例题思考题习题

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CP2 电力拖动

思考题

2.1选择题

(1)电动机经过速比j=5的减速器拖动工作机构，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.m²

C. 4 N.m，0.2 N.m²

D.4 N.m，0.04

E 0.8 N.m，0.2 N.m² F.100 N.m，25 N.m²

(2)恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为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

D.640 N.m

E.800 N.m

F.100 N.m

(3)电力拖动系统中已知电动机转速为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

下图所示的电力拖动系统中，已知飞轮矩GDa²=14.5 N.m²，GD b²=18.8 N.m²，GDƒ²=120 N.m²，传动效率η1=0.91，η2=0.93，转矩Tƒ=85 N.m，转速n=2450 r/min，n b=810 r/min，n f=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T F。

电动机

T

n

2

a

GD

f

n

工作机构

2

b

GD

b n

2

f

GD

T

f

T 解：（1）系统总飞轮矩

GD²=GDb²/(n/n b)+GDƒ²/(n/n f)+GDa²=17N·m2 (2)负载转矩

Ｔ

Ｆ＝Ｔ

ｆ

／（ｎη1η2／nf）＝６．１５Ｎ·ｍ

2.3

下图所示的起重机中，已知减速箱的速比ј=34，提升重物时效率η=0.83，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GDD²=10 N.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下图所示。电动机P N=20KW，n N=950 r/min，传动机构的速比ј1=3，ј2=3.5，ј3=4，各级齿轮传递效率都是η=0.95，各转轴上的飞轮矩GDa²=123 N.m²，GD b²=49 N.m²，GD C²=40 N.m²，GD d²=465 N.m²，卷筒直径d=0.6m，吊钩重G0=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（重物及吊钩）转矩，卷筒转速，电动机输出转矩及电动机转速；

（2）负载及系统的飞轮矩（折算到电动机轴上的）；

（3）以加速度ɑ=0.1m⁄s²提升重物时，电动机输出的转矩。

电动机

T

n

2

a

GD

f

n

2

b

GD

b n

2

f

GD 0

T

1

1

,η

j2

2

,η

j

3

3

,η

j

2

d

GD

d

G

G

v

解：（1）以v=0.3m/s提升重物时，负载（吊钩及重物）转矩T f=(d)/4=7651.8N·m

卷筒转速

n f=(60<2v>)/(∏d)=19.1r/min

电动机输出转矩

T

2=T

F

=T

f

/(jη)=212.5N·m

电动机转速

n=n f j=802.2r/min

(2)吊钩及重物飞轮矩

GD F2=(365v2)/n2=2.6N·m2

系统总飞轮矩

GD²=GDa²+（GDb²）/j12+(GDC²)/(ј1ј2)2+（GDd²）/(ј1ј2ј3)2+GD F2=131.7N·m2 (3)电动机转速与与重物提升的关系为

n=n fј1ј2ј3=(60×2vј1ј2ј3)/∏d

电动机加速度与重物提升加速度的关系为

dn/dt=d(<60×2vј1ј2ј3>/∏d)/dt=(60×2vј1ј2ј3)a/∏d

以加速度a=0.1m/s2提升重物时电动机加速度大小为

dn/dt=267.4r/(min.s)

电动机输出转矩为

＋（GD²dn)/(375dt)=306.4N·m

T=Ｔ

Ｆ

CP3 直流电机原理

例题

3-3

已知一台10KW、4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E a=250V时，求这时气隙每极磁通量Φ。

解：已知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

=pz/60a=(2×372)/(60×1)=12.4

C

e

根据感应电动势公式E a=C

Φn,气隙每极磁通量Φ为

e

Φ=E a/C

n=250/(12.4×2850)=70.7×10-4Wb

e

3-4

已知一台四极直流电动机额定功率为100KW，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6.98×10-2Wb,求额定电磁转矩。

解：转矩常数

C t=pz/2a∏=(2×186)/(2×1×3.1416)=59.2

额定电流

I N=P N/U NηN=(100×103)/(330×0.915)=331A

额定电磁转矩

T N=C tΦN I N=59.2×6.98×10-2×331=1367.7N·m

3-5

一台额定功率P N=20KW的并励直流发电机，它的额定电压U N=230V，额定转速n N=1500r/min,电枢回路总电阻R a=0.156Ω，励磁回路总电阻R f=73.3Ω。已知机械损耗和铁损耗p m+p Fe=1kW，附加损耗P s=0.01P N。求额定负载情况下各绕组的铜损耗、电磁功率、总损耗、输入功率及效率。

解：先计算额定电流