电力拖动基础课后答案.pdf

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1、电力拖动基础 课后习题答案第二章第二章2-1 解：CeNUN INRa22053.40.4 0.132V/(r min1)nN1500CTN9.55CeN1.26N m/ATNCtNIN 67.28N mT2NPNP9.55N 63.67N m2nNnN60T0TNT2N3.61N mn0UN1666.67r/minCeNn实际 n0RaT01657.99r/min2CeCtNn n0IanN n00.5(n0nN)1583.34r/minINIaUNCeNn2200.132140088ARa0.42-2 解：I1 2IN 285.2A170.4ARst3UN110 0.646I1170.4R

2、st330.6461.71Ra0.133Rst1Ra1.710.13 0.222Rst22Ra1.7120.13 0.38Rst33Ra1.7130.13 0.646rst1 Rst1Ra 0.2220.13 0.092rst2 Rst2Rst1 0.380.222 0.158rst3 Rst3Rst2 0.6460.38 0.2661/17电力拖动基础 课后习题答案2-3 解：取I1 2IN118.32 236.6A式中I1为最大允许电流，稳态时，负载电流IL IN，令切换电流I21.15IL1.15IN则I11.74I2 UlgNI1Ram 3.7lg取 m=4.则42INIUN1.19I

3、N IL1.679，I211.679I1RaRst4(1)Ra 0.079Rst3Rst4 0.133Rst2Rst3 0.223Rst1Rst2 0.374式中，Rst1，Rst2，Rst3，Rst4分别是第一级，第二级，第三级，第四级切除阻值。2-4 解：电枢电路不串电阻达稳态时，、T TemTLCTNIa 0.8TN 0.8CTNIN Ia 0.8IN126.8UN INRa 0.20415nNUN EN INRa CeNnN INRa CeN则电枢回路不串电阻时的转速：n1UN IaRa2200.1126.81015.53r/minCeN0.20415UNR RsUNRa RsUN(R

4、a Rs)IaaT I a2CeNCeCTNCeNCeNCeN2/17 n2电力拖动基础 课后习题答案220(0.10.3)126.8829.2r/min0.20415RaCeNn1 IaRa（由于机械惯性，转速 n 不变）将电源电压降U E Ia 至 188V 后的瞬时电枢电流：IaU E1880.204151015.53 193.2ARa0.1稳态转速：n3U IaRa1880.1126.8858.78r/min0.204150.20415Ra80%CeNn1 IaRa(转速 n 不突变)则瞬时电枢电流：UN E Ia IaUN80%CeNn122080%0.204151015.53 54

5、1.45ARa0.1UN IaRa2200.1126.81269.4r/min80%CeN80%0.20415稳态转速：n4 串电阻调速，设所串电阻为R5n5UNIa(Ra R5)600r/minCeNUNCeN2200.20415600 Ra0.1 0.669Ia126.8 R5降压调速n5U IaRa 600r/min U CeNn5 IaRa135.17VCeN2-5 解：端电压不变，励磁回路总电阻不变，所以励磁不变。电枢回路串入电阻、转速不能突变，所以串入瞬间反电势不变。EaUN INRa105.8VIaUN Ea110105.8 6.46ARa R0.150.511CTn (CT)n

6、9.559.55ECT 9.55 0.674nTem CTIa 0.6746.46 4.35N mE Cen 3/17电力拖动基础 课后习题答案11TemTem,IaIa 3.23A22EaUN(Ra R)Ia107.9VCe CT 0.0719.55Ea107.9n 1528.9r/minCe0.0712-6 解：UN INRa 0，题目数据错误。2-7 解：对电机 A，拖动恒功率负载，调速前后功率不变，则PA PA22RAa PAPA EAIAa IAaRAaUNIAa IAaIAa IAa100A对电机 B对电机 APATAATAA PA A IAa CTIAaACTIAaA1650IA

7、a100 366AA450对电机 B，拖动恒转矩负载，调速前后转矩不变，则 TBTB CTIBa CTIBaIBa IBa100A2-8 解：最低理想空载转速n01 250r/min，处于降压调速的机械特性上最高理想空载转速n021500r/min，处于弱磁调速的机械特性上当n01 250r/min时：CeUNINRa 0.411nN4/17电力拖动基础 课后习题答案n0UN1069.6r/minCePN60PN 277N m2nNTNnN n0nN 69.6r/minnmin n01nN180.4r/min1nN69.6 27.8%n01250 当n021500r/min时Ce UN440

8、0.29n021500UNRaTN1373r/min2Ce9.55(Ce)nmax2n02nmax8.5%n022-9 解：CeUN INRa 0.1478nNn0UN1488.84r/minCeIa(Ra R0)1373.7r/minCenmax n0n 115r/minnn0115 575.5r/min当 20%时，n020%nmin n0n 460.5r/minD nmax 2.98nmin5/17电力拖动基础 课后习题答案115 383.3r/min当 30%时，n030%nmin n0n 268.3r/minD nmax 5.1nmin2-10 解：对电动机CeNUN INRa220

9、0.05305 0.20475nN1000n EGR RaMEG(RaG RaM)IaaGT 974.36r/min2CeNCeCTNCeNEG2301123.32r/minCeN0.20475n0nN n0nN148.96r/minnN13.26%nmax974.36r/minn0nmax10000.3 2.9nN(1)148.96(10.3)当 30%时，D 2-11 解：maxnmaxnn0maxn0maxD nNnNnNnNmaxnminn0nmaxnmaxn nnmax(1max)0maxmax2-12 解：CeNUNINRa2200.2678.5 0.34nN585n0UN 644

10、.8r/minCenN n0nN59.85r/min6/17电力拖动基础 课后习题答案n n0n 644.8350 294.82r/minRa RnRanNR (1n)Ra 0.207nN2-13 解：在额定工作点时：nNUNIR220400.5aNa1000 CeN 0.2V/rmin1CeNCeNCeN降电压前后：TLCTIa1为额定值Ia不变，即Ia1 40A降电压后：n1 由题意知UNU IaRaU Ia1Ra180400.5800r/minCe1CeN0.2NU22U180180NN Ce2CeN 0.1636V/rmin1UN220220降电压前后负载转矩为额定值TLCTNIaNC

11、T2Ia2 Ia2NI 44.44A2aN降电压后 n22-14 解：U Ia2Ra18044.440.5 964.43r/minCe20.1636 在额定工作点时CeNUNINRa 0.403V/rmin1nN1当磁通减小时CeCeN3同时负载转矩不变TL CTNINCTIa IaNIN 3IN 309A不可以长7/17电力拖动基础 课后习题答案期运行 n U IaRa2203090.181223.7r/min nmaxCe0.403/3PN2n对于恒功率负载PLT 2nT PNT 同时n UNRaT2Ce(Ce)1其中N3由此可得n UNRaPNCe(Ce)22n即n21637.72n29

12、369.5 0 n 1619.6或 18.1（舍去）12200.4031619.6UCen3IaN13.5ARa0.18n nmax所以不能长期运行。2-15 解：在串励直流电动机中，If Ia依题意，可得 kIa（k 为系数）又 n U IaRaCeCeNI(UI R)nUN IaRaNNa 0.21nNCeUNINRaIa(UNINR)n 0.21nN 210r/min2IaT同时，T CTIaCTkI 2TNIN2aCeNUNINR220400.5 0.2V/rmin1nN1000TNCTNIN9.550.240 76.4N m8/17电力拖动基础 课后习题答案2Ia1所以T 2TN76

13、.419.1N mIN42电磁转矩不变T CTkIa恒定，所以Ia Ia 20AR)20(110200.5)10nIa(U Ia(U IaR)20(220200.5)21nIa10210 100r/min21 n 2-16 解：D nN900 9nmin100n0nN100090010%，因为降电压调速中，nN不变，所以n01000nn100 50%nmin0nminn100100minmax对于降电压调速，其机械特性硬度是一定的，只要电压最低的一条人为机械特性的静差率满足要求时，其他各条机械特性的静差率就都满足要求。令maxn100 20%nmin0nmin0100 500r/min20%n

14、min0nmin nmin0n 500100 400r/min所以转矩下的调速范围是 400 到 900r/min。2-17 解：UN EaN INRa CeNnN INRaCeNUN INRa22012.50.8 0.175nN1200能耗制动瞬间 N，所以制动瞬间EaN Cen CeNn 0.01751200 210V要求制动开始后瞬间电流IaB限制为2IN(IaB 0)，即IaBEa210 Ra0.8 7.62IN212.59/17电力拖动基础 课后习题答案TL 0.9TN Ia 0.9IN 0.912.511.25A由于负载为位能性负载，所以n=-420r/min设电枢回路应串入的电阻

15、为R，则有0 Ea Ia(Ra R)CeNn Ia(Ra R)，由此可得R CeNn0.175(420)Ra 0.8 5.73Ia11.252-18 解：UN EaN INRaCeNnN INRaCeNUN INRa220640.25 0.298nN685UN220 738.255r/minCeN0.298空载转速n0由此可计算出空载条件下能耗制动停车，使最大制动电流Iamax 2IN时，电枢应串入的电阻值为R Ea0C n0.298738.255 RaeN0 Ra0.251.47Iamax2IN264dGD2dnTemTL J(空载时TL 0)dt375 dtTem CtNIa CtN0.4

16、93n CeNnC C n teN Ra RRa R0.251.47230(0.29781)2n 0.493nt1149 dn491dt dn0375 dt3750.493n0nt 0.26(Lnn|1n0)0.265(Ln1 Lnn0)n0UN 738.726r/min，Ln1 0Cet 0.265(0 Ln738.726)1.75s，当n 1r/min即认为停车。t1149 dn4910.493n dt dn0375 dt3750.493n0n t 0.26(Lnn|nn0)0.265(Lnn Lnn0)即t 0.265Lnn1.75 n e6.63.8tIaCeNn0.298n 0.17

17、3n 0.173e6.63.8tRa R0.251.4710/17电力拖动基础 课后习题答案n=f(t)Ia=f(t)2-19 解：反接制动时无论是反抗性恒转矩负载还是位能性恒转矩负载，转速下降到零即反接制动停车的时间都是一样的。CeNUN INRa220310.4 0.208V/(r.min1)nN1000制动前的转速为nF0 n UNRa2200.449T 1010.3r/minLCeN9.55(CeN)20.2089.550.2082反接制动前电动机电枢感应电动势为EaCeNn 0.2081010.3 210.1V反接制动时电枢回路总电阻为Ra R 虚稳态点的转速为nLUNRa R220

18、6.9449T 1880.7r/min2L2CeN9.55(CeN)0.2089.550.208UN Ea220210.1 6.942IN231Ra RGD29.86.94 反接制动机电时间常数为TM 0.439s223759.55(CeN)3759.550.208 TM ln反接制动停车时间为t0nF0nL1010.3(1880.7)0.439ln 0.189snL(1880.7)分两个过程进行讨论：从反接开始到转速下降到零这个过程中拖动反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩11/17电力拖动基础 课后习题答案负载的情况相同，即在这个过程中两者的n f(t)、Ia f(t)相同。n(t)nL(nF0

19、nL)etTM 1880.72891e2.28t反接制动的瞬间电磁转矩为TF 9.55CeN(2Ia)123.16N mT(t)TL(TFTL)eIa(t)tTM 49172.16e2.28tT(t)24.6786.67e2.28t9.55CeN从转速下降到零到进入新的稳态这个过程中拖动反抗性恒转矩负载时稳态转速为nDUNRa R2206.9449(T)234.64r/minL22CeN9.55(CeN)0.2089.550.208n(t)nDnDetTM 234.64234.64e2.28ttTMT(t)TL(TFTL)eIa(t)4974.16e2.28tT(t)24.6737.33e2.

20、28t9.55CeN拖动位能性恒转矩负载时稳态转速为nD nL 1880.7r/minn(t)nDnDetTM 1880.71880.7e2.28t又TD 49N m，TBTF 123.16N mT(t)TD(TBTD)eIa(t)tTM 49172.16e2.28tT(t)24.6786.67e2.28t9.55CeN综上所述当拖动反抗性恒转矩负载时2.28t,0 t t01880.72891en(t)2.28t,t t0234.64234.64e2.28t,0 t t024.6786.67eIa(t)2.28t,t t024.6737.33e当拖动位能性恒转矩负载时12/17电力拖动基础

21、课后习题答案2.28t,0 t t01880.72891en(t)2.28t,t t01880.71880.7eIa(t)24.6786.67e2.28t2-20 解：在额定状态时EaUNINRa1101120.1 98.8V反接制动时Iamax 2.2IN 2.2112 246.4V电枢回路应串入的电阻为R UN Ea11098.8 Ra0.1 0.75Iamax246.4由UN Ea Ia(Ra R)CeNn Ia(Ra R)可得稳态转速为n UNIa(Ra R)CeN而由题意可求得CeNUN INRa 0.132V/(rmin1)nN从而n UNIa(Ra R)110(112)(0.10

22、.75)112.12r/min（负号代表CeN0.132与原来的转速方向相反）2-21 解：设切换电流为I2 0.8IN,预取2IN2 2.5I20.8lg电动机启动电阻的最少级数m UN220lg2INRa0.9821150.1 2.5lglg2.50.3983取m 3，即最少启动级数为 3 级，若m 3，因2INUN2203 2.122INRa21150.12115108.5 0.8IN 92A，所以最后取 2.12。2.1213/17电力拖动基础 课后习题答案Ra Rst3 Ra列方程组Ra Rst2 Rst3 Ra2，代入 2.12，Ra 0.1解方程组可得3Ra Rst1 Rst2

23、Rst3 RaRst1 0.112Rst2 0.237R 0.504st3其中Rst1为最先切除的电阻，Rst3为最后切除的电阻此小题有点不太会算2-22 解：由题意知EaUNINRa 22022.30.91199.71V反接制动瞬间，直流电动机电枢电流为IaUNEa220199.71 42.35ARa R0.919TNPNP400060N38.2N m2NnN2100060TN INT IaT Ia42.35TN38.2 72.54N mIN22.3UN220 22.2ARa R0.919n 0时Ea 0 UN Ia(Ra R)IaIa22.2TN38.2 38.2N mIN22.3T 2-

24、23 解：由UN EaN INRa CeNnN INRaCeN 当串入电阻R 2.1时n UN IN(Ra R)22053(0.32.1)454.68r/min电动运行状态CeN0.2041UN INRa220530.3 0.204nN1000当串入电阻R 6.3时14/17电力拖动基础 课后习题答案n UNIN(Ra R)22053(0.36.3)635.96r/min 倒拉反转状态CeN0.2041 设需串入的电阻为 R，要使重物停在空中，即 n=0UN Ea IN(Ra R)IN(Ra R)可得R UN220 Ra0.3 3.85IN53 由UNCeNn IaRa可得稳态转速n UN I

25、aRa2200.3530.3 1101.3r/minCeN0.2041电机处于反馈制动运行功率平衡关系输入功率P1电枢回路总电磁功率电动机输出机械损耗Pcua（机电）PM空载损耗功率P22UNIa=IaRa+EaIaT=T0+T2 +设稳定转速为 n，由0 CeNn Ia(Ra R)可计算出n Ia(Ra R)53(0.32.1)623.22r/minCeN0.2041 设串入电枢回路电阻为 R，由0 CeNn Ia(Ra R)可得n Ia(Ra R)CeN由此可看出，当不在电枢回路中串入电阻，电动机能耗制动运行会获得最慢的下放速度：530.3n 77.9r/min0.204115/17电力拖

26、动基础 课后习题答案2-24 解：由UN INRaCeNnN得CeNUNINRa440760.377 0.411V/(r.min1)nN1000n0UN4401070r/minCeN0.411设电机在固有机械特性点上带负载转矩运行时的转速为n，则由n nTL得0TNn0nN0.8 1070n n 1014r/min10701000设电枢回路应串入的电阻为Rx，则Ran n107010140 0.207 Rx1.44Rx Ran08001070800有两种方法可以使电动机以400r/min的速度下放：第一种为能耗制动，设所串入的电阻为R1，则R1n(CeN)400(0.411)Ra0.377 2

27、.330.8IN760.8重物下放时释放的位能全部转化为损耗第一种为倒拉反转，设所串入的电阻为R2，则R2UNCeNn4400.411(400)Ra0.377 9.560.8IN760.8电动机从电源吸收电能，另一方面重物下降释放位能，这两部分能量全部用来消耗2-25 解：小车在下坡路上前进时负载转矩为一个摩擦性阻转矩与一个位能性拖动转矩之合成转矩，TL2 0.8TN1.2TN 0.4TN 0，而UN 0从而电动机运行在正向16/17电力拖动基础 课后习题答案回馈运行状态。设电枢不串电阻时的转速为n1，其机械特性曲线如图所示n1n0nNn2n0.4TNTN则有n1n00.4TN n11098r/minn1nN1.4TN设在电枢串电阻时带额定负载运行时的转速为n，串电阻后电机的转速为n2，则有n0nNRa n 907.16r/minn0nRa0.5由n2n00.4TN得n21135.1r/minn2n1.4TN17/17