《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》習(xí)題解答

《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》習(xí)題解答第一章直流電機(jī)原理P331-21一臺并勵直流發(fā)電機(jī)=16kW,=230V,=69.6A,=1600r/min,電樞回路電阻=0.128,勵磁回路電阻=150,額定效率=85.5%.試求額定工作狀態(tài)下的勵磁電流、電樞電流、電樞電動勢、電樞銅耗、輸入功率、電磁功率。解：===1.53A=+=69.6+1.53=71.13A=+=230+=239.1V===647.6W==17kW輸出功率===18.7kW1-29并勵直流發(fā)電機(jī)=7.5kW,=220V,=40.6A,=3000r/min,Ra=0.213.額定勵磁電流=0.683A,不計(jì)附加損耗，求電機(jī)工作在額定狀態(tài)下的電樞電流、額定效率、輸出轉(zhuǎn)矩、電樞銅耗、勵磁銅耗、空載損耗、電磁功率、電磁轉(zhuǎn)矩及空載轉(zhuǎn)矩。解：=-=40.6-0.683=40AP1===8932W===84%=9550=9550=24N·m=Ra=0.213=341W==150WWT=9550=9550=27N·m=27-24=3N·m第二章電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)P482-9負(fù)載的機(jī)械特性又哪幾種主要類型？各有什么特點(diǎn)？答：負(fù)載的機(jī)械特性有：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載特性以及恒功率負(fù)載特性，其中恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性又有反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載與位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)是它的絕對值大小不變，但作用方向總是與旋轉(zhuǎn)方向相反，是阻礙運(yùn)動的制動性轉(zhuǎn)矩，而位能性轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩絕對值大小恒定不變，而作用方向也保持不變。風(fēng)機(jī)、泵類、負(fù)載特性的特點(diǎn)是其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比即，這類生產(chǎn)機(jī)械只能單方向旋轉(zhuǎn)。恒功率負(fù)載特性的特點(diǎn)是在不同速度下負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速n差不多成反比即常數(shù)。第三章直流電動機(jī)的電力拖動3-29電動機(jī)的數(shù)據(jù)同上題。試計(jì)算并畫出下列機(jī)械特性：（1）電樞回路總電阻為時的人為特性。（2）電樞回路總電阻為的人為機(jī)械特性。（3）電源電壓為，電樞回路不串入電阻時的人為機(jī)械特性。（4）電源電壓為,電樞不串入電阻，時的人為機(jī)械特性。解：已知，，，，。電樞回路總電阻為時：，，根據(jù)（1058，0）和（529.3，606）兩點(diǎn)可畫出曲線1。電樞回路總電阻為時：，，根據(jù)（1058，0）和（-1057，606）兩點(diǎn)可畫出曲線2。電源電壓為，時：，，根據(jù)（529，0）和（473，606）兩點(diǎn)可畫出曲線3。，，時：，，，根據(jù)（2115，0）和（2004，606/2）兩點(diǎn)可畫出曲線4。（圖略）3-30型他勵直流電動機(jī)，，，，，采用電樞串電阻分三級起動，最大起動電流為，試計(jì)算各級起動電阻值。解：，，，，，滿足要求。，，，，，。3-35他勵直流電動機(jī)，，，，，采用降低電源電壓及弱磁調(diào)速，要求最低理想空載轉(zhuǎn)速，最高理想空載轉(zhuǎn)速，試求：（1）時的最低轉(zhuǎn)速及此時的靜差率。（2）拖動恒功率負(fù)載時的最高轉(zhuǎn)速。（3）調(diào)速范圍。解：采用降低電源電壓調(diào)速時對應(yīng)于基速以下，基速以上采用弱磁調(diào)速。（1），，，，，。（2）拖動恒功率負(fù)載時應(yīng)采用弱磁調(diào)速。，，，，，。（3）調(diào)速范圍應(yīng)將兩種方法合并考慮。。3-36一臺他勵直流電動機(jī)，，，，，電動機(jī)原工作在額定電動狀態(tài)下，已知最大允許電樞電流為，試求：（1）采用能耗制動停車，電樞中應(yīng)串入多大電阻？（2）采用電壓反接制動停車，電樞中應(yīng)串入多大電阻？（3）兩種制動方法在制動到時，電磁轉(zhuǎn)矩各是多大？（4）要使電動機(jī)以的轉(zhuǎn)速下放位能負(fù)載，，采用能耗制動運(yùn)行時，電樞應(yīng)串入多大電阻？解：（1），，（2）反接制動時：（3）采用能耗制動方法在制動到時，電磁轉(zhuǎn)矩。采用電壓反接制動方法在制動到時：（4）當(dāng)時3-37一臺他勵直流電動機(jī)，，，，，，拖動一臺起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)，已知重物的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，為了不用機(jī)械閘而由電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩把重物吊在空中不動，問此時電樞回路應(yīng)串入多大電阻？解：重物吊在空中不動，則，。3-44他勵直流電動機(jī)的數(shù)據(jù)為，，，，。系統(tǒng)總飛輪矩，在固有特性上從額定轉(zhuǎn)速開始電壓反接制動，制動的起始電流為。試求反抗性負(fù)載及位能性負(fù)載兩種情況，求：（1）反接制動使轉(zhuǎn)速自降到零的制動時間。（2）從制動到反轉(zhuǎn)整個過渡過程的及的解析式，并大致畫出過多過程曲線。解：（1），應(yīng)串入電阻，，，。（2），，位能性負(fù)載，。反抗性負(fù)載第四章變壓器P1314-2一臺三相變壓器,U1N/U2N=10/6.3kVSN=100kVA,Y，d聯(lián)結(jié)，求一次側(cè)和二次側(cè)額定電流。解：4-8單相變壓器SN=5000kVA，鐵心柱有效截面積為S=1120cm2，Bm=1.45T，求高，低繞組匝數(shù)。解：4-9一臺單相變壓器，U1N/U2N=220/110V,N1=300匝，N2=150匝，f=50Hz,鐵心密度為Bm=1.2T，求鐵心柱有效面積。解：4-18單項(xiàng)變壓器在低壓側(cè)加電壓做空載實(shí)驗(yàn)，測的數(shù)據(jù)為在高壓側(cè)加電壓做短路實(shí)驗(yàn)測的數(shù)據(jù)為，實(shí)驗(yàn)溫度25℃為求折算到高壓側(cè)的勵磁參數(shù)和短路參數(shù)，畫出形等值電路。解：變比k=在低壓側(cè)做空載實(shí)驗(yàn)則折算后高壓側(cè)折算后高壓側(cè)在高壓側(cè)做電壓做短路實(shí)驗(yàn)則：

形等值電路：4-18三相變壓器SN=1800kVA，，Y，d11聯(lián)結(jié),加額定電壓時的空載損耗P0=6.6kW,短路電流額定時的短路損耗為PK=21.2kW,求額定負(fù)載cos=0.8時的效率及效率最大時的負(fù)載參數(shù).解：=98.1%4-24畫出三相變壓器的Y,y8,Y,y10,Y,d7,Y,d9連接組的接線圖.解:(1)Y,y8(3)Y,d74-33一臺自耦變壓器，，,I2=200A試求繞組各部分電流，傳導(dǎo)功率和感應(yīng)功率。解：變比感應(yīng)功率（電磁功率）傳導(dǎo)功率P傳導(dǎo)=U2I1=180163.6=29448第五章三相異步電動機(jī)原理P1785-6一臺三相交流電機(jī)，定子是三相對稱單層繞組，已知極數(shù)2p=4，定子槽數(shù)Z1=36,并聯(lián)支路數(shù)a=1,元件節(jié)距y=t.(1)畫出槽電動勢星形圖，（2）畫出U相繞組展開圖；（3）求基波繞組系數(shù)；（4）如果每極磁通=0.0172w,頻率f=50Hz,每個元件的匝數(shù)N=10,求基波相電動勢。解：(1)槽距角=(2)U相繞組展開圖（略）（3）=1（4）5-13證明兩組對稱繞組（空間位置差電角度）流過兩相對稱電流（時間差）時產(chǎn)生的是圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。證明：設(shè)兩相對稱繞組流過兩相對稱電流后產(chǎn)生兩相脈振磁勢為+==可見這是一個圓形旋轉(zhuǎn)次動勢。證畢5-26異步電動機(jī),,,,=975r/min,=0.8,=50Hz,試問該電機(jī)的極對數(shù)P,額定轉(zhuǎn)差率和額定負(fù)載時的效率各為多少?解：=0.025=3=79.021kW=94.9%5-27一臺異步電動機(jī),輸入功率=8.6kW,定子銅損耗,鐵損耗=210W,轉(zhuǎn)差率s=0.05,試求電磁功率、轉(zhuǎn)子銅損耗和總機(jī)械功率。解：=--=-425-210=7965W=S=0.057965=398.25W7965=7566.75W5-29三相異步電動機(jī)=28kW,=380v,=950r/min,=0.88,=50Hz,額定運(yùn)行時,,=1.1kW,忽略,試求(1)額定轉(zhuǎn)差率;(2)總機(jī)械功率,電磁功率和轉(zhuǎn)子銅損耗;(3)輸入功率及效率;(4)定子額定電流.解：（1）（2）=1.53kW(3)A第六章三相異步電動機(jī)的電力拖動P2416-24.三相異步電動機(jī)2P=4,,在額定負(fù)載下，保持＝常數(shù)，將定子頻率降至25HZ時，電動機(jī)的調(diào)速范圍和靜差率各是多少？答：2P=46-33.一臺三相六極籠型異步電動機(jī)的數(shù)據(jù)為：，定子繞阻Y聯(lián)結(jié)，試求（1）額定轉(zhuǎn)差率；（2）最大轉(zhuǎn)矩；（3）過載能力；（4）最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率。解：（1）(2）（3）(4）6-34．一臺三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)為：求：（1）額定轉(zhuǎn)矩；（2）最大轉(zhuǎn)矩；（3）最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率；（4）用實(shí)用公式繪制電動機(jī)的固有機(jī)械特性；（5）計(jì)算解：（1）（2）（3）（4）列表如下：S00.040.1830.40.60.81T（）09962388180613321038846（圖略）（5）6-35一臺三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：定子繞阻Y聯(lián)結(jié)，電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，再固有機(jī)械特性上穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)突然在轉(zhuǎn)子電路中串入三相對稱電阻R=1，求：（1）在串入轉(zhuǎn)子電阻瞬間電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩；（2）電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速n,輸出功率電磁功率及外串電阻R上消耗的功率；（3）在轉(zhuǎn)子串入附加電阻前后的兩個穩(wěn)定狀態(tài)下，電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流是否變化？解：（1）=0.7312=149突串電阻瞬間，S來不及變，在同一值下有：（2）A點(diǎn)轉(zhuǎn)差率：S=0.03，S=2.4（舍去）忽略空載損耗：（3）因?yàn)橥蟿拥氖呛戕D(zhuǎn)矩負(fù)載，所以轉(zhuǎn)子電流有功分量是不變的。6-41．一臺繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)為：轉(zhuǎn)子回路每相串入電阻為時，求轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的（1）調(diào)速范圍；（2）最大靜差率；（3）拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時的各級轉(zhuǎn)速。解：（1）當(dāng)時當(dāng)時當(dāng)時（2）調(diào)速范圍（3）各級轉(zhuǎn)速分別為6-42一臺鼠籠型三相異步電動機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)為：采用變頻調(diào)速，保持恒定，若調(diào)速范圍與上題相同，試計(jì)算（1）最大靜差率；（2）頻率為時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速.解：（1）最大靜差率：（2）已知上題中當(dāng)頻率為時當(dāng)頻率為時6-45．一臺繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的技術(shù)指標(biāo)為：定轉(zhuǎn)子均為Y聯(lián)結(jié)，該電動機(jī)的反抗性負(fù)載，（1）要求啟動轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入多大電阻？（2）如果在固有機(jī)械特性上運(yùn)行時進(jìn)行反接制動停車，要求制動開始時的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入多大電阻？解：（1）要求則 得當(dāng)時當(dāng)時（2）在固有機(jī)械特性上反接制動瞬間第七章同步電動機(jī)P2607-1為什么同步電動機(jī)只能運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速，而異步電動機(jī)不能在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行？答：同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速必須相等，不能有轉(zhuǎn)速差，因?yàn)橐挥修D(zhuǎn)速差，定轉(zhuǎn)子磁極的相對位置就不斷變化，在一段時間內(nèi)磁極異性相吸，轉(zhuǎn)子受磁拉力，過180°后同性相排斥，轉(zhuǎn)子受推力，這樣交替進(jìn)行，轉(zhuǎn)子所受平均力矩為零，電動機(jī)不能運(yùn)動。而異步電動機(jī)在電動狀態(tài)下運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總要比