电机拖动基础——直流电机.doc

电机与拖动基础习题选 直流电机 1-1 如果将电枢绕组装在定子上，磁极装在转子上，换向器和电刷应怎样装置，才能使其作为直流电机运行？1-2 在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向的关系有何不同？电枢电势和电枢电流方向的关系有何不同？怎样判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？1-3 一台Z2 直流电动机，其额定功率PN160千瓦；额定电压UN220伏，额定效率N = 90 % , 额定转速nN =1500转/分，求该电动机的额定电流？ 1-4 一台Z2 直流发电机，其额定功率PN145千瓦；额定电压UN 230伏，额定转速nN =1450转/分，求该发电机的额定电流？1-5 何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？公式TaCN N Ia 中的N应是什么磁通。1-6 一台并励直流电动机在额定电压UN220伏和额定电流IN80安的情况下运行，电枢绕组电阻ra0.08欧，2Us=2伏，励磁绕阻的电阻rf = 88.8欧，额定负载时的效率N85 ，试求：（1）额定输入功率；（2）额定输出功率；（3）总损耗；（4）励磁回路铜耗；（5）电枢回路铜耗；（6）电刷接触损耗；（7）附加损耗；（8）机械损耗与铁耗之和。 1-7 并励直流电动机的起动电流决定于什么？正常工作时电枢电流又决定于什么？1-8 试验时如果分别要改变并励、串励、复励直流电动机的转向，应怎么办？ 1-9 并励直流电动机在运行时若励磁绕阻断线，会出现什么后果？ 1-10 一台并励直流电动机，PN= 96千瓦，UN440伏，IN255安，IfN5安，nN500 转/分，Ra0.078 欧，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Ia0 时电机的转速；（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入一电阻0.1 欧而达稳定时的转速。 1-11 一台Z261并励直流电动机的额定数据如下：PN17千瓦，UN220伏，nN3000转/分，IN88.9安，电枢回路总电阻Ra0.114欧，励磁回路电阻Rf181.5 欧，忽略电枢反应影响，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）额定负载时的效率；（4）在理想空载（Ia0）时的转速；（5）当电枢回路串入一电阻R0.15欧时，在额定负载转矩时的转速。 1-12 一台220伏的并励直流电动机，电枢回路总电阻ra0.316欧，空载时电枢电流Ia0=2.8安，空载转速n0=1600转/分。（1）今欲在电枢负载为IaX=52安时，将转速下降到nX=800转/分，问在电枢回路中须串入的电阻值为多大（忽略电枢反应）？（2）这时电源输入电枢回路的功率只有百分之几输入到电枢中？这说明什么问题？1-13 一台并励直流电动机在某负载转矩时转速为1000转/分，电枢电流为40安，电枢回路总电阻Ra=0.045欧，电网电压为110伏。当负载转矩增大到原来的4倍时，电枢电流及转速各为多少？（忽略电枢反应）1-14 一台Z225并励直流电动机，PN7.5千瓦，UN110伏，IN82.2安，nN1500转/分。电枢回路总电阻Ra0.1014欧，励磁绕阻电阻rf46.7欧，忽略电枢反应作用：（1）求电动机电枢电流Ia=60安时的转速；（2）假若负载转矩不随转速而改变，当电机的主磁通减少15，求达到稳定状态时的电枢电流及转速。电机与拖动基础解题提示 直流电机 1-1提示：直流电机运行时，电枢绕组与换向器保持相对静止，故装于定子；磁极与电刷也保持相对静止装于转子即可。1-2提示：直流发电机：电磁转矩和电枢旋转方向相反，电枢感应电动势和电枢电流方向相同；直流电动机：电磁转矩和电枢旋转方向相同，电枢感应电动势和电枢电流方向相反；运行时直流电机的感应电动势大于电枢端电压为发电运行状态；感应电动势小于电枢端电压为电动运行状态1-3提示：直流电动机：PN=UNINN1-4提示：直流发电机：PN=UNIN1-5提示：直流电机负载运行时的主磁场由励磁磁势与电枢磁势共同建立，电枢磁势的存在使主磁场不同于电机的空载磁场，这种影响称为电枢反应。电枢反应对气隙磁场影响有二：首先使气隙磁场发生畸变，其次存在去磁效应。N 应该是每极合成磁通。1-6提示：（1）额定输入功率:P1N=UNIN（2）额定输出功率:PN=P1NN（3）总损耗:Sp=P1N-PN（4）励磁电流If=UN/rf;励磁回路铜耗pcuf=rfIf2（5）电枢电流Ia=IN-If;电枢回路铜耗pcua=raIa2（6）电刷接触损耗ps=Ia2Us（7）附加损耗p=1%PN（8）机械损耗与铁耗之和pmec+pFe=Sp-pcuf-pcua-ps-p1-7提示：并励直流电动机的起动电流IQ=UN/Ra(Ra电枢回路总电阻)；正常工作时电枢电流决定于实际负载。1-8提示：对于直流电动机的电枢电流或励磁电流方向，两者只能改变其一。1-9提示：这时电动机的磁通仅为剩磁。空载时电动机的转速急速上升；负载时电动机的转速降至零且电枢电流急速上升。1-10提示：（1）电动机的额定输出转矩TN=9.55PN/nN（2）求得：Ia=IN-IfN；CeFN=(UN-Iara)/nN ,在额定电流时的电磁转矩Tem=CT FNIa=9.55CeFNIa（3）当Ia0 时电机转速为：n0=UN/CeFN（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入一电阻RW=0.1W而达稳定时的转速为：n=(UN-Iara-IaRW)/CeFN1-11提示：参考题1-10的提示。1-12提示：（1）这时电势常数：CeF=(UN-Ia0ra)/n0，所串入的电阻RW应该满足：IaX(ra+RW)=UN-CeFnX ;（2）这时由电源输入电枢回路的功率 P=UNIaX;输入电枢的功率为：P=P-IaX2RW。1-13提示：若磁通不变，负载转矩增大到原来的4倍时，电枢电流也将增大4倍。对应的电枢电阻压降也要增大，由此电枢感应电动势降低，导致电动机转速降低（E =CeF n）。1-14提示：首先求电动机额定状态时的电势常数CeFN ,额定运行时的电枢电流Ia=IN-If=IN-UN/rf; CeFN=(UN-IaRa)/nN(1)电动机电枢电流Ia=60安时的转速为：n=(UN-IaRa)/CeFN(2)若负载转矩不随转速而改变，则当电机的主磁通减少15后,达到稳定状态时的电枢电流I