）额定负载时的电磁功率和电磁转矩。（ 2）额定负载时的效率。 解：（ 1） 2 6NP P kW 220 1 .3177ff fUI A AR 2 299f f fP R I W 6000 2 6 .1230NN NPI A AU 27.4a N fI I I A 2 4 2 7 .9C u a a aP R I W 7 / 9 所以 2 6 7 2 6 .9e m C u a fP P P P W 6 7 2 6 . 9 4 4 . 32 1 4 5 060emem PT N m N m （ 2） 1 7 0 2 1 .9e m m e c F eP

20、P P P W 21 1 0 0 % 8 5 .4 5 %PP 15、一台并励直流发电机，铭牌数据如下： PN=23kW， UN=230V， nN=1500r/min， 励磁回路电阻 Rf=57.5 ， 电枢电阻 Ra=0.1, 不计电枢反应 磁路饱和 。现将这台电机改为并励直流电动机运行，把电枢两端和励磁绕组两端都接到 220V 的直流电源： 运行时维持电枢电流为原额定值。求 （ 1）转速 n；（ 2）电磁功率； (3)电磁转矩。 解： 230 45 7 .7Nf fUI A AR 323 10 100230NN NPI A AU 104a N fI I I A 2 1 0 8 1 .6C

21、u a a aP R I W （ 1） 2 4 0 .4a N a aE U R I V 0.1603ae NEC n 电动机运行： 2 0 9 .6a N a aE U R I V 2 2 0 2 2 0 0 . 1 6 0 3 0 . 1 5 3 32 3 0 2 3 0eeCC 1 3 6 7 / m inaeEnrC （ 2） 2 1 .7 9 8e m a aP E I k W （ 3） 32 1 . 7 9 8 1 0 1 5 2 . 2 72 1 3 6 7 / 6 0emem PT N m N m 16、 一台他励直流电动机数据为： PN=7.5kW， UN=110V， I N

22、=79.84A， nN=1500r/min，电枢回路电阻 Ra=0.1014 ，求：（ 1） U=U N，= N条件下，电枢电流 Ia=60A 时转速是多少？（ 2） U=U N条件下，主磁通减少 15%，负载转矩为 TN不变时，电动机电枢电流与转速是多少？（ 3） U=U N， = N条件下，负载转矩为 0.8TN，转速为（ 800） r/min，电枢回路应串入多大电阻 ？ 解：（ 1） 0.068N a NeN NU R IC n 8 / 9 1 5 2 8 / m inN a aeNU R InrC （ 2） NT 不变时， emT 不变，即 T N N T aC I C I 9 3 .

23、9 30 .8 5NNa N NNI I I A 1 7 3 8 / m inN a aeU R InrC （ 3）不计空载转矩时， em LTT ，故： 0 .8 0 .8 0 .9 5 5 3 8 .2Ne m N NPT T N mn , 2N a Be N e T NU R Rn C C C解得： 2.69BR 17、三相变压器额定容量为 20kVA ，额定电压为 10/0.4 kV，额定频率为 50HZ， Y， y0 联结，高压绕组匝数为 3300。试求：（ 1）变压器高压侧和低压侧的额定电流；（ 2）高压和低压绕组的额定电压；（ 3） 绘出变压器 Y， y0的接线图。 解：（ 1）

24、1 1 1 .1 63 NN NSIAU, 2 2 2 8 .8 73 NN NSIAU（ 2） 11 5 .7 7 43NNP UU k V, 22 0 .2 3 13NNP UU k V18、一台 SN=100kVA ， U1N /U2N=6/0.4 kV， Y， y0联结的三相变压器， I0%=6.5%， P0=600W， us=5%， PSN=1800W，试求：（ 1）近似等效电路参数标么值；（ 2）满载及 cos 2=0.8（滞后）时的二次端电压和效率；（ 3）产生最大效率时的负载电流及 cos 2=0.8( 20)时的最大效率。 解：（ 1）由空载试验数据求励磁参数 *01 15.

25、38mZ I* 0*20 1.42m PR I* * 2 * 2 1 5 .3 1m m mX Z R 由短路 试验数据求短路参数 *0.05SSZU * 0 .0 1 8SNS S N NPRP S * * 2 * 2 0 .4 6 7S S SX Z R （ 2） *22( c o s s i n ) 1 0 0 % 4 . 2 4 %SSU R X (1 ) 3 8 3NU U U V 20220( 1 ) 1 0 0 % 9 7 .1 %c o s SNN S NPPS P P （ 3） 0 0 .5 7 7m SNPP 22 2 8 3 . 33 Nm N m NSI I AU 0m

26、 a x 202( 1 ) 1 0 0 % 9 7 . 5 %c o s 2mN PSP 9 / 9 19、已知一台三相四极异步电动机的额定数据为： PN=10kW， UN=380V， IN=11.6A，定子为 Y联结， 额定 运行时，定子铜损耗 PCu1=560W,转子铜损耗 PCu2=310W， 机械 损耗 Pmec=70W，附加损耗 Pad=200W，试计算该电动机在额定负载时的：（ 1）额定转速；（ 2）空载转矩；（ 3）转轴上的输出转矩；（ 4）电磁转矩。 解：（ 1） 22 1 0 . 5 8e m m e c a d C uP P P P P k W 2 / 0 .0 2 9 3

27、N C u e ms P P 1(1 ) 1 4 5 6 / m inNNn s n r （ 2） 0 1 .7 7m e c a dPPT N m （ 3）22 6 5 .5 9NPT N m （ 4） 20 6 7 .3 6emT T T N m 20、 已知一台 三相异步电动机，额定 频率 为 150kW， 额定电压为 380V，额定转速为 1460r/min，过载倍数为 2.4，试求：（ 1）转矩的实用表达式；（ 2）问电动机能否带动额定负载起动。 解：（ 1） 9 5 5 0 9 8 1 .2NNNPT N mn 2355m m NT T N m a 11 0.027NNnns n2( 1 ) 0 .1 2 4mN mmss 转子不串电阻的 实用表达式为： 2 4710 0 .1 2 40 .1 2 4mmmTT ssssss （ 2）电机开始起动时， s=1， T=Ts，代入实用表达式得： 4710 5751 0 . 1 2 40 . 1 2 4 1sT N m 因为 sNTT ，故电动机不能拖动额定负载起动。