电机及拖动基础第九章作业题解

第九章作业

9-1 他励电动机的铭牌数据：PN=1.75kW，UN=110V，IN=20.1A，nN=1450r/min，试计算：

(1) 固有特性曲线，并且在坐标纸上画出；

(2) 50％额定负载时的转速；

(3) 转速为1500r/min时的电枢电流值。

解： 设电枢铜耗占电机总损耗的一半，则 Ra=0.5×

CeΦN=UNIN PN2IN=0.5×110×20.1 1.75×10320.12=0.57 Ω

UN INRa110 20.1×0.57==0.068 1450nNCTΦN=9.55CeΦN=9.55×0.068=0.65

n0=UN110==1620 r/min CeΦ0.068

TN=CTΦNIN=0.65×20.1=13.065Nm

(1) 固有特性方程

n=UNRa0.57 T=1620 T=1620 12.9T CeΦCeCTΦ20.068×0.65N

当n=nN=1450，代入上式得 TN=(1450 1620)×0.068×0.65/ 0.57≈13.18N.m 或 n=UNRa0.57 I=1620 I=1620 8.38I CeΦCeΦN0.068

当T=TN时，I=IN=20.1A，代入上式得 nN=1620 8.38×20.1≈1452r/min

固有特性是一个直线方程，确定出两点(0，n0) 和(TN，nN)后，即可画出特性曲线如图。

(2) 50％额定负载时，即T=0.5TN时，I=0.5IN=0.5×20.1=10.05A

则 n=1620 8.38I=1620 8.38×10.05≈1536r/min

(3) 当转速n=1500r/min时

I=1620 n1620 1500=≈14.32A 8.388.38

9-6 某他励电动机的数据为：PN=29kW，UN=440V，IN=76A，nN=1000r/min，Ra=0.065RN，若忽略空载损耗，

(1)电动机以转速500r/min吊起负载，Tz=0.8TN，求这时串接在电枢电路内的电阻RΩ；

(2)用哪几种方法可以使负载(0.8 TN)以500r/min的转速下放，求每种方法电枢电路内的串接电阻值；

(3)在500r/min时吊起负载，Tz=0.8TN，忽然将电枢反接，井使电流不超过IN，求最后稳定下降的转速。

解： Ra=0.065RN=0.065×

CeΦN=UN440=0.065×≈0.38 Ω 76INUN INRa440 76×0.38=≈0.4114 1000nN

(1) 当T=0.8TN时，I=0.8IN=0.8×76=60.8A，

由 n=UN Ia(Ra+RΩ) CeΦ

得 RΩ=UN CeΦNn440 0.4114×500 Ra= 0.38≈3.47 Ω Ia60.8

(2) 可有4种方法，在不改变磁通量时，当T=0.8TN，I=0.8IN=0.8×76=60.8A。

1)在额定电压下，电枢电路串接电阻：

RΩ=UN CeΦNn440 0.4114×( 500) Ra= 0.38≈10.24 Ω Ia60.8

U CeΦNn0.5×440 0.4114×( 500) Ra= 0.38≈6.62 Ω Ia60.8

U CeΦNn0 0.4114×( 500) Ra= 0.38≈3 Ω Ia60.82) 降低电枢端电压，并且电枢电路串电阻。如U=0.5UN的情况。 RΩ=3) 能耗制动，即U=0的情况。 RΩ=

4) 电枢电压降低且反接，即回馈制动，此时电枢回路不串电阻。

电枢电压为 U=CeΦn+IaRa=0.4114×( 500)+60.8×0.38= 182.6 V

(3) 在n=500r/min时，如果忽然将电枢反接(U=-440V)并使电流不超过IN，在电枢电路中的总电阻 R=U CeΦNn 440 0.4114×500=≈8.5 Ω 60.8Ia

则最后稳定转速 n=U IaR 440 60.8×8.5=≈ 2326 r/min CeΦ0.4114

9-7 某他励直流电动机的数据为：PN=29kW，UN=440V，IN=76.2A，nN=1050r/min，Ra=0.068RN。

(1) 电动机在回馈制动下工作，Ia=60A，电枢电路不串电阻，求电动机的转速；

(2) 电动机在能耗制动下工作，转速n=500r/min，电枢电流为额定值，求电枢电路内串接电阻值和电动机轴上的转矩；

(3) 电动机在转速反向的反接制动下工作，转速n=-600r/min，电枢电流Ia =50A，求电枢电路内的串接电阻、电动机轴上的转矩、电网供给的功率、从轴上输入的功率、在电枢电路内电阻上所消耗的功率。

解： Ra=0.068RN=0.065×UN440=0.068×≈0.393 Ω 76.2IN

CeΦN=UN INRa440 76.2×0.393=≈0.39 1050nN

(1) 回馈制动，电枢电压必反接，即U=-440V。

n=U IaR 440 60×0.393≈ 1189 r/min =CeΦ0.39

U CeΦNn0 0.39×( 500) Ra= 0.393≈2.17 Ω Ia76.2

PN29=≈264 N.m 1050nN(2) 能耗制动，即U=0。且能耗制动的稳态工作点在IV象限，即n应为负值。 电枢电路内串接电阻 RΩ=当Ia=IN时，T=TN，电动机轴上的转矩 T=TN=9550

(3) 转速反向的反接制动，电枢电压不变。

电枢电路内串接电阻 RΩ=U CeΦNn440 0.39×( 600) Ra= 0.393≈13.09 Ω Ia50

当Ia=50=IN(50/IN)时，电动机轴上的转矩，T=TN(5050=264×≈173 N.m IN76.2

W=22 kW 电网供给的功率即输入功率 P1=UNIa=440×50=22000

从轴上输入的功率 P2=Tn173×( 600)=≈ 10.9 kW 95509550

(负号表示电动机轴上是输入而不是输出功率)

2电枢电路内电阻所消耗的功率 ΔP=Ia(Ra+RΩ)=502×(0.393+13.09)=337075W≈33.7 kW

9-8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=53A，nN=1100r/min，测得Ra=0.3Ω。采用能耗制动及反接制动试计算两种情况下电枢各应该串联的电阻值。(两种情况下的电枢电流不应超过2IN)

解： CeΦN=UN INRa220 53×0.3≈0.1855 =1100nN

(1) 能耗制动时，U=0，且是在开始制动时(n=nN)电流最大，其应串接的电阻值

RΩ=U CeΦNn0 0.1855×1100 Ra= 0.3≈1.625 Ω Ia2×53

(2) 反接制动时，U=-UN，Ia反向，也是在开始制动时(n=nN)电流最大，应串接的电阻值

RΩ=U CeΦNn 220 0.1855×1100 Ra= 0.3≈3.7 Ω Ia2×( 53)

9-10 他励电动机的数据同习题9-7，即：PN=29kW，UN=440V，IN=76.2A，nN=1050r/min，Ra=0.068RN=0.393Ω。分三级起动，其最大电流不得超过额定电流的两倍，求各段的电阻值。

解：m=3，I1=2IN=2×76.2=152.4A，Rm=R3=UN/I1=440/152.4=2.887Ω

β=Rm=Ra2.887≈1.944 0.393

则各分段电阻如下：

RΩ1=(β 1)Ra=(1.944 1)0.393≈0.371 Ω

RΩ2=βRΩ1=1.944×0.371≈0.721 Ω

RΩ3=βRΩ2=1.944×0.721≈1.402 Ω

9-14 某一生产机械采用他励直流电动机作其拖动电动机，该电动机用弱磁调速，其数据为：PN=18.5kW，UN=220V，IN=103A，nN=500r/min，最高转速nmax=1500r/min，Ra=0.18Ω。

(1) 若电动机带动恒转矩负载(T=TN)，当减弱磁通，Φ=

流。此时电动机能否长期运行?为什么?

求Φ= (2)若电动机带动恒功率负载(Pz=PN)，长期运行?为什么?

解： CeΦ= 1ΦN时，求电动机稳定转速和电枢电31ΦN时电动机的稳定转速和转矩。此时电动机能否311U INRa1220 103×0.18CeΦN=×N=×≈0.1343 33nN3500

(1) 当电动机带动恒转矩负载时(T=TN不变)，根椐T=CTΦIa，如果磁通减弱为额定值的1/3，则电枢电流增加到额定值的3倍，即 Ia=3IN=3×103=309A

电动机的稳定转速为 n=U IaR220 309×0.18=≈1224 r/min CeΦ0.1343

电动机不能长期运行，因为电枢电流远大于电动机的额定电流，长期运行将烧毁电动机。

（2）当电动机带动恒功率负载时(Pz=PN不变)，若磁通减弱为额定值的1/3，

由 Pz=Tn1/3×CTΦIanCTΦINnNTn==PN=NN 得 9550955095509550

整理得 Ian=3INnN=3×103×500=154500

又 n=220 Ia×0.18U IaR220 Ia×0.18=154500 = 代入上式，即 Ia× …… 此处隐藏：2826字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……