電機(jī)拖動復(fù)習(xí)題

1、第四章作業(yè)4.7. 有一個三相單層整距繞組，極數(shù)2P =4，Q1=24，支數(shù)a=1，畫出繞組展開圖并計算繞組因數(shù)。解： 極距 =6 每級每相槽數(shù) q =2 槽距角 =單層繞組節(jié)距因數(shù) 單層繞組分布因數(shù) 繞組因數(shù) 展開圖（1）三相單層整距繞組可用短距線圈聯(lián)成等元件式繞組，其實(shí)質(zhì)仍是整距的，但可節(jié)省端部銅線：展開圖（2）也可用整距線圈聯(lián)成單疊鏈?zhǔn)嚼@組：4.12如果在三相對稱繞組中通入大小及相位均相同的電流，此時三相合成磁動勢基波的幅值及轉(zhuǎn)速為多少？答：三相對稱繞組在空間的分布相差電角度，當(dāng)三相線圈通入電流為時，在空間將產(chǎn)生三個互差電角度的矩形磁動勢，用傅氏級數(shù)可以分解為基波和一系列諧波，在三相繞組

2、里產(chǎn)生的基波磁動勢為 其合成磁動勢為可見基波合成磁動勢幅值為零，不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，所以轉(zhuǎn)速也為零。4.17 有一臺1000kW三相繞線型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，f=50Hz，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速ns=187.5r/min ，U1N=6kV，Y接法，cosN=0.75，額定效率N=92%，定子為雙層疊繞組，Q1=288，y1=8槽，每槽內(nèi)有8根有效導(dǎo)體，每相有兩條支路，已知電動機(jī)的勵磁電流 Im=45%IN，試求三相基波勵磁磁動勢。解： 額定電流為 極對數(shù) 極距 每極每相槽數(shù) 槽距角 基波繞組因數(shù) 每相串聯(lián)匝數(shù) 勵磁電流 每支路勵磁電流 基波合成磁動勢 4.18 一臺三相異步電動機(jī)接于電網(wǎng)工作時，其每相感應(yīng)電動

3、勢E1=350V，定子繞組的每相串聯(lián)匝數(shù)N1=312，繞組因數(shù)kw1=0.96，試問每極磁通為多大？解： 由 可知 4.19 一臺f=50Hz的交流電機(jī)，今通以三相對稱正序60Hz的交流電，設(shè)電流大小不變，問此時基波合成磁動勢的幅值大小，極對數(shù)，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向?qū)⒂泻巫兓?？答：?dāng)電流有效值不變時，基波合成磁動勢幅值不變，極對數(shù)與頻率無關(guān)也不變。通入電流相序不變則合成磁場轉(zhuǎn)向不變，基波合成磁場的轉(zhuǎn)速將因頻率提高而增加為原來的倍。 第五章作業(yè)5-1 異步電動機(jī)為什么又稱為感應(yīng)電動機(jī)？答： 異步電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組之間沒有電的聯(lián)系，當(dāng)定子繞組中通入正弦交流電流并在氣隙中建立旋轉(zhuǎn)磁場后，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場有相

4、對運(yùn)動，由電磁感應(yīng)作用在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢并產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子電流與氣隙磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距并實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)子電流是感應(yīng)產(chǎn)生，故又稱為感應(yīng)電動機(jī)，其電磁關(guān)系與變壓器相似。5-2 與同容量的變壓器相比，異步電動機(jī)的空載電流大，還是變壓器的空載電流大？為什么？答：異步電動機(jī)的空載電流大。因?yàn)楫惒诫姍C(jī)磁路中含有氣隙，氣隙磁阻大，使產(chǎn)生額定磁通量的勵磁磁動勢增大，相應(yīng)勵磁（空載）電流就大，約占額定電流的20%40%；而變壓器主磁路是閉合的沒有氣隙，其勵磁電流也小的多，約占額定電流的3%8%。5-9異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差功率消耗到那里去了?若增大這部分損耗,異步電動機(jī)會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?答：異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差

5、功率，這部分功率消耗在轉(zhuǎn)子繞組的銅耗上。增大這部分功率會使轉(zhuǎn)差s增加，電動機(jī)轉(zhuǎn)速及效率都會降低。5-13 一臺三相異步電機(jī)，額定數(shù)據(jù)如下：UN=380V，fN=50HZ，PN=7.5kW，nN=962r/min，定子繞組為三角形接法， 2p=6，cosnN=0.827，pcu1=470W，pFe=234W，,pmech=45W，p=80W。試求額定負(fù)載時的（1）轉(zhuǎn)差率；（2）轉(zhuǎn)子電流頻率；（3）轉(zhuǎn)子銅耗；（4）效率；（5）定子電流。解：（1）轉(zhuǎn)差為：因?yàn)椋?（2）轉(zhuǎn)子電流頻率為：（3）轉(zhuǎn)子銅耗為：由 則 （4）效率為：輸入功率 則 （5）定子電流為： 5-15 已知一臺三相四極異步電動機(jī)的額定

6、數(shù)據(jù)為PN=10kW，UN=380V，IN=11A，定子繞組為Y聯(lián)結(jié)，額定運(yùn)行時，Pcu1=557W，Pcu2=314W，PFe=276W，Pmech=77W，P=200W。試求（1）額定轉(zhuǎn)速；（2）空載轉(zhuǎn)速；（3）電磁轉(zhuǎn)距；（4）電動機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)距。解：（1）四極異步電動機(jī)，p=2，ns=1500 r/min由 則 額定轉(zhuǎn)速為： （2）空載轉(zhuǎn)距為： 由 則 空載運(yùn)行時，輸出轉(zhuǎn)距T2=0，輸出功率P2=0，空載功率p0和空載轉(zhuǎn)距T0近似不變，則電磁轉(zhuǎn)距為： 機(jī)械功率為：電磁功率為： 空載運(yùn)行時的轉(zhuǎn)差率 空載轉(zhuǎn)速 （3）電磁轉(zhuǎn)距為： （4）電動機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)距為： 5-17 一臺三相異步電動機(jī)額

7、定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)差率為0.02，問這時通過氣隙磁場傳遞的功率有百分之幾轉(zhuǎn)化為銅耗？有百分之幾轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率？答；由功率圖可知，通過氣隙傳遞的是電磁功率，而，除去銅耗，余下的是機(jī)械功率，即電磁功率有2%轉(zhuǎn)化為銅耗，98%轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率。第十章作業(yè)10-1 一繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：PN=75kW，nN=720r/min， I1N=148A，N=90.5，cosN=0.85，KT=2.4，E2N=213V，I2N=220A。（1）用實(shí)用表達(dá)式繪制電動機(jī)的固有特性；（2）用該電動機(jī)帶動位能負(fù)載，如果下放負(fù)載時要求轉(zhuǎn)速n=300r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)矩T=TN，時轉(zhuǎn)子每相應(yīng)該串接多大電阻？解：（1）

8、 （nN=720r/min，?。?根據(jù)實(shí)用表達(dá)式 即：解得：同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)：s=0，n=750 r/min，T=0 N.m 額定運(yùn)行點(diǎn)：s=0.04，n=nN=720 r/min，T=TN=994.8 N.m 最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：s=sm=0.1883，n=613 r/min，T=Tm=2387.52 N.m起動點(diǎn)：s=1，n=0，T=Tst=846 N.m可畫出電動機(jī)的固有機(jī)械特性如圖：（2）Tz=TN=995 N.m因?yàn)槭寝D(zhuǎn)子串電阻，人為機(jī)械特性的Tm不變，即KT=2.4不變。 轉(zhuǎn)速n= -300r/min，則： 第一種解法：根據(jù)實(shí)用表達(dá)式 解得 得：， （小于s，舍去）得每相應(yīng)串接電阻：第二種解法：

9、考慮異步電動機(jī)的機(jī)械特性為直線。對于固有特性，對于人為特性，其臨界轉(zhuǎn)差率為：得每相應(yīng)串接電阻：第三種解法：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子電阻成正比。即：則每相應(yīng)串接電阻：10-2 一繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)帶動一橋式起重機(jī)的主鉤，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：PN=60kW，nN=577r/min， I1N=133A，I2N=160A，N=89，cos1N=0.77，KT=2.9，E2N=253V。（1）設(shè)電動機(jī)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動35.4轉(zhuǎn)，主鉤上升1m。如果要求帶額定負(fù)載時重物以8m/min的速度上升，求電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串接的電阻值；（2）為了消除起重機(jī)各機(jī)構(gòu)齒輪間的間隙，使起重時減小機(jī)械沖擊，轉(zhuǎn)子電路備有預(yù)備級電阻。設(shè)計時

10、如果要求串接預(yù)備電阻后，電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的40%，求預(yù)備級電阻值； （3）預(yù)備級電阻值一般也作為反接電阻，用以在反接制動狀態(tài)下下放負(fù)載。如果下放時電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz=0.8TN，求電動機(jī)在下放負(fù)載時的轉(zhuǎn)速；（4）如果電動機(jī)在回饋制動狀態(tài)下下放負(fù)載，轉(zhuǎn)子串接電阻為0.06，如果下放負(fù)載時Tz=0.8TN，求此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。解：額定轉(zhuǎn)差率 （nN=577r/min，?。?）、Tz=TN因?yàn)槭寝D(zhuǎn)子串電阻，人為機(jī)械特性的Tm不變，即KT=2.9不變。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 此時的轉(zhuǎn)差率 根據(jù)實(shí)用表達(dá)式 解得 得：， （小于，舍去） 轉(zhuǎn)子每相電阻 則每相應(yīng)串接電阻 (2) 在電動機(jī)啟動時n=0, 則

11、 ，起動轉(zhuǎn)距 串接預(yù)備電阻，人為機(jī)械特性的Tm不變，即KT=2.9不變。根據(jù)實(shí)用表達(dá)式 解得 得：， （小于，舍去） 則預(yù)備級電阻為： （3）串接預(yù)備電阻，人為機(jī)械特性的Tm不變，即KT=2.9不變。又已知串接預(yù)備電阻時的臨界轉(zhuǎn)差率為：，且負(fù)載轉(zhuǎn)距 ，因此時，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)為轉(zhuǎn)速反向的反接制動狀態(tài)（下放）。根據(jù)實(shí)用表達(dá)式，得： 解得 得： （大于，舍去） 則轉(zhuǎn)速反向的反接制動時的轉(zhuǎn)速 （4）串接電阻，人為機(jī)械特性的Tm不變，即KT=2.9不變。已知串接電阻，由 得人為機(jī)械特性的臨界轉(zhuǎn)差率：此時為回饋制動，電源反接，應(yīng)取 ，。由實(shí)用表達(dá)式，得： 解得 得： （，舍去） 則反接（回饋制動）時的轉(zhuǎn)

12、速 10-3 一繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)為：PN=15.5kW，U1N=380V，定子空載電流I0=17.6A，nN=1425r/min，r1=0.6，r2=0.5，E2N=232V。電動機(jī)在能耗制動狀態(tài)下工作，其定子繞組的接線如圖10-34所示，直流電壓為78V。如果在轉(zhuǎn)速為0.7ns時，對應(yīng)的制動轉(zhuǎn)矩為0.7TN，并且假設(shè)電動機(jī)工作在T=0，n=0，以及T=TmT，n=nm的機(jī)械特性段上，求轉(zhuǎn)子電路串接電阻值（計算時應(yīng)考慮電動機(jī)磁路的飽和）。解：由歐姆定律得：定子中直流勵磁電流 根據(jù)定子繞組的接線，查教材中表10-1，得等效定子交流電流 等效定子交流電流相對值： 查教材中圖10-21，

13、當(dāng)時， 。且定子為Y接，Ux=220V。則最大制動轉(zhuǎn)距：臨界相對轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)距 又已知相對轉(zhuǎn)速 ， 制動轉(zhuǎn)矩 第一種解法：由實(shí)用表達(dá)式 解得：得：， （小于，舍去）另：電壓比 （定轉(zhuǎn)子均為Y接） 轉(zhuǎn)子繞組的電阻 則轉(zhuǎn)子回路串接電阻 第二種解法：考慮能耗制動特性為直線。 由實(shí)用表達(dá)式直線化方程，得： 又由實(shí)用表達(dá)式曲線方程，求得當(dāng)特性為固有特性，制動轉(zhuǎn)矩時電機(jī)的相對轉(zhuǎn)速。由：解得：得：（大于，舍去）， 則直線化時固有特性臨界相對轉(zhuǎn)速：則轉(zhuǎn)子回路串接電阻 附加題：如果一臺異步電動機(jī)銘牌要求按D連接，但實(shí)際接線時按Y連接，此電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及起動轉(zhuǎn)矩等將受到怎樣的影響？答：如果一臺異步電動機(jī)銘牌要求

14、按D連接，則每相定子繞組上的電壓為線電壓。如實(shí)際接線時按Y連接，則每相定子繞組上的電壓為相電壓。由于相電壓=線電壓/，且電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與定子繞組電壓的平方成正比，所以此電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及起動轉(zhuǎn)矩等將降為原轉(zhuǎn)矩的1/3。 第十一章作業(yè)11-1某臺繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=44kW，nN=1435r/min， I1N=148A，E2N=243V，I2N=110A。設(shè)起動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz=0.8TN，最大允許的起動轉(zhuǎn)矩T1=1.87TN，起動切換轉(zhuǎn)矩T2=TN，試用解析法求起動電阻的級數(shù)及每級的電阻值（在計算時可以將機(jī)械特性視為直線）。解： 則轉(zhuǎn)子每相電阻為：取T1=1.87TN，T2=TN，初定

15、 取m=4，仍取T1=1.87TN重新計算： 校驗(yàn)： 大于起動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩0.8TN，符合起動要求。每級起動的總電阻值為： 轉(zhuǎn)子每相各段起動電阻為： 11-2某臺繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=11kW，nN=715r/min，E2N=163V，I2N=47.2A。起動最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比T1/TN=1.8，負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz=98N.m。求三級起動時的每級起動電阻值。解： 則轉(zhuǎn)子每相電阻為：（1）第一種解法： 校驗(yàn)： , ， 因?yàn)門2Tz=98N.m，所以符合起動要求。則轉(zhuǎn)子每相各段起動電阻為： （2）第二種解法： 取 （T2一般取1.11.2Tz或1.11.2TN）則： 轉(zhuǎn)子每相各段起動電阻為

16、： 11-5 某臺籠型異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=40kW，nN=2930r/min， U1N=380V，K1=5.5，N=90，cos1N=0.91，cos=0.3（即R=Zcos=0.3Z）。用定子電路串接對稱電阻減壓起動。設(shè)在串接電阻后使起動電流減到1/4，求串接電阻數(shù)值（計算時可忽略）。解： 設(shè)定子為Y接法時：定子串接電阻設(shè)定子為D接法時： 定子串接電阻附加題：1. 一臺三相籠型異步電動機(jī)的過載能力是KT =2.2，額定轉(zhuǎn)速為970 r/min。問： (1) 在電源電壓和頻率均保持額定值不變的條件下，增加電動機(jī)的負(fù)載使轉(zhuǎn)速下降到多少時，就會發(fā)生停車現(xiàn)象? (2) 如果此電動機(jī)銘牌注明是D

17、接、380V，能否帶50%額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩用YD變換起動? 解：因?yàn)殡妱訖C(jī)的額定轉(zhuǎn)速為970 r/min，則同步轉(zhuǎn)速為ns=1000 r/min，所以 額定轉(zhuǎn)差率為： (1) 臨界轉(zhuǎn)差率為： 臨界轉(zhuǎn)差率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為： 所以，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加到臨界轉(zhuǎn)矩Tm=2.2TN，轉(zhuǎn)速隨之降低到875 r/min時就會發(fā)生停車現(xiàn)象。 (2) 當(dāng)定子繞組D聯(lián)結(jié)時，Ux=U1N=380V，而定子繞組Y聯(lián)結(jié)時Ux= U1N /=220V，電壓降低為D聯(lián)結(jié)時的，則對應(yīng)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩降低為D聯(lián)結(jié)時1/3。在電動機(jī)起動時n=0, 則 s=1。所以： D聯(lián)結(jié)時起動轉(zhuǎn)距：Y聯(lián)結(jié)時的起動轉(zhuǎn)距為：因?yàn)閅聯(lián)結(jié)時的起動轉(zhuǎn)距0.5TN，所以不能帶50%額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩用