電機(jī)拖動(dòng)習(xí)題解答

1、1.6 圖1.10為龍門刨床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖。齒輪1與電動(dòng)機(jī)軸直接聯(lián)接，各齒輪有下列數(shù)據(jù)：齒輪123456GD2(N·m)1040207050130齒數(shù)206040603080齒輪6與工作臺(tái)齒條嚙合其節(jié)距為20mm，工作臺(tái)質(zhì)量m1=1500kg，工件質(zhì)量m2=1000kg，電動(dòng)機(jī)飛輪慣量GD2=200 N·m2，切削力F=10000N，切削速度v=40m/min，總機(jī)械拖動(dòng)效率=0.8，工作臺(tái)導(dǎo)軌與床身之間的摩擦系數(shù)f=0.1。試計(jì)算：（1） 折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪慣量及負(fù)載轉(zhuǎn)矩；（2） 切削時(shí)電動(dòng)機(jī)應(yīng)輸出的功率。圖1.10 龍門刨床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖電動(dòng)機(jī)123456刨刀工作

2、臺(tái)齒輪m1m2解：（1）齒輪折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩為： 齒輪6的轉(zhuǎn)速：則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：則平移部件折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：折算成飛輪矩為： 折算到電動(dòng)機(jī)軸上總的飛輪矩為266.6N·m2 折算到電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： （2）切削時(shí)電動(dòng)機(jī)應(yīng)輸出的功率為： 圖1.10 龍門刨床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖電動(dòng)機(jī)123456刨刀工作臺(tái)齒輪m1m21.7 如圖1.4所示的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，已知提升重物的質(zhì)量為2kg，提升速度為0.4m/s,拖動(dòng)齒輪的效率1=2=0.98，卷筒的效率L=0.96,卷筒直徑DL=0.4m。齒輪減速箱的拖動(dòng)比j=60，電動(dòng)機(jī)的GDm220Nm2。試求：(1)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

3、(2)拖動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。電動(dòng)機(jī)vnTLj，nL圖1.4 工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)為升降的拖動(dòng)系統(tǒng)G解：提升時(shí)： 1.8 圖1.11所示的各種情況下，曲線1為電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性，曲線2為負(fù)載機(jī)械特性，判斷哪些交點(diǎn)上運(yùn)行是穩(wěn)定運(yùn)行？圖1.11 穩(wěn)定運(yùn)行的判斷nOTTLA(a)12nOTTLA(b)12nOTTLB(c)12AnOTA(e)12nOTA(d)12nOTA(f)12解：a：A穩(wěn)定；b：A穩(wěn)定； c：A穩(wěn)定、B不穩(wěn)定；d：A穩(wěn)定；e：A不穩(wěn)定；f：A穩(wěn)定2.12 有一臺(tái)Z2-61型直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)為PN=10kW，UN=220V，IN=53.5A，nN1 500r/min，請(qǐng)

4、繪出(1)固有機(jī)械特性；(2)電樞電路中串聯(lián)1.2電阻時(shí)的能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)的機(jī)械特性。解：1）只要求（TN，nN）（0，n0）兩點(diǎn)坐標(biāo)。 由可解得所以：（TN，nN）（0，n0）兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為（63.67，1500）和（0，1571）2) a、能耗制動(dòng)的機(jī)械特性方程為制動(dòng)開(kāi)始瞬間，代入方程可得所以能耗制動(dòng)特性過(guò)（0，0）和（185.9，1500）兩點(diǎn)。b、電壓反接制動(dòng)的機(jī)械特性方程為制動(dòng)開(kāi)始瞬間，代入方程可得所以電壓反接制動(dòng)特性過(guò)（0，1571）和（380.5，1500）兩點(diǎn)。 c、電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)的機(jī)械特性方程為 由于當(dāng)時(shí)，可知串入1.2的電阻無(wú)法進(jìn)行電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)。2.13 有一臺(tái)Z2-9

5、2型直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)為：PN=30kW，UN=220V，IN=161.5A， nN=750r/min，若軸上負(fù)載轉(zhuǎn)TL=TN，分別求出以下幾種情況下的靜差度、調(diào)速范圍和穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速：(1)當(dāng)電樞電路串聯(lián)電阻Rad=0.7時(shí)；(2)當(dāng)電樞電壓降為0.8UN時(shí)；(3)當(dāng)磁通減弱為額定值的2/3時(shí)。解： (1)當(dāng)電樞電路串聯(lián)電阻Rad=0.7時(shí)，由于負(fù)載和磁通不變，則有 穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速為 靜差率為：調(diào)速范圍：(2)當(dāng)電樞電壓降為0.8UN時(shí)，由于負(fù)載和磁通不變，則有穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速為靜差率為：調(diào)速范圍：(3)當(dāng)磁通減弱為額定值的2/3時(shí)，則有穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速 靜差率為：調(diào)速范圍：2.15 上題中的電

6、動(dòng)機(jī)（PN=13kW，UN=220V，IN=68.7A，nN=1500r/min，Ra=0.224），降低電壓調(diào)速，要求max=30%，求(1)電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)的最低轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍；(2)電源電壓需調(diào)到的最低值；(3)電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率及輸出功率(忽略空載損耗)。解：（1）（2） （3） 2.17 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的PN=29kW，UN=440V，IN=76A，nN=1 000r/min，Ra=0.376。采用降低電源電壓和減小磁通的方法調(diào)速，要求最低理想轉(zhuǎn)速n0min=250r/min，最高理想空載轉(zhuǎn)速n0max=1 500r/min，試求：(1)

7、該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL=TN時(shí)的最低轉(zhuǎn)速；(2)該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒功率負(fù)載PL=PN時(shí)的最高轉(zhuǎn)速。解：（1）（2） a： b：2.19 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)PN=13kW，UN=220V，IN=68.7A，nN=1500r/min，Ra=0.195。若提升某重物時(shí)，需要用電動(dòng)機(jī)把重物停在空中不動(dòng)，已知重物的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=TN，問(wèn)此時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞回路應(yīng)串入多大電阻?解：由題意可知，串電阻使重物停在空中不動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性線必然經(jīng)過(guò)（0，n0）和（TN，0）兩點(diǎn)，而則：2.20 某卷?yè)P(yáng)機(jī)由他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為PN=11kW，UN=440V，IN=29.5A， nN=730r/min，R

8、a=1.05，下放某重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0.8TN。(1)若電源電壓反接，電樞回路不串電阻，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速多少?(2)若用能耗制動(dòng)下放重物，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速絕對(duì)值最小是多少?(3)若下放重物要求轉(zhuǎn)速為380r/min，可采用幾種方法?電樞回路里需串入電阻是多少?解：（1）由題意a： b： 而 則 此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在反向回饋制動(dòng)狀態(tài)。 （2） （3）下放重物可以采用能耗制動(dòng)停止后未采取機(jī)械剎車措施進(jìn)入反向回饋制動(dòng)，電源反接制動(dòng)停止后未斷開(kāi)電源及采取機(jī)械剎車措施進(jìn)入反向回饋制動(dòng)，以及電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)和三種方式，其中電源反接制動(dòng)進(jìn)入反向回饋制動(dòng)的最低轉(zhuǎn)速為-830r/min，不符合題意。a：能耗制動(dòng)進(jìn)入反向回饋

9、 b：電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng) 2.21 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)某起重機(jī)提升機(jī)械，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的PN=30kW，UN=220V，IN=158A，nN=1000r/min，Ra=0.069。當(dāng)放下某一重物時(shí)，已知負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0.7TN，若欲使重物在電動(dòng)機(jī)電源電壓不變時(shí)以n=550r/min下放，問(wèn)電動(dòng)機(jī)可能運(yùn)行在什么狀態(tài)?計(jì)算該狀態(tài)下電樞回路應(yīng)串入的電阻值是多少?解：根據(jù)題意，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)狀態(tài)（倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)） 而 則 2.22一臺(tái)直流電機(jī)額定數(shù)據(jù)為：額定功率PN=10kW, 額定電壓為UN=220V, 額定轉(zhuǎn)速nN=2850r/min，額定效率N=85%。如果該電機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)，求額

10、定電流；如果該電機(jī)是發(fā)電機(jī)，再求額定電流。解：直流電動(dòng)機(jī)P1N=11764.7W IN=53.5A直流發(fā)電機(jī)3.17 有一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：PN=20kw，UN=380V，nN=1450r/min，N=0.85，cosN=0.8，起動(dòng)電流倍數(shù)ksc =6，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst=2，過(guò)載倍數(shù)kM =2，采用接法，試求：(1)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為125N·m時(shí)，在U1=UN和U1=0.8UN時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？(2)采用Y-起動(dòng)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45 TN，0.35 TN時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？解：1） U1=UN時(shí)，Tst= kstTN=263.44N·m>1.1TL，可以起

11、動(dòng)； U1=0.8UN時(shí)，Tst= 0.64 Tst =168.60N·m>1.1TL，可以起動(dòng)；2）Y-起動(dòng)，Tst= 1/3 Tst =87.81N·m<1.1TL，不能起動(dòng)；3.18一臺(tái)三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=22kW，nN=1 460r/min，I1N43.9A，E2N=355V，I2N40A，KM2。要使電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速調(diào)到1 050r/min，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)接多大的電阻？解：轉(zhuǎn)速調(diào)到1 050r/min時(shí)，3.19一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為PN =11kW，nN1460r/min，UN=380V，KM2。如果采用變頻調(diào)速，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)

12、矩為0.8TN時(shí)，要使n1000r/min，則f1及U1應(yīng)為多少？ 解：基頻以下變頻調(diào)速，同步轉(zhuǎn)速正比下降，且認(rèn)為機(jī)械特性向下平移，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，可以認(rèn)為轉(zhuǎn)速降n不變。 調(diào)速前： n=33 r/min 調(diào)速后：r/min 3. 20一臺(tái)繞線式異步電動(dòng)機(jī)，PN40kW，U1N380V，I1N76.3A，nN1440r/min，E2N=335V，I2N76.6A，KM2.5，求：(1)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載TL=0.5TN，運(yùn)行于n750r/min，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻；(2)額定狀態(tài)下進(jìn)行反接制動(dòng)，要求起始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為2.5TN，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻。解：1）調(diào)速前：解得調(diào)速后：則：解得 2） 電源反

13、接制動(dòng)： 起始制動(dòng)時(shí)刻：T=2.5TN由 解得：由解得3.21 一橋式起重機(jī)主鉤電動(dòng)機(jī)為繞線式異步電動(dòng)機(jī)，PN =22kW，nN =723 r/min，E2N=197V，I2N =70.5A，KM =3，作用到電動(dòng)機(jī)軸上的位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩，TL=100N·m，求： (1) 在固有特性上提升負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少？ (2) 在固有特性上利用回饋制動(dòng)穩(wěn)定下降負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少？ (3) 用回饋制動(dòng)下放負(fù)載，要求n=800 r/min，轉(zhuǎn)子應(yīng)接入多大電阻？解：1） 由，解得，r/min2）r/min3） 1、一臺(tái)三相變壓器，SN=5600kVA ，U1N/ U2N=35/6kV，Y,

14、d接線，從短路試驗(yàn)（高壓側(cè)）得：U1s=2610V、Is=92.3A、Ps=53kW，計(jì)算短路參數(shù)（不必折算溫度）。（測(cè)取的是線電壓，相電流）解：ZS=16.3 RS=2.07XS=16.172、三相變壓器銘牌數(shù)據(jù)如下：SN=750kVA， U1N/U2N=10000/400V， Y/接線，在高壓側(cè)做短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：Us=380V，Is=30A，ps=4.6kW，求變壓器的短路參數(shù)（不必折算溫度）。解：變壓器的變比為 k=14.43由短路實(shí)驗(yàn)可求出短路參數(shù)：Zs=7.313，rk=1.704，xs=7.112，故： r1r2'=rK75=1.704/2=0.85，x1x2'=x

15、k/2=7.112/2=3.56，即， rm=202， xm=2200， r1=r2'=0.85， x1=x2'=3.56。3、三相變壓器額定容量為20kVA，額定電壓為10/0.4kV，Y,y0聯(lián)結(jié)，高壓繞組匝數(shù)為3300匝，試求：（1）變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流；（2）高壓和低壓側(cè)的額定相電壓，（3）低壓繞組的匝數(shù)。解：（1）高壓側(cè)額定電流I1N=1.15A 低壓側(cè)的額定電流I2N=28.9A （2）高壓額定相電壓U1NP=5773.5V，低壓側(cè)額定相電壓U2NP=230V（3）變比k=25，低壓繞組的匝數(shù)N2=N1/k=1324、一臺(tái)三相電力變壓器的額定數(shù)據(jù)如下：sN100kVA，U1N/U2N=6.0/0.4kV，Y,y聯(lián)接，f50Hz，不考慮室溫的變化，其空載、短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)名稱電壓(V)電流(A)功率(W)電源加在空載4009.37616低壓側(cè)短路257.89.622010高壓側(cè)求折算到高壓邊的參數(shù)（假定，），并繪出相應(yīng)的T型電路圖。解：額定相電壓分別為：3464V230.9V額定相電流分別為：9.62A144.3A變比為：15（1） 由空載實(shí)驗(yàn)得折算到低壓側(cè)的勵(lì)磁參數(shù)為：Zm = =24.6， Rm =2.34，Xm =24.53折算到高壓側(cè)的值為：Zm =k2 Zm=152×24.65544Rm