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1、电机与拖动作业电机与拖动作业1-13 已知直流电机的极对数p=2,槽数z=22,元件数及换向片数s=k=22,试画出单迭绕组展开图、磁极和电刷位置,并画出并联支路图。解:(1)计算绕组数据: 为短距绕组。(2)绕组展开图(3)并联支路图1-19 某四极直流电机,电枢槽数z=36,单迭绕组,每槽导体数为6,每极磁通2.210-2Wb、电枢电流Ia=800A,问此时电磁转矩为多少?如改为单波绕组,保持支路电流不变,其电磁转矩为多少?解:极对数p=2,单迭绕组时,支路对数a=2,电枢绕组总导体数N=366=216单波绕组a=1,支路电流电枢电流 电磁转矩 1-21 某他励直流电动机额定电压UN =2
2、20V,额定电流IN =10A,额定转速nN =1500r/min,电枢回路总电阻Ra =0.5,试求:(1) 额定负载时的电磁功率和电磁转矩;(2) 保持额定时励磁电流及总负载转矩不变而端电压降为190V,则稳定后的电枢电流与转速为多少?(电枢反应忽略不计)。解:(1)由于他励 , 所以(2)由于不变且电枢反应忽略不计,则有;又因TZ不变,所以有由于 ,所以 1-22 某并励直流电动机额定电压UN =220V,额定电流IN =75A,额定转速nN =1000r/min,电枢回路总电阻Ra =0.26,额定时励磁回路总电阻RfN =91,铁耗及附加损耗pFe+ p=600W,机械损耗p=198
3、W,电枢反应去磁作用不计。试求:(1) 额定运行时的电磁转矩T与输出转矩TN ;(2) 理想空载转载;(3) 实际空载电流I0及实际空载转速。解:(1)对于并励,(2)由于电枢反应去磁作用不计且U=UN不变,所以,则(3) 1-31 两台完全相同的并励直流电动机,电枢回路总电阻均为Ra=0.1,两机在1000r/min时的空载特性均为I1 (A)1.31.4U0 (V)186.7195.9先将两机在机械上同轴联结,电路上并联于同一个230V的直流电源,轴上不带其他负载,电枢反应及附加损耗均忽略不计。已知当甲机励磁电流为1.4A,乙机的励磁电流为1.3A时,机组的转速为n=1200r/min。试
4、问:(1) 此时哪一台为发电机?哪一台为电动机?(2) 机组总的机械损耗和铁耗为多少?(3) 只调节励磁电流能否改变两机的运行状态(转速不变)?解:(1)根据数据可得因为,故甲为发电机,乙为电动机。(2) 据项(1)有:电动机:发电机:由于电动机乙与发电机甲同轴联结,乙机的轴上输出功率P2乙即为甲机的输入功率,即则:,得(3) 调节励磁电流可以改变两机的运行状态。例如:将If甲使得Ea甲U,这样就可以使甲机变为电动机,乙机成为发电机;也可以调If使两机在1200r/min时都作电动机运行,它们都从电网吸收功率,共同拖动轴上的同一个机械负载。但是不能使两机都做发电机运行(因为无原动机)。2-10
5、 他励直流电动机额定数据同题2-5,试问:(1)如果将该机直接起动,则起动电流为多少? (2)为使起动电流限制在2IN,应在电枢回路串入多大电阻? (3)如果采用降压起动且使起动电流限制为2IN,端电压应将为多少?解:(1)估算Ra,(2) 据 可得: R(3)据 可得:U=2x350x0.0694=48.58(V)2-15 某他励直流电动机额定数据如下:PN =3kW,UN =220V,IN =18A,nN =1000r/min电枢回路总电阻Ra =0.8。试求:(1)为使该机在额定状态下进行能耗制动停机,要求最大制动电流不超过2 IN,求制动电阻值;(2)在项(1)的制动电阻时,如负载为T
6、Z=0.8TN位能转矩,求电机在能耗制动后的稳定速度;(3)设该机带动TZ=TN位能负载运行于额定状态,采用能耗制动使之最终以500r/min的速度下放重物,求制动电阻及该电阻所对应的最大制动电流;(4) 若该机采用能耗制动将TZ=TN位能负载稳速下放时,所能达到的最低下放转速为多少?(5)若该机在额定工况下采用能耗制动停机而不接制动电阻,则制动电流为额定电流多少倍?解:(1) 最大制动电流 据 可得:(2) 负号代表电机反转,将重物下放。(3)稳定后: ,负号代表制动时电流反向(4) 不串电阻时,下放速度最低 ,所以 (5) 2-17 他励直流电动机额定数据为:PN =29kW,UN =44
7、0V,IN =76A,nN =1000r/min电枢回路总电阻Ra =0.377。试求:(1)该机以500r/min的速度吊起TZ=0.8TN负载转矩,在电枢回路应串多大电阻?(2)用哪几种方法可使TZ=0.8TN的位能负载以500r/min的速度稳速下放?求每种方法的电枢回路串联的电阻值。 解:(1)设额定运行点为下图(a)的A点,对应:设TZ=0.8TN且串电阻时,对应图(a)的B点,有:据 440=205.5+60.8(0.377+(2) 有两种办法:) 采用能耗制动,对应图(b)特性的B点, ) 采用电动势反向的反接制动,对应图(b)特性的B点, 440=-205.5+60.8(0.3
8、77+3-12 一台单相变压器,SN =100kVA,U1N / U2N =6000/230V,fN =50HZ,原、副边绕组的电阻和漏抗分别为:R1 =4.32,R1=8.9,R2 =0.0063,R2=0.018.求:(1) 折算到高压方的短路电阻、短路电抗和短路阻抗?(2)折算到低压方的短路电阻、短路电抗和短路阻抗?(3)短路电阻、短路电抗和短路阻抗标么值?(4)用百分值表示的短路电压及其分量?(5)满载及cos2=1、cos2=0.8(滞后)和cos2=0.8(超前)三种情况下的电压变化率?并对计算结果进行比较和讨论。解: (1) 折算到高压方有: (2) 折算到低压方:(3)采用高压
9、边的量计算标么值:基值为 则标么值为: Z*k= Zk/Z1N =23.23/360 =0.0645。(4) Uk=Z*k=0.0645, UkR=R*k=0.0267, Ukx=X*k=0.0588 (5) 满载是 I*2=1, 则据u= R*k cos2+ X*k sin2可知:当cos2=1 时,sin2=0, 则:u=0.02671+0=0.0267=2.67%;当cos2=0.8滞后时,sin2=0.6, 则:u=0.02670.8+0.05880.6=0.0566=5.66%;当cos2=0.8超前时,sin2=-0.6, 则:u=0.02670.8-0.05880.6= - 0.
10、0139=-1.39%。由上计算结果可知,由于变压器存在漏阻抗(即Zk=rk+jXk0),则当负载变化时,其副边电压会发生变化(即u0),副边电压随负载变化的程度(即u大小)与Zk大小、负载大小及负载性质有关。当纯电阻负载即cos2=1 时,负载增加时U2虽然也下降但下降不多;当感性负载(即cos2滞后)时,负载增加时U2下降较多;当容性负载(即cos2导前)时,负载增加时U2不仅比纯电阻负载时下降更多,而且有可能升高,容性负载时U2随负载而升高(即u0的情况发生在X*k sin2R*k cos2时。3-15 一台三相变压器,原、副边绕组的12个端点和各相绕组的极性如图所示。试将此三相变压器连
11、接成Y/-7和Y/Y-4,并画出连接图、相量图和标出各相绕组的端点标志。 (a) 相量图 (b)联接图解:(1) Y/-7,见图(a)、(b) (2)Y/Y-4,见图(c)、(d)(c) 相量图 (d)联接图3-16 画出下图所示各种联接法的相量图,根据相量图标出联接组号。解:(a)(b)(c)(d)4-4 某三相感应电动机的额定数据如下:试求:(1)该机的级数;(2)额定转差率;(3)额定电流。解:(1)由于nN=1450(r/min) 与n1=1500(r/min) 较接近,所以 n1=1500(r/min),P=60f/n1=3000/1500=2, 为4极电机。(2) (3)由得 4-
12、6 已知某三相交流电机的极对数p=3,定子槽数z1=36,线圈节距,并联支路数a=1,采用双层分布短距迭绕组。试求:(1)用三种不同颜色画出三相绕组展开图,并将之连结成接法。(2)该绕组可以接成哪几种并联支路数?解 (1)计算绕组数据 划分相带(只划分每槽上层边的相属,下层边的位置由y1决定,与相带划分无关)槽号1 23 45 67 89 1011 12相带名A1Z1B1X1C1Y1槽号13 1415 1617 1819 2021 2223 24相带名A2Z2B2X2C2Y2槽号25 2627 2829 3031 3233 2435 36相带名A3Z3B3X3C3Y3 画绕组展开图,并连成接法
13、(a=1),如下图所示。(2)由于每相有2p=6个线圈组,所以若将每相的线圈全部并联,可得每相最大并联支路数amax=2p=6;若全部串联,可得每相最少支路数amin=1;也可以三个串联后再两个并联,得每相有a=2条并联支路;或者两串再三并,每相有a=3条并联支路数。4-10 某三相交流电机定子槽数Z1=36,极距=9槽,绕组跨距y1=7槽,定子三相双层绕组Y接法。每个线圈匝数Ny=2,并联支路数a=1,气隙每极基波磁通1=0.74Wb,气隙谐波磁密与基波磁密的幅值之比为,基波及各次谐波磁场转速相等,均为1500r/min。试求:(1)基波、五次谐波和七次谐波的绕组系数;(2)相电动势中的基波、五次谐波和七次谐波分量有效值;(3)合成相电势有效值。解: (1) 极数:2p=每极每相槽数:槽距角: 定子每相串联匝数: 基波绕组系数:五次谐波绕组系数: Kw5=ky5kq5=-0.17360.2176=-0.0378七次谐波绕组系数:(2)相电动势基波有效值:E1=4.44f1N1kw11=4.44