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1、1,上,下,电机与拖动基础 习题答案分析,2,第一章 磁路习题,1-5 ：一直流铁心，磁路面积A=20cm，磁路平均长l=30cm。 若要产生磁通=0.002Wb，则磁动势应为？ 如铁心上开0.1cm长的空气隙，忽略漏磁和边缘效应，问线圈应增加到多少安匝才能保持铁心磁通不变？ (铸铁中B=1T,H=98A/cm),(1)F=Hl=98A/cm30cm=2940A; (2) 此时，F总=H铁l铁+H 其中：H铁l铁=98A/cm29.9cm=2930.2A; H=B/0=0.001/(410-7)=795.8A; 所以：F总=2930.2+795.8=3726A,解：,3,1-6：一交流铁心线圈
2、接电压100V，频率50Hz电源，其I1=0.5A，cos1=0.07，将铁心抽出，则变为I2=10A，cos2=0.5，计算其等效电路各参数并画该铁心线圈相量图。,解： (1),(2),4,1-7：若1-6中漏磁可忽略，且铁心磁通=0.0022sin314tWb，计算线圈每匝感应电势？要获得36V的电压电源，铁心应绕一个多少匝的线圈？,解：每匝电势为：,5,2-13：计算电机启动时的转矩，H=190m，m1=650Kg，矿物m2=1000Kg，罐笼m=1600kg，h=18m，每条钢丝长280m，q=1.6kg/m，提升电机nN=975r/min，JM=6.25kgm2，提升机Jm=1025
3、0kgm2，滚筒D=2m，传动比i=20，=0.9，天轮的J=375kgm2，a=0.5m/s2.,第二章 电力拖动动力学基础,解：作直线运动的总质量：,转动惯量为：,系统折算后总转动惯量：,6,电动机转速加速度：,总负载静转矩：,折算后负载转矩：,由运动方程的启动转矩：,7,第三章 直流电机,3-12 四极直流发电机,n=60r/min,=0.04Wb时,Ea=230V，单叠绕组时，有多少导体？单波绕组，多少导体？,单叠：a=2,单波：a=1,N=5750,解：因为,N=2875,8,3-13 计算y1,y2,y3和yk，绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，求并联支路对数。 (1) 单叠绕组
4、2p=4,Z=S=22 (2) 单波绕组 2p=4,Z=S=19,合成节距与换向节距为：,解：(1)单叠绕组,并联支路对数：,(2) 单波绕组,9,3-14 直流发电机铭牌：PN=75kW，UN=230V，nN=1500r/min，N=90%，求输入功率P1和额定电流IN。,解：,3-15 直流机铭牌：PN=145kW，UN=220V，nN=1450r/min，N=90%，求额定转矩TN和额定电流IN。,解：,10,3-19 他励直流发电机，总Ra=4.3。以200rad/s，开路电压85V，励磁电流为额定。若负载50，以260rad/s运行，励磁仍为额定，求此时负载功率。,解：负载运行时,电
5、压方程为：,负载功率为：,11,3-21 并励直流发电机PN=16kW，UN=230V，IN=69.3A，nN=1600r/min，N =88.5%，Ra=0.128，励磁回路Rf=150。求额定状态下If，Ia，Ea，pCua，pCuf，p0，输入转矩T1，Tem，T0。,解：,12,3-24 一直流并励机 PN=5.5kW，UN=110V，IN=60.6A，IfN=0.88A，nN=3000r/min，求额定状态下： (1) 输入功率P1 (2) 效率N (3)输出转矩TN,解：,13,第四章 直流电机的电力拖动,4-6 ZD2型直流机，PN=17kW,UN=220V,IN=630A,nN
6、=750r/min，Ra=0.0127,他励绕组电阻14.3,Uf=220V,IfN=11.73A。求： (1) 额定时励磁回路的附加电阻。(2) 额定电磁转矩和额定输出转矩。(3) 理想空载转速。(4) 绘出电机的自然机械特性。,解: (1)额定附加电阻：,(2)额定运行电枢电压方程：220=EaN+6300.0127; EaN =212V,额定电磁转矩：,额定输出转矩：,(3) 电机的理想空载转速：,14,4-8 并励直流机,PN=17kW，UN=220V，IN=90A，nN=1500r/min，IfN=2.135A,pmec+pFe=215W,ps=0.5%PN，求： (1) Ra。(2
7、) Tem。(3) N。(4) 空载转速。,解：额定时：,电压方程为：,(2) 额定电磁转矩：,220=196.89+87.865Ra; Ra=0.263欧,15,(3) P1=19800W；=85.86%,(4),由电压方程得空载电势为：Ea0=219.6V,空载转速为：,16,4-9 一台500V直流发电机，nN=1000r/min，输出功率50kW,Ia=0.4。接至200V电网做电动机，磁通及Ia额定，求:(1) 电动机转速。(2) Ia额定，n=1000r/min，磁通及电磁转矩为额定时的多少倍？,解：发电机时电枢电压方程为：,电动机时电枢电压方程为：,(1)电动机的转速为：,(2)
8、 由于电枢电流为额定值，所以由电枢电压方程可知，电势E不变； 磁通之比等于转速的反比，即296/1000=0.296； 电磁转矩之比与磁通之比相等。,17,4-10 他励直流机，PN=60kW，UN=220V，IN=305A，nN=1000r/min，Ra=0.024，IfN=4.23A，Rf=49.6。求： (1) 额定电磁转矩、空载转矩及效率。(2) 直接启动时的启动电流倍数。(3) 用降压启动法将电压降为100V时的启动电流倍数。,解：额定时电枢电压方程为：,18,4-11 起重并励直流机，UN=220V，Ra=0.032，Rf=275，提升重物时，U=UN，Ia=350A，n=795r
9、/min。将同一重物下放时，电压及励磁电流保持不变，n=300r/min， 问电枢回路需串入多大的电阻？,解：提升时电枢电压方程为：,下放是利用倒拉反转：n=-300rpm; 此时：Ea=(-300/795)208.8=-78.79V，由于负载不变，所以Ia不变等于350A。此时电枢电压方程为：,所以电枢串入电阻为：0.822欧。,19,4-12 并励直流机,PN=185W,UN=220V,IN=1.2A,IfN=0.11A，nN=1600r/min，T2=0时，Ia=80mA，求： 额定电磁转矩。(2) 电枢回路总电阻。(3) 电机空载转速。 (4) T2=0.5TN、n=1400r/min
10、，电枢回路串入的电阻R。 (5) 若T2=TN，电枢回路串入R=50，求稳态转速。 (6) 在问题(5)的情况下电机的效率 。,解：空载时电枢铜耗很小，可以忽略，所以空载功率为： p0=2200.08=17.6W；,(1)电磁功率为：185+17.6=202.6W; 电磁转矩为：9.55202.6/1600=1.21Nm,(3) 由电枢电压方程可计算出空载和额定时E： Ea0=217.5V; EaN=185.9V。 所以，空载转速为：1872rpm。,(2) 功率方程：,20,(4),n=1400rpm时，Ea=185.91400/1600=162.7V 由电压方程得： 220=162.7+0
11、.592(31.31+R); 所以电枢串入电阻为：65.5欧,21,所以转速为：n=1600131.4/185.9=1131rpm。,(5) 由于负载转矩额定，所以电枢电流额定=1.09A; 由电压方程得： 220=Ea+1.09(50+31.31); Ea=131.4V,(6),22,4-13 并励直流机，PN=10kW，UN=220V，nN=1500r/min，N=84.5%，IfN=1.178A，Ra=0.354，采用能耗制动停车，在电枢回路串入R=0.5，求： 制动初瞬间的电枢电流及电磁转矩。 (2) 串电阻后的机械特性。,解：并励电动机额定时：,制动瞬间转速未变，电势未变，此时电压方
12、程为： 0=201.4+Ia(0.354+0.5); Ia= -235.8A。,制动瞬间转矩为：,23,4-14 串励直流机，UN=220V，IN=40A，nN=1000r/min，电枢回路R=0.55，若制动转矩为额定，电枢串入2，求Ia和n，假设磁路不饱和，电网电压下降使转速降为500r/min，求此时Ia和电网电压。,解：（1）磁路不饱和时，Tem正比于Ia，负载不变时，Ia 也不变为额定的40A。 EaN=220-400.55=198V; 串电阻后：Ea=220-40（0.55+2）=118V; 所以转速变为：n=1000118/198=596rpm。 （2）转速变为500rpm时：E
13、a=198500/1000=99V。 所以电压为：U=99+400.55=121V,24,4-16：并励直流机，PN=7.5kW，UN=220V，IN=40.6A，nN=3000r/min，Ra=0.213，IfN=0.683A。不考虑附加损耗，求IaN、N，轴上输出转矩T2，pCuf，pCua，p0，Pem，T0，Tem。,解：,25,4-17：并励直流机，PN=5.5kW，UN=110V，IN=58A，nN=1470r/min，Ra=0.15，Rf=138。额定负载时，电枢回路突然串入0.5，不计电枢回路的电感，忽略电枢反应，计算该瞬间： (1) 电枢反应势Ea、Ia、Tem (2) 负载
14、转矩仍为额定值时的稳定转速n,解：并励电动机额定时：IaN=58 -110/138=57.2A; EaN=110 57.20.15=101.4V;,串电阻瞬间转速未变，电势未变为101.4V； 此时电压方程为：110=101.4+Ia(0.15+0.5)；Ia=13.23A;,26,(2)串电阻稳定后，负载额定，所以电枢电流额定； 此时电压方程为：110= Ea +57.2(0.15+0.5) Ea=72.82V; 串电阻稳定后转速变为：n=147072.82/101.4=1056rpm,27,4-18：若题4-17 中磁通突然减少15%，或电源电压下降到80V，重新计算上述两个问题。(设磁路
15、不饱和且恒转矩负载),解：(1)磁通为额定的0.85时： 1)变化瞬间转速未变，Ea=0.85101.4=86.2V 此时电压方程为：110=86.2+Ia0.15；Ia=158.7A,2)稳定后，负载额定不变，Ia=57.2/0.85=67.3A 此时电压方程为：110=Ea + 67.30.15；Ea=99.9A,28,(2) 电压为80V时，励磁电压也为80V；因此磁路不饱和时，磁通变为额定的80/110=0.723时； 1) 变化瞬间转速未变，Ea=0.723101.4=73.3V 此时电压方程为：80=73.3+Ia0.15；Ia=44.6A,2) 稳定后，负载额定不变，Ia=57.
16、2/0.723=79.1A 此时电压方程为：80=Ea + 79.10.15；Ea=68.13V,29,4-19 他励直流机,PN=13kW,UN=220V,IN=68.7A，nN=1500r/min,Ra=0.224。采用串电阻调速，使max=30%，求：(1) 额定负载时的最低转速。(2) 调速范围。(3) 电枢需串入的电阻值。(4) 额载下以最低速运行时电动机电枢回路的输入功率、输出功率(忽略T0)及外串电阻上消耗的功率。,解：额定时，电压方程为：220=Ea + 68.70.224；Ea=204.6V n0=1500220/204.6=1613rpm (1) 0.3=(1613-nmin)/1613 nmin=1129rpm (2) D=1500/1129=1.33; 最低转速时：Ea=204.61129/1500=154V; 此时电压方程为：220=154+68.7(0.224+Rc); (3) Rc=0.737; (4) P1=22068.7=1
