電機(jī)拖動(dòng)習(xí)題解答

1、1.6圖1.10為龍門刨床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖。齒輪1與電動(dòng)機(jī)軸直接聯(lián)接，各齒輪有 下列數(shù)據(jù)：齒輪123452GD2(N m)142750000030齒數(shù)26463 :000000618齒輪6與工作臺(tái)齒條嚙合其節(jié)距為20mm，工作臺(tái)質(zhì)量m1=1500kg,工件質(zhì) 量m2=1000kg，電動(dòng)機(jī)飛輪慣量 GD2=200 N m2，切削力F=10000N,切削速度 v=40m/min，總機(jī)械拖動(dòng)效率r=0.8，工作臺(tái)導(dǎo)軌與床身之間的摩擦系數(shù) f=0.1。 試計(jì)算：(1 )折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪慣量及負(fù)載轉(zhuǎn)矩；(2)切削時(shí)電動(dòng)機(jī)應(yīng)輸出的功率。30023002解：(1)齒輪折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩為:(

2、GDM +GD：)(GD2 GD32)+T2j1(GD 42 GD5 )2 GD 6+T2* 2j2j330023002-(200 10)(4020)(7050)1309(92)2(12)2= 223.5N m2齒輪6的轉(zhuǎn)速：40 m min小氏25r. min80 0.02m則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：n =25 12 = 300r,；min則平移部件折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:Jl-91.2 -nm =91.240260(1500 1000)30023002=1.1kg m3002折算成飛輪矩為:gd2折算到電動(dòng)機(jī)軸上總的飛輪矩為 折算到電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：2=4gJL = 43.1N m2266

3、.6N m240Fv(10000 + 2500gf )x TL =9.55-9.5560n0.8 漢 300-330.3N m(2)切削時(shí)電動(dòng)機(jī)應(yīng)輸出的功率為:1.7如圖1.4所示的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，已知提升重物的質(zhì)量為2kg，提升速度為0.4m/s,拖動(dòng)齒輪的效率 n=n=0.98,卷筒的效率 n=0.96，卷筒直徑DL=0.4m。齒 輪減速箱的拖動(dòng)比j=60，電動(dòng)機(jī)的GDm2= 20Nm2。試求：(1) 電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；拖動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解： 二 = 1 2 L 0.92電動(dòng)機(jī)提升時(shí)：Tln 二 GRnLTl去Jn二皿仝0.07160 0.92j =gdAm.4g2=0.5

4、1kg m圖1.4工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)為升降的拖動(dòng)系統(tǒng)卜宀” 2”J三普2m Jm2:0.53kg m1.8 圖1.11所示的各種情況下，曲線1為電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性，曲線2為負(fù)載機(jī)械 特性，判斷哪些交點(diǎn)上運(yùn)行是穩(wěn)定運(yùn)行？圖1.11穩(wěn)定運(yùn)行的判斷解：a： A穩(wěn)定；b: A穩(wěn)定； c： A穩(wěn)定、B不穩(wěn)定; d: A穩(wěn)定；e： A不穩(wěn)定；f: A穩(wěn)定2.12有一臺(tái)Z2-61型直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)為PN=10kW, Un=220V,In=53.5A, nN = 1 500r/min,請繪出(1) 固有機(jī)械特性；(2) 電樞電路中串聯(lián)1.2 Q電阻時(shí)的能耗制動(dòng)與反接制動(dòng)的機(jī)械特性。解：1)只要求(Tn, nN

5、) (0, n。)兩點(diǎn)坐標(biāo)。Tn =9550 也 =63.67NmnNU N = CEN nN 1 N Ra由 R-.(21 unin -R 103 z NN ,H0-31'1iN可解得Cen =0.14n0Un=1571r.m inCeQ n所以：(Tn, nN) (0, n。)兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為(63.67, 1500)和(0, 1571)2) a、能耗制動(dòng)的機(jī)械特性方程為RaRCECT 人"N制動(dòng)開始瞬間，n =1500r；'min，代入方程可得T - -185.9Nm所以能耗制動(dòng)特性過(0, 0)和(185.9, 1500)兩點(diǎn)。b、電壓反接制動(dòng)的機(jī)械特性方程為-

6、UnRa Rn TCE NCeCt N制動(dòng)開始瞬間，n =1500rmin，代入方程可得T =-380.5Nm 所以電壓反接制動(dòng)特性過(0, 1571 )和(380.5, 1500)兩點(diǎn)c、電動(dòng)勢反接制動(dòng)的機(jī)械特性方程為UnRaRCECT* N由于當(dāng) T =TN =63.67Nm 時(shí)，n -1057.2r min ,可知串入1.2 Q的電阻無法進(jìn)行電動(dòng)勢反接制動(dòng)。2.13有一臺(tái)Z2-92型直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)為：PN=30kW, Un=220V,In=161.5A， nN=750r/min，若軸上負(fù)載轉(zhuǎn)Tl=Tn,分別求出以下幾種情況下的靜 差度、調(diào)速范圍和穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速：(1) 當(dāng)電樞電

7、路串聯(lián)電阻Rac=0.7 Q時(shí)；(2) 當(dāng)電樞電壓降為0.8Un時(shí)；(3) 當(dāng)磁通減弱為額定值的2/3時(shí)。解：3Ra=|歸旦衛(wèi)，。.件iNCen =Un "NRa : 0.26nNUNn0846r / min0 c ：CE | N(1) 當(dāng)電樞電路串聯(lián)電阻Rac=0.7 Q時(shí)，由于負(fù)載和磁通不變，則有l(wèi)a“N穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速為"豈-常324訕 靜差率為：二吋1n= 0.62n。調(diào)速范圍：D二血=2.31nmin(2)當(dāng)電樞電壓降為0.8Un時(shí)，由于負(fù)載和磁通不變，則有l(wèi)a = IN穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速為n=強(qiáng)一氏"590希靜差率為：二互0.13n。調(diào)速范圍：D二血=1.27n

8、 mi n3當(dāng)磁通減弱為額定值的2/3時(shí)則有i3-nUn1269r min穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速 n = 2 Un一 - 一- IN : 1073r： min評(píng)叭3的23cen靜差率為：- n° n-0.15n。調(diào)速范圍：D 二皿=1.43n min2.15 上 題中的電動(dòng)機(jī)(PN=13kW , Un=220V , In=68.7A , n N=1500r/mi n ,Ra=0.224 Q,降低電壓調(diào)速，要求 餡ax=30%,求電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)的最低轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍；(2) 電源電壓需調(diào)到的最低值；(3) 電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率及輸出功率(忽略空載損耗)。解

9、：Ce：N = Un “NRa ,0.14nNn°CE、'" N: 1571r / min(1)、max 二如血二二 30%n0 minn0 minn°min ： 237r/min nmin 二nomin -(珈-n”)：166r/min(2)n°min237r. minCE * NUmin=3 3. V8(3) R=U min I n 2.3kw9550PNnm jp2 =血皿_一 =旦出.44kW95509550nN2.17 臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的 PN=29kW, Un=440V, In=76A, nn=1 OOOr/min,Ra=0.376

10、Q采用降低電源電壓和減小磁通的方法調(diào)速，要求最低理想轉(zhuǎn)速 nomin=25Or/min，最高理想空載轉(zhuǎn)速 nomax=1 5OOr/min，試求：(1) 該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 Tl=Tn時(shí)的最低轉(zhuǎn)速；(2) 該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒功率負(fù)載 Pl=Pn時(shí)的最高轉(zhuǎn)速。解：(1)Cen 二UnNRa，- 0.41nNnoUnCe:1O73r / minnmin = nomin -5。-n) =177r/min(2) Ce仏=0.29nOmaxa：nmaxCe:1419r / minb：955O PNn maxt955OR9.55 O.29 76:1316r / min2.19 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)PN=13

11、kW，Un=220V，In=68.7A，nN=15OOr/min ,R=O.195 Q若提升某重物時(shí)，需要用電動(dòng)機(jī)把重物停在空中不動(dòng)，已知重物的 負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl=Tn，問此時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞回路應(yīng)串入多大電阻 ？解：由題意可知，串電阻使重物停在空中不動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性線必然經(jīng)過(0，他)和(Tn，O)兩點(diǎn)，Un Ra + RO N a fTnCen CeCt 吒 NU nCt、'" nTn而 C/'n =9.55Cen =9.55 Un - 皿,.1.34nNTn =955082.77NmnN則：r = UnCt：n _民= 3.37門Tn2.2O某卷揚(yáng)機(jī)由他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖

12、動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為PN=11kW，Un=440V,In=29.5A , nN=730r/min , Ra=1.05 Q 下放某重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Tl=0.8Tn。若電源電壓反接，電樞回路不串電阻，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速多少？(2) 若用能耗制動(dòng)下放重物，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速絕對(duì)值最小是多少？(3) 若下放重物要求轉(zhuǎn)速為一380r/min，可采用幾種方法？電樞回路里需串入電 阻是多少？解：(1)由題意a： nUn也丁 0.8TnCe N CeCt N-URab:CECeG0.8n-Un - 0.8Ra| NCEN而 Cen =Un "NRa : 0.56nN則 n ： -830r / min此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在

13、反向回饋制動(dòng)狀態(tài)(2) n0.8nCE44 /min(3) 下放重物可以采用能耗制動(dòng)停止后未采取機(jī)械剎車措施進(jìn)入反向回饋 制動(dòng)，電源反接制動(dòng)停止后未斷開電源及采取機(jī)械剎車措施進(jìn)入反向 回饋制動(dòng)，以及電動(dòng)勢反接制動(dòng)和三種方式，其中電源反接制動(dòng)進(jìn)入 反向回饋制動(dòng)的最低轉(zhuǎn)速為-830r/min，不符合題意。a：能耗制動(dòng)進(jìn)入反向回饋Ra +R-380a 0.8InCENRM380""0.8Inb:電動(dòng)勢反接制動(dòng)01n8Rn 380Ce"n0.8In2.21 臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)某起重機(jī)提升機(jī)械，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的PN=30kW， Un=220V，In=158A，nN=100

14、0r/min, Ra=0.069 Q 當(dāng)放下某一重物時(shí)，已知負(fù)載 轉(zhuǎn)矩Tl=0.7Tn，若欲使重物在電動(dòng)機(jī)電源電壓不變時(shí)以n= 550r/min下放，問電動(dòng)機(jī)可能運(yùn)行在什么狀態(tài)？計(jì)算該狀態(tài)下電樞回路應(yīng)串入的電阻值是多少 ？解：根據(jù)題意，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)勢反接制動(dòng)狀態(tài)（倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)）550 二-UnRa R0.7Tn2CECT* N550 凹CE NCE* N0n7CE NnN550ce：n=2.96"0.7In2.22 一臺(tái)直流電機(jī)額定數(shù)據(jù)為：額定功率PN=10kW,額定電壓為Un=220V,額定 轉(zhuǎn)速nN=2850r/min,額定效率n n=85%。如果該電機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)，求額

15、定電流； 如果該電機(jī)是發(fā)電機(jī)，再求額定電流。解：直流電動(dòng)機(jī)PlN= PN-n10 10 =11764.7W0.85葉也=11764.7 =53.5AUn 22010000 =45.45AUn 2203.17有一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：PN=20kw , Un=380V , nN=1450r/min, n=0.85, cosn=0.8，起動(dòng)電流倍數(shù) ksc =6,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 倍數(shù)kst=2，過載倍數(shù)kM =2，采用接法，試求：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為125Nm時(shí)，在U1=Un和U1=0.8Un時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否 起動(dòng)？(2)采用Y-起動(dòng)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45 Tn ,0.35 Tn時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？ 解：1)

16、 TN =9550 Pn ： 131.72NmnNUi=Un 時(shí)，Tst= kstTN=263.44Nm>1.1TL，可以起動(dòng)；Ui=0.8Un 時(shí)，Tst' = 0.64 Tst =168.60N m>1.1TL，可以起動(dòng);2) Y-起動(dòng)，TJ = 1/3 Tst =87.81Nm<1.1TL，不能起動(dòng);3.18 一臺(tái)三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為：PN=22kW，nn=1 460r/min，Iin =43.9A，E2n=355V，I2N = 40A，Km= 2。要使電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速調(diào) 到1 050r/min，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)接多大的電阻？解：5n0 nNc ccr

17、5n0.027n。0.027 355.3 40轉(zhuǎn)速調(diào)到1 050r/min時(shí),sJ5°°1°5° =0.31500：0.14門R : 1.42門3.19 一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)為 Pn =11kW, nN = 1460r/min, Un=380V, Km= 2。如果采用變頻調(diào)速，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.8Tn時(shí)，要使n= 1000r/min,則fi及Ui應(yīng)為多少？解：基頻以下變頻調(diào)速，同步轉(zhuǎn)速正比下降，且認(rèn)為機(jī)械特性向下平移，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，可以認(rèn)為轉(zhuǎn)速降F不變。調(diào)速前：sN / 一" 0.027n。s : 0 . 0 2 2n = (1 -s

18、 )n = 1 4 6r7 /minn=33 r/mi n調(diào)速后：n0 =1000 33 =1033r/min人 _ Pn° _ 34.43Hz ： 0.69t 606 =0. 6 9N 二 2 62. 23. 20 一臺(tái)繞線式異步電動(dòng)機(jī)，Pn = 40kW , Uin = 380V, Iin = 76.3A , nN =1440r/min, E2n=335V , I2n = 76.6A , Km= 2.5，求：(1) 拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載Tl=0.5Tn ,運(yùn)行于n = 750r/min,轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻；(2) 額定狀態(tài)下進(jìn)行反接制動(dòng)，要求起始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為2.5Tn,轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的

19、電阻。解：1)n0 - nN= 0.04調(diào)速前：0.5Tn = si 解得 s1 “.02TnSn0.04 3353 76.6：0.10門n02)調(diào)速后：S2500 一750 “51500則：& R /解得r=24R2S1= 0.19電源反接制動(dòng)：t,：2Tm% + sS SM起始制動(dòng)時(shí)刻：T= 2.5Tnsno 7n =1£6_n0由沖”解得：1.96 SM= 1.96由解得 R 0.93'.1R2SM3.21 一橋式起重機(jī)主鉤電動(dòng)機(jī)為繞線式異步電動(dòng)機(jī)，Pn =22kW, nN =723 r/min ,E2N=197V, |2N =70.5A, Km =3,作用到電

20、動(dòng)機(jī)軸上的位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩,TL=100Nm，求：(1)在固有特性上提升負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少？ 在固有特性上利用回饋制動(dòng)穩(wěn)定下降負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少？ 用回饋制動(dòng)下放負(fù)載，要求n=800 r/mi n，轉(zhuǎn)子應(yīng)接入多大電阻?解：Tn =9550 巴:.290.59NmnNn0 - nN=0.036R2 二SN E2N0.036 197”3 70.5:0.058"1)由H =乞，解得s 0.012，m ： 741 r/min2) n2 二-750 -9 二-759 r/min3)S2-750759-750-0.012S3 =- 750 800-750=-0.067R2_ 0.012

21、R2 RBS30.067RB : 0.27'.11、一臺(tái)三相變壓器，SN=5600kVA , Uin/ U2N=35/6kV , Y,d接線，從短路試驗(yàn) （高壓側(cè)）得：Uis=2610V、ls=92.3A、Ps=53kW,計(jì)算短路參數(shù)（不必折算溫度） （測取的是線電壓，相電流）解：Zs= Uis/ 3 = 2610/ 3 =16.3 QIS92.3昌=»3lS 3 92.32=2.07 QXs= ,zS -R；= ,16.32 -2.072 =16.17 Q2、三相變壓器銘牌數(shù)據(jù)如下： SN=750kVA , U1n/U2n=10000/400V, Y/ 接線, 在高壓側(cè)做短

22、路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：Us=380V, Is=30A, ps=4.6kW，求變壓器的短路參 數(shù)（不必折算溫度）。解：變壓器的變比為 k=U1N/ 310/ 3=14.435n 一 0.4由短路實(shí)驗(yàn)可求出短路參數(shù)：Zs=Us/ 3 _ 380/ 3 =7.313Q ,Is =30rk=Pk/34600/3302=1.704QXs= . zi-r：二 7.3132 -1.7042 =7.112Q ,1 故：冷r<= rK75-c=1.704/2=0.85Q ,2X1X2'=xk/2=7.112/2=3.56Q ,即，rm=202Q , Xm=2200Q , r1=r2'=0.85Q

23、, X1=X2'=3.56Q。3、三相變壓器額定容量為20kVA，額定電壓為10/0.4kV, Y,y0聯(lián)結(jié)，高壓繞組 匝數(shù)為3300匝，試求：（1）變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流；（2）高壓和 低壓側(cè)的額定相電壓，（3）低壓繞組的匝數(shù)。20s解：（1）咼壓側(cè)額定電流I1N=1.15Av'3U1N 心10S203 0.4低壓側(cè)的額定電流I2N= =28.9A<3U2NU 10 匯 103(2)高壓額定相電壓 U1np=1土 =§=5773.5V,低壓側(cè)額定相電壓U2np= 04 = 230V<3(3)變比k= U1n =10 =25，低壓繞組的匝數(shù) N2=N i/k= 132 U2n 0.44、一臺(tái)三相電力變壓器的額定數(shù)據(jù)如下：sn = 100kVA , UiN/U2N=6.0/0.4kV, Y,y 聯(lián)接，f = 50Hz,不考慮室溫的變化，其空載、短路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)名稱電壓(V)電流(A)功率(W)電源加在空載4009.37616低壓側(cè)1