2017浙江大學(xué)電機(jī)與拖動離線作業(yè)答案

1、2017浙江大學(xué)電機(jī)與拖動離線 作業(yè)答案年級:學(xué)習(xí)中心:1- 13已知直流電機(jī)的極對數(shù) p=2,槽數(shù)z=22, 元件數(shù)及換向片數(shù)s=k=22，試畫出單迭繞組 展開圖、磁極和電刷位置，并畫出并聯(lián)支路 圖。答：此電機(jī)繞組是單迭所以y yk 1 不是整距繞組，采用省銅且有利于換向的短 距繞組yi2p222 2根據(jù)參數(shù)畫出展開圖，并作出并聯(lián)支路圖如1- 19某四極直流電機(jī)，電樞槽數(shù) z=36,單迭繞 組，每槽導(dǎo)體數(shù)為6,每極磁通2.2*10e-2Wb , 電樞電流la=800A，問此時電磁轉(zhuǎn)矩為多少？ 如改為單波繞組，保持支路電流不變，其電 磁轉(zhuǎn)矩為多少？解：電機(jī)內(nèi)的總導(dǎo)體數(shù) N=6Z=36*6=21

2、6，單迭繞組時：a=p=2T CM1 apN2 a la2 2162 3.1416 22.2 102800 605.04 N?m改為單波繞組時，a 1,若要保持支路電流不變,Ia 2a ?ia2a* 2 1 型2a2 2400 ACM I apNIa2 2162 3.1416 12.2 10 2400 605.04 N?m1- 21某他勵直流電動機(jī)額定電壓Un=220V，額定電流In=10A，額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min，電 樞回路總電阻Ra=0.5Ohm，試求：(1) 額定負(fù)載時的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩；(2) 保持額定時勵磁電流及總負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變 而端電壓降為190V，則穩(wěn)定后的電樞電流 與

3、轉(zhuǎn)速為多少？(電樞反應(yīng)忽略不計)。解: (1)PnNPn2 nN602150 602 3.1416 150013.687 N?m(3) 勵磁電流不變時磁通不變，總負(fù)載轉(zhuǎn)矩也不變，所以Ia產(chǎn)In 10 A不變，CmnNEaEaN n?Un IN?Ra U n I N ? Ra1500 190 10 51290.70 r/min220 10 51-22某并勵直流電動機(jī)額定電壓Un=220V，額定電流In=75A，額定轉(zhuǎn)速nN=1000r/min，電樞回路總電阻Ra=0.26Ohm，額定時勵磁回路 總電阻Rfn=910hm ，鐵耗及附加損耗 pFe+pdelta=600W，機(jī)械損耗 Pohm=198

4、W，電 樞反應(yīng)去磁作用不。試求：(1) 額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩T與輸出轉(zhuǎn)矩(2) 理想空載轉(zhuǎn)速;(3) 實際空載電流Io及實際空載轉(zhuǎn)速解:(1) p0pFepp 600198 798 WPUn ?In2207516.5 kW1 fNUnRfn220912.42 AlaN In IfN 75 2.42 72.58 APcua IaN2Ra 72.582 0.26 1369.64WPm WUn2.42 220 532.4 WPmP 卩迪 Pcuf 16500 1369.64 532.4 14597.96WPmPm2 n”14597.962 3.1416 1000139.4 N?m6060TnPNU

5、N 1 Np2 nN60220 75 2700.042 3.1416 100060131.78 N ?mnCUn I aN RaECenNnN220 72.58 0.2610000.20113Ce 02200.201131093.82T0 T Tn 139.4 131.78 7.62 N?mCM N 9.55Ce N 9.55 0.201131.921nT。Cm n7.621.9213.967 AUn 1 a0 RaCe 0220 3.967 0.260.201131088.69 r / min1-31兩臺完全相同的并勵直流電動機(jī)，電樞回路 總電阻均為 Ra=0.1Ohm，兩機(jī)在 1000r/

6、min 時的空載特性均為：I11.31.5U0186.7195.9現(xiàn)將兩機(jī)在機(jī)械上同軸聯(lián)結(jié)，電路上并聯(lián)于同 一個230V的直流電源，軸上不帶其他負(fù)載，電樞反應(yīng)及附加損耗均忽略不計。已知當(dāng)甲機(jī) 勵磁電流為1.4A，乙機(jī)的勵磁電流為1.3A時, 機(jī)組的轉(zhuǎn)速為n=1200rpm。試問：(1) 此時哪一臺為發(fā)電機(jī)？哪一臺為電動機(jī)？(2) 機(jī)組總的機(jī)械損耗和鐵耗為多少？(3) 只調(diào)節(jié)勵磁電流能否改變兩機(jī)的運行狀 態(tài)(轉(zhuǎn)速不變)？解：(1)當(dāng)甲勵磁電流為1.4A，轉(zhuǎn)速為 1000r/min時，從空載特性解得此轉(zhuǎn)速下的電 動勢為195.9V，則當(dāng)轉(zhuǎn)速為1200r/min時，Ea甲19551200100023

7、3V)230(v),同理，你乙在轉(zhuǎn)速為1200r/min時的電動勢為:Ea乙1867 空01000223V)230(v),因為Ea甲UN,EaVUN,故甲為發(fā)電機(jī)，乙為電動 機(jī)。(2) 據(jù)項(1)有：電動機(jī)：Ia 乙 UEa 乙230-224 60( A )；Ra0.1Pm 乙 Ea乙 la乙 224 6013440( W) P?乙 R 乙P2乙(P PfJ 乙；發(fā)電機(jī)：Ia甲 旦甲出 235-23050(A)Ra0.1Pm 甲 Ea甲I a甲 235 50 11750( W) P甲-P0甲R 甲-(P PFe)甲由于電動機(jī)乙與發(fā)電機(jī)甲同軸聯(lián)結(jié)，乙機(jī)的軸上 輸出功率P2乙即為甲機(jī)的輸入功率，即

8、卩P2乙R甲Pm甲 P PFe甲jj|J：PM 乙PM 甲PPFe甲 0PPFe 乙PM 甲PFeP ,、 得：PFe P 印乙-Pm甲 13440-11750 1690(W)(3) 調(diào)節(jié)勵磁電流可以改變兩機(jī)的運行狀 態(tài)，例如將If甲使Ea甲U的同時，將If乙，使Ea乙 U， 這樣就可以使甲機(jī)變?yōu)殡妱訖C(jī)，乙機(jī)成為發(fā)電 機(jī)，也可以調(diào)If，使兩機(jī)在1200r/min時都作 電動機(jī)運行，它們都從電網(wǎng)吸收電功率，共同 拖動軸上的同一個機(jī)械負(fù)載，但是不能使兩機(jī) 都作發(fā)電機(jī)運行(因為無源電動機(jī))。2- 10他勵直流電動機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：PN=60kW，Un=220V，In=350A，nn=1000RPM，試

9、問：(1) 如果將該機(jī)直接起動，則啟動電流為多 少？為使啟動電流限制在2IN，應(yīng)在電樞回路串入多大電阻? 如果采用降壓啟動且使啟動電流限制為2IN，端電壓應(yīng)降為多少？解:(1)U N I NPN220 350 600003502 20.0694Un220Ra0.06943170.59 ARiR2 RaUnRa2200.0694 0.2452In2 350U1 2InR 2 350 0.0694 48.58V2- 15某他勵直流電動機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：PN=3kW , Un=220V, In=18A, nn=1000RPM。 電樞回路總電阻Ra=0.8Ohm。試求：(1) 為使該機(jī)在額定狀態(tài)下進(jìn)行能

10、耗制動停機(jī)，要求最大制動電流不超過 2ln，求制動 電阻值；(2) 在項的制動電阻時，如負(fù)載為 Tz=0.8Tn位能轉(zhuǎn)矩，求電機(jī)在能耗制動后的 穩(wěn)定速度；(3) 設(shè)該機(jī)帶動Tz=TN位能負(fù)載運行于額定 狀態(tài)，采用能耗制動使之最終以 500rpm的 速度放下重物，求制動電阻及該電阻所對應(yīng) 的最大制動電流；(4) 該機(jī)采用能耗制動將Tz=TN的位能負(fù)載 穩(wěn)速下放時，所能達(dá)到的最低下放轉(zhuǎn)速為多 少？(5) 若該機(jī)在額定工況下采用能耗制動停機(jī) 而不接制動電阻，則制動電流為額定電流多 少倍？解：Ce NUn 屆 220 18 0.80.2056nN1000RzCe N nNITRaCe N nN2LRa

11、0.2056 10002 180.84.91Tz0.8TnCM NCM N0.8In0.818 14.4 ARz(5)生? ICe N0.8 14.40.205656.03 r / minTzCM NCe N nNTzCM NRa? IC ze NnNCeRaRzTnCMRaTnCM N18 ACe nn0.2056 500Iz180.8 4.91In 18 A0.8 1870.04 r / min0.20561000 0.2056257 A0.8 0空 14.28182- 仃他勵直流電動及額定數(shù)據(jù)為：PN=29kW ,Un=440V , I n=76A ,n n=1000RPM ,Ra=0.

12、377Ohm;試問：(1) 該機(jī)以500rpm的速度吊起Tz=0.8TN負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在電樞回路應(yīng)串多大電阻？用哪幾種方法可使 Tz=0.8TN的位能負(fù) 載以500rpm的速度穩(wěn)速下放？求每種方法 的電樞回路串接的電阻值。nlaCeUnCe NTzCM Nn 心雖 440 76 .377 0.41134400.3770.8TnCMNnN10001069.78 r / min0.8IN 0.8 7660.8 A十 Ra 0 0.3773.47760.8可采用串接電阻能耗制動的方法RzCeN n rI1&0.410.3773.oo5Iz60.83- 12 一 臺單相變壓器，SN=100kVA , Ui

13、n/U2n=6000/230V, fN=50Hz ,原副邊繞組的 電阻和漏抗分別為：Ri=4.320hm , Xi=8.90hm , R2=0.00630hm, X2=0.0180hm , 求：(1) 折算到高壓方的短路電阻，短路電抗和短 路阻抗？(2) 折算到低壓方的短路電阻，短路電抗和短 路阻抗？(3) 短路電阻，短路電抗和短路阻抗的標(biāo)幺 值？(4) 用百分值表示的短路電壓及其分量？(5) 滿載及cos=1, 0.8 (滯后)，0.8 (超前) 三種情況下的電壓變化率？并對計算結(jié)果 進(jìn)行比較和討論。解: (1)k仏U 2N600023026.087R2k2R2 26.0872 0.0063

14、 4.287X2 k2X226.0872 0.018 12.25&RR24.324.2878.607XkX1X28.912.2521.15Zk & jXk 8.607 j21.15U 2N 230(2)k 空0.0383U1N 6000Rk2R120.03834.32 0.006348X1k2X20.038328.9 0.0131RkR2R10.00630.006348 0.012648XkX2X10.0180.0131 0.0311ZkRkjXk0.012648 j0.0311I 1NSNU 1 N10000016.67 A6000Z1NU 1 N11N600036016.67巴8.6070

15、.0241Z1N360Zk21.150.0588Z1N360Zk8.607j21.15Z1N360Rk75 CRk a75 / a*Rk*Zk0.0241 j0.0588Xk、R2 X2.10.2652 21.152. k 75 Ck8.607234.5 75234.5 2510.265Zk75 C23.51Ukl1NZk75c 16.67 23.51391.9 VUku391 9丄 100%- 100%6.53%U1N6000UkRI1NRk75C 16.67 10.265 100%2.85%U 1 N6000UkXl1NXk 16.67 23.516000100%1.53%(5)cos 2

16、1,sin 2 0Rk cos 2 Xk sin100%0.0241 1 0.0588 0100%2.41%cos 2 0.8,超前，負(fù)載為容性，cos 20.8, 20, 236.87sin 2 sin 36.870.60.0241 0.8 0.0588 0.6100%1.6%cos 2 0.8,滯后，負(fù)載為感性，cos 20.8, 20, 236.87sin 2 sin 36.870.6* *u Rk cos 2 Xk sin 2 100%0.0241 0.8 0.0588 0.6100%5.46%當(dāng)負(fù)載為純電阻性的時候，由于線圈中電阻 的存在，輸出電壓會略下降。當(dāng)負(fù)載為電感性時，變壓器輸

17、出電壓會比純 電阻性下降。外特性為一條下垂曲線。當(dāng)負(fù)載為電容性時，變壓器輸出電壓隨電流 增大而上升。3- 15 一臺三相變壓器，原、副邊繞組的12個端點和各相繞組的極性如圖所示。試講此三相變壓器聯(lián)結(jié)成Y/delta-7和Y/Y-4，并畫出聯(lián)接圖、相量圖和標(biāo)出各相繞組的端點標(biāo)志。Figure 1Y/Delta-73- 16畫出3-39所示各種聯(lián)接法的相量圖，根據(jù) 相量圖標(biāo)出聯(lián)接組號。Figure 3(a) Y/delta-1 or Y,d1C4- 4某三相感應(yīng)電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下： PN=30kW,Un=380V,nN=1450r/m in,cos$n=0.80, n=88%, f n=50Hz

18、,試求：（1）該 機(jī)的極數(shù)；（2）額定轉(zhuǎn)速差；（3）額定電流。解：（1）該機(jī)的同步轉(zhuǎn)速可以寫成：60 f160 503000niP Pr /min當(dāng)極對數(shù)p=2時，ni=1500,略高于ni,所以極對數(shù)必為:p竺口丄 n11500SNni nNni1500 1450i5000.033InPn103、3UnN COS N300003 380 0.88 0.864.74 A4- 6已知某三相交流電機(jī)的極對數(shù) p=3,定子槽 數(shù)z1=36,線圈節(jié)距y仁5/6 t并聯(lián)支路數(shù)a=1， 采用雙層分布短距迭繞組。試求：(1) 用三種不同顏色畫出三相繞組展開圖，并 將之連結(jié)成三角形接法。(2) 該繞組可以接成

19、哪幾種并聯(lián)支路數(shù)？解: (1) 盒曽6Zi2mip362 3 2(2) 雙層繞組每相有2p=6個線圈組。可全部并聯(lián)，得到最大并聯(lián)支路數(shù) amax=2p=6。 若全部串聯(lián)，可得到每相最少支路數(shù) amin = 1。也可以兩串聯(lián)，再三并聯(lián)，得到a=3條支路并聯(lián)?；蚨?lián)，兩并聯(lián)，得到 a=2 條支路并聯(lián)。4- 10某三相交流電機(jī)定子槽數(shù)z仁36,極距t=9 槽，繞組跨距y仁7槽，定子三相雙層繞組 丫 接法。每個線圈匝數(shù)Ny=2，并聯(lián)支路數(shù)a=1, 氣隙每極基波磁通 仁0.74Wb，氣隙諧波磁 密與基波磁密的幅值之比為B5/B1=1/25，B7/B1=1/49，基波及各次諧波磁場轉(zhuǎn)速相等， 均為150

20、0rpm。試求：(1) 基波、五次諧波和七次諧波的繞組系數(shù)；(2) 相電動勢中的基波、五次諧波和七次諧波 分量有效值；(3) 合成相電勢有效值。解：z2p366p巡沁2 n 1500乙2mip362 3 2p3602 360Z|36N!紅 qNy 432 24 匝ky5kq5ky7kq7sinq2qsi n2ky1kq1.2 20sin0.342=0.656 0.5210.942a 203sin20.6560.617sin 5如2q sin 5-2.5 qsin - 2k y5 kq 57sin 5909.c3 20sin 5 20.1743sin* 氐=2180.17420.2180.038

21、sin 7 上22.7qsin -27sin 79093 20 sin 7 27 202.823sin0.766=0.177ky7 kq70.76620.1770.136E 14.44f1N1k4.44 50 24 0.617 0.74 2432.66 V4.444.44f7N1k 74.440.745 50 24 0.03829.96 V250.747 50 24 0.13676.6 V49E 72432.66 29.96 76.6 2539.22 V4-14某四極單相電機(jī)定子繞組串聯(lián)匝數(shù) N1 = 100 匝，基波繞組系數(shù)為k 31=0.946,三次諧波繞組系數(shù)k 33=0.568。試求：

22、當(dāng)通入相電流為i=1.414*5sin314tA時，單相繞組所生的基波和三次諧波磁動勢的幅值及脈振頻率； 若通入的相電流為i V25sin314t V2|sin 3 314t A3時，相電流中的三次諧波電流能否產(chǎn)生基波 磁動勢？為什么？(3) 對于項2寫出相繞組所生的基波脈振磁 動勢表達(dá)式；(4) 對于項2寫出相繞組所生的三次諧波脈 振磁動勢表達(dá)式；(5) 若通入的相電流為I=5A的直流電流，求 相繞組所生的基波及三次諧波磁動勢幅值 各為多少？這時該磁動勢是什么性質(zhì)？解: (1)314 22 3.14100 Hzvf13 100 300 HzF y10.9INy 0.9 5 100450 AF

23、q1qFy1kq1 1 450 0.946425.7 AFy309150 A3Fq3qFy3kq3 1 150 0.56885.2 A(2)三次諧波電流不能產(chǎn)生基波磁動勢。因為 沿圓周分布的繞組可以使三次諧波磁動勢 互相抵消。(3) F 1 0.9Nlk-1I 0.9 100 0.946 5 212.85 安匝 /極p2(4) F 3 0.9NlkI 0.9 100 0.568 5 14.2 安匝 /極3p2 33(5) 通入直流電流時，繞組電流無交流分量， 所以也沒有基波和諧波磁動勢產(chǎn)生。此時定 子繞組上電流無變化，轉(zhuǎn)子也無法產(chǎn)生感應(yīng) 電流。4-27某三相四極50Hz感應(yīng)電動機(jī)，PN=10k

24、W， UN=380V，nN=1455rpm，定子繞組三角形接 法。R1=1.3750hm， X仁 2.43Ohm，r2=1.04Ohm，X2=4.4Ohm， rm=8.34Ohm， Xm=82.6Ohm 。 額定負(fù) 載 時 pOhm+pdelta=2O5W。試用簡化等值電路計算 額定負(fù)載時的定子電流、功率因數(shù)、輸入功率 和效率。解：1&血n0、3 380 0658.18 0 V&1 m658.18 0rirmj XiXm1.375 8.34 j 2.43 82.60.87 j7.64 7.6983.48 ASNnjy 1500 14550.03n1500&r1j X1X2658.18 0你j

25、243 4.417.63 j3.34 17.94 169.27 A&0.87 j7.64 17.63j3.34 18.5 j 10.98 21.5130.69 Acos N cos30.690.86Pn100%Pnn 3U 1N I 1 N COS N100%100003 380 21.51 0.86100%82.1%4-28某三相四極50Hz感應(yīng)電動機(jī)，已知輸入功 率P1=10.7kW，定子銅耗 Pcu1=450W，鐵耗 pfe=200W，轉(zhuǎn)差率S=0.029。試求此時該機(jī)的電磁功率PM，總機(jī)械功率Pohm，轉(zhuǎn)子銅耗 Pcu2及電磁轉(zhuǎn)矩T各為多少？解： PM P Pcu1 PFe 10700

26、 450 200 10050 WP 1 S PM 1 0.029100509758.55 WFCu2 Pm P 291.45 W60 f 60 50m1500 r / minP 22215001-157.08 rad / s60 60T 也 1005063.98 N ?m1157.084-36某三相四極50Hz籠式感應(yīng)電動機(jī)PN=3kW , Un=380V , In=7.25A , Y 接法，r=2.01Ohm?？蛰d試驗數(shù)據(jù)：當(dāng)空載線電壓Ui=380V 時，Io=3.64A，po=246W，Pq=11W;短路試驗數(shù)據(jù)：當(dāng)i lk=7.05A時，短路線電壓Uk=100V而Pk=470W。假設(shè)附加

27、損耗忽略不計，短路特性為線性，且 X1=X2,。試求：(1) 參數(shù) X1 qrm,Xm,r2 (2) 該機(jī)的cos椒及ni(不考慮溫度的影響) 解: (1)246 3 3.642 2.01 11155.1 W3.902PFe155.1mJ。23 3.642U1380“104.41 03.64P0246mj；3 3.6426.19Z。PFe P0 口譏幾 Prm0 r. 104.42 6.192 104.225- 1某三相繞繞式感應(yīng)電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)如下：PN=7.5kW, Un=380V, In=15.1A,nN=1450rpm ,汕=2.0。試求：(1)臨界轉(zhuǎn)差率Sm和最大轉(zhuǎn)矩Tm ； ( 2

28、)寫出固有機(jī)械特性實 用表達(dá)式；(3)該機(jī)的固有啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) KM解：ni60 f160 5030001500 r/min2SN1500 1450Smni15000.033SNM0.033 2 一 22 10.124Tn9550 PN / nN 95007 549.14 N ?m1450Tmm ?Tn 2 49.1498.28 N ?m2TmS SmS 0.124固有機(jī)械特性為2 98.2824.373STq2TmSSmSmS2 2Tn10.1240.49Tn0.124TqTn0.495- 5某三相籠型感應(yīng)電動機(jī)額定數(shù)據(jù)如下：PN=300kW ， Un=380V ， In=527A ， nN=1450rpm，啟動電流倍數(shù) Ki=6.7,起動轉(zhuǎn) 矩倍數(shù)Km =1.5,過載能力 汕=2.5。定子三角 形接法。試求：(1) 直接起動時的電流Iq與轉(zhuǎn)矩Tq;(2) 如果供電電源允許的最大電流為 1800A, 米用定子串對稱電抗器起動，求所串的電抗 xq及起動轉(zhuǎn)矩Tq ;(3) 如果采用星-角起動，能帶動1000nM的恒 轉(zhuǎn)矩負(fù)