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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kWPN20,950 / minnr，传动机构转速比13j，23.5j，34j，各级齿轮传递效率1230.95，各轴的飞轮矩221125GDNm，22250GDNm，22340GDNm，224460GDNm，卷筒直径0.5Dm，吊钩重01900GN,被吊重物49000GN,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0.3/vm 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到电动轴上的系统总飞轮矩；(3) 以加速度为20.1/ms提
2、升重物时，电动机输出的转矩。解： （1）卷筒速度：12360600.3n11.46 / min22 3.140.2511.4633.54481 / minvrRnn j j jr50900 0.2512725TFRN m折算到电机转矩：039.559.55353.6481 0.95LGG vFvTN mn（另：031900490000.25353.433.540.95LGG RGRTN mjj）电机输出功率：353.448117.895509550LT nPkw（2）负载飞轮矩：2220250900 0.2512725LG DGGRN m折算到电机轴总飞轮矩：22222232412222112
3、123365GDGDGDGvGDGDjnjjjjj246050900 0.091255.550.3636517644812130.910.267.22138.4N m（ 3）20. 1/ams20.1/dvm sdt精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 18 页而6060j0.1 42159.6223.140.25dndvdtR dt2375LGDdnTTdt138.4159.6353.4412375TN m1-9 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
4、机构各齿轮数据序号名称22/GDNm重量/N齿数1 齿轮8.30 30 2 齿轮40.25 55 3 齿轮19.50 38 4 齿轮56.80 64 5 齿轮37.50 30 6 齿轮137.20 75 G1工作台14700 G2工件9800 刨床的切削力9800ZFN,切削速度45 / minzvr，传动机构总效率0.8c，齿轮 6 的节距620tmm，电动机的飞轮矩2230dGDNm，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22/ms加速时，电动机的转矩。解：2412136312356
5、63655641.831.683038752.57.686304530 / min757520 1075zZZjjZZZjjjjjZvnrtt；节距，齿数电机转速为6230/ minnnjr（1）129800609.559.552300.8LcvGGFvTn精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 18 页451470098000.1 9800609.55476.85230 0.8N m（2）476.8523011.4895509550LTnPKW（3）2221222660j375375609.5595.37354.486027.
6、68658195.37676.3737575LLcLGDdnGDdvTTdtD dtvGGTN mnTTN mt2 9 他 励 直 流 电 动 机 的 额 定 数 据 为 : NN5.6U=220VI=28ANPKW，Nn =1000r/min 。测得aR =0.35。是计算并画出下列机械特性：（1）固有机械特；（2）电枢电路串入电阻50%NNNNURRRI时的人为机械特性；（3）电枢电压50%NUU时的人为机械特性；（4）磁通80%N时的人为机械特性。解： （1）固有特性：0.21NNaeNNUIRCn210480.831NaeNeNTURnTTCCC（2）22050%50%50%3.932
7、8NNNURRI20. 3 53. 9 31 0 4 81 0. 1 69. 5 5NeNeNUnTTCC222222222234561222221122222223654514700980040.2519.556.837.5137.2602308.303651.837.6862301.831.682308.38.88102.395354.48dGDGDGDGDGDGvGDGDGDjjjjnN m精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 18 页（3）5240.83nT（4）1310 1.3nT210 他励直流电动机的铭牌数据如下
8、为: NN21U =220VI=115ANPKW，Nn =1000r/min ，电枢总电阻aR =0.18。（1）计算并绘制固有机械特性；（2）转速为 1100 r/min时的电枢电流是多少？（3）电压降至 200V，电枢电流aNII时的转速是多少？解： （1）固有特性：2201150.180.19931000eNC22200.1811040.470.19939.550.1993nTT（2）2200.199311004.280.18NeNaaUCnIAR（3）2000.181004104900/ min0.19930.1993NnIr211 一台他励直流电动机的额定数据为：NN1.75U=11
9、0VI =18.5ANPKW，Nn =1500r/min0.5a，R。（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2NI，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？解： （1）11018.50.50.0671500eNC0n时, 1100.50=2200.0670.067aaIIA（2）降压起动：22 18.50.518.5NaUIRV串电阻：1100.52.4722 18.5NaNURRI212 一台他励直流电动机，其名牌数据：NN10U=220VI =53ANPKW，0.394aRNn =1000r/min。采用电枢串电阻分级起动，其最大起
10、动电流12NII，起动级数3m，求各段起动电阻值，并计算分段电阻切除时的瞬时速度。解：0.3940.199min/aeNRCVr，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 18 页串入最大电阻：N3mm1U2202.08R =2.08=1.74I2 530.394maRR12NN106=60.9A1.741.1I =58.3A1.2I =63.6AII，校验：12233112213320.6871.1952.081=0.2920.5080.886aaastaststRRRRRRRRRRRRRRR第一次切换：322202.08=-6
11、0.9=1105.5-636.5=469r/min0.1990.199NeNeNURnICCr/min 第二次切换：22=1105.5-365.7=739.8r/minNeNeNURnICCr/min 第三次切换：12=1105.52-210.24=895r/minNeNeNURnICCr/mmin 214 一台他励直流电动机的铭牌数据为: NN96U =440VI=250ANPKW，Nn =500r/min ，电枢总电阻aR =0.078。电动机运行于额定工况。若最大制动电流不允许超过2NI，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
12、值。解： （1）4402500.0780.841500eNC0.841 50020.0780.76322250aeNNNNaeNNR RCnnIRRCI（2）min1.7210.0781.6432eNaNCnURRI215 一台他励直流电动机，铭牌数据为: NN17U =220VI=95ANPKW，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 18 页Nn =1000r/min ，aR =0.18。拖动起重机的提升机构，LNTT，忽略空载转矩0T：（1）若要求电动机以800 r/min的转速起吊重物，求电枢电路应串入多大电阻？（2）断
13、开电源，同时在电枢电路内串入20 电阻，问电动机稳定转速是多少？（3）若要求电动机以1200 r/min的转速下放重物， 有哪几种方法可以实现？试计算说明。解：（1）220950.180.20291000eNC2200.20298000.180.7995NeNaNUCnRRI（2）202.189543.3 / min0.2029aNeNRnIrC（3）电势反向反接制动：12004.7NaNeNeNURRIRCC 能耗制动：243.4812002.3895aNaeNRRIRRC 回馈制动：1200NaNeNeNURRICC115.70.20290.06795aRR216 一台他励直流电动机，其额
14、定值为：NN18.5U=220VI =103ANPKW，Nn =500r/min ，测得aR =0.2。 拖动位能性恒转矩负载，0.8LNTT， 忽略空载转矩0T：（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510 r/min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2NI，求电动机稳定转速。解： （1）0,n则220-0.2 103 =0.4r/ min500eNCNNUR=R2.470.8Ia (2) 51021.83NaNeNeNURRIRCC0.8550426974/ minNaNeNeNURRnIrCC217 他励直流电动机的名牌数据：NN60U
15、=220VI =320ANPKW，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 18 页Nn =1000r/min ，测得aR =0.05。拖动位能性恒转矩负载，LNTT，忽略空载转矩0T：（1）电动机在能耗制动下工作，aNII，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，aNII，电枢不串电阻，问电动机转速是多少？解： （1）2203200.050.204min/1000NNaeNNUI RCVrn320 0.55863 /min0.204NaeNIRRnrC输入 P=0, 输出3200.2048635
16、6.39550955010001000NmNeI CnI CnTnPTKW（2）2203200.051157/ min0.2040.204aaeNeNRUnIrCC输入：220 32070.4aPUIKW 回馈输出：Ne3200.2041157I CnP=75.510001000KW218 一台他励直流电动机，其额定数据为：NN10U=220VI =54ANPKW，Nn =3000r/min ，aR =0.35。当生产机械要求静差率为20% 时：（1）采用调压调速，问调速范围是多少？（2）采用电枢串电阻调速，问调速范围是多少？解： （1）max1NnDn220540.350.067min/30
17、00NNaeNNUI RCVrn282 / minNaNeNI RnrC调压时Nn不变30000.22.6612820.8NNnDn（2）maxmin0max0,3284 / minNNeNUnnnnnnrC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 18 页0max00min0maxmaxmin657 / min32846572627 / min30001.142627eNnnUnnrnCnnnrnDn 2 19 他励直流电动机的额定数据：NN29U=440VI =76ANPKW，Nn =1000r/min ，aR =0.4。带恒
18、转矩负载，0.8LNTT，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1200 r/min，最低运行转速为400 r/min，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。解： （1）maxmin3nDn（2）低速时采用调压励磁额定，440760.40.4069min/1000eNCVr0min00.859.36 / min459.36/min188.2NaeNeNI RnrCnnnrUCnV（3）min0min4000.87459.36nn220 一台他励直流电动机，其额定数据为：NN40U=220VI =210ANPKW，Nn =500r/m
19、in ，aR =0.08。电动机带额定的恒转矩负载工作，当磁通减弱为13N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：2202202100.080.4064min/500NaeNNI RCVrn13363022050.41256 / min110.1350.13533LTNaNTNNaNNaaeNeNTCITCIIIAUR InrCCaNII不能长期运行。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 18 页221 某他励直流电动机，其额定数据为：NN17U=220VI =100ANPKW，Nn =1500r/
20、min ，aR =0.25。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=25%采用调压调速，最低转速是多少？调速范围是多少？解： （1）maxmaxmin15001500 / min300/min5nnrnrD2201000.250.13min/1500eNCVr0minmin0minmin0min25192.3 / min0.13492.3 /min192.30.39492.3NaNeNNIRnrCnnnrnnn（2）max15000.251.461192.30.75NnDnmaxmin1027 / minnnrD222
21、一台串励直流电动机，已知110,NUV 电枢回路总电阻R=0.1。某负载下Ia=10A ，n=1000r/min ，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：TeeeCURnTCC29.55100955eTaeeTC ICC9.551100.110001000110.10.0109,9.550.104eeeeeeTeCCTCCCCC当4LTT时，22220eLaaTTTTIIACC2241.6LTaTCI0.1041100.10.01090.0109LnT311 一台笼型三相感应电动机，极数 2p6，额定电压UN380V，额定频率fN50Hz，额定转速nN960r
22、/min ，定子绕组为Y 联结，1R2.06，1X3.13 ，2R1.58，2X精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 18 页4.27 。试求该电动机的额定转矩TN，最大转矩Tmax，过载能力m，最大转矩对应的临界转差率 sm（忽略空载转矩T0） 。解： （1）6060501000 / min3sfnrp（2）10009600.041000sNNsnnsn（3）22112222111222221.583 3 2200.0430.71.582502.063.134.270.04NNNRm pUsTRfRXXsN m（4）211m
23、ax2211112122m pUTfRRXX2221922071.222502.062.063.134.27N m（5）221120.206mRsRXX（6）max2.3NTT312 一台绕线转子三相异步电动机，极数2p4，额定功率PN75kW ，额定电压UN380V，额定电流IN 144A，额定频率fN50Hz，转子额定电动势E2N399V，转子额定电流 I2N116A，额定转速nN1460r/min ，过载能力m 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：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，
24、共 18 页27595509550491146013741500 14600.027150010.027 5.410.1462222NNNmNmNmNmmemmmmmmmmPTN mnTTN msssTsssTsssTssTss313. 一台绕线转子三相感应电动机，极数 2p4，额定功率PN 150kW，额定电压UN380V，额定频率fN50Hz，1R2R0.014，21XX0.065 。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stR0.12 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Xst0.12 时
25、的起动转矩和起动电流。314 一台笼型三相异步电动机，极数2p4，额定功率PN 28kW，定子绕组为接，额定电压UN380V，额定电流IN58A，额定频率fN50Hz，额定功率因数cosN=0.88，额定转速 nN1455r/min ，起动电流倍数K16，起动转矩倍数KT 1.1，过载能力m2.3。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，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：348stINIk IA2895509550184.41450NNNPTN mn（2）降压起动
26、：3482.32;202.84150stststyITN mI22202.8437.682.32ststTTN m 不满足要求（3）Y起动：1I3481163stA167.63ststTTN m（不满足要求）（4）自耦降压：210.5531.8ststIIA精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 18 页210.5561.4ststTTN m220.64142.5ststIIA220.6483ststTTN m（最合适）230.73185.45ststIIA230.73108.1ststTTN m315 一台绕线转子三相异步电
27、动机，极数2p 8，额定功率PN30kW，额定电压U1N380V，额定电流I1N71.6A，额定频率fN50Hz，额定转速nN725r/min ，转子额定电动势 E2N257V，转子额定电流I2N73.2A，过载能力m2.2。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，N1TT1.8，求各级起动电阻多大？解：2227507250.0337500.033 2570.0673373.2NNNNSs ERI14201121222222221333212244219550395.11.8711.3112.031.8 0.0330.136 ;0.0690.276 ;0.14
28、0.56 ;0.2841.138 ;NNNNzmNmmmNzstzstzzstzzstPTN mnTTN mRTRSS TRRRRRRRRRRRRRRRRRR4230.578zRR316 一台绕线转子三相感应电动机，极数 2p4，额定功率PN 150kW，额定电压UN380V，额定频率fN50Hz，定、转子绕组均为Y 联结，额定负载时测得转子铜耗PCu22205W，机械损耗 P2645W，杂散损耗 P1010W。其它电动机参数为1R2R0.013，21XX 0.06 。试求：（1）额定运行时的电磁功率Pe、额定转差率sN、额定转速nN和电磁转矩Te；（2）负载转矩不变（认为Te不变） ，转子回
29、路中串入调速电阻R 0.10 时，电动机的转差率s、转速 n 和转子铜耗PCu2；（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；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 18 页（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stR（归算到定子侧的值） 。解： （1）2150000264510102205155.86eNNcuPPPPPKW30001500 / min2snr155.8695509550992.31500eNeNsPTN mn总机械功率：15000026451010153655NNPPP
30、PW95501479 / min;0.014NsNNNeNsPnnnrsTn（2）2120. 0 1 30. 1 1 50. 0 1 30. 1NsRsRR10.12s1211320 / min137.2955018.7seNNcueNNns nrTnPKWPPPKW（3）不串电阻：20120.108mRsXX串入电阻：20120.94stmRRsXX（4）2121stRRXX1220.107stRXXR317 一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 2p10， 额定功率PN60kW ， 额定频率fN 50Hz， 额定转速nN577r/min，额定电流 IN13
31、3A，转子额定电流I2N160A，转子额定电动势E2N253V，过载能力m 2.9，额定功率因数cosN=0.77，额定效率N=0.89。设电动机转子转动35.4 转时，主钩上升一米。如要求带额定负载时，重物以8m/min 的速度上升，试求电动机转子电路每相串入的电阻值；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 18 页解：2226005772536000.03533 160NNNs ERI上升速度35.4 8283.2 / minnr600283.20.528600s相同转矩：220.45NsRRsRR318 一绕线转子三相异
32、步电动机有关数据为：极数2p6，额定功率PN75kW ，额定电压 UN380V，额定转速nN976r/min ，过载能力m2.05，转子额定电动势E2N238V，转子额定电流I2N210A 。转子回路每相可以串入电阻为0.05，0.1 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：0010009760.0241000NNnnsn2220. 0 2 42 3 80.01633210NNNs ERI2LN11212233N3R0.05T =T=0.099901 / minR +0.050.1=0.174826/min0.2
33、=0.324676 / minn976D=1.44676nNssrssrsr串，时，n串时,，n串时,，n则319 某绕线转子三相异步电动机，技术数据为：极数2p 6，额定功率PN60kW，额定频率 fN50Hz，额定转速nN960r/min ，转子额定电动势E2N200V，转子额定电流I2N195A，过载能力m2.5。其拖动起重机主钩，当提升重物时电动机负载转矩TL530Nm，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 280 r/min ，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
34、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0.06，求下放重物时电动机的转速。解： （1）21000960;0.041000mNmTTs ss精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 18 页095509550 605979605300.040.03555971964 / minNNNNLNLNNLPTN mnTT sTsssTnnsr（2）2220.0242000.02433195NNNs ERI221000+280=1.2810000.85RsssRRR而
35、（3）串电阻使1s，则220.661RsRRR（4）反向回馈制动，串电阻0.06R正向串 0.06 后，220.060.160.16-1120 /minLLRsssRsssssTTnr4-1（1）1222311.13 0.10.11312.13 1.13 0.10.2412.131.13 0.10.51stastastaRRRRRR（2）11232l n40. 6 5 30. 9 3 50. 160. 77Lmmmm aLIItTTTTsII4-2 4-2 解： （1）能耗制动，制动停车时间相等10.208/minNNaeNNUI RCVrn起始：021010.3 /min9.55NaFLeN
36、eNURnnTrCC制动前：210.1 ;3.392aaeNaNEECnV RRI虚稳态点：2402 / min9.55aLLeNeNRRUnTrCC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 18 页220.2143759.55aMeNRRGDTsC停车时间：00ln0.269FLMLnntTsn位能性稳态时间：40.856MTs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222006. 9 421 8 8 0. 7/ m i n9. 5 50. 43 93 7 59. 5 5l n0. 1 8 9NaaN
37、NaLLeNeNaMeNFLMLUERRIURRnTrCCRRGDTsCnntTsn反抗性 n=0 时，2062.979.55NaLeNeNURRTTN mTCC3040.18940.4391.945MtTs反向起动， t位能性负载，稳态时间为1.945s 4-3 2223.33293.330.233753759.55 0.199.55aaNaMeNERRIRRGDTsC位能性负载0.230.811584251583 / min15831063158315832646MMtTQNaNeNeNttTnnnneURRnIrCCnee0.239.550.829.550.89.5545.5155.5M
38、MtTQtTeNNNeNeNNtTTTTeCIICCIee精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 18 页5-60011B0.75=50 C=30 CNPKWk，采用级绝缘，和时，恒连续负载最大功率1213050110.7510.759.871304013030110.7510.7512.0213040PKWPKW5-7 解：1100100050360017.91021020.950.8LQ HPKW5-8 预选： 5-8 解：预选电机平均功率3 31 12 21230.850.90.92LLLzdP tP tP tPttt2
39、012122040400.850.90.92204040470.59 533.33521.7410015.26KW预选：1.11.61.2 15.2618.3NzdPPKW校验：2222112012122040400.850.90.92204040niiidxniiP tPt1105971096803249.7115.8100KW 校验通过，预选符合要求。5-9 解： （ 1）电机起动输出功率：220.920.916.2stTNNPk PPKW过载能力：20.920.25mNPPKW（2）电机起动输出功率：220.920.91422.68stTNPk PKW过载能力：220.90.92.8 1
40、431.8mNPPKW选用第二台5-10解：提升时有功功率：115020000 1000606010.051.055.512510001000vGPFvKW精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 18 页提升重物时间为120815060ts下放空钩功率：215015010002100060600.052.52.6250.12510001000PKW218tts22112212243.10.12515.23.91688%28.6%820208%28.6%3.94.17%25%eqxeqP tP tPKWttzczcPPKWzc（本题中速度单位为m/min, 而不是 r/min ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 18 页
