电机课后习题参考答案.pdf

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1、电 力 拖动 基础 部 分课后 习 题 答案1-8某起重机电力拖动系统如图1-13所示。电动机打,=2 0%卬,=9 5 0 r/瓶11,传动机构转速比j、=3,2=3.5,人=4，各级齿轮传递效率7=%=%=。95,各轴的飞轮矩GO；=1 2 5 N 加?，GD；=50 N ,G ；=4 0 N 2,GR=460N，卷筒直径。=0.5僧，吊钩重G 0 =19 0 0 N ,被吊重物G=4 9 0 0 0 N,忽略电动机空载转矩、钢丝绳重量和滑轮传递的损耗，试求：(1)以速度v =Q 3 z/s提升重物时，负载(重物及吊钩)转矩、卷筒转速、电动机输出功率及电动机的转速；(2)负载的飞轮矩及折算

2、到电动轴上的系统总飞轮矩；(3)以加速度为O.l m/s?提升重物时，电动机输出的转矩。nr6 0 v _ 6 0 x 0.32 n/?-2 x 3.14 x 0.2 5=11.4 6 r/m in解：(1)卷筒速度：jhh=1 1.4 6 x 3 x 3.5 x 4 =4 8 l r/m in折算到电机转矩：=9.5 5?9.5 5察篇a(另：TLG*R(Go+G)/?_ (19 0 0 +4 9 0 0 0)x 0.2 53 x 3.5 x 4 x 0.9 53=3 5 3.4 N-/n)电机输出功率：=黑=端善*M(2)负载飞轮矩：GLD2=(Go+G)*(2/?)2=5 0 9 0 0

3、 x 0.2 5 =12 7 2 5 A -w2折算到电机轴总飞轮矩：(3)：a=0 A m/s2：.=0 A m/s2dth dn而一dt6 0 dv.2 兀 R dt6 02 x 3.14 x 0.2 5x O.l x 4 2 =15 9.6T =x l 5 9.6 +3 5 3.4 =4 1 2 N加3 7 5L 9某龙门刨床的主传动机构图如图1-14所示。齿轮1与电动机直接联接，各齿轮数据见表1-1所示。表1-1传动机构各齿轮数据序号名称重量/N齿数1齿轮8.3 03 02齿轮4 0.2 55 53齿轮19.5 03 84齿轮5 6.8 06 45齿轮3 7.5 03 06齿轮13 7

4、.2 07 5G i工作台14 7 0 0G2工件9 8 0 0刨床的切削力%=9 8 0 0 N,切削速度匕=4 5 r/m in ,传动机构总效率z=0.8,齿轮6的节距 =2 0加加，电动机的飞轮矩G0；=2 3 O N根，工作台与床身的摩擦系数=0.1。试求:（1）折算到电动机轴上的系统总飞轮矩及负载转矩；（2）切削时电动机的输出功率；（3）空载不切削时当工作台以2m/加速时，电动机的转矩。解：电机转速为 =4*J=2 3 0 r /m in(1)7；=9.5 5 =9.5 5(G+G2)*+98OO*%O2 3 0 x 0.8 P J *%；5 0 =4 7 6 8 5 x 2 3%

5、5 5()=11.4 8/CW(3)2-9他励直流电动机的额定数据为：4=5.6 KW,UN=220V,IN=28A,n N=10 0 0 r/m in。测得Ra=0.3 5 Qo是计算并画出下列机械特性:(1)(2)固有机械特;电枢电路串入电阻&=50%R.=华）时的人为机械特性;（3）电枢电压U=50%UN时的人为机械特性;（4）磁通0 =8 0%时时的人为机械特性。解：（1）固有特性：U 7 2 0(2)氏=50%&=50%*=5 0%=3.9 3。IN 2 8(3)n =5 2 4-0.8 3 7(4)7 1 =13 10-1.3 72 10他励直流电动机的铭牌数据如下为：BV=21K

6、W,UN=220V,IN=115A,nN=10 0 0 r/m in,电枢总电阻 R,=0.18 Q。（1）计算并绘制固有机械特性；（2）转速为110 0 r/m in时的电枢电流是多少？（3）电压降至2 0 0 V,电枢电流=与时的转速是多少？解：mi j.u .2 2 0 115 x 0.18固有特性：C弧=-=0.19 9 3e 10 0 0 /_ _ 2 2 0-0.19 9 3 x 110 0 _、.乙)1.H-.Z rO/l0.18(3)n-2 0 00.19 9 3 x/w=10 0 4-10 4 =9 0 0 r/m in0.19 9 3 N2 11 一台他励直流电动机的额定数

7、据为：&=L 7 5 K W,UN=1IO V,IN=18.5 A,nN=15 0 0 r/m in,Ra=0.5 Q o（1）直接起动的起动电流是多少？（2）如果要求起动电流限制为2九，采用降低电源电压起动，最低电压是多少？若采用电枢串电阻起动，应串入多大电阻?/，、工 110-18.5 x 0.5 cc/r解：(1)CN=-=0.0 6 7e N 15 0 0n=0 时,0=1100.0 6 70.50.0 6 7Ia Ia=220A(2)降压起动：t/=2 Z,v/?u=2 x 18.5 x 0.5 =18.5 V串电阻：R =-R=-0.5 =2.4 7 Q21 N 2 x 18.52

8、 12 一台他励直流电动机，其名牌数据：PN=WKW,UN=220V,IN=5 3 A,=0.3 9 4 QnN=10 0 0 r/m ino采用电枢串电阻分级起动，其最大起动电流人=2，起动级数m=3,求各段起动电阻值，并计算分段电阻切除时的瞬时速度。解：Ra=0.394Q,J%=0.199V mi n/r串入最大电阻：Rm=卫1=2.08 Q n 4叵=1.74m I,2x 53 V Ra V 0.394校验：第一次切换：-2.08*6 0.9=1105.5-6 36.5=46 9r/mi n r/mi nG A G A 0.199 0.199第二次切换：n=-=/,=1105.5-36

9、5.7=739.8 r/mi n r/mi nC&N CNT J R第三次切换：n=-L-/,=1105.52-210.24=8 95r/mi n r/mmi nCN C仲N2 14 一台他励直流电动机的铭牌数据为：&=9 6 K W,UN=440V,IN=250A,nN=500r/mi n,电枢总电阻R a=0.078 Q。电动机运行于额定工况。若最大制动电流不允许超过21N,则：（1）若采用能耗制动，求电枢应串入的最小电阻值；（2）若采用电压反接制动，求电枢应串入的最小电阻值。的（1、-440-250 x 0.078解：（1）C机=-=0.8 41（2）R mi n=Q“+N-/?=1.7

10、21-0.078 =1.6 43QininC 7 aN2 15 一台他励直流电动机，铭牌数据为：&=1 7 KW,UN=220V,IN=95A,nN=1000r/mi n,Ra=0.18 Qo拖动起重机的提升机构，=7；,忽略空载转矩”:(1)若要求电动机以8 00r/mi n的转速起吊重物，求电枢电路应串入多大电阻？(2)断开电源，同时在电枢电路内串入2 0。电阻，问电动机稳定转速是多少？(3)若要求电动机以1200r/mi n的转速下放重物，有哪几种方法可以实现？试计算说明。解：(1)220-95x 0.18J（56 6=0.2029（2）n=R“+2 0,C帆,2.180.2029x 9

11、5=-43.3r/mi n（3）电势反向反接制动：1200=U.+%葭=R =4.7QC/N CN能耗制动：-1200=_R +七 IN=%=2 4 3 4 8-R“=2.38 QCN 95回馈制动：1200=-幺-一 上 必 八C N C N2 16 一台他励直流电动机，其额定值为：&=18.5K W,UN=220V,IN=103A,nN=500r/mi n,测得Ri l=0.2。拖动位能性恒转矩负载，=0.8 7；，忽略空载转矩方：(1)重物吊起后要求停在空中，问如何实现。计算并说明。(2)在电动机以510r/mi n的转速起吊重物时，忽然将电枢反接，若电枢电流不允许超过21N,求电动机稳

12、定转速。z,x c 4 220-0.2x 103.解：(1)=0,则 CN-=0.4r/mi n(2)510=3*2(4)=%=1.8 3。C/N G 0 W2 1 7他励直流电动机的名牌数据：r=6 0 K W,UN=220V,IN=320A,队=1000r/mi n,测得R;t=0.05Q。拖动位能性恒转矩负载，=7；,忽略空载转矩”：(1)电动机在能耗制动下工作，Ia=1N,电枢串入0.5。电阻，问电动机的转速是多少？(2)电动机在回馈制动下工作，/“=/.,，电枢不串电阻，问电动机转速是多少？解：（1）CN=3 TNR220-320 x 0.05 N1000=0.204（V mi n/

13、r）*(4+q)G 4 v_ 320 x0.55=_8 6 3 r/m i n 输入 p=0 输出0.204(2)n=-UC NR r a2 2*0/_ _ _ _ _ _ _ _E f l-0.204320 x 0.050.204=-1 157r/mi n输入；p =-U I=-220 x 320=-7 0.4 H V(回馈)输出：P=l N n =320 x 0204x(1157)=100010002 18 一台他励直流电动机，其额定数据为：PN=WKW,UN=220V,IN=54A,nN=3000r/mi n,R;,=0.35Qo当生产机械要求静差率为20%时:(1)(2)采用调压调速，

14、问调速范围是多少？采用电枢串电阻调速，问调速范围是多少？解：乐（1一D=28 2r/mi n调压时乐不变3 *S J。*乐(1一5)28 2x 0.8(2)nm m=nN,mi n=%一 ma x，。=328 4r/mi nC N2 1 9他励直流电动机的额定数据：PN=29K W,UN=440V,IN=76A,nN=1000r/mi n,Ra=0.4Q 带恒转矩负载，TL=0.8 7,采用调压与调磁结合的调速方法，生产机械要求最高运行速度为1200r/mi n,最低运行转速为400r/mi n,求：（1）调速范围：（2）在低速下工作时电源电压；（3）最低转速机械特性的静差率。11解：。=3（

15、2）低速时采用调压励磁额定，C N440-76 x 0.41000=0.406 9V mi n/r(3)400459.36=0.8 72 20 一台他励直流电动机，其额定数据为：PN=40KW,UN=220V,IN=210A,nN=500r/mi n,R；1=O.O 8 Q 0电动机带额定的恒转矩负载工作，当磁通减弱为。=；限时，电动机的稳定转速和电枢电流是多少？电机能否长期运行，为什么？解版：C220-INRa 220-210X0.08、e(/)N=-=-=0.406 4(V mi n/r)nN 5002 21某他励直流电动机，其额定数据为：&=17K W,UN=220V,IN=100A,n

16、N=1500r/mi n,Ra=0.25Q 0 若生产机械要求：(1)调速范围D=5,采用调压调速，最低转速是多少？低速机械特性的静差率是多少？(2)静差率5=25%采用调压调速，最低转速是多少？调速范围是多少？解：“ma x =150(k/mi n=/=30r/mi niiu ix H im5 D=/1500 x 0.25“46b)192.3x 0.75222 一台串励直流电动机，已知力,=1 1。匕电枢回路总电阻R=01。某负载下L=1 0A,n=1 000r/m i n,若负载转矩增大为原来的4 倍，电枢电流和转速各位多少(不计磁饱和)？解：n=*其 =c.,1；=9.55C；xl(X)

17、=955C；c；&C3 1 1 一台笼型三相感应电动机，极数2 P=6,额定电压UN=3 8 0 V,额定频率fN=50H z,额定转速 n N=96 0r/m i n,定子绕组为 Y 联结，/?,=2.06 Q,X1(T=3.1 3 0,R；=1.58Q,X)=4.2 7。试求该电动机的额定转矩TN,最大转矩T m a x,过载能力4“，最大转矩对应的临界转差率S m (忽略空载转矩T o)。的 一、6 0/6 0 x50.斛：(1)ns=-=-=1 000r /m i nP 3(2)%=0 JN。-960=004ns 1 000(3)土;r 产2 12 2 叫 4+村+(九+司。)2(5)

18、sm=&-=0.2 06JR+(XH+X;J(6)/l =4=2.3TN3 1 2 台绕线转子三相异步电动机，极数2 p=4,额定功率PN=75kW,额定电压UN=380V,额定电流IN=1 4 4 A,额定频率fN=50H z,转子额定电动势EZN=3 9 9 V,转子额定电流LN=1 1 6 A,额定转速nN=1460r/min,过载能力(=2.8。用简化实用表达式及较准确的实用表达式绘制电动机的固有机械特性。解：3-13.一台绕线转子三相感应电动机,极数2P=4,额定功率PN=150kW,额定电压UN=380V,额定频率fN=50Hz,7?,=R；=0.014Q,X1(T=X=O.065

19、 当忽略励磁阻抗Zm时，使用简化等效电路求取：(1)直接起动时的起动转矩和起动电流；(2)在转子每相绕组中串入起动电阻R；=0.12。时的起动转矩和起动电流；(3)在定子每相绕组中串入起动电抗Xst=0.12Q时的起动转矩和起动电流。314 一台笼型三相异步电动机，极数2P=4,额定功率PN=28kW,定子绕组为接，额定电压UN=380V,额定电流IN=58A,额定频率fN=50Hz,额定功率因数COSQ、=0.88,额定转速nN=1455r/min,起动电流倍数Ki=6,起动转矩倍数KT=1.1,过载能力4=2.3。车间变电站允许最大冲击电流为150A,生产机械要求起动转矩不小于73.5Nm

20、,试选择合适的降压起动方法，写出必要的计算数据。若采用自耦降压变压器降压起动，抽头有55%、64%、73%三种。解:(1)直接起动：Ist=k,IN=348A(2)降压起动：=2.3 2;2 0 2.8 4 1 sly 150(3)Y起动：I“=!X348=116A3Ts =Tsl=6 7.6 N-m(不满足要求)(4)自耦降压：&=0.552 x/“=31.8A/2，=0.642X/V,=142.5A7；2=0.642 X 7；=83N.加(最合适)&=0.73?=185.4543-15 一台绕线转子三相异步电动机，极数2P=8,额定功率PN=30kW,额定电压UIN=380V,额定电流LN

21、=71.6A,额定频率fN=50Hz,额定转速nN=725r/min,转子额定电动势EZN=257V,转子额定电流LN=73.2A,过载能力%=2.2。拖动恒转矩负载起动，负载转矩TL=0.75TN。若用转子串电阻四级起动，豆=1.8,求各级起动电阻多大?解:750-725750=0.0330.033x25773x73.2=0.067。3-1 6 一台绕线转子三相感应电动机，极数2 P=4,额定功率PN=1 50kW,额定电压UN=380V,额定频率fN=50H z,定、转子绕组均为Y 联结，额定负载时测得转子铜耗PCU2=2205W,机械损耗 Pn=2 6 45W,杂散损耗PA=1010W。

22、其它电动机参数为q=R；=0.01 3。，X g=X =0.06。试求：（1）额定运行时的电磁功率Pe、额定转差率S N、额定转速n N和电磁转矩T e；（2）负载转矩不变（认为T e不变），转子回路中串入调速电阻RA=0.1 0。时，电动机的转差率s、转速n和转子铜耗Pcu 2；（3）转子回路不串电阻和串入调速电阻R%两种情况下的临界转差率；（4）欲使起动时产生的转矩最大，应在转子回路串入的起动电阻R：（归算到定子侧的值）。解：（1）PeN=PN+PA+Pcu2=1 50000+2 6 45+1 01 0+2 2 05=1 55.86 A：W总机械功率：=&+,+=1 50000+2 6 4

23、5+1 01 0=1 53 6 55W(2),:江=4&+用,0.01 30.01 3 +0.1=0.1 1 5=0.1 2(3)不串电阻：s,o=&-=0.1 08串入电阻：s/h勺+勺_=0.9 4九+X 2：(4)凡=九+乂2二-鸟=0 1 0 7。3 1 7 台绕线转子三相异步电动机拖动一桥式起重机的主钩，其额定数据为：极数2 P=1 0,额定功率PN=60 k W,额定频率f N=5 0 Hz,额定转速nN=5 77r/m i n,额定电流IN=133A,转子额定电流LN=160A,转子额定电动势E2N=253V,过载能力儿“=2.9,额定功率因数c o se、=0.77,额定效率

24、k=0.8 9。设电动机转子转动3 5.4 转时，主钩上升一米。如要求带额定负载时，重物以8 m/m i n的速度上升，试求电动机转子电路每相串入的电阻值；60 0-5 77 尸-x 2 5 3解：R,=%却=6 00-=o 0 3 5。-V 3 *I2N 73 x 1 60上升速度 n=3 5.4 x 8 =2 8 3.2 r/m i n s =6。-283.2=0 5 2 860 0相同转矩:NR2s +RQ&=0.4 5。3 1 8 绕线转子三相异步电动机有关数据为：极数2 P=6,额定功率PN=75 k W,额定电压UN=380V,额定转速nN=9 76r/m i n,过载能力儿“=2

25、.0 5,转子额定电动势E2N=238V,转子额定电流LN=210A。转子回路每相可以串入电阻为0.0 5。，0.1 Q和 0.2。时，求转子串电阻调速的(1)调速范围；(2)最大静差率；(3)拖动恒转矩负载TL=TN时的各档转速为多少？解：S=J0 0 0-9 7 6.0 0 2 4N%1 0 0 03 1 9 某绕线转子三相异步电动机，技术数据为：极数2 P=6,额定功率PN=60 k W,额定频率 f N=5 0 Hz,额定转速nN=9 60 r/m i n,转子额定电动势E2N=200V,转子额定电流LN=195A,过载能力4=2.5。其拖动起重机主钩，当提升重物时电动机负载转矩TL=

26、530N m,不考虑传动机构损耗转矩，试求：(1)电动机工作在固有机械特性上提升该重物时，电动机的转速：(2)若使下放速度为n=-2 8 0 r/m i n,不改变电源相序，转子回路应串入多大电阻？(3)若在电动机不断电的条件下，欲使重物停在空中，应如何处理，并作定量计算。(4)如果改变电源相序在反向回馈制动状态下下放同一重物，转子回路每相串接电阻为0.0 6Q ,求下放重物时电动机的转速。勒 一、.2 7；,1 0 0 0-9 60 八解：(1).T =-*s;sN=-=0.0 4%1 0 0 0(2)R,=产N J%*200=0 0 2 4 0-V 3*/2 W V3X195(3)串电阻使

27、s =l,则金=冬一=用=0.66。1 6+%(4)反向回馈制动，串 电 阻&=0.0 6。正向串0.0 6Q后，Rt i=(/7-l)/?o=1.1 3 x 0.1 =0.1 1 3 Q4-1 (1)尺,2 二/(夕-1)&=2.1 3 x 1.1 3 x 0.1 =0.2 4。6,3 =/?2(4 1)凡=2.1 3 2 x 1.1 3 x 0.1 =0.5 1 Q.、(2)，=(&+Z,2+&)l n+4&=0.65 3 x 0.9 3 5 +0.1 6=0.77sV 2 O4-2 4-2 解：(1)能耗制动，制动停车时间相等起始：nF.-n-rT.-1 0 1 0.3 r/m i nC

28、/N 9.5 5(C/J)制动前：E=2 1 0.W;R“+R =3.3 9 Q-21N虚稳态点：n.=-z-7-4 0 2 r/m i nC&N 9.55(C/N)停车时间：2=T In 。一 ，=0.2 69 sni位能性稳态时间：4 7”=0.8 5 6s反抗性稳态时间=停车时间（2）反接制动，停车时间，反抗、位能性相同反抗性 n=0 时，0 =,T n T =-62.97N-m -T.G%9.5 5（Q V）-位能性负载，稳态时间为1.9 4 5 s4-3位能性负载5-6R,=U KW,采用B级绝缘，k=0.75,，=5 0 1和4=3 0 时，恒连续负载最大功率P1 =1 l x V

29、1 3 0-4 0、(0.75 +1)-0.75 =9.8 7/3 V =l l xi Q n_ a n(0.75 +1)0.75 =1 2.0 2 K W1 3 0-4 0、75-7 解:PLQ/H1 0 2*7,77-x l 0 0 0 x 5 0-=7.9KW1 0 2 x 0.9 5 x 0.85-8预选：5-8解：预选电机平均功率匕预选：6=(1.1 1.6)匕=1.2 x 1 5.2 6=1 8.3 H廿 校验通过，预选符合要求。5-9 解：(1)电机起动输出功率：Ps l=0.92kTPN=2x0.92PN=16.2KW过载能力：P =0.92X2,*=20.25 K W(2)电机起动输出功率：巴=0.9?品4=2X0.9 2X14=22.68 KW过载能力：P =0.9 2x/t.,*C v=0.9 2x2.8 x 14=3 L 8 K W.选用第二台(20000+1000)x150/5 To解：提升时有功功率：4=网=0 4*(1 +0.05)=-也xl.05=5.5125KW1 1000 1 )1000提升重物时间为乙2=0啬=8 60F放空钩功率：P2=1000 x150/21000 x150/-/OU+-/oU x 0.05=-2.5+2.625=0.125 KW1000 1000 L（本题中速度单位为m/min,而不是r/min）