电机与电力拖动基础教程(1-3)答案

UN 220 = 75 + = 77.4 A Rf 92
220 2 ) × 92] 92
2 2 输出功率：P2 = P 1 − ∑ p = U N I N − ( pFe + pm + I aN Ra + I fN R f )
= 220 × 77.4 − [600 + 180 + 752 × 0.12 + ( = 15047 W = 15.047 kW P 15047 ∴η = 2 = = 88.37% P1 U N I N ( 2)T2 = 9.55
第1 章 1.2 解：电力拖动系统运动方程式
T − TL =
GD2 dn 375 dt
动态转矩与系统运动状态的关系： (1)当 T-TL=0 时，系统处于静止或恒转速运行状态，即处于稳态。 (2)当 T-TL>0 时，系统处于加速运行状态，即处于动态。 (3)当 T-TL<0 时，系统处于减速运行状态，即处于动态。 1.7 解：典型的负载特性类型有：恒转矩负载特性、风机及泵类负载特性和恒功率负载特性； 特点： 恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载， 反抗性负载的特点是负 载转矩的绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩； 而 位能性负载的特点是负载转矩绝对值大小恒定不变， 而作用方向也保持不变。 风机及泵类负 2 载特性的特点是其转矩与转速的二次方成正比即 TL ∝n ，这类生产机械只能单方向旋转。 恒 功率负载特性的特点是在不同速度下负载转矩 TL 与转速 n 差不多成反比即 TL ﹒n≈常数。 1.10 解： 电力拖动系统稳定运行的条件有两个， 一是电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有 交点；二是在交点（T =TL）处，满足
3.23 题目略
ห้องสมุดไป่ตู้n0
A
UN
TL=0.9TN T nC
C
电压反接制动特性在第 二象限，制动瞬间 − U N − Ea I a max = −2.2 I N = Ra + R Ω
Ea = U N − I N R a = 98.8V ∴ RΩ = 0.7474Ω
弱磁调速 U U n 01 = N ∴ Ce Φ = N = 0.1375 C eΦ n01 I R n C = n01 − N a = 1512r / min Ce Φ n − nB ∴ δ B = 02 ×100% = 16.68% n 02
TL=0.8T N
T
δC =
3.22 题目略
n 01 − nC × 100% = 5.5% n01
P2 = 143.7 N • m nN
(3)教材 P51 图 2-40 第3 章 3.13 解： (1)他励，所以 IaN=IN=115A
∴ EaN = U N − I aN R a = 220 − 115 × 0.1 = 208.5V E Ceφ N = aN = 0.139 nN
TN = CT φ N I aN = 9.55Ceφ N I N = 152.66 N • m P T2 N = 9.55 N = 140.1N • m nN
n n0 n0 1
6 0 0 r/m in
UN U1
TL=0.8T N
T
降压调速 1 U I −P R a = ⋅ N N 2 N = 0.032Ω 2 IN
n n0 1 n0 n0 2
C A B
UN
U N − I N Ra = 0.145 nN I R n B = n 02 − N a = 416.6r / min C eΦ N Ce Φ N =
Ceφ N =
∴ n0 =
EaN = 0.183 nN
∆n =
UN = 1202 r / min, C eφ N
n0 − nN = 4.52% nN
( 2)T = CTφ N I N = 9.55Ceφ N I N = 174.8N • m 或 P PM = EaN I N = 21.05kW , T = 9.55 M = 174.8N • m nN (3) P 1 = U N I N = 22kW
C点转速nC =
U N − I aC Ra = 1224.74r / min Ce × 0.8φ N
3.16 一台他励直流电动机， P N=17kW ， UN =110V， IN=185A ， nN =980r/min ， Ra=0.036Ω， TL=0.8TN N·m，设 If 不变，要使 n=600r/min ，用降低电源电压方法实现，求相关的数据。 解：本题求需要将电压降到多少能使转速 n=600r/min
3.15 解：
Ceφ N =
EaN U N − I aN R a U N − I N Ra = = = 0.2128 nN nN nN
∵ TL = 0.8TN，他励 ∴ A点电枢电流I aA = 0.8 I N U −I R A点转速n A = N aA a = 990.6r/min C eφ N 磁通减弱后的瞬时点在B 点，B 点的感应电动势： EB = Ce ( 0.8φ N ) × n A = 168.64 V U − EB ∴ B 点电枢电流I B = N = 513.6A Ra 达新稳态时为C点，TL = 0.8TN = 0.8CTφ N I N 该点T = CT (0.8φ N ) I aC 稳态时：T = TL 所以：I aC = I N = 115A
dT dTL < dn dn
第2 章 2.7 解：输入功率
P 1 =
额定电流
PN 180 = = 201.1kW η 0 .895
PN 180 × 103 IN = = = 782.6A UN 230
2.8 解：参考教材 P35 图 2-22， 相邻电刷如 A1 、B1 及 A2、B2 ；相对电刷如 A1 、A2 及 B1、B2。 (1)取下 A1 ，2、3、4 与 14、15、16 抵消，成二条支路；若取下 A1、B1 ，A2 到 B2 二 条支路(14、15、16 及 10、11、12)。上述两种情况都导致感应电动势不变但电流减小一半， 所以若是发电机输出功率减少一半，若是电动机输出转矩减少一半，重载可能无法运行。 (2)若取下 B1、B2，感应电动势为 0，不可以工作。 (3)若 2、3、4 对应 N 失磁，2、3、4 感应电动势为 0 ，并联支路间产生环流，电机可能 烧毁。 2.9 解： 直流发电机的电枢电动势的产生： 原动机作用下使电枢导体旋转切割磁力线产生的源电 动势； 直流电动机的电枢电动势的产生： 通电的电枢导体在磁场的作用下受到电磁转矩作用， 在电 磁转矩作用下使电枢导体旋转切割磁力线产生的反电动势。 直流发电机电磁转矩的产生： 发电机负载时输出的电枢电流在磁场作用下受到的电磁力产生
( 2)TN = T2 N + T0 ∴ T0 = 12.56N • m U (3) n0 = N = 1582.7r / min Ceφ N
UN Ra 0.1 − T = 1582.7 − × 12.56 = 1575.9r / min 2 0 Ceφ N Ce CT φ N 9.55 × 0.1392 (4) Ea = Ceφ N n = U N − I a R a n′ 0 = U N − I a Ra 220 − 0.5 ×115 × 0.1 = = 1541.4r / min C eφ N 0.139 U − I ′ × Ra ′ = −302A (5)1800 = N a ∴ Ia Ceφ N n=
n
B
R + RΩ 能耗制动时机械特性 n = − a I C eΦ N a n = nC = −420r / min I a = 0.9 I N = 11.25A U N − I N Ra = 0.14 nN 420 × 0.14 ∴ RΩ = − R a = 4.43Ω 11.25 Ce Φ N =
的阻力转矩； 直流电动机电磁转矩的产生： 电动机输入电枢的电流在磁场作用下受到的电磁力产生的动力 转矩。 2.18 解：单叠绕组，所以 a=p=2
CT =9.55C e=9.55×[pN/(60a)]=9.55×[2×36×6/(60×2)]=34.38
T = C T φ I a = 34.38 × 0.022 × 800 = 605.1( N • m )
2.29 解：
U 220 = 5A, I = = 55A Rf 4 ( 2) I a = I + I f = 60A, E a = U + I a R a = 235V (3) PM = E a I a = 14.1kW , P2 = UI = 12.1kW
(1) I f =
2.32 解：
(1)他励，所以I aN = I N = 100 A ∴ EaN = U N − I aN R a = 220 − 100 × 0.095 = 210 .5V
n=
U − I a Ra C eΦ
n = 600r / min I a = 0.8I N U − I N Ra CeΦ = Ce Φ N = N = 0.1033 nN ∴U = Ce Φ N ⋅ n + I a R a = 67.31V
3.18 题目略 解：降压调速：调低转速，n02=500r/min 弱磁调速：调高转速，n01=1600r/min 静差率：δ=(n0 -n)/n0
P 1 = P 2 + p0 + pcua
2 pcua = I N × Ra
∴ P2 = P1 − p0 − pcua = 22000 − 1500 − 1002 × 0.095 = 19550 W P 19550 η= 2= = 88.86% P 22000 1
2.33 解：
(1) I N = I aN + I fN = 75 +