整理浙大远程电机与拖动作业答案

1、精品文档电机与拖动作业1-13已知直流电机的极对数p=2,槽数z=22,元件数及换向片数s=k=22,试画出单迭绕组展开图、磁极和电刷位置，并画出并联支路图。z221,解：(1)计算绕组数据：y=yk=1,yi=土8=一_=5为短距绕组。2p42(2)绕组展开图*1*22*1也*335*6*7视*9*10*11*12#13#ld/15*1?*18*19(3)并联支路图2341-19某四极直流电机，电枢槽数z=36，单迭绕组，每槽导体数为6,每极磁通2.2X10-2Wb、电枢电流Ia=800A,问此时电磁转矩为多少？如改为单波绕组，保持支路电流不精品文档精品文档变，其电磁转矩为多少?解：极对数p

2、=2,单迭绕组时，支路对数a=2,电枢绕组总导体数N=36X6=216Mem心Ia馈221622.210/800=605.35(NM)2二2单波绕组a=1,支路电流ia=工=眄=200(A)2a22电枢电流Ia=2aia=220J400A)电磁转矩Mem=CM1a=pNIa-605.35(NM)2a1-21某他励直流电动机额定电压Un=220V,额定电流In=10A,额定转速nN=1500r/min,电枢回路总电阻Ra=0.5试求：(1) 额定负载时的电磁功率和电磁转矩；(2) 保持额定时励磁电流及总负载转矩不变而端电压降为190V,则稳定后的电枢电流与转速为多少？(电枢反应忽略不计)。解：(

3、1)由于他励IaN=IN,所以EaN=Un-InRh=220-100.5=215(V)Pm=EaIa=21510=2150(W)PmPm60215060I=2：nN2二1500=13.7(N*m)(2)由于If=IfN不变且电枢反应忽略不计，则有=6n；又因Tz不变，所以有IaTzCm：'Cm'：'=IaN=IN=10(A)NEa=U-IaRa=190-100.5=185(V)由于6=9n,所以EaNnNEanNEaN1851500215二1291(r/min)1-22某并励直流电动机额定电压Un=220V,额定电流In=75A,额定转速nN=1000精品文档精品文档r

4、/min,电枢回路总电阻Ra=0.26,额定时励磁回路总电阻RfN=91铁耗及附加损耗PFe+pA=600W,机械损耗pc=198W,电枢反应去磁作用不计。试求：(1) 额定运行时的电磁转矩T与输出转矩Tn;(2) 理想空载转载；(3) 实际空载电流I。及实际空载转速。解：(1)对于并励，UN220IaN=In-IfN=75上=75-=72.6(A)RfN91EaN=Un-IaNRa=220-72.60.26=201.1(V)Ce小N=且=型11=0.201nN1000T=CM：'NlaN=9.55Ce：,NlaN=9.550.20172.6=139.4(N*m)(2)由于电枢反应去磁

5、作用不计且U=UN不变，所以0二孰，则UnUn220n0=1094.5(r/min)Ce0Ce：，N0.201(3)Ia0=理=3.97(A)CM中N9.550.201Un-Ia0RaCe：,N220-3.970.260.201=1089.4(r/min)1-31两台完全相同的并励直流电动机，电枢回路总电阻均为Ra=0.1,两机在1000r/min时的空载特性均为I1(A)1.31.4U0(V)186.7195.9先将两机在机械上同轴联结，电路上并联于同一个230V的直流电源，轴上不带其他负载，电枢反应及附加损耗均忽略不计。已知当甲机励磁电流为1.4A,乙机的励磁电流为1.3A时，机组的转速为

6、n=1200r/min。试问：(1)此时哪一台为发电机？哪一台为电动机？(2)机组总的机械损耗和铁耗为多少？(3)只调节励磁电流能否改变两机的运行状态(转速不变)？解：(1)根据数据可得1200/Ea甲=195.9x=235(V)>230(V)1000精品文档精品文档Ea乙因为1200,=186.7224V)：230(V)1000(2)据项(1)有:电动机：Ia乙U-Ea乙230-224=60(A)Ra0.1Pm乙=£2乙12乙=224x60=13440(W)=P2乙+p0乙定P2乙+(PC+PFe)乙，发电机：1a甲Ea甲U235-230二八”、=50(A)Ra0.1Ea甲U

7、n,Ea乙Un,故甲为发电机，乙为电动机。Pm甲=Ea甲Ia甲=23550=11750W)=R甲一p。甲七R甲一(p0+PfJ甲由于电动机乙与发电机甲同轴联结，乙机的轴上输出功率P2乙即为甲机的输入功率，即P2乙=P1甲=PM甲*(pc+pFe)甲0则：PM乙=bM甲+(pc+pFe'0屋(pq+pFeL=Pm甲+(工Dq+ZpFe)，得ZPc+£PFe=Pm乙一Pm甲=1344011750=1690W)(3)调节励磁电流可以改变两机的运行状态。例如：将If甲J使得Ea甲U的同时，将If/使得EaCU,这样就可以使甲机变为电动机，乙机成为发电机；也可以调If使两机在1200r

8、/min时都作电动机运行，它们都从电网吸收功率，共同拖动轴上的同一个机械负载。但是不能使两机都做发电机运行(因为无原动机)。2-10他励直流电动机额定数据同题2-5,试问：(1)如果将该机直接起动，则起动电流为多少？(2)为使起动电流限制在2In,应在电枢回路串入多大电阻？(3)如果采用降压起动且使起动电流限制为2In,端电压应将为多少?=0.0694(”1UNIN-Pn解：(1)估算Ra,Ra=22In220Ra0.0694二3170(A)，一U220(2)据N=2In可得：RRq=-0.0694=0.245(C)RaRq23501U据一=2IN可得：U=2x350x0.0694=48.58

9、(V)Ra精品文档精品文档2-15某他励直流电动机额定数据如下：Pn=3kW,Un=220V,In=18A,nN=1000r/min电枢回路总电阻Ra=0.8Q。试求：(1)为使该机在额定状态下进行能耗制动停机，要求最大制动电流不超过2In,求制动电阻值；(2)在项(1)的制动电阻时，如负载为Tz=0.8Tn位能转矩，求电机在能耗制动后的稳定速度；(3)设该机带动TZ=TN位能负载运行于额定状态，采用能耗制动使之最终以500r/min的速度下放重物，求制动电阻及该电阻所对应的最大制动电流；(4)若该机采用能耗制动将Tz=Tn位能负载稳速下放时，所能达到的最低下放转速为多少？(5)若该机在额定工

10、况下采用能耗制动停机而不接制动电阻，则制动电流为额定电流多少倍？解：(1)EaN=Un-InRa=220-180.8=205.6(V)Ce：DN=旦二0.2056nN最大制动电流|1=2|n=-218=-36(A)2056据0=EaN+I1(Ra+R乙)可得：&=-0.8=4.91。36(2) la=0.81N=0.8x18=14.4(A)Ea=-la(RaRZ)=-14.4(0.84.91)=-82.22(V)Ean=-t4-400(r/min)负号代表电机反转，将重物下放。Ce：N(3) Ea=-5000.2056=-102.8(V)稳定后：L=In=18(A)an一一E0102.

11、8-Ea=Ia(RaRz)=Rz=T一Ra=一=4.91()la18EaN205.6l=-=-=H36(A),负号代表制动时电流反向RaRZ5.71(4) 不串电阻时，下放速度最低-Ea=IaRa=18乂0.8=14.4(V),精品文档精品文档144-144所以n=_70(r/min)Ce：DN0.2056(5)Ia且一2056u257(A)Ra0.8Ia25718=14.3(彳n)2-17他励直流电动机额定数据为：Pn=29：kW,Un=440V,In=76A,nN=1000r/min电枢回路总电阻Ra=0.377。试求：(1)该机以500r/min的速度吊起Tz=0.8Tn负载转矩，在电枢

12、回路应串多大电阻？(2)用哪几种方法可使Tz=0.8Tn的位能负载以500r/min的速度稳速下放？求每种方法的电枢回路串联的电阻值。解：(1)设额定运行点为下图(a)白A点，对应：EaN=UN-INRa=440-760.377=411.3(V)Ce区=0.411nN1000设Tz=0.8Tn且串电阻时，对应图(a)白B点，有：IaB=0.8In-0.876-60.8(A)EaB=Ce：DN*nB=0.411500=205.5(V)(a)据Un=EaBIaB(Ra.R)440=205.5+60.8(0.377+RjJ:R；：-3.48()(2)有两种办法：i)采用能耗制动，对应图(b)特性的B

13、点，EaB-Ce:>NnB-0.411500-205.5(V)-EaB=IaB(RaR)205.5=60.8(0.377R)：R,j=3(1.1)ii)采用电动势反向的反接制动，对应图(b)特性的B点,EaB=Ce：'NnB=-0.411500=-205.5(V)Un=EaBIa(RaR)440=-205.5+60.8(0.377+Ri尸R；10.24(1。3-12一台单相变压器，Sn=100kVA,Uin/U2n=6000/230V,fN=50：HzL原、副边精品文档精品文档绕组的电阻和漏抗分别为:求：(2)(3)(4)(5)解：k=UU1N2N6000230Ri=4.32：Q

14、,Ri。=8.9：Q,R2=0.0063：Q,R2-=0.018：Q.(1)折算到高压方的短路电阻、短路电抗和短路阻抗?折算到低压方的短路电阻、短路电抗和短路阻抗？短路电阻、短路电抗和短路阻抗标么值？用百分值表示的短路电压及其分量？满载及cos。2=1、cos42=0.8(滞后)和cos42=0.8(超前)三种情况下的电压变化率？并对计算结果进行比较和讨论。(2)折算到低压方:-1_R2R1XK23060002)24.32=0.0063(),2r,6000、2、折算到高压方有：R2=k2R2=()20.0063=4.29()230X2.=k2X2-=(6000)20.018=12.25()一-

15、230R"RR2=4.324.29=9.61()Xk=X1二X2：,.=8.912.25-23.23(C)Zk=r2x2=.9.61221.152=23.23()1230oX1X1.=()28.9=0.0138)-k2-6000Rk=R；R2=0.00630.0063=0.0126('?)Xk=X1二X2-.=0.0130.018=0.031(')Zk=(Rk)2(Xk)2=0.0126220.0312=0.0335()(3)采用高压边的量计算标么值:基值为11N3Sn10010U1N6000=16.67(A)U1NI1NSNU1NI/U1N2占二360。则标么值为:

16、Rk9.61360=0.0267,X；=Xk/Z1N=21.15/360=0.0588,Z*k=Zk/Z1N=23.23/360=0.0645。Ukx=X*k=0.0588(4)Uk=Z*k=0.0645,UkR=R*k=0.0267,精品文档精品文档（5）满载是1*2=1,则据u=R*kcos42+X*ksin。2可知：当cos。2=1时，sin（f）2=0,贝U:u=0.0267X1+0=0.0267=2.67%;当cos（）2=0.8滞后时，sin（）2=0.6,贝U:u=0.0267X0.8+0.0588X0.6=0.0566=5.66%;当cos（）2=0.8超前时，sin（）2=-

17、0.6,则：u=0.0267x0.8-0.0588x0.6=-0.0139=-1.39%。由上计算结果可知，由于变压器存在漏阻抗（即Zk=rk+jXkW0）则当负载变化时，其副边电压会发生变化（即uw0）,副边电压随负载变化的程度（即u大小）与Zk大小、负载大小及负载性质有关。当纯电阻负载即cos。2=1时，负载增加时U2虽然也下降但下降不多；当感性负载（即cos。2滞后）时，负载增加时U2下降较多；当容性负载（即cos。2导前）时，负载增加时5不仅比纯电阻负载时下降更多，而且有可能升高，容性负载时U2随负载而升高（即u<0）的情况发生在Xksin（）2>Rkcos（j）2时。3-

18、15一台三相变压器，原、副边绕组的12个端点和各相绕组的极性如图所示。试将此三相变压器连接成丫/4-7和Y/Y-4,并画出连接图、相量图和标出各相绕组的端点标志。解：(1)Y/A-7,见图(a)、(b)(2)Y/Y-4,见图(c)、(d)精品文档精品文档(d)联接图(c)相量图3-16画出下图所示各种联接法的相量图，根据相量图标出联接组号。解：(a)精品文档精品文档精品文档精品文档Bb4-4某三相感应电动机的额定数据如下：Pn=30kW,Un-380V,nN-1450r/min,cosn-0.80,n-88%,fN-50Hz试求：（1）该机的级数；（2）额定转差率；（3）额定电流。解：(1)由

19、于nN=1450(r/min)与n二1500(r/min)较接近，所以n二1500(r/min),P=60f/n1=3000/1500=2,为4极电机。cn1-nN1500-1450Sn二二二0.033n11500(3)由Pn=V'3UnInCOSc()NnNPn3Uncosnn3010333800.80.88=64.75(A)54-6已知某三相交流电机的极对数p=3,定子槽数zi=36，线圈节距y1=7，并联支路数a=1,6采用双层分布短距迭绕组。试求：（1）用三种不同颜色画出三相绕组展开图，并将之连结成接法。（2）该绕组可以接成哪几种并联支路数？精品文档精品文档解（1）计算绕组数据

20、耳/6（槽）36q=2pmi63=2（槽）划分相带（只划分每槽上层边的相属，下层边的位置由y1决定，与相带划分无关）槽号123456789101112相带名A1Z1B1X1C1Y1槽号131415161718192021222324相带名A2Z2B2X2C2Y2槽号252627282930313233243536相带名A3Z3B3X3C3Y3画绕组展开图，并连成接法（a=1）,如下图所示。Ni.SiNe.S2NaSaAZBXCY（2）由于每相有2P=6个线圈组，所以若将每相的线圈全部并联，可得每相最大并联支路数amax=2p=6；若全部串联，可得每相最少支路数amin=1；也可以三个串联后再两

21、个并联，得每相有a=2条并联支路；或者两串再三并，每相有a=3条并联支路数。精品文档精品文档4-10某三相交流电机定子槽数Zi=36,极距。=9槽，绕组跨距yi=7槽，定子三相双层绕组丫接法。每个线圈匝数Ny=2,并联支路数a=1,气隙每极基波磁通(h=0.74Wb,气隙谐波磁R1B1密与基波磁密的幅值之比为B5,B7=,基波及各次谐波磁场转速相等，均为R125R1491500r/min。试求：(1)基波、五次谐波和七次谐波的绕组系数;(2)相电动势中的基波、五次谐波和七次谐波分量有效值；(3)合成相电势有效值。解：(1)极数：2P=2p=Z=36=4,9每极每相槽数：q=-Z=f6-=3(槽

22、)2pm43槽距角:p360236036=20,2pqNy432定子每相串联匝数：N1=>=43=24(匝)a1基波绕组系数：ky1=sin(£90)=sin(790)=sin70=0.93979ky1一.qasin-2sin30aqsin2203sin2=0.9598kq5sin(v咨)_vaqsinKw5=ky5-kq5=-0.1736X0.2176=-0.0378kw!=ky1kqi=0.93970.9598=0.9019五次谐波绕组系数：ky5=sin(X*v90)=sin(570)-0.1736sin(530)=0.21765203sin2七次谐波绕组系数：ky7=s

23、in(-yLv90)=sin(770)=0.766kq7sin(v*qa)一vaqsin.1773sin"2kw7=ky7*kq7=0.766(-0.177)=-0.1356精品文档精品文档(2)相电动势基波有效值：E=4.44fiNkwi1=4.44X50X24X0.9019X0.74=3556(V)相电动势五次谐波有效值：一-.八八1-E5=4.44f5N1kw5；'5M4.44550240.03780.74=5.96(V)1255B551111.其中：=一x-=，所以65=91"B1.1255125125相电动势七次谐波有效值：,一1E7=4.44f7N1kw

24、7；岬=4.44750240.13560.74=10.91(V)4977B771111.其中：=乂一=，所以7二13B1.1497343343(3)合成相电势有效值：Ecp=在；+E；+E；=$35562+5.962+10.912=3556(V)4-14某四极单相电机定子绕组串联匝数Ni=100匝，基波绕组系数为kw1=0.946，三次谐波绕组系数kw0.568。试求：(1)当通入相电流为i=<25sin314tA时，单相绕组所生的基波和三次谐波磁动势的幅值及脉振频率；(2)若通入的相电流为i=J25sin314t-z25sin(3M314t)A时，相电流中的三次谐波电流能否产生基波磁动

25、势？为什么？(3)对于项(2)写出相绕组所生的基波脉振磁动势表达式；(4)对于项(2)写出相绕组所生的三次谐波脉振磁动势表达式；(5)若通入的相电流为I=5A的直流电流，求相绕组所生的基波和三次谐波磁动势的幅值各为多少？这时该磁动势是什么性质？解：(1)基波磁动势幅值：F。=0.9I=0.94曲：946X5=212.85(定匝/极)基波磁动势脉振频率：f=-w=314=50HZ2 二2二三次谐波磁动势幅值：F电=lx0.9NI巾=1父0.9父100父0.568父5=42.6(定匝/极)3 3p32三次谐波磁动势脉振频率：f1=50HZ2二2二精品文档精品文档(2)电流的三次谐波为时间波，通入单

26、相绕组产生在空间矩形波分布的脉振磁动势，其中包括基波和一系列高次谐波磁动势，因而可以产生基波磁动势，只是其脉振频率为基波电流产生的脉振频率的3倍。(3)此时相绕组产生的基波磁动势是由两部分组成，一部分由基波电流产生，另一部分由三次谐波电流产生，可以表示为：f巾1(。t)=F'iisincotcos0-Fgi3sin3cotcos0其中，由基波产生电流产生的基波磁动势幅值为：%=0.9静，i=0.91000.946由三次谐波电流产生的三次谐波磁动势幅值为:F13=0.953pcc1000.946=0.913M5=70.95（7E匝/极）故相绕组所产生的基波脉振磁动势的表达式为:f61（e

27、t）=212.85sintcos0-70.95sin3tcos0（4）仿项（3）可得：f63（e-t）=42.6sintcos0-14.2sin3tcos0(5)当I=5A直流，相绕组磁动势为空间上矩形波分布，幅值不随时间变化的恒定矩形波,可分解为基波及各项奇次谐波。基波磁动势幅值:41N1kw1,411000.946=一MM1I=XXM5=150.53匝/极）二2P-：22三次谐波磁动势幅值:141N1kw3AAA3二2p1000.568父5=30.1（定匝/极）4-27某三相四级50Hz感应电动机，Pn=10KW,Un=380V,nN=1455r/min,定子绕组接法。R1=1.375Q,

28、X1b=2.430,2'=1.04Q,X2=4.4,加=8.34,Xm=82.6。额定负载时pQ+pa=205W试用简化等值电路计算额定负载时的定子电流、功率因数、输入功率和效率。单：额定运行转差率:1500-14551500=0.03简化等值电路如图示，以定子相电压U1为参考相量,U1=3800精品文档精品文档激磁支路阻抗：Zm=(ri+rm)+j(Xi,+Xm)=(1.37+8.34)+j(2.43+82.6)=9.715+j85.03=85.58Z83.48°j104负载支路阻抗：Z2=(r二)j(X_X2.)=(1.375上04)j(2.434.4)SN-00.03=

29、36.04+j6.83=36.68/10.73总阻抗:=30.5930.6985.5883.4836.68.10.739.715j85.0336.04j6.83定子相电流：一38°0一=12.42.-30.69(A)Z30.59.30.69定子额定电流：I1N=J3I=J312.42-21.5(A)定子功率因数：cos。1=cos30.69°=0.86输入功率：P1=3U1n*-I1N*cos<f)1=3X380X12.42X0.86=12.176(kW)效率：p100%=10100%=82.1%P12.1764-28某三相四级50Hz感应电动机，已知输入功率P=10

30、.7kW,定子铜耗pCu1=450W,铁耗PFe=200W,转差率S=0.029。试求此时该机白电磁功率PM,总机械功率P。，转子铜耗PCU2及电磁转矩T各为多少？解：电磁功率：Pv=R-pCu1-pFe=10.7-0.45-0.2=10.05(kW)总机械功率：Pq=(1-S)Pm=(1-0.029)X10.05=9.758(kW)60f6050同步转速：n1=1500(r/min)p2Pm1005060电磁转矩：T=64.01(Nm)J2二15004-36某三相四级50Hz笼型感应电动机PN=3kW,Un=380V,In=7.25A,Y接法，门=2.01。空载试验数据：当空载线电压Ut=3

31、80V时，Io=3.64A,Po=246W,Pq=11W;短路试验数据：当Ik=7.05A时，短路线电压Ukl=100V而Pk=470W。假设附加损耗忽略不计，短路特性为线性，且X1«=为6。试求：(1)参数X16，rm,Xm,2,；(2)该机的cos小N和“n(不考虑温度的影响)。精品文档精品文档解：(1)由空载试验求得U1380/.3空载阻抗：Zo=60.44()103.64空载总电阻：r0=-P”=2460=6.19Q)ml：33.642空载总电抗：X0=fZ；二甫二J60.4426.192:60.12(?)铁耗：pFe=F0-m112rl-p=246-33.6422.01-1

32、1=155(W)励磁电阻：rm=绮=1552-3.9(-j)ml033.64由短路试验求得:短路阻抗:ZkUk100/.3Ik7.05-8.19('?)短路电阻：rk=旦=470,=3.15(c)ml：37.052短路电抗：Xk=,Z：-r：=.8.192-3.152=7.56(),.1.由X1X2o，得定子漏电抗：X-Xk=3.78(0)转子电阻：r'2=5=3.15-2.01=1.14(Q)励磁电抗：Xm=X0-X1d=60.12-3.78=56.34(Q)(2)额定运行时定、转子总铜耗I27.252Pcu1Pcu2=(皆)=(-)470=497(W)Ik7.05精品文档精

33、品文档输入功率：R=PNpCu1pCu2pFep=300049715511=3663(W)效率：N=曳100%=陋=81.9%R3663由P=J3uNINcos中N,得额定运行时的功率因数仆P3663cosN0.7683UnIn.33807.255-1某三相绕组式感应电动机的额定数据如下：PN=7.5kW,Un=380V,In=15.1A,nN=1450r/min,入m=2.0,。试求：(1)临界转差率Sm和最大转矩Tm;(2)写出固有机械特性实用表达式；(3)该机的固有起动转矩倍数Km。初勺十上午为11500-1450解：(1)额定转差率：SN=0.0331500临界转差率:Sm=SN(&#

34、39;m.m5-5某三相笼型感应电动机额定数据如下：PN=300kW,Un=380V,In=527A,nN=1450r/min,起动电流倍数Ki=6.7,起动转矩倍数Km=1.5,过载能力入m=2.5。定子接法。试求：直接起动时电流Iq与转矩Tq；如果供电电源允许的最大电流为1800A，采用定子串对称电抗器起动，求所串的电抗精品文档-1)=0.033(2.0-.4-1)=0.123Pz75额定转矩：Tn=9550=9950=49.4(N*M)nN1450最大转矩：Tm=mTn=2.049.4=98.8(N*M)(2)固有机械特性实用表达式：2Tm298.8T-m一即T-吧£一SSmS0.123Sm-S0.123S(3)在固有机械特性表达式中，令S=1,得固有起动转矩298.8Tq=23.94(N*M)Q1.0.1230.1231Tq2394一一固有起动转矩倍数：kM='=2394=0.48Tn49.4精