電機拖動習(xí)題解答

1、1.6 圖 1.10 為龍門刨床主傳動機構(gòu)圖。齒輪 1 與電動機軸直接聯(lián)接，各齒輪有 下列數(shù)據(jù)：齒輪123452GD2 *(Nm)142750000030齒數(shù)26463000000618齒輪 6 與工作臺齒條嚙合其節(jié)距為 20mm，工作臺質(zhì)量 m1=1500kg，工件質(zhì) 量 m2=1000kg，電動機飛輪慣量 GD2=200 Nm2，切削力 F=10000N，切削速度 v=40m/min ，總機械拖動效率 =0.8，工作臺導(dǎo)軌與床身之間的摩擦系數(shù) f=0.1。 試計算：（1）折算到電動機軸上的系統(tǒng)總飛輪慣量及負載轉(zhuǎn)矩；（2）切削時電動機應(yīng)輸出的功率。解：（1）齒輪折算到電動機軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩為：

2、22(GDM2 GD12 )(GD22 GD32)2j1(GD 42 GD5 )2 GD 622j2 j3(200 10)(40 20) (70 50)9(92)21302(12)2223.5N m2齒輪 6 的轉(zhuǎn)速：40m minn625r min80 0.02m則電機的轉(zhuǎn)速為： n 25 12 300r min則平移部件折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量為：JL91.2 v nm 91.240 260(1500 1000)300(1500 1000)折算成飛輪矩為：GDL2折算到電動機軸上總的飛輪矩為 折算到電動機軸上負載轉(zhuǎn)矩為：24gJL 43.1N m22266.6N m240Fv (1000

3、0 2500gf )TL 9.55 Fv 9.55 60n 0.8 3002)切削時電動機應(yīng)輸出的功率為：330.3N m1.7 如圖 1.4 所示的電機拖動系統(tǒng)，已知提升重物的質(zhì)量為2kg，提升速度為0.4m/s,拖動齒輪的效率 1=2=0.98，卷筒的效率 L=0.96,卷筒直徑 DL=0.4m。齒 輪減速箱的拖動比 j=60，電動機的 GDmJm GDm2m4g 20Nm2。試求：(1) 電動機的負載轉(zhuǎn)矩；(2) 拖動系統(tǒng)折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量。解： 1 2 L 0.92電動機提升時： TLnGRnLTLjGRj2 9.8 0.2 0.0 7 160 0.9220.51kg m2圖

4、1.4 工作機構(gòu)運動為升降的拖動系統(tǒng)LR2mJ20.53kg m21.8 圖 1.11所示的各種情況下， 曲線 1為電動機機械特性， 曲線 2為負載機械 特性，判斷哪些交點上運行是穩(wěn)定運行？圖 1.11 穩(wěn)定運行的判斷解：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 Z2-61 型直流他勵電動機，其銘牌數(shù)據(jù)為PN=10kW，UN=220V，IN=53.5A ，nN1 500r/min，請繪出（1）固有機械特性；（2）電樞電路中串聯(lián) 1.2 電阻時的能耗制動與反接制動的機械特性。解： 1）只要求（ TN，nN）

5、（0，n0）兩點坐標(biāo)。TN 9550 PN 63.67 Nm nNU N CE N nN I N Ra由 Ra 2(a21 U NI NPN 103N N 2 N ) 0.31 IN2可解得 CE N 0.14n0U N 1571r minCE N所以：（ TN，nN）（0，n0）兩點坐標(biāo)分別為 （63.67，1500）和（ 0，1571）2） a、能耗制動的機械特性方程為Ra RCECT N制動開始瞬間， n 1500r min ，代入方程可得 T 185.9Nm 所以能耗制動特性過（ 0，0）和（ 185.9， 1500）兩點。b、電壓反接制動的機械特性方程為U NRa Rn 2 TCE

6、N CECT N制動開始瞬間， n 1500r min ，代入方程可得 T 380.5Nm 所以電壓反接制動特性過（ 0，1571）和（380.5，1500）兩點c、電動勢反接制動的機械特性方程為UNCE NRa RCECT N由于當(dāng) T TN 63.67Nm時， n 1057.2r min ，可知串入 1.2 的電阻無法進行電動勢反接制動。2.13 有一臺 Z2-92 型直流他勵電動機，其銘牌數(shù)據(jù)為： PN=30kW，UN=220V，IN=161.5A ， nN=750r/min ，若軸上負載轉(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)定運行轉(zhuǎn)速：(1) 當(dāng)電樞電路串聯(lián)電阻

7、 Rad=0.7 時；(2) 當(dāng)電樞電壓降為 0.8UN 時；(3) 當(dāng)磁通減弱為額定值的 2/3 時。 解：3Ra23 UNI N PN 10 0.14IN2CE N U NINRa0.26nNUNn0846 r / min0CC E N(1) 當(dāng)電樞電路串聯(lián)電阻 Rad=0.7 時，由于負載和磁通不變，則有 Ia IN穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速為 n CUE NN RCaE RNad IN 324r min靜差率為：n0 n 0.62n0調(diào)速范圍： Dnmax2.31nmin(2)當(dāng)電樞電壓降為穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速為0.8UN 時，由于負載和磁通不變，則有 I a I Nn 0C.E8UNN CERa N IN

8、 590r minn0 0C.E8U NN 677 r min靜差率為：n0 n 0.13n0調(diào)速范圍： D nmax 1.27nmin穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速 n 2 UN 2 Ra 3IN 1073r min1269r min3CE N 3CE N maxn0minnminn0 nN30%n0minn0minn0min 237r / min nmin n0min (n0 nN ) 166r / min n0minUmin 237r minCE NUmin 33. 1V8 P1 U min I N 2.3kw9550PN nm i nP2 TNnminnNPNn m i n1.44kW9550 9550

9、nNUN3CE N靜差率為：n0 n0 0.15n0調(diào)速范圍：Dnmax1.43nmin2.15 上 題中的 電動機( PN=13kW ， UN=220V ， IN=68.7A， nN=1500r/min ， Ra=0.224 )， 降低電壓調(diào)速，要求 max=30%，求(1)電動機帶額定負載轉(zhuǎn)矩時的最低轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍；(2) 電源電壓需調(diào)到的最低值；(3) 電動機帶額定負載轉(zhuǎn)矩在最低轉(zhuǎn)速運行時， 電動機的輸入功率及輸出功率 (忽略空載損耗 )。解： CE N U N INRa 0.14nNn0CE N1571r /min2.17 一臺他勵直流電動機的 PN=29kW，UN=440V，IN=7

10、6A，nN=1 000r/min， Ra=0.376 。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 n0min=250r/min ，最高理想空載轉(zhuǎn)速 n0max=1 500r/min，試求： (1)該電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負載 TL=TN 時的最低轉(zhuǎn)速； (2)該電動機拖動恒功率負載 PL=PN 時的最高轉(zhuǎn)速。解：(1) CE N UN I NRa 0.41 nNn0UNCE N1073r / minnmin n0min (n0 nN) 177r /min2)CEU N 0.29n0maxa：nmaxUNI NRaCE1419r /minb：n9550 PNnmaxT9550PN9.55

11、 0.29 761316r /min2.19 一臺他勵直流電動機PN=13kW ，UN=220V，IN=68.7A，nN=1500r/min，Ra=0.195 。若提升某重物時，需要用電動機把重物停在空中不動，已知重物的 負載轉(zhuǎn)矩 TL=TN，問此時電動機電樞回路應(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， 電動機的機械特性線必然經(jīng)過( 0，n0)和( TN，0)兩點，UNRa R0 Na 2 TNU NCT NRa0 CE N CECT 2N TNTN而 CT N 9.55CE N 9.55 UN I NRa 1.34nNTN 9550 PN 82.77 NmnN則： R U

12、 NCT N Ra 3.37 TN2.20 某卷揚機由他勵直流電動機拖動，電動機的數(shù)據(jù)為PN=11kW，UN=440V，IN=29.5A， nN=730r/min，Ra=1.05 ，下放某重物時負載轉(zhuǎn)矩 TL=0.8TN。(1)若電源電壓反接，電樞回路不串電阻，電動機的轉(zhuǎn)速多少?(2)若用能耗制動下放重物，電動機轉(zhuǎn)速絕對值最小是多少 ?(3) 若下放重物要求轉(zhuǎn)速為 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： nU NRa 2 0.8TNCE N CECT NRaCECE0.8I Nb：U N 0.8RaI NCE N而 CE N U N INRa

13、0.56nN則 n 830r / min此時電動機工作在反向回饋制動狀態(tài)2) nCRa0. I8NCE N4r4 / m i n3)下放重物可以采用能耗制動停止后未采取機械剎車措施進入反向回饋 制動，電源反接制動停止后未斷開電源及采取機械剎車措施進入反向 回饋制動， 以及電動勢反接制動和三種方式， 其中電源反接制動進入 反向回饋制動的最低轉(zhuǎn)速為 -830r/min，不符合題意。 a：能耗制動進入反向回饋Ra R380 a 0.8I NCE NR 380CE N Ra0.8I N ab：電動勢反接制動3 80 UNRa RCE NCE N0.IN8R U N 380CE N0.8INRa2.21

14、 一臺他勵直流電動機拖動某起重機提升機械， 他勵直流電動機的 PN=30kW ， UN=220V，IN=158A， nN=1000r/min，Ra=0.069 。當(dāng)放下某一重物時，已知負載 轉(zhuǎn)矩 TL=0.7TN，若欲使重物在電動機電源電壓不變時以 n=550r/min 下放，問 電動機可能運行在什么狀態(tài) ?計算該狀態(tài)下電樞回路應(yīng)串入的電阻值是多少 ?解：根據(jù)題意，電動機運行在電動勢反接制動狀態(tài)（倒拉反轉(zhuǎn)反接制動）550 U NCE NRa R 0.7TN2CECTN5 50 UNRa RCE NCE N0.IN7CE NU N I NR a 0. 2 1nN550CE N Ra 2.960.

15、7IN2.22 一臺直流電機額定數(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=85%。如果該電機為直流電動機， 求額定電流； 如果該電機是發(fā)電機，再求額定電流。解：直流電動機 P1N= PN10 10 =11764.7W0.85IN= P1N 11764.7 =53.5AU N 220直流發(fā)電機 I N PN10000 45.45AUN2203.17 有一 臺異步電動機 ，其技術(shù) 數(shù)據(jù)為 ： PN=20kw ， UN=380V ， nN=1450r/min， N=0.85，cosN=0.8，起動電流倍數(shù) ksc =6，起

16、動轉(zhuǎn)矩 倍數(shù) kst=2，過載倍數(shù) kM =2，采用 接法，試求： (1)當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩為 125Nm時，在 U1=UN和 U1=0.8UN時，電動機能否 起動？(2)采用 Y-起動，負載轉(zhuǎn)矩為 0.45 TN，0.35 TN時，電動機能否起動？ 解： 1) TN 9550 PN 131.72NmnNU1=UN時， Tst= kstTN=263.44Nm1.1TL，可以起動；U1=0.8UN時， Tst = 0.64 Tst = 168.60N m1.1TL，可以起動；2)Y-起動，Tst= 1/3 Tst = 87.81N m1.1TL，不能起動；3.18 一臺三相繞線式異步電動機的數(shù)據(jù)為： P

17、N=22kW，nN=1 460r/min ， I1N 43.9A，E2N=355V，I2N40A，KM2。要使電動機帶額定負載時的轉(zhuǎn)速調(diào) 到 1 050r/min ，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)接多大的電阻？解：n0 nNN 0.027n00.027 3553 40轉(zhuǎn)速調(diào)到 1 050r/min 時，s 1500 1050 0.31500R2 R0.14R 1.423.19一臺三相籠型異步電動機的數(shù)據(jù)為 PN =11kW，nN1460r/min，UN=380V， KM2。如果采用變頻調(diào)速，當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩為 0.8TN 時，要使 n1000r/min， 則 f1及 U1 應(yīng)為多少？ 解：基頻以下變頻調(diào)速，同步轉(zhuǎn)速正比

18、下降，且認為機械特性向下平移， 當(dāng) 負載轉(zhuǎn)矩不變時，可以認為轉(zhuǎn)速降 n 不變。調(diào)速前： sN n0 nN 0.027n0s 0 .022n (1 s)0n146r7 / mi nn=33 r/min調(diào)速后：n0 1000 33 1033r/min f1 pn0 34.43Hz 0.69 f11 60 1U1 0. 6U9N2 62V. 23. 20 一臺繞線式異步電動機， PN 40kW ， U1N 380V，I1N 76.3A ， nN 1440r/min， E2N=335V ，I2N76.6A，KM2.5，求：(1)拖動恒轉(zhuǎn)矩負載 TL=0.5TN，運行于 n750r/min，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串

19、入的電阻； (2)額定狀態(tài)下進行反接制動，要求起始制動轉(zhuǎn)矩為2.5TN，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻。解：1)n0 nN0.04調(diào)速前：0.5TN s1 解得 s1 0.02TNsN0.04 3353 76.60.10n02)sNkMkM 1調(diào)速后：s21500 750 0.52 1500則： R2 R s2 解得 R 2.4 R2s10.19電源反接制動： T 2TMsM s s sM 起始制動時刻： T=2.5TNsn0 nN 1.96n01.96由 2.5TN sM 5T1N.96 解得： sM1.96 sM由 R2 R sM 解得 R 0.93 R2sM3.21 一橋式起重機主鉤電動機為繞線式

20、異步電動機， PN =22kW ，nN =723 r/min，E2N=197V，I2N =70.5A，KM =3，作用到電動機軸上的位能負載轉(zhuǎn)矩， TL=100Nm，求：(1) 在固有特性上提升負載時，電動機的轉(zhuǎn)速是多少？(2) 在固有特性上利用回饋制動穩(wěn)定下降負載時，電機的轉(zhuǎn)速是多少？(3) 用回饋制動下放負載，要求 n=800 r/min，轉(zhuǎn)子應(yīng)接入多大電阻？解： TN 9550 PN 290.59Nm nNn0nN0.036R2n0sNE2N0.036 1973 70.50.0581)由 TL s1 ，解得 s1 0.012 ，n1 741r/min2) n2750 9 759 r/mi

21、n3)s2750 7597500.012s3750 8007500.067R2 s2 0.012R2 RB s3 0.067RB0.271、一臺三相變壓器， SN=5600kVA ，U1N/ U2N=35/6kV ，Y,d 接線，從短路試驗 （高壓側(cè)）得：U1s=2610V、Is=92.3A、Ps=53kW，計算短路參數(shù)（不必折算溫度） （測取的是線電壓，相電流）解： ZS= U1S / 3 = 2610 / 3=16.3I S92.3=2.07 RS= PS2 = 53 10323I S2 3 92.32XS= ZS2 RS2 = 16.32 2.072 =16.17 2、三相變壓器銘牌數(shù)據(jù)

22、如下： SN=750kVA， U1N/U2N=10000/400V， Y/ 接線， 在高壓側(cè)做短路實驗數(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 / 3 10/ 3 =14.43U 2N 0.4由短路實驗可求出短路參數(shù)： Zs=Us / 3 380/ 3 =7.313，I s 30rk=pk /34600/ 32302=1.704xs= Z k2 rk27.3132 1.704 2 =7.112，1故： r 1 r2= rK75=1.704/2=0.85 ， 2x1x2=xk/2=7.112/2=3.56，即

23、， r m =202 ， xm=2200， r1=r2=0.85， x1=x2=3.56。203、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)。S 解：（1）高壓側(cè)額定電流 I1N= SN = =1.15A3U1N3 103 0.4S 20 低壓側(cè)的額定電流 I2N= SN = 20 =28.9A3U2NU 10 1032）高壓額定相電壓 U1NP= U 1N 10 10 =5773.5V，低壓側(cè)額定相電壓 U2NP= 0.4 230V33）變比 k=U1N = 10 =25，低壓繞組的匝數(shù) N2=N 1/k= 132 U 2N 0.44、一臺三相電力變壓器的額定數(shù)據(jù)如下： sN100kVA ，U1N/U2N=6.0/0.4kV，Y,y聯(lián)接，f50Hz，不考慮室溫的變化，其空載、短路實驗數(shù)據(jù)如下：實驗名稱電壓(V)電流(A)功率(W)電源加在空載4009.37616低壓側(cè)短路257.89.622