《电力拖动基础》魏炳贵著课后习题答案机械工业出版社.pdf

第一章第一章 1-2 生 产 机械 切削力 或物重 力（N） 切 削 速 度 或 升 降 速 度 （m/s） 电动机转 速 （r/min） 传动 效率 负载转矩 （Nm） 传动损耗 转矩（N m） 电磁转矩 （Nm） 刨床34000.429750.8017.483.5017.48 起 重 机 9800提升 1.412000.75145.5736.39145.57 下降 1.412000.6772.7936.3972.79 电梯15000提升 1.09500.42359.0208.2359.0 下降 1.0950-0.38-157.4208.2-57.4 1-3 解： 旋转部分飞轮矩 22222 222 23456 01 222222 212143214365 (/)(/)(/)(/)(/)(/) a GDGDGDGDGD GDGDGD ZZZZZZZZZZZZ + =+ = 222222 40.2 19.656.837.3137.20 2308.25 (55/ 20)(55/ 20)(64/38)(55/ 20)(64/38)(78/30) + + = 2 251.49N mi 工作台和工作总重量 12 14715981024525GGGN=+=+= 切削速度43/ min0.72/vmm s= 齿轮 6 的转速 6 66 43 27.56 / min 0.02 78 k v nr tZ = 电动机转速 642 6 531 331.88 / min ZZZ nnr ZZZ = 直线运动部分飞轮矩 22 22 22 24525 0.72 36536542.13 331.88 b G v GDN m n = 总飞轮矩 2222 251.4942.13293.62 ab GDGDGDN m=+=+= 工作台及工作与导轨的摩擦力 12 ()(147.159810) 0.12452.5fGGN=+=+= 折算到电机轴上的负载转矩 ()(98102452.5) 0.72 9.559.55317.52 0.8 331.88 F Ffv TN m n + = 课后答案网 切削时电动机输出功率 2 2 317.57331.8811.03 60 F PTKW = = 空载时电动机轴上的总飞轮矩为 2 2 2 14715 0.72 251.49365276.77 331.88 GDN m = += 1786455 15.44 /(min) 0.02 78303820 dndv rs dtdt = 14715 0.1 0.72 9.5538.11 0.8 331.88 F TN m = = 49.50 375 FF GDdn TTN m dt =+= 1-4 解： 旋转部分飞轮矩 222222 222 345678 12 222222 424263426375 (/)(/)(/)(/)(/)(/) a GDGDGDGDGDGD GDGDGD ZZZZZZZZZZDD + =+ = 222222 2.94 17.0598.102943.923.92 5.590.98 (30/ 2)(30/ 2)(65/15)(30/ 2)(65/15)(0.15/0.5) + + =5.590.980.0890.0930.021+ = 2 6.773N m 重物、吊钩的总重量为 910 490 1962020110GGGN=+=+= 提升速度12/ min0.2/ k vmm s= 绳索的速度224/ min k vvm=卷筒外圆线速度 卷筒转速 5 5 24 15.3 / min 0.5 v nr D = 电动机转速 64 5 32 6530 15.3993 / min 152 ZZ nnr ZZ = 于是得直线部分飞轮矩为 22 22 22 20110 0.2 3653650.298 993 k b Gv GDN m n = 折算到电动机轴上的系统总飞轮矩为 2222 6.7730.2987.071 ab GDGDGDN m=+=+= 重物吊起时阻转矩为 20110 0.2 9.559.5555.25 0.7 993 k L c Gv TN m n = 课后答案网 重物及吊钩转矩折算值为 20110 0.2 9.559.5538.68 993 k L Gv TN m n = = 所以传动机构损耗转矩为55.2538.6816.57 LL TTTN m= 放下时阻转矩为255.252 16.7522.11 LL TTTN m = = = 空钩吊起时阻转矩为 9 0 490 0.2 9.559.559.425 0.1 993 k L G v TN m n = 空钩其转矩折算值为 9 490 0.2 9.559.550.9425 993 k L G v TN m n = = 所以传动机构损耗转矩为9.4250.94258.48 LL TTTN m = 放下时的阻转矩为29.4252 8.487.54 LL TTTN m = = = 在种情况下，由于 L T和 L T都大于零，所以电动机是输出机械能； 在种情况下，由于 L T大于零，所以吊起时输出机械能，而0 L T 4 34 23 12 (1)0.079 0.133 0.223 0.374 sta stst stst stst RR RR RR RR = = = = 、 式中， 1st R， 2st R， 3st R， 4st R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， 0.80.8 0.8126.8 emLTNaNTNN aN TTTCITCI II = = 0.20415 NNa NNNaeNNNaeN N UI R UEI RCnI RC n =+=+= 则电枢回路不串电阻时的转速： 1 2200.1 126.8 1015.53 / min 0.20415 Naa eN UI R nr C = 2 2 () NasNasNasa a eNeTNeNeNeN URRURRURR I nTI CC CCCC + = 课后答案网 220(0.1 0.3) 126.8 829.2 / min 0.20415 r + = 1aaeNaa UEI RCnI R=+=+（由于机械惯性，转速 n 不变）将电源电压降 至 188V 后的瞬时电枢电流： 1880.20415 1015.53 193.2 0.1 a a UE IA R = = 稳态转速： 3 1880.1 126.8 858.78 / min 0.204150.20415 aa UI R nr = 1 80% NaaeNaa UEI RCnI R=+=+(转速 n 不突变)则瞬时电枢电流： 1 80%22080% 0.20415 1015.53 541.45 0.1 NeN a a UCn IA R = = 稳态转速： 4 2200.1 126.8 1269.4 / min 80%80% 0.20415 Naa eN UI R nr C = 5串电阻调速，设所串电阻为 5 R 5 5 5 () 600 / min 2200.20415 600 0.10.669 126.8 Naa eN NeN a a UIRR nr C UC RR I + = = 降压调速 55 600 / min135.17 aa eNaa eN UI R nrUCnI RV C =+= 2-5 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。 105.8 110 105.8 6.46 0.150.5 11 () 9.559.55 9.550.674 0.674 6.464.35 aNNa Na a a eTT T emTa EUI RV UE IA RR ECnCnCn E C n TCIN m = = + = = = = = i 课后答案网 11 ,3.23 22 ememaa TTIIA= ()107.9 aNaa EURR IV=+= 0.071 9.55 T e C C = 107.9 1528.9 / min 0.071 a e E nr C = 2-6 解：0 NNa UI R=，所以最后取2.12=。 课后答案网 列方程组 3 2 23 3 123 asta aststa astststa RRR RRRR RRRRR += += += ，代入2.12=，0.1 a R=解方程组可得 1 2 3 0.112 0.237 0.504 st st st R R R = = = 其中 1st R为最先切除的电阻， 3st R为最后切除的电阻 此小题有点不太会算 2-22 解： 由题意知22022.3 0.91199.71 aNNa EUI RV= 反接制动瞬间，直流电动机电枢电流为 220 199.71 42.35 0.91 9 Na a a UE IA RR = + 4000 60 38.2 2 21000 60 NN N N N PP TN m n = NN TI a TI 42.35 38.272.54 22.3 a N N I TTN m I = 0n=时0 a E=() Naa UIRR =+ 220 22.2 0.91 9 N a a U IA RR = + 22.2 38.238.2 22.3 a N N I TTN m I = 2-23 解： 由 22053 0.3 0.204 1000 NNa NaNNaeNNNaeN N UI R UEI RCnI RC n =+=+= 1当串入电阻2.1R=时 ()22053 (0.32.1) 454.68 / min 0.2041 NNa eN UIRR nr C + =电动运行状态 当串入电阻6.3R=时 课后答案网 ()22053 (0.36.3) 635.96 / min 0.2041 NNa eN UIRR nr C + = 倒拉反转状态 2设需串入的电阻为 R，要使重物停在空中，即 n=0 ()() NaNaNa UEIRRIRR=+=+可得 220 0.33.85 53 N a N U RR I = 3由 NeNaa UCnI R=+可得 稳态转速 2200.3 53 0.3 1101.3 / min 0.2041 Naa eN UI R nr C = 电机处于反馈制动运行 功率平衡关系 输入功率 1 P电枢回路总电磁功率电动机输出机械 损耗 cua P（机电） M P空载损耗功率 2 P Na U I= 2 aa I R+ aa E I T= 0 T+ 2 T + 4设稳定转速为 n，由0() eNaa CnIRR=+可计算出 ()53 (0.32.1) 623.22 / min 0.2041 aa eN IRR nr C + = = = 5设串入电枢回路电阻为 R，由0() eNaa CnIRR=+可得 () aa eN IRR n C + = 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： 53 0.3 77.9 / min 0.2041 nr = = 课后答案网 2-24 解： 由 NNaeNN UI RCn=+得 1 44076 0.377 0.411 /( .min ) 1000 NNa eN N UI R CVr n = 0 440 1070 / min 0.411 N eN U nr C = 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 0 0 L NN nnT Tnn = 得 1070 0.81014 / min 1070 1000 n nr = 设电枢回路应串入的电阻为 x R，则 0 0 1070 1014 0.2071.44 8001070800 a x xa Rnn R RRn = + 有两种方法可以使电动机以400 / minr的速度下放： 第一种为能耗制动，设所串入的电阻为 1 R，则 1 ()400 ( 0.411) 0.3772.33 0.876 0.8 eN a N nC RR I = 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 2 R，则 2 4400.411 ( 400) 0.3779.56 0.876 0.8 NeN a N UCn RR I = 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， 2 0.81.20.40 LNNN TTTT= 从而电动机运行在正向 课后答案网 回馈运行状态。 设电枢不串电阻时的转速为 1 n，其机械特性曲线如图所示 0.4 N T N T 0 n n N n 1 n 2 n 则有 10 1 1 0.4 1098 / min 1.4 N NN nnT nr nnT = 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 2 n， 则 有 0 0 907.16 / min 0.5 Na a nnR nr nnR = + 由 20 2 0.4 1.4 N N nnT nnT = 得 2 1135.1 / minnr= 课后答案网 第三章第三章 3-2 解： 额定转矩 mNTTT mN n P T NN N N N . 5 . 23874 . 2 . 8 . 994 720 75 95509550 max = = 额定转差（min,/720rnN=可判断出min/750 1 rn=） 04 . 0 750 720750 1 1 = = = n nn S N N T m T sTN s 0 s m 0 nN 图题 3-2 固有机械特性曲线 3-3 解： 1 1.4 sTLN TK TT = = NLTs TTKT4 . 1 1 = 1 1 1 1 s s T u T = ，每相串入电抗最大值0 1 1 1 1 = = K Z u u X 所以电网电压不低于 380V 1 1.40.7 sLN TTT = = Y启动电流为 11 7 2046.7 33 SS IIA = = = 课后答案网 0.711 1.423 SN SN TT TT =，所以不能半载启动 1 1.40.7 sLN TTT = = 2 2 1 0.71 () 1.42 SN SN TTW TTW =，得707 . 0 1 2 = W W 得0.707 S S I I =,所以0.7070.707 7 2098.9 SS IIA = = = 707. 0=K 满载起动即要求 N stTT ，取 Nst TT=，则有 2 1 1 )( 7 5 * NNT Nts U U TK T Tst T =，即VUU N 16.321* 7 5 11 = 如用 Y-起动方法，则要求电机工作时处于接法。题中没有明确表示什么 接法。假设工作时系统为接法。则有 AIKIstI NIts 7 . 46* 3 1 3 1 = NNNTstst TTTKTT5 . 0447 . 0 * 3 1 3 1 时，因此无法用降低电压的办法使转速 n=1100r/min 当 2m ss=时，为降压调速最低转速 min2 0.91350 / min NNN nns nnr= 由知，无法通过降压使转速降至 1300r/min 3-9 解： 1 1 600580 0.033 600 N N nn s n = 55 95509550905.6 580 N N N P TN m n = 课后答案网 max 2.3 905.62028.88 TN TTN m= 22 (1)0.33 (2.32.31)0.1443 mNTT ss=+=+= max 22 2082.88 0.1443 0.1443 m m T T sss sss = + 设此时转差率为 1 s，依题意0.9 LN TT= max 2 2 2 0.9 N m m T T ss ss = + 22 22 2 2.3 0.1443 0.14430 0.9 ss += 解得 2 s=+0.03 或+0.71（舍去） 依题意，下降时电动机运行于回馈制动状态，故 212 (1)600 (1 0.03)618 / minnnsr= += += 2 2 2 0.033 212 0.025 33 159 NN N s E r I = 设串入0.4 SA R=电阻后，转速为 A n,转差率为 A s 则： 2 22 SAA rRs sr + = 即有： 2 2 2 0.0250.4 0.030.51 0.025 SA A rR ss r + = 1(1 )600 0.49294 / min AA nnsr= = = 由 3 2 (1) m SA m s Rr s =可得 1 3 2 (1) mm R ss r =+ 故串入 0.4电阻时电动机的临界转差率 3 0.4 (1) 0.14432.4531 0.025 m s=+= 依题意，制动前电动机工作在 520r/min 的电动状态，则其转差率 3 600520 1.87 600 s = 课后答案网 max 33 33 22 2.3 2.22 2.45311.87 1.872.4531 N N m m TT TT ss ss = + 故制动瞬时的电磁转矩2.22 N TT= 3-10 解： 1500 1440 0.04 1500 N s = 2 (1)0.04 (2.2 1.96)0.166 mNTT ss=+=+= 1500 1440 1.96 1500 s + = 24.4 0.37 1.960.166 0.1661.96 NN N m m TT TT ss ss = + 2 0.1660.166 0.0038 43.98224.48 100 1 ()1 0.10.1 m NN TT NN s s TT TT = + + 11 0.996 15001494 / minnnsnr= 3-11 解： 1 1 600577 0.038 600 N N nn s n = 22 (1)0.038(2.92.91)0.215 mNTT ss=+=+= 2 2 2 0.038 253 0.035 33 160 NN N s E r I = = 设该情况下转差率为 1 s， 1 60035.4 8 0.528 600 s =， 电动机工作于人为机械特 性上，设其临界转差率为 1m s 2 11 2 ()1 0.528 2.92.912.970.095 TNTN m LL TT ss TT = =或（舍去） 课后答案网 1 12 2.97 (1) 0.0350.45 0.215 m m s R s = =（-1）r 起动时1s=， 设该情况下其临界转差率为 2m s， 在人为机械特性上对应的起动 转矩 2st T为 max 2 22 22 22 0.4 1 1 TN stN mm mm TT TT sss sss = + 2 22 14.510 mm ss+ = 解得 2 14.470.07 m s=或（舍去） 故 2 22 14.43 (1)(1) 0.0352.31 0.215 m m s Rr s = = 由有人为机械特性，设该情况下转差率为 3 s max 32 23 2 0.8 N m m T TT ss ss = + 3 3 2 2.9 0.8 14.43 14.43 s s = + 解得 3 2.02102.6s=或（舍去） 因此下放负载时的转速为： 313 (1)612minnnsr= 设串入 4 0.06R=电阻后，转速为 4 n，转差率为 4 s 则 424 322 0.0350.06 0.04 0.0352.31 srR srR + = + 43 0.040.08ss= 课后答案网 依题意，运行与回馈制动状态，故 414 (1)600 (1 0.08)648minnnsr= += += 3-12 解： 2 2 13 . 1 8 . 94 3 . 44 4 mkg g GD J= = 1 1 = g SS00267 . 0 3000 29203000 22 = = N SS 1 2222 1 212 2 1123000 (1)()1.13 ()(1 1.5)139266.85 2260 st r JSSJ r =+=+= 第一级：01500r/min 1 1 =S0033 . 0 1500 14501500 12 = = N SS 2 2 121500 1.13 ()(1 1.5)34816.7 260 st J =+= 第二级：15003000r/min 5 . 0 3000 15003000 1 = =S00267 . 0 22 = N SS 2 22 123000 1.13 ()(0.50) (1 1.5)34816.7 260 st J =+= 222 34816.734816.769633.4 ststst J= + =+=总的损耗为 课后答案网 第四章第四章 4-1 1 6060 50 1500 / min 2 f nr p = 1 1 1 1500500 0.67 1500 N nn s n = 1 2 1 15007