《机电传动控制》第五版课后习题答案

冯清秀、邓星钟等编著

第3章直流电机的工作原理及特性

U=E+IaRa

Q∴

又

E=KeΦnURa

n=Ia

KeΦKeΦQT=KmΦIa

URa

∴n= T2

KeΦKeKmΦ=n0 nT=0

Un0=

KeΦ

当

习题3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？

答案：直流电动机工作时，（1）电枢绕组中流过交变电流，它产生的磁通当然是交变的。这个（2）变化的磁通在铁芯中产生感应电流。铁芯中产生的感应电流，在（3）垂直于磁通方向的平面内环流，所以叫涡流。涡流损耗会使铁芯发热。为了减小这种涡流损耗，电枢铁芯采用彼此绝缘的硅钢片叠压而成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以（4）增大涡流通路上的电阻，从而起到（5）减小涡流的作用。如果没有绝缘层，会使整个电枢铁芯成为一体，涡流将增大，使铁芯发热。因此，如果没有绝缘，就起不到削减涡流的作用。

习题3.4 一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E＝E1，如负载转矩TL＝常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳定值后，电枢反电势将如何变化？是大于、小于还是等于E1？

答案：∵当电动机再次达到稳定状态后，输出转矩仍等于负载转矩，即输出转矩T＝TL＝常

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数。又根据公式（3.2）， T＝KtФIa。

∵励磁磁通Ф减小，T、Kt不变。 ∴电枢电流Ia增大。

再根据公式（3.11），U＝E＋Ia·Ra。 ∴E=U－Ia·Ra。

又∵U、Ra不变，Ia增大。 ∴E减小

即减弱励磁到达稳定后，电动机反电势将小于E1。

习题3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN＝5.5KW，UN＝110V，IN＝62A，nN＝1000r/min，试绘出它的固有机械特性曲线。

（1）第一步，求出n0 （2）第二步，求出（TN，nN）

答案：根据公式（3.15），（1-1）Ra＝（0.50~0.75）(1

PNU

)N UNININ

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我们取Ra＝0.7(1

PNU

)N， 计算可得，Ra＝0.24 Ω UNININ

再根据公式（3.16）得，（1-2） N（UN－INRa）/nN=0.095 又根据（1-3） n0＝UN/（KeФN），计算可得，n0＝1158 r/min 根据公式（3.17），（2-1） TN＝9.55

PN

， 计算可得，TN＝52.525 N·M nN

根据上述参数，绘制电动机固有机械特性曲线如下：

3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5KW，U N=220V， I

N

=34.4A， n N=1500r/min， Ra =0.242Ω，试计算出此电动机的如下

特性：

①固有机械特性；

②电枢附加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性；

③电枢电压为U N/2时的人为机械特性； ④磁通φ=0.8φN时的人为机械特性；

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并绘出上述特性的图形。 ① n0=UNnN/(UN-INRa)

=220*1500/220-34.4*0.242 = 1559r/min 求出Keφ=0.1411 TN=9.55PN/nN =9.55*6500/1500 =41.38Nm

② n=U/Keφ-(Ra+Rad)T/KeKtφ2 = U/Keφ-(Ra+Rad)T/9.55Ke2φ2

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= 1559-(0.242+Rad)41.38/9.55Ke2φ2

当3Ω n=854r/min 当5Ω n=311 r/min

③ n= U/Keφ-RaT/9.55Ke2φ2 当UN=0.5UN时 n=732 r/min n0=UNnN/2(UN-INRa) =780 r/min

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④ n= U/0.8Keφ-RaT/9.55Ke2φ20.82 当φ=0.8φ时n=1517 r/min

n0=UN/0.8Keφ =1949 r/min

3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？

电动机在未启动前n=0，E=0，而Ra很小，所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流将很大.Ist=UN/Ra

习题3.13 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这时会产生什么现象（试从TL＝0和TL＝TN两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况？

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答案：直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，是为了产生主磁通Ф。 若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通会产生的现象是： （1） 当TL＝0时

此时，虽然没有励磁电流但是电动机内部的主磁极上仍会有ta，当接通电枢电源时，电磁转矩不等于0，而TL＝0，故电动机会转动，但是电动机转速会不断上升，最后发生“飞车”。

（2）当TL＝TN时

此时，电动机内部同样由于主磁极上有剩磁，而产生电磁转矩。如果此时的电磁转矩大于负载转矩，电动机则会转动；如果此时的电磁转矩小于负载转矩，电动机则不会转动，且由于此时反电动势E等于0，因此电枢电流Ia会很大，可能会损坏电枢绕组。

当电动机运行在额定转速下，突然将励磁绕组断开，电动机主磁通Ф迅速减小，同时电枢电流会急剧增大。如果此时的电磁转矩大于负载转矩，电动机则会继续转动；如果此时的电磁转矩小于负载转矩，电动机则会慢慢减速直至停止。

习题3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：PN＝2.2kW，UN＝Uf＝110V，nN＝1500r/min，ηN＝0.8，Ra＝0.4Ω，Rf＝82.7Ω。

试求：1. 额定电枢电流IaN；

2. 额定励磁电流IfN；

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3. 励磁功率Pf； 4. 额定转矩TN； 5. 额定电流时的反电势； 6. 直接启动时的启动电流；

7. 如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？此时启动转矩又

为多少？

（1） ∵ηN＝

PN

UNIN

PN2200

==25 A UNηN0.8×110

∴IaN=

（2） IfN＝Uf/Rf＝1.33 A

（3） Pf=UN IfN＝110·1.33＝146.3 W （4） TN＝9.55

PN

=14 N·M nN

（5） E= UN-IaN·Ra=100 V （6） Ist= UN/Ra=275 A （7） Ist=

UNU

≤2IaN，Rad≥N Ra＝1.8Ω

Ra+Rad2IaN

∴启动电阻至少为1.8Ω

根据公式（3.16）可知，KeФ＝（UN－IaNRa）/nN=0.0667

又 Tst＝Ist·Kt·Ф＝9.55Ist·KeФ≤9.55·2IaN KeФ=31.83 N·m ∴启动转矩不会超过31.83 N·m

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第5章 交流电动机的工作原理及特性

n0 nS=

n0

n0=60f/p

P2P2

T2==9.55

ωn

T=KtφI2cos 2

SR2U12SR2U2

T=K2=K2

2

R2+(SX20)R2+(SX20)2

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图5.23 异步电动机的固有机械特性

习题5.3 有一台三相异步电动机，其nN＝1470r/min，电源频率为50Hz。设在额定负载下运行，试求：

1) 定子旋转磁场对定子的转速； 2) 定子旋转磁场对转子的转速； 3) 转子旋转磁场对转子的转速； 4) 转子旋转磁场对定子的转速； 5) 转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。

提示：转子旋转磁场在空间的转速总是等于同步转速n0，即转子旋转磁场与定子旋转磁场在空间始终保持相对静止。

答案： 1) 1500 r/min 2) 30 r/min 3) 30 r/min 4) 1500 r/min 5) …… 此处隐藏：4402字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……