电机拖动作业参考

u Ea Ia Ra 且 Ea Cen
Cen
UN
IN Ra nN
440 250 0.078 500
0.841
又 U N Cen0
n0
UN Ce
440 0.841
523.2r
/
min
（2） CtN 9.55CeN 8.03
Ra 0.078 0.0116 CeNCt IN 0.841 8.03
输入功率： P1 P2 P 20000 2379.7 22379.7W
P2 20000 89.4% P1 22379.7
例题 4、一台额定功率 PN =6kW 的他励直流电动机，它的额定电压 UN=220V，额定转速 nN=1000r/min，电枢铜耗 pcua=500W，空载损耗 p0=395W，求额定运行情况下电动机的额 定电流 Ia 、输出转矩 T2、电磁转矩 TN、电枢电阻 Ra 及效率 ？（忽略附加损耗） 解
IN
PN UN
20KW 230V
86.96 A
Ia IN
Pcua Ia2Ra 86.962 0.156 1179.7W
电磁功率： PM Ea Ia P2 Pcua 20000 1179.7 21179.7W
总损耗： P Pcua Pm PFe Ps 1179.7 1000 0.0120000 2379.7W
n n0 nN 82.7r / min
电枢串电阻后转速降落 n n0 n 582.7r / min
Ra R n
Ra
nN
R 0.605
(2)降低电源电压后的理想空载转速
n01 n n 1000 82.7 1082.7r / min
降低后的电源电压为 u1
u1 n01 uN n0
1) 若采用电枢回路串电阻启动，启动电流 Is= 2IN,计算应串入电阻和启动转矩？ 2) 若采用降压启动，条件同上，电压应降至多少？ 解
U N Is (Ra R)
R
UN Is
Ra
440 2 250
0.078
0.802
额定转矩
： TN
9.55 PN nN
9.55 96000 500
1833.5N
m
Is 2IN
Ts 2TN 21833.5 3667N m
（2）降压启动时
Vs Is Ra 2 250 0.078 39V
例题 8、一台额定功率 PN =22kW 的他励直流电动机，它的额定电压 UN=220V，额定电流 IN=115A，额定转速 nN=1500r/min，电枢回路总电阻为 Ra=0.1，忽略空载转矩 T0，电动机 拖动恒转矩负载运行。要求把转速降到 n=1000r/min，计算
串入多大电阻？电源送入电动机的电功率多大？串入的电阻上消耗多大电功
率？
答：（1）反向回馈制动，U=-UN
CeΦN= (UN - IN Ra)/nN
电动机转速：n=(-UN – Ia Ra)/ CeΦN = -1126 r/min
负载转矩：TL=9.55CeΦNIa=223 N*M
回馈电源的电功率：P=UIa =26400 W
P105 4.1 他 励 直 流 电动 机 的 额 定 数 据 为 ： PN=17kW ， UN=220V ， IN=90A ， nN=1500r/min，Ra=0.147Ω。
（1）求直接启动时启动电流； （2） 拖动额定负载启动，若采用电枢回路串电阻启动，要求启动转矩为 2TN， 问应串入多大电阻；若采用降电压启动，电压应降到多大？
1) 若采用电枢回路串电阻调速，计算应串入电阻的电阻值为多少？ 2) 若采用降压调速，电压应降至多少？ 3) 上述情况下，电动机的输入和输出功率（不计励磁回路的功率）。 解
（1）
Cen
UN
IN Ra nN
220 115 0.1 0.139 1500
n0
UN CeN
220 0.139
1582.7r / min
2) 稳定运行转速为多少？ 解 （1） 电枢感应电动势在降压瞬间保持不变
EaN U N RaIN 220 0.276 41 208.684V
电枢电流： Ia
u EaN Ra
150 208.684 0.276
212.6A
电磁转矩： T
PM N
EaN Ia
2 60
nN
282.6N
P1
PN N
160KW 0.9
177.8KW
且电动机 PN U N I NN
IN
PN U NN
160KW 220 0.9
808.1
额定输出转矩
T2 N
9.55 PN nN
9.55 160KW 1500r / min
1018.7N
m
例题 3、一台额定功率 PN =20kW 的他励直流发电机，它的额定电压 UN=230V，额定转速 nN=1500r/min，电枢回路总电阻 Ra=0.156，已知机械损耗和铁损耗 pm+pFe=1kW，求额定 负载情况下电枢绕组的额定电流、铜损耗、电磁功率、总损耗、输入功率及效率（计算过程 中令 P2=PN，附加损耗 ps=0.01PN）？ 解
额定输入功率： PIN PM Pcua 6.395 0.5 6.895KW
N
PN PIN
6 87.1% 6.895
Ia
PN U NN
6 220 87.1%
31.3A
Pcua Ia2 Ra
Ra
Pcua Ia2
500 31.32
0.51
例题 5、一台额定功率 PN =96kW 的他励直流电动机，它的额定电压 UN=440V，额定电流 IN=250A，额定转速 nN=500r/min，电枢回路总电阻为 Ra=0.078，忽略电枢反应的影响，求 理想空载转速 n0，固有机械特性斜率 。 解
Cen
UNHale Waihona Puke Baidu
IN Ra nN
220 115 0.1 0.139 1500
n0
UN Ce
220 0.139
1582.7r
/ min
n TL 0.85TN 0.85 nN 70.3r / min
n n0 n 1582.7 70.3 1512.4r / min
Ia
TL CtN
书 5.9 解：
变比 k U1N / 3 1000 2.5 U2N / 3 400
负载阻抗： ZL 0.96 j048 1.0726.6
ZL' k2ZL 6 j3
忽略 I 0 ,采用简化等效电路计算，从一次侧看进去每项总阻抗为
Z
Zk
Z
' L
0.15
j0.35 6
j3
7 28.58
答：（1）直接启动电流： I s = UN / Ra=1496.6A （2）采用串电阻启动：T=CtΦIs=2TN => Is=2IN =180A Is= UN/ (Ra+R s) => R s =1.075 采用降压启动： Is= U/ Ra => U=26.46V
4.2 他励直流电动机的额定数据为：PN=7.5kW，UN=40V，IN=41A，nN=1500r/min， Ra=0.376Ω。拖动恒转矩负载运行，TL=TN，把电源电压降到 U=150V。
额定输出转矩：
T2 N
9.55 PN nN
9.55 6KW 1000r / min
57.3N
m
空载转矩
： T2N
9.55 PN nN
9.55 395W 1000r / min
3.77N
m
额定电磁转矩 ：TN T2N T0 61.1N m
额定电磁功率： PM PN P0 6 0.395 6.395KW
（2）能耗制动，U=0
n=-Ia(Ra+R)/CeΦN => R=1.56Ω 电阻消耗功率：Ploss=I2aR=5616 W
注意同一重物！
(3) 倒拉反转，U= UN
n= [UN-Ia(Ra+R)]/CeΦN => R=12.47Ω
电源送入电动机功率：P=UNIa= 26400 W 串入的电阻上消耗电功率 Ploss=I2aR=44892 W
（1）电源电压降低了但是电动机转速来不及变化的瞬间，电动机电枢电流 及电磁转矩各是多大？电力拖动系统的动转矩是多少？
（2） 稳定运行转速是多少？ 答：(1)EN = UN - IN Ra => EN =204.58 V
电枢电流： Ia=(U-EN)/Ra=-145.16A CeΦN= EN/nN= 0.136 CtΦN =9.55 CeΦN =1.3 TN=TL= CtΦN IN=54.53 N*m
u1 =
n01 n0
uN
150.5V
(3)电动机转速降为 1000r/min
额定输出
T2
9.55 PN 1500
140.1N
m
2
2
P2 T2 T2 60 n 140.1 60 1000 14670w
电枢串电阻降速时 P1 U N IN 25300w
降电压时 P1 u1IN 150.5115 17308w
例题 9、一台额定功率 PN =7.5kW 的他励直流电动机，它的额定电压 UN=220V，额定电流 IN=41A，额定转速 nN=1500r/min，电枢回路总电阻为 Ra=0.276。电动机拖动恒转矩负载运 行。要求把电源电压降到 n=150V，计算
1) 电源电压降低了但是电动机转速来不及变化的瞬间，电动机的电枢电流和电磁转矩 为多少？电机的动转矩为多少？
（3）二次功率因数： cos2 cos 26.6 0.894
S2 3U2N I2 3 400206.1142.78KW P2 3U2N I2 cos1 127.65KW Q2 3U2N I2 sin1 63.94KW
例题 1、一台直流发电机，其额定功率 PN =145kW，额定电压 UN=230V，额定转速 nN=1450r/min，额定效率为η＝90％，求该发电机的输入功率 P1 及额定电流 IN 各为多少？ 解
电磁转矩 T= CtΦN Ia=-188.7 N*m 动转矩： T’= T-TL= -243.23 (2) 稳定运行转速： n=(U- IN Ra)/CeΦN =989.6r/min
4.12 一台他励直流电动机的额定数据为：PN=29kW，UN=440V，IN=76.2A，
nN=1050r/min，Ra=0.393Ω。
（1） 电动机在反向回馈制动运行下放重物，设 Ia=60A，电枢回路不串电阻，
电动机的转速和负载转矩各为多少？回馈电源的电功率多大？
（2）托采用能耗制动运行下放同一重物，要求电动机转速 n=-300r/min，电
枢回路串入多大电阻？该电阻消耗的电功率是多大？
（3）若采用倒拉反转下放同一重物，电动机转速 n=-850r/min，问电枢回路
例题 6、一台额定功率 PN =22kW 的他励直流电动机，它的额定电压 UN=220V，额定电流 IN=115A，额定转速 nN=1500r/min，电枢回路总电阻为 Ra=0.1，忽略空载转矩 T0，电动机 拖动恒转矩负载 TL=0.85TN(TN 为额定负载转矩)运行，求稳定运行时的电动机转速、电枢电 流及电动势。 解
发电机 ： PN U N IN P1N
PL
PN N
145KW 0.9
161KW
IN
PN UN
145KW 230V
630.4A
例题 2、一台直流电动机，其额定功率 PN =160kW，额定电压 UN=220V，额定转速 nN=1500r/min，额定效率为ηN＝90％，求该电动机的输入功率 P1 及额定电流 IN 和额定输 出转矩 TN 各为多少？ 解
一次侧电流：
I1
U1N / Z
3 1000 / 7
3 82.45
二次侧电流： I2 kI1 2.582.45 206.1
二次侧电压：U2 3I2ZL 3 206.11.07 382 (2)一次功率因数角：1 28.6 一次功率因数： cos1 cos 28.6 0.878
输入视在功率： S1 3U1N I1 3 100082.45 142.8KW P1 3U1N I1 cos1 125.4 KW Q1 3U1N I1 sin1 68.31 KW
0.85TN CtN
0.85IN
0.85115 97.75A
Ea Cenn 0.1391512.4 210.2
例题 7、一台额定功率 PN =96kW 的他励直流电动机，它的额定电压 UN=440V，额定电流 IN=250A，额定转速 nN=500r/min，电枢回路总电阻为 Ra=0.078，忽略空载转矩 T0，电动 机拖动恒转矩负载运行。求