电机与拖动基础课后习题答案

电机与拖动基础课后答案

第一章

1 . 1 一台直流电动机的数据为:额定功率PN =25 kW ,额定电压UN =220 V ,额定转速

nN =1 500 r /min,额定效率 N =86 .2 %。试求:

( 1 )额定电流IN;

( 2 )额定负载时的输入功率P1N 。

解：（1）直流电动机的:额定功率 PN UNIN N

（2

1 . 2 额定转速

nN ( 1 ) ( 2 ) 解：（1PN12 103 IN 52.17A

UN230

（2）P1N

1 . 3 一台直流电机,已知极对数p=2 ,槽数Z和换向片数K均等于22 ,采用单叠绕组。 ( 1 )计算绕组各节距; ( 2 )求并联支路数。

PN

N

12

14.37KW 0.835

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解：（1）第一节距 y1

Z222

5,为短距绕组。 2p44

单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即 第二节距y2 y1 y 5 1 4 (2) 并联支路数等于磁极数,为4。

y yK 1

1 . 4 一台直流电机的数据为:极数2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 Ω。当转速为1 000 r /min时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少?

解：当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,数为30,

路,Ea=29 Ra

60, 换向

Ea

1 . 5 Nc=10 ,单波绕组,试求当每极磁通 =1 . 42 × 10Wb,转速n =1 000 r /min时的电枢电动势为多少? 解：单波绕组并联支路对数a=1, 电枢总导体数N 2SNC 2 21 10 420 电枢电动势 Ea

1 . 6 一台直流电机,极数2 p=6 ,电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流Ia=10 A ,气隙每极磁通 =0 . 21 Wb 。试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?如把绕组改为单波绕组,

2

pN2 420 n 1.42 10 2 1000 198.8V 60a60 1

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保持支路电流ia的数值不变,电磁转矩又为多大? 解: 电枢绕组为单叠绕组时,并联支路对数a=p=3, 电磁转矩 T

pN3 400

Ia 0.21 10 133.69N m 2 a2 3.1416 3

如果把电枢绕组改为单波绕组, 保持支路电流ia的数值不变,则电磁转矩也不变,仍为 133.69N m,因为无论是叠绕组还是波绕组,所有导体产生的电磁转矩的方向是一致

的, 保持支路电流ia不变,就保持了导体电流不变,也就保持了电磁转矩不变。 也可以用计算的方法: 单叠绕组时并联支路数为6, 支路电流 ia 改为单波绕组, 保持支路电流ia的数值不变,仍为

Ia10

A 66

10

A,6

1 . 7 N=372 ,电枢回路总电阻RaPFe =362 W ,Pmec ( 1 ) ( 2 ) ( 3 )

解: (1) Ea

n 0.011 1500 204.6V,低于电源电压U=220 V,60a60 1

所以电机运行在电动机状态。 (2) Ia T

U Ea220 204.6

74A Ra0.208

pN2 372 Ia 0.011 74 96.39N m 2 a2 3.1416 1

W 16.28KW (3) 输入功率 P1 UI 220 74 16280

输出功率 P2 P1 Pcua PFe Pmec 16280 74 0.208 362 204

2

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=14575W=14.575KW 效率

P214.575 0.895=89.5% P116.28

1 . 8 如果直流电机的电枢绕组元件的形状如题1 . 8图所示,则电刷应放在换向器的什么位

置上?

题

解: ,电刷

N极中心

线对齐时

y1 21 .9 一台并励直流电动机的额定数据为: UN=220 V , IN=92 A , Ra=0 . 08 Ω,

Rf=88 . 7 Ω, N=86 %,试求额定运行时:

( 1 )输入功率; ( 2 )输出功率; ( 3 )总损耗; ( 4 )电枢回路铜损耗;

( 5 )励磁回路铜损耗; ( 6 )机械损耗与铁损耗之和。

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解: ( 1 )输入功率 PW 20.24KW 1 UNIN 220 92 20240

( 2 )输出功率

( 3 )总损耗 P P1 P2 20.24 17.406 2.834KW

(4) If

2 电枢回路铜损耗 Pcua IaRa 89.522 0.08 641W

P2 P1 20.24 0.86 17.406KW

UN220

2.48A Ia IN If 92 2.48 89.52A Rf88.7

( 5 )励磁回路铜损耗 P5cuf IfRf 2.48 88.7

( 6 )机械损耗与铁损耗之和为

Pmec PFe P Pcua Pcuf 545.5 1647.5W

1 . 10 , PN=17 kW , IN=92 A , UN=220 V ,

2

2

Ra=0 . 08 Ω, nNR=0 .1 Ω,励磁回路电阻Rf=110 Ω,试求:

( 1 ) ( 2 )Ea; ( 3 )额定负载时的电磁转矩。

解: ( 1 )额定负载时的输入功率 PW 20.24KW 1 UNIN 220 92 20240 N

PN17

0.84=84% P120.24

(2) If

UN220

2A Ia IN If 92 2 90A Rf110

Ea UN RIa 220 0.1 90 211V

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( 3 )额定负载时的电磁转矩

PNPN60 17 103

T 108.2N m

N2 n/602 3.1416 1500

1 .11 一台并励直流发电机,电枢回路总电阻Ra=0 . 25 Ω,励磁回路电阻Rf=44 Ω,当端电压UN=220 V ,负载电阻RL=4 Ω时,试求: ( 1 )励磁电流和负载电流; ( 2 )电枢电动势和电枢电流; ( 3 )输出功率和电磁功率。

解: (1)

(2)

E

(3)

44 10

1 . 12 电枢电流为10 A ,励磁电流保持为2 .5 A 。已知在n =750 r /min时的空载特性如下表所列:

试求:

( 1 )转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A时的空载电动势;

( 2 )如果将发电机改为并励,且n =nN,为保持同样的空载电动势,磁场回路的电阻应为多少?

-3

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( 3 )如果保持磁场回路电阻不变,电机为并励,此时能够自励建压的临界转速为多少? ( 4 )如果保持n =nN,电机为并励,此时能够自励建压的临界电阻为多少?

解: (1) Ea Ce n Ea与n成成正比,转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A时的空载电动势为 Ea 176

1000

234.7V 750

(2) If 2.5A, n 1000r/min,Ia 10A 时的电压U=220V,可知电枢电阻压降为 234.7-220=14.7V, 电枢电阻为14.7/10=1.47Ω,将发电机改为并励,设励磁电流要增加X,为(2.5+X),X比较小，可以认为Ea与励磁电流成比例增大为流就是励磁电流,产生的电枢电阻压降为变,234.7

（2.5 X2.5

14.7

（2

.5 X),234.7V不I 0.4A时, 励磁

n 44V,减减去电枢电阻750

(4) n nN 1000r/min If 0.4A 时, Ea 33

（44-压降(14.7/10) 0.4,其差Rcf

14.7

0.4） 43.4V即为励磁绕组电压,所以临界电阻为 10

43.4

108.5 若励磁电阻大于108.5Ω, 电压就建立不起来。 0.4