电机及拖动基础第四版上册习题

第 2 章 直流电机P57， 2-9一台并励直流电动机，将其电枢单叠绕组改为单波绕组，试问对其电磁转矩会有何影响？答：由于直流电动机电磁转矩为 2eapzTI所以1. 对于单叠绕组电动机支路对数 a = p，电枢电流 Ia = 2aia ()(2)e azpzpzTii2. 对于单波绕组电动机支路对数 a = 1，电枢电流 Ia = 2ia ()(2)1e aapzzpzTii因此，当磁通 保持不变时，在保证支路电流 ia 不变的情况下，电磁转矩 Te 是不变的P57， 2-13电动机的电磁转矩是驱动性质大的转矩，当电磁转矩增大时，转速似乎应该是上升的，当从直流电动机的电磁转矩及特性上看，电磁转矩增大时，转矩反而是下降的，这是为什么？答：1. 对于并励直流电动机，直流电动机的电磁转矩是随电枢电流的增大而增大，电枢电流又随负载的增大而增大。但由转速公式可知，并励直流电动机的电枢电流会使电阻电压降增aeUIRnC大，尽管电枢反应的去磁特性，会使转速呈现增大趋势，但电枢电压降增大的分量要比去磁效应大一些，所以会使电动机的转速随负载的增大而有所下降。2. 对于串励直流电动机，电枢电流的增大会使电枢电压降和磁通同时增大。这两个因素都会使电动机的转速随负载的增大而下降。P57， 2-15一台并励直流电动机在额定电压 UN =220V 和额定电流 IN =80A的情况运行，该电机的电枢回路总电阻 Ra=0.08，2 Uc =2V，励磁回路总电阻 Rf=0.08，额定负载时的效率 N = 85%，试求：(1) 额定输入功率；(2) 额定输出功率(3) 总损耗；(4) 电枢回路铜耗；(5) 励磁回路铜耗；(6) 电刷接触损耗；(7) 附加损耗；(8) 机械损耗和铁耗之和。答：(1) 额定输入功率 W1208176NPUI(2) 额定输出功率 W25%490(3) 总损耗 W12760149260NpP(4) 电枢回路铜耗（不考虑电阻温度换算）A0.48NffUIRA2.7.5af于是 W227.5084CuapI(5) 励磁回路铜耗（不考虑电阻温度换算）W22.8.546CuafpIR(6) 电刷接触损耗 W7.1ccaUI(7) 附加损耗 W21%49605NpP(8) 机械损耗和铁耗之和 mecFCuafcp26408561039P57， 2-16一台它励直流电动机接在一个电压为 UN = 220V 的电网上运行时，电枢电流为 Ia = 10A，电刷压降为 2U C = 2V，电枢回路电阻为 0.5，该电机内部反电动势为多少?假定由于某种原因，电网电压下降为 190V，但它励励磁电流和负载转矩皆保持不变，则达到新的平衡时，电机内部反电动势为多少?解：电动机接电压为 UN = 220V 时，电机内部反电动势为201.513VaaCEIR电动机接电压为 UN = 190V 时，由于励磁电流和负载转矩都不变，则 Ia 和 也都不改变，于是电机内部反电动势为 2190.5183VaaCEIRUP57， 2-17一台并励直流电动机，P N = 96kW，U N = 440V，I N = 255A，n N = 500r/min， IfN = 5A， Ra=0.078，试求(1) 电动机的额定输出转矩；(2) 在额定电流时的电磁转矩；(3) 当 Ia 0 时电动机的转速；(4) 在总制动转矩不变的情况下，当电枢串入 0.1 电阻并稳定时的转速。解：(1) A250aNfIINm32296109.58460NPPTn(2) V40.784aNaEUIRW215ePNm320660eeNTn(3) V/r4.85aeNECr/min002.eUn(4) r/min0()4025(.780.1)4NaeUIRnCP57， 2-18一台并励直流电动机的额定数据如下，P N = 17kW，U N = 220V，I N = 88.9A，n N =3000r/min，电枢回路电阻 Ra=0.114，励磁回路电阻 Rf = 181.5，忽略电枢反应影响，试求(1) 电动机的额定输出转矩；(2) 在额定负载时的电磁转矩；(3) 在额定负载时的效率：(4) 理想空载时的转速；(5) 当电枢回路串入 R=0.15 电阻时，额定负载下的转速。解：(1) Nm 3221709.5.55460NNPPTn(2) A1.85NffUIRA.927.afV/r08140.73NaeICnNm9.5.58.5.6eTaeaICI(3) 31 1700%0%.92.9NNPUI(4) r/min02314.7enC(5) r/min0()2087.(140.5)281NaeUIRnCP57， 2-19一台 220V 并励直流电动机，电枢回路电阻 Ra=0.316，空载时电枢电流 Ia0 =2.8A，空载转速 n0 =1600r/min (1) 今欲在电枢负载电流 56A 时，将转速下降到 800r/min，试问应在电枢回路中串入多大的电阻；(2) 这时电源输入电机的功率只有百分之几输入到电枢中？这说明了什么问题？解：(1) 02.80316.7NaeUIRCn.2.5aaEI应在电枢回路中串入电阻的大小为2.1.20316.8aR(2) 电源的输入功率W154NPUI(3) 输入到电枢中功率W22101.86573aIR165730%.%4P这说明有 42.5%的能量将消耗在所串入的 1.8 电阻上，并以热量的形式散失了，该方法不够经济，效率低。P57， 2-20一台并励直流电动机在某负载转矩时的转速为 1000r / min，电枢电流为 40A，电枢回路总电阻 Rs = 0.045，电网电压为 110V。当负载转矩增大到原来的 4 倍时，电枢电流及转速各是多少？（忽略电枢反应）解：由于 ，电网电压 U 及磁通 均不变时，有 。eTaCI4eT则电枢电流为 4016AaI而 .45.082V/rNeURCn于是转速为 106.4590.214r/min82NaeI P57， 2-21一台并励直流电动机的额定数据如下，P N = 7.5kW，U N = 110V，I N = 82A，n N =1500r/min，电枢回路电阻 Ra=0.1014，励磁回路电阻 Rf = 46.7，忽略电枢反应影响，试求(1) 电枢电流 Ia = 60A 时的转速；(2) 若负载转矩不随转速而改变，现将电动机的主磁通减少15%，则试求达到稳定状态时的电枢电流及转速。解：A102.3647NffUIRA8.9.4afV1076.1042NaEI(1) 当电枢电流 Ia = 60A 时 .NUIR由于 aeECn于是 r/min104529aN(2) 当主磁通减少 15%时，则 ，如果负载转矩保持不变，.8则有 0.85TaTaCIIA79643.于是，稳定状态时的电枢电流及转速分别为V109.7140.5aNaEUIR又由于 .8aeNeNECnnr/min10.51739.828aNNnP58， 2-22一台串励直流电动机，U N = 220V，I N = 40A，n N =1000r/min，电枢回路电阻 0.5，假设运行时磁路不饱和。(1) 当 Ia = 20A 时，电动机 的转速及电磁转矩为多大？(2) 如果电磁转矩保持上述值不变，而电压降低到 110V，则此时电动机的转速及电流为多大？解：由于该电机为串励直流电动机，所以 Ia = IN =40A，则此时电动机的电枢电动势为V204.520aNaEUIR(1) 如果运行时磁路不饱和，则电枢电流为 20A 时，有0.54aI于是V20.5210aNaEUIRr/min.annNm2109.5959.eaPIT(2) 如果电磁转矩保持上述值不变，则由 可知，电机的电2eTaCI枢电流保持应不变，认为 20A，于是V102.510aNaEUIR10.5NaaEnnnP58， 2-23一台并力直流电动机的数据为：U N = 220V，电枢回路电阻Ra=0. 032，励磁回路电阻 Rf = 275。将其装在起重重机上，当使重物上升时， Ua =UN ， Ia =350A， ；而将 重物下降时（重物负载不变，电磁转矩也近似不变） ，电压及