例题思考题习题

1、例题思考题习题CP2电力拖动思考题2.1选择题 电动机经过速比j=5的减速器拖开工作机构，工作机构的实际转矩为20N.m 飞轮矩为1N.m2，不记传动机构损耗，折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞 轮矩依次为D。A.20 N.m，5 N.m2 B.4 N.m ， 1 N.m2C. 4 N.m ， 0.2 N.m 2D.4 N.m ，0.04E 0.8 N.m， 0.2 N.m 2F.100 N.m ，25 N.m2 恒速运行的电力拖动系统中，电动机电磁转矩为80 N.m,忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际负载转矩应为D。A.8 N.m B.64 N.m C.80 N.m

2、D. 640 N.m E.800 N.m F.100 N.m 电力拖动系统中电动机转速为1000r/min,工作机构转速为100 r/min，传动 效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为120 N.m,电动机电磁转矩为20 N.m, 忽略电动机空载转矩，该系统肯定运行于 C 。A.加速过程B. 恒速 C.减速过程2.2电动机拖动金属切削机床切削金属时，传动机构损耗由电动机还是负载负担？2.3起重机提升重物与下放重物时，传动机构损耗由电动机还是重物负担？提升或下 放同一重物时，传动机构损耗的转矩一样大吗？传动机构的效率一样高吗？例题2.1以下图所示的电力拖动系统中，飞轮矩 GD2 =14.5

3、N.m2，GD2 =18.8 N.m2，GD2 =120 N.m2，传动效率 n 1=0.91，n 2=0.93，转矩 T? =85 N.m,转速 n=2450 r/min，nb=810 r/min，m=150 r/min，忽略电动机空载转矩，求：(1) 折算到电动机轴上的系统总飞轮矩 GD2 ;(2) 折算到电动机轴上的负载转矩 Tf。解：1系统总飞轮矩2GD2 =GD2 /(n/n b)+GD? 2 /(n/n f)+GDe2 =17N m (2)负载转矩Tf = T f/nn 1 n 2/ nf=6.15N，m 2.3以下图所示的起重机中，减速箱的速比 ？ =34，提升重物时效率n =0

4、.83，卷筒直径d=0.22m,空钩重量G0=1470N所吊重物G=8820N电动机的飞轮矩 GDD =10N.m2，当提升速度为v=0.4m? s时，求：(1) 电动机的转速；(2) 忽略空载转矩时电动机所带的负载转矩；(3) 以v=0.4m? s下放该重物时，电动机的负载转矩。答案：2.4某起重机的电力拖动系统如以下图所示。电动机PN=20KVy nN=950 r/min，传动机构的速比？ 1=3, ? 2=3.5，? 3=4,各级齿轮传递效率都是 n =0.95，各转轴上 的飞轮矩 GD2 =123 N.m2，GD2 =49 N.m2，GD2 =40 N.m2，GD2 =465 N.m2

5、， 卷筒直径d=0.6m,吊钩重G=1962N,被吊重物G=49050N忽略电动机空载转矩， 忽略钢丝绳重量，忽略滑轮传递的损耗，求：(1) 以速度v=0.3m? s提升重物时，负载重物与吊钩转矩，卷筒转速，电 动机输出转矩与电动机转速；(2) 负载与系统的飞轮矩折算到电动机轴上的；(3) 以加速度a=0.1m? s2提升重物时，电动机输出的转矩。解：1以v=0.3m/s提升重物时，负载吊钩与重物转矩Tf=(<G0+G>d)/4=7651.8N - m卷筒转速nf=(60<2v>)/( n d)=19.1r/min电动机输出转矩T2=TF=T/(j n )=212.5N

6、 m电动机转速n=nfj=802.2r/mi n(2) 吊钩与重物飞轮矩GD F2=(365<G0+G>V/n 2=2.6N mi系统总飞轮矩GD2 =GD2 + GD2 /j j+(GDQ )/( ? 1? 2)2+ GD2 /( ? 1? 2? 3) 2+GD f2=131.7N 吊(3) 电动机转速与与重物提升的关系为n=nf? 1? 2? 3=(60 x 2v? i? 2? 3)/ nd电动机加速度与重物提升加速度的关系为dn/dt=d(<60 x 2v? 1? 2? 3>/ n d)/dt=(60 x 2v? 1? 2? 3)a/ nd以加速度a=0.1m/s

7、2提升重物时电动机加速度大小为dn/dt=267.4r/(mi n.s)电动机输出转矩为T=Tf+Gt2 dn)/(375dt)=306.4N mCP3直流电机原理例题3- 3一台10KW4极、2850r/min的直流发电机，电枢绕组是单波绕组，整个电枢总 导体数为372。当电动机发出的电动势 Ea=250V时，求这时气隙每极磁通量。解：这台电动机的极对数p=2,单波绕组的并联支路对数a=1,于是可以算出系 数Ce=pz/60a=(2 x 372)/(60 x 1)=12.4根据感应电动势公式Ea=Ceo n,气隙每极磁通量为=E/Cen=250心2.4 x 2850)=70.7 x 10-4

8、Wb3- 4一台四极直流电动机额定功率为 100KV，额定电压为330V,额定转速为730r/min , 额定效率为0.915，单波绕组，电枢总导体数为186,额定每极磁通为6.98 x 10-2Wb, 求额定电磁转矩。解：转矩常数C=pz/2a n =(2 x 186)/(2 x 1 x 3.1416)=59.2额定电流I nePn/Unh n=(100 x 10)/(330 x 0.915)=331A额定电磁转矩_2TnfC nI n=59.2 x 6.98 x 10 x 33仁 1367.7N m3- 5一台额定功率 Pn=20KW的并励直流发电机，它的额定电压UN=230V,额定转速n

9、N=1500r/mi n,电枢回路总电阻 艮=0.156 Q,励磁回路总电阻 R=73.3 Q。机械损 耗和铁损耗Pm+pFe=1kW附加损耗Ps=0.01PN。求额定负载情况下各绕组的铜损耗、 电磁功率、总损耗、输入功率与效率。解：先计算额定电流3I n=P/Un=(20 X 10 )/230=86.96A励磁电流I f=U/Rf=230/73.3=3.14A电枢绕组电流I a=I N+If=86.96+3.14=90.1A电枢回路铜损耗2Pcula Ra=1266W励磁回路铜损耗Pc“=lf2R=723W电磁功率P=EaI a=F2+FCua+P：uf=21989W总损耗艺 P = FCu

10、a+Ruf+Pr+P=e+Ps = 3198W输入功率R=P2+艺 P=23189W效率n =F2/P1=86.25 %3- 6一台四级他励直流电机，电枢采用单波绕组，电枢总导体数z=372,电枢回路总电阻艮=0.208 Q。当此电机运行在电源电压 U=220V电机的转速n=1500r/min , 气隙每极磁通=0.011Wb此时电机的铁损耗 PFe=362W机械磨损损耗 Pm=204W 忽略附加损耗。1该电机运行在发电机状态，还是电动机状态？(2) 电磁转矩是多少？(3) 输入功率和效率各是多少？解：1先计算电枢电动势Ea。单波绕组的并联支路的对数 a=1，所以C=pz/60a=2X 372

11、/60X 1=12.4Ea= Ce N=12.4X 0.011 X 1500=204.6V <U电机运行于电动机状态。(2)电磁转矩I a=(U- E a)/R a=74AT=PZ Q =Eal a/(2 n n/60)=96.38N m3输入功率R=Ula=16280W输出功率P2=PPFe-Pm=14574W总损耗艺 P=P-P2=1706W效率n =P/P 1=89.5%3-7一台并励直流电动机，FN=96KW，U n= 440V，I n= 255A，I fN = 5A，n n=500 r/min,电枢回路总电阻Ra=0.078 Q , n n = 500 r/min忽略电枢反响的

12、影响，试求：(1) 额定输出转矩；(2) 在额定电流时的电磁转矩。解1额定的输出转矩T2n=PN/ Q =(9.55P n)/ n n=1833.5N m(2)额定电流时的电磁转矩I a= In - IfN =250AEaN=LU-I aRa=420.5VP=Eala=105125WT=PM/ Q =2021N- m 3-8一台他励直流电动机额定功率 PN=96KWUn= 440V，额定电流I n= 250A,额 定转速n n= 500 r/ mi n,电枢回路总电阻Ra=0.078 Q,忽略电枢反响的影响， 试求：(1) 理想空载转速n。；(2) 固有机械特性的斜率B；解1电动机的Ce n=

13、(Un-I NR)/n n=0841理想空载转速n0=U/Ce N=523.2r/min(2)电动机的C N=9.55Ce n=8.03斜率B =r/(c t NCe n)=0.01163-9某他励直流电动机额定功率 Pn=22KW额定电压U n= 220V，额定电流I n= 115 A,额定转速n n = 1500 r/ mi n,电枢回路总电阻 R=0.1Pn=17KW U=220V, n n =1500 r/ mi n,Q,忽略空载转速 T°,电动机拖动恒转矩负载T l = 0.85TnTn 为额定电磁转矩)运行,求稳定运行时电动机转速、电枢电流与电动势。解电动机的Ce n=(

14、Un-I NRa)/n n=0.139理想空载转速n0=U/Ce N=1582.7r/mi n额定转速差 n N=n0-n N=82.7r/min负载时转速差 n =BT l=0.85 nN=70.3r/min电动机运行转速n=n°- n= 1512.4r/min电枢电流l a=T l/Ct n=0.85I n=97.75A电枢电动势Ea=Ce Nn=210.2V 或 Ea=UN-I nR=210.2V思考题3-3直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率？ 答：指转轴上输出的机械功率。3-11 一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的60%而励磁电流、电枢电流都不变，那么A ).

15、A、Ea下降到原来的60% B、T下降到原来的60%C、Ea和T都下降到原来的60% D、端电压下降到原来的60% 3-17改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？答:旋转方向不变。并励直流电动机它的电枢和磁场是并联的， 改变电源极性时, 电枢的电流方向改变了，可是磁场的电流方向也改变了。所以旋转方向不变。3-18改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？为什么？答:旋转方向不变。并励直流电动机它的电枢和磁场是串联的， 改变电源极性时, 电枢的电流方向改变了，可是磁场的电流方向也改变了。所以旋转方向不变。习题3-1某他励直流电动机的额定数据为：PN=17KVy LN=220V

16、,nN = 1500 r/min,n n=0.83,。计算I n T2N与额定负载时的 R。3-3 一台直流电机的极对数p=3,单叠绕组，电枢总导体数 N=398气隙每极磁 通为2.1 x 10-2Wb当转速分别为1500 r/min和500 r/min时，求电枢感应电 动势的大小。假设电枢电流I a=10A,磁通不变，电磁转矩是多大？3-4某他励直流电动机的额定数据为：PN=6KVy U=220V, n n= 1000 r/min,Pcua=500Vy P0=395W 计算额定运行时电动机的 T2N, T0, Tn, PM,n n与 艮.3- 7某他励直流电动机的额定数据为：P=7.5KW

17、U=220V, I N=40A,n n = 1000r/min,艮=0.5 Q°Tl = 0.5Tn恒转矩负载运行时，电动机的转速与电枢电流是多大？CP4他励直流电机的运行例题4- 1某他励直流电动机，额定功率PN=96KW额定电压UN=440V,额定电流I n=250a 额定转速nN=500r/min，电枢回路总电阻 R=0.078 Q,拖动额定大小的恒转矩负 载运行，忽略空载转矩。1假设采用电枢回路串电阻启动，启动电流I s=2I n时，计算应串入的电阻值与启动转矩。2假设采用降压启动，条件同上，求电压应降至多少并计算启动转矩。解：电枢回路串电阻启动，应串电阻R=(Un/I s)

18、-Ra=0.802 Q额定转矩Tn 9.55Pn/n n=1883.5N m启动转矩Ts=2TN=3667N m(4) 降压启动时，启动电压US=I sR=39V启动转矩Ts=2Tn=3667N- m4- 2某台他励直流电动机，额定功率P=22KW额定电压 U=220V,额定电流I n=115A，额定转速nN=1500r/min,电枢回路总电阻 R=0.1 Q,忽略空载转矩 To, 电动机带额定负载运行时，要求把转速降到 1500r/min,计算：1 采用电枢串电阻调速需串入的的电阻值；2采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少；3上述两种调速情况下，电动机的输入功率和输出功率输入功率不与励磁

19、 回路之功率。解：1先计算CeN1Ce n=Un-I NR/n N=0.139V/r- min 理想空载转速n0=UN/C e n=1582.7r/min额定转速降落 n N=n0-n N=82.7r/min电枢串电阻后转速降落 n=rk>n=582.7r/min电枢串电阻为R,那么有Ra+R/Ra=A n/ nNR=0.605Q 降低电源电压的理想空载转速Nd1=n+A nN=1082.7r/min降低后的电源电压为U,那么Ui/U N=n01/n 0Ui=150.5V4电动机降速后，电动机输出转矩T2=9550Pn/n n=140.1N - m输出功率P2=T2 Q =14670W电

20、枢串电阻降速时，输入功率P1=UNI n=25300W降低电源电压降速时，输入功率P1=UNI n=17308W思考题4- 3图4.29所示为一台空载并励直流电动机的接线，按图a接线时电动机顺时针启动，请标出按图b、c、d接线时，电动机的启动方向。4- 6降低磁通升速的他励直流电动机不能拖动太重的负载，除了电流过大不允许 以外，请参考图4.30分析一下其他的理由。习题4.1 乙-71他励直流电动机的额定数据为：Pf17KW,U=220V,I n=90A,nN=1500r/min,R a=0.147 Q。！求直接启动时的启动电流；(2)拖动额定负载启动，假设采用电枢回路串电阻启动，要求启动转矩为

21、2Tn,问应串入多大的电阻；假设采用降电压启动，电压应降到多大？4.2 乙-51 他励直流电动机的额定数据为Pn=7.5KW,UN=220V,I n=41A,nN=1500r/min,R a=0.376 Q,拖动横转矩负载运行， Tl=Tn,把电源电压降到150V。(1) 电源电压降低了但电动机转速还来不与变化的瞬间，电动机的电枢电流与 电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转矩是多少？(2) 稳定运行转速是多少？4.2 Z2-51他励直流电动机的额定数据为：Pn=7.5KW, UN=220V, I n=41A, nN=1500r/min,艮=0.376 Q,拖动横转矩负载运行,假设把磁通减下到=

22、0.8n， 不考虑电枢电流过大的问题，计算下述两种情况下，改变磁通前后0.8N电动机拖动负载稳定运行的转速。(1) Tl=0.5Tn(2) Tl=Tn 4.3 4.8 一台他励直流电动机的 FN=17KW,U=110V,I n=185A,nN=1000r/min,电动机最 大允许电流la max=1.8l N,电动机拖动Tl=0.8Tn负载电动运行，求：假设采用能耗制动停车，电枢应串入多大的电阻；(4) 假设采用反接制动停车，电枢应串入多大的电阻；(5) 两种制动方法在制动开始瞬间的电磁转矩各是多大；(6) 两种制动方法在制动到n=0时的电磁转矩各是多大;例题5- 1 一台三相电力变压器，Y

23、/Y接法，额定容量S=100KVA,额定电压Un/U2n=6000/400V,额定电流I in/I 2n=9.62/144.3A，每相参数：一次绕组漏阻抗 乙=R+jXi=(4.2+j9), 励磁阻抗 Z=Rr+jXn=(514+j5526) Q。计算：(1) 励磁电流与其与额定电流的比值；(2) 空载运行时的输入功率；(3) 一次相电压、相电动势与漏阻抗压降，并比较它们的大小；解1励磁电流Z1+Zm = 4.2+j9+514+j55265559.2 / 84.65 0Q=0.623 A5559.20.6231N 9.62(B空载运行时的输入功率* 视在功率补= 73x 60DOx0.623(

24、VA)卩功率因数甬佻=E4.S5*+J有功功率屮131崑逆的相目压' 相电势匹漏阻抗压降 相电压& =比 200. B23X1/514£ 55262 =3d6S (V) »1 20=O,623X V4.23 +92 =6. 2 (V)屮5- 2 一台三相电力变压器的额定容量SN= 750kVA,额定电压 U1N/U2金10000/400V, Yy接法。每相短路电阻 RQ 1.40 Q,短路阻抗XK = 6.48 Q。该 变压器一次侧接额定电压，二次侧接三相对称负载运行，负载为丫接法每相负载 阻抗 ZZ = 0.20+j0.07。计算：1变压器一、二次电流；2

25、二次电压；3输入与输出的有功功率和无功功率；4效率。解一、二次电流均指线值 变比负载阻抗忽略I0，采用简化等值电路计算。 从一次侧看进去每相总阻抗 一次电流121.670二次电流二次电压指线值=前 厶 乙=羽 X 1盹1.25X0,212 = 389. 7V3一次功率因数角输入有功功率著=血田 A cos= 7X10000X42.45X0.93.=6813X10 (w)亠输入无功功率丽®詁両二271.姿1& (祗)(落后卜二次功率因素cos cos 19.29° =0.94(% = % = 19.)二次有功功率P2 =石 X 398.1X1061. 25X Q. 9

26、4+=673. 3XW3 (W) P输出无功功率2 = 語耳厶sm耳=2充6X 1尸 3吐落后4效率例53 某台三相电力变压器 SN= 600KVA U1N/U2金10000/400V, Dy 11接 法，短路阻抗 ZK = 1.8+j5 Q。二次带丫接的三相负载，每相负载阻抗 ZZ = 0.3+j0.1 Q ,计算该变压器的以下几个量： 一次电流11与其与额定电流I1N的百分比B 1; 二次电流12与其与额定电流I2N的百分比B 2 ;3二次电压U2与其与额定电压U2N相比降低的百分值；4变压器输出容量。解一次电流计算。变比 负载阻抗从一次侧看进去每相阻抗 一次电流 一次额定电流2二次电流计

27、算 二次电流g需Z二次侧额定电流3二次电压计算。二次电压U?=風花=75X726,23XC,316 = 397.47V二次侧电压比额定值降低二次侧电压降低的百分比4变压器的输出容量$2二血0 = 5/3 X397.47X726.23 = 49?950VA呉 5UQKVA4思考题5 .5 两台变压器的一、二次绕组感应电动势和主磁通规定正方向如图5 .47 a 、 b所示,试分别写出E 1 = f ，m 与E- 2 = f ，m 的关系式。5- 475 .6某单相变压器额定电压为220/110V,如图5 .2 所示，高压边加220V电压时，励磁电流为I0。假设把X和a连在一起，在Ax加330V电压

28、，励磁电流是 多大？假设把X和x连在一起,Aa加110V电压，励磁电流又是多大？5- 25 .8变压器一次漏阻抗Z1 = R1 + j X1的大小是哪些因素决 定的？是常数吗？答：变压器原边漏阻抗中的R1是原绕组电阻。X1是原绕组漏电抗，满足X1 = 3 Ls1 ,其中Ls 1是原绕组单位电流产生的原绕组 漏磁链数，其大小与原绕组的匝数与漏磁路的磁阻有关；因此X1 与变压器的频率、原绕组匝数与漏磁路磁阻有关。对某台具体的 变压器来讲，这些因素都固定不变，因此X1也就是常数。5 .10变压器空载运行时，电源送入什么性质的功率？消耗 在哪里？答变压器空载运行时，电源送入最多的是无功功率，主要消 耗

29、在铁心磁路中，用于建立主磁场；还有很小一局部消耗在漏磁路 中。电源还送入较少的有功功率，主要消耗在铁心磁路中的磁滞 63和涡流损耗；还有很小局部消耗在绕组的电阻上。5 .15选择正确结论。(1 )变压器采用从二次侧向一次侧折合算法的原那么 是。A .保持二次侧电流I2不变B .保持二次侧电压为额定电压C .保持二次侧磁通势不变D .保持二次侧绕组漏阻抗不变(2 )分析变压器时，假设把一次侧向二次侧折合，那么下面说法中 正确的选项是。A .不允许折合B .保持一次侧磁通势不变C . 一次侧电压折算关系是U 1 = kU1D . 一次侧电流折算关系是I '1 = k I 1 ,阻抗折算关系

30、是Z' 1 = k2 Z1。(3 )额定电压为220/ 110V的单相变压器,高压侧漏电抗为 0 .3 Q ,折合到二次侧后大小为。A . 0 .3 Q B . 0 .6 QC . 0 .15 Q D . 0 .075 Q(4 )额定电压为220/ 110V的单相变压器,短路阻抗Zk =0 .01 + j0 .05 Q ,负载阻抗为0 .6 + j0 .12 Q ,从一次侧看进去总阻抗 大小为。65 A . 0 .61 + j0 .17 Q B . 0 .16 + j0 .08 QC . 2 .41 + j0 .53 Q D . 0 .64 + j0 .32 Q(5 ) 某三相电力变压

31、器的 SN = 500kV A, U1N/ U2N = 10000/400V, Y, yn 接法,下面数据中有一个是它的励磁电流值,应该A . 28 .78A B . 50AC . 2A D . 10A(6 ) 一台三相电力变压器的SN = 560 kV A, U1 N/ U2 N =10000/ 400V, D, y接法,负载运行时不计励磁电流。假设低压侧I 2 = 808 .3A, 高压侧I 1应为。A . 808 .3A B . 56AC . 18 .67A D . 32 .33A5 .17某 单相变压器的Sn = 22kV A, UM U n = 220/110V, 一、二次侧电压、

32、电流、阻抗的基值各是多少？假设一次侧电流Ii = 50A,二次侧电流标幺值是多 大？假设短路阻抗标幺值是0 .06 , 其实际值是多大？5 .6 一台单相降压变压器额定容量为 200kV - A,额定电压为1000/ 230V, 一次 侧参数 R1 = 0 .1 Q , X1 = 0 .16 Q , Rm = 5 .5 Q , Xm = 63 .5 Q。带额定负载 运行时，11 N落后于U1N相位角为30° ,求空载与额定负载时的一次侧漏阻抗 压降与电动势E1的大小。并比较空载与额定负载时的数据，由此说明空载和负 载运行时有U1-E1 , E1不变，m不变。5 .7某铁心线圈接到11

33、0V交流电源上时，测出输入功率P1 = 10W,电流I = 0 .5A;把铁心取出后，测得输入功率P1 = 100W,电流I = 76A。不计漏磁，画 出该铁心线圈在电压为110V时的等效电路并计算参数值(串联型式的)。5 .9 一台三相变压器/接，额定数据为SN = 200kV A,1000/ 400V。一次侧 接额定电压，二次侧接三相对称负载，每相负载阻抗为ZL = 0 .96 + j0 .48 Q , 变压器每相短路阻抗Zk = 0 .15 +j0 .35 Q。求该变压器一次侧电流、二次侧 电流、二次侧电压各为多少？输入的视在功率、有功功率和无功功率各为多少?输出的视在功率、有功功率、无功功率各为多少？5 .10某台1000kV-A的三相电力变压器，额定电压为U1 N/ U2 N = 10000/ 3300V, / 接。短路阻抗标幺值Zk = 0 .015 +j0 .053 ,带三相接对称负载，每相负载阻抗为ZL = 50 + j85 Q ,试求一次侧电流11、二次侧电流12和电压U2。5 .17根据图5 .16中的四台三相变压器绕组接线确定其连接组别，要求画出绕组电动势相量图。解(1 )见图 5 .17( a) , Y, d5 连接。图 5 .16CP8三相异步电机的启动与制动例题8-3某三相异步电机，其有 关技术数据为：Pn 40kW, nN