电机与拖动基础_第2版_(许建国_著)习题答案
电机与拖动课后习题答案（第二版）
第一章第一章 21.解：解：NN N N I U P h ´´´=-310N N N N U kw P I h ´´=310)(A9.9085.022*******=´´=KWI U P NNN20109.9022010331=´´=´´=--24．解：．解：1）WI U P N N N 176********=´=´= 2）W P P N N N 1496085.0176001=´=´=h 3）W P P p N N 26401=-=S 4）WR I p aacu6401.08022=´==5）W R U R I p f ff f cuf 05.5458.88220222====6) W P p N ad 6.14901.0=´=7) Wp p p p p ad cu Fe m 1850=--S =+25. 解：解：1）m N r n KW P m N T N N N ×=´==×12.543000969550min)/()(9550)(2）方法一）方法一A R U I f f f 212.15.181220===A I I I f N a 69.87212.19.88=-=-=07.03000114.069.87220=´-=-=F N a a N N e n R I U CmN I C I C T aN eaTem ×=´´=F =F =62.5869.8707.055.955.9方法二方法二W P P p N N 2558170009.882201=-´=-=S =--S =++cuf cu ad Fe m p p P p p p ff a a R I R I p 22--SW 73.14145.181212.1114.069.87255822=´-´-=mN n p p p n p m N T adFe m ×=++==×5.455.955.9)(00m N TT T T T Nem×=+=+=+=62.585.412.54023）%92.86%1009.88220100017%10010)(3=´´´=´´´=N N N N I U kw P h4）min /10802036.02200r C U n E e ==F =28. 解：解：1）m N r n KW P m N T N N N ×=´==×6.1883500969550min)/()(9550)( 2）AI I I fNa2505255=-=-=841.0500078.0250440=´-=-=F N a a N N e n R I U Cm N I C I C T a N e a T em ×=´´=F =F =88.2007250841.055.955.93）min/2.523841.04400r C U n N e N ==F = 4）min/3.470250841.01.0078.02.523r I C R R C U n a N e ad a N e N =´+-=F +-F =第二章第二章15．（1）W =÷÷øöççèæ´-´=÷÷øöççèæ-=571.01.201075.11.201102121232N N N N a I P I U R 068.01450571.01.20110N a N N N e =´-=-=n R I U C f 649.055.9N e N T ==f f C C min/r 1618068.0110N e N 0===f C U nm N 04.131.20649.0N N T emN ×=´==I C T f固有特性两点坐标为：固有特性两点坐标为：A 点（min /r 1618,00em ==n T ） B 点（min /r 1450,m N 04.13N em ==×=n n T ） （2）min /r 15341.205.0068.0571.01618aN e a 0=´´-=-=I C R n n f （3）aN e a0I C R n n f -=A 5.10571.0068.0)15301618()(a N e 0a =-=-=R C n n I f 16．（1）W =÷÷øöççèæ´-´=÷÷øöççèæ-=315.07.5310107.532202121232N NN N a I P I U R0677.03000315.07.53220N a N N N e =´-=-=n R I U C f 6465.055.9N e N T ==f f C Cmin/r 32500677.0220N e N 0===f C U n 197.76465.00677.0315.02N T e a =´==f b C C Rem em 0197.73250T T n n -=-=b（2）9.526465.00677.02315.02N T e ad a '=´+=+=f b C C R Rem em '09.523250T T n n -=-=b（3） min /r 16250677.01102N e NN e a '0====f f C U C U nA5.10571.0068.0)15301618()(a Ne 0a =-=-=R C n n I fem 197.71625T n -=（4）min /r 40638.00677.0220''e a 0=´==f C U n25.118.06466.00677.0315.0''22T e a =´´==f b C C Rem 25.114063T n -=17．（1）N a N aaNst 8.15A 6.3283067.0220I R U R EUI ====-=（2）A 25.3115.2075.15.1N s t =´==I IW=-=-=64.0067.025.311220a st N st R I U R 19．V 8.20612.0110220a N N aN =´-=-=R I U EA 2751105.25.2N max -=´-=-=I IW=---=--=632.012.02758.206a max aN ad R I E R20. (1) aN e a 0I C R n n f --= 172.012008.206N aN N e ===n E C f min/r 12791723.0220N e N 0===f C U nmin/r 135********.012.01279a N e a 0-=´--=--=I C R n n f (2) aNe ada 0I C R R n n f +--=()()W=--´+-=--´+=226.012.01101723.012771500aNNe 0ad R I C n n R f21． （1）294.0685296.064220N a N N N e =´-=-=n R I U C fmin /r 76719748643.0294.0296.0294.0220a Ne aN e N aN e a0-=--=´´--=--=--=I C R C U I C R n n f f f ()()W =-´-´+´-=--´+=837.0296.0643.0294.07486852.1aNN e 0R I C n n R ad f(3) 可用串电阻方法可用串电阻方法r/min5.3425.0N =n7.1793.0803.22935.0296.07485.342ad´´´+-=R W =91.5ad R22 193.010005.054220N a N N N e =´-=-=n R I U C f843.155.9N e N T =´=f f C C m N 522.99emN ×=T(1) n 不能突变,min /r 1000N ==n n AR R n C U I ad a N N e N a 5.135.15.01000193.0220=+´-=+-=f NmI C T a N T em88.24==f(2) L T 保持不变且L em T T =稳定状态时，A 54N ==I I amin /r 580522.99843.1193.0290.1139emN 2N T e ad a N e N =´´-=+-=T C C R R C U n f f（3）原%2.84542201000012N =´==P P h%36.47542205.15410000%10021212=´´-=-=´=N ad a N I U R I P P P h或：%8.481000580%2.84N N =´==n n h h23．（1）a e ae N N I C R C U nf f -=A 2.1315.01000193.08.0220a N e N a=´´-=-=R n C U I f m N 5.1932.131193.055.98.08.0a N T em ×=´´´==I C T f（2）A5.678.0548.08.0N N T N T N a =====I C T C T I f fmin /r 12065.678.0193.05.08.0193.0220a e ae N =´´-´=-=I C R C U n ff(3) 12P P =h kW06.1210003.120610N N 2=´==n n P PkW 8514W 14850567220a N 1==´==I U P %2.81%10085.1406.12%10012=´=´=P P h24. (1) aN e aN e N I C R C Un f f -=A 345.01000193.0176a N N e a -=´-=-=R n C U I f m N 67.62)34(193.055.955.9a N e em ×-=-´´==I C T f(2) 稳态时稳态时A 54N a ==I Imin/r 772193.0545.0176ae a e N =´-=-=I C R C U n ff(3) W 950454176N 1=´==UI P W7.77166077214.325.9522=´´´=W ×=T P%2.8195047.7716%10012==´=P P h第三章第三章 4．N 2N 2N 1N 1N 33750I U I U S === A34.425.10310750A37.12353107503N231N =´´==´´=I I5. （1）此时,V 110,V 220ax A X ==U U 由于加于绕组两端的电压不变，所以m m F =F ¢不变不变磁势不变磁势不变设原边匝数为N 1 0'0'1'0101322·····=+=I I I N I N I N （2）,V 110,V 220ax A X ==U U m m F =F ¢不变不变磁势不变磁势不变0'0'01'010122·····=-=I I I N I N I N8．空载变比43.144.0310==kW===42.2219365400320202m k I U k ZW =÷øöçèæ=÷øöçèæ=35.182********33222002m k I P kRW =-=91.22112m 2m m R Z XW ===42.7353450shsh sh I U ZW===W ===02.12104.235375003sh '2122sh shsh R R R I P R W =-===57.321212sh2sh sh '2σ1σR Z X X X9．（1）W =W =´+=+=W =´÷øöçèæ+=+=+=1.604.60137.096.2872.000194.023********.0sh 2221sh 2221sh 2sh2shsh Z k X k X X R k R R RXZ(3) ()()()%97.1%10034506.004.68.0872.0188.23%),(8.0cos %9.2%10034506.004.68.0872.0188.23%),(8.0cos %586.0%1003450872.0188.23%,1cos A188.2334501080%100sin cos %2223N11N 2sh 2sh N1-=´´-´´=D ==´´+´´=D ==´´=D ==´=´+=D u u u I U X R I u 超前滞后时j j j j j b10.(1) ()W Ð=+=+=W+===´´=´==== 58.28735.315.636A47.1151000310200100035.2340031000'L sh L 2'L 3N1N 2N 1N j Z Z Z j Z k Z S I U U k W -Ð=ÐÐ==··58.2848.8258.2870310001N 1Z U I V3.38307.12.20633A2.206A48.82L 22L 121=´´=====Z I U kI I I (2) ()kW5.12558.28cos 48.8210003cos 31111=-´´´==j I U P878.0)58.28cos(cos1=-= j(3) ()()%100sin cos %100sin cos %N 12sh 2sh 1N 1221´+=´+=D U X R I U X R I u K K N j j j j b 894.096.048.0cos cos cos 12=÷øöçèæ==-tg L j j ()%2.4%10031000449.035.0894.015.048.82%=´´+´´=D u7143.047.11548.82==b %5.97%100105.125894.02.2063.3833%100cos 33122212=´´´´´=´==P I U P P j h11.(1) 66.840036000==k96.30746.85.45.7L 2'L Ð=+==j z k ZW =´´==064.09.538310563232shshN sh I p RA9.5386000310560033N 1N N 1sh =´´==U S I IW ===3.09.53832803shshsh I U ZW=-=293.02sh 2sh sh R z XW Ð=W +=+= 36.32955.8793.4564.7'L s h j Z Z Z36.328.38636.32955.8036000311-Ð=ÐÐ==··zU I NA 8.3861=I A 5802312==kI I V6.3901166.0325.58023L 22L =´=×=Z I U96.301166.006.01.0L Ð=+=j Z(2) shN 202N 0shN 2cos 1p p S p p b j b b h +++-=718.09.5388.386N 11===I I b858.096.30cos cos2==j%66.9810181056718.0858.010*******.010*********.013323332=´+´´+´´´´+´´-=h567.010561018,33shN 0m max =´´==p p b h 时%7.9810181056567.0858.010*******.010*********.013323332max=´+´´+´´´´+´´-=h或%7.982cos 2102N 0max=+-=p S p j b h第四章第四章24. 解：05.0100095010001N 1N =-=-=n n n sem N cu2P s p = ∴5%的电磁功率消耗在转子电阻上。
思考题与习题_电机与拖动（第2版）_[共2页]
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电机与拖动（第2版）续表 耐热等级 原标志 绝缘材料200QY 型漆包线绝缘、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚酰亚胺层压玻璃布板、石英、陶瓷及玻璃等 220NHM 绝缘纸 250 玻璃丝带一般电机多用E 级或B 级绝缘，如国产Y 系列异步电机为B 级绝缘。
一些有特殊耐热要求的电机（如起重及冶金用电动机），常采用F 级或H 级绝缘。
电机和变压器都是通过磁感应原理工作的。
在变压器中主要是变化的电流产生变化的磁通（电生磁—右手定则），在绕组中感应成变化的电动势，从而产生电流（磁变生电—楞次定律）；而在电机中主要是变化的电流产生变化的磁通（电生磁—右手螺旋定则），导体切割磁力线感应出电动势，产生电流（磁生电—右手定则），流过电流的导体在磁场中受到电磁力的作用（电磁生力—左手定则），因此电机和变压器的工作原理就是电和磁的相互作用关系。
电机和变压器在运行时总会产生损耗。
磁滞损耗和涡流损耗之和称为铁耗。
磁滞损耗是变压器或电机磁路的铁磁性材料处于交变的磁场中，其内部的磁畴不断变化方向，摩擦产生的损耗；磁滞损耗与磁通交变的频率成正比，与磁感应强度Bm 的α次方成正比。
而涡流损耗是因为交变的磁通在铁芯中产生的感应电动势，形成的环流产生的损耗。
为了减少磁滞损耗，一般采用软磁材料如硅钢片或铸铁铸钢作为电机或变压器的铁芯或基座；而为了减少涡流损耗，一般采用电阻率较大的硅钢片做铁芯，并采用由许多硅钢片叠压起来的铁芯以减少涡流，所以电机或变压器的铁芯一般为0.35或0.5mm 厚的硅钢片。
绝缘材料是保证电机正常工作必不可少的重要物质。
绝缘材料的耐压及耐热等级直接决定了电机的额定电压及额定电流的高低。
常用的Y 系列电机选用的是B 级绝缘材料。
1．图1-11所示为电机中的一个线圈，只考虑ab 、cd 有效边，在图1-11所示的磁场和线圈电流及旋转方向下，分析ab 、cd 导体的受力方向。
2．说明铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗产生的原因，并思考如何减少铁耗。
电机与拖动基础课后答案第版（许建国）（精）
第一章1 .2 一台直流发电机的数据为:额定功率N P =12 kW ,额定电压N U =230 V ,额定转速N n =1 450 r /min,额定效率N η=83 .5 %。
试求:( 1 )额定电流N I ;( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。
解：（1）直流发电机的:额定功率 N N N I U P =A U P I N N N 17.5223010123=⨯==（2）KW P P NNN 37.14835.0121===η1 . 3 一台直流电机,已知极对数p=2 ,槽数Z 和换向片数K 均等于22 ,采用单叠绕组。
( 1 )计算绕组各节距; ( 2 )求并联支路数。
解：（1）第一节距 54242221=-=±=εp Z y ,为短距绕组。
单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即1==K y y第二节距41512=-=-=y y y (2) 并联支路数等于磁极数,为4。
1 . 4 一台直流电机的数据为:极数2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 Ω。
当转速为1 000 r /min 时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少?解：当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30, 换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件, 每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为a E =29⨯10=290V ;每一条支路的电阻为 Ω=⨯=8.52.029R ,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为 Ω===45.148.54R R a 当电枢绕组为单波绕组时, 绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60, 换向器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为V E a 5801058=⨯=每一条支路的电阻为 Ω=⨯=6.112.058R 电刷间的电阻为 Ω===8.526.112R R a 1.5略1 . 6 一台直流电机,极数2 p=6 ,电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流a I =10 A ,气隙每极磁通Φ=0 . 21 Wb 。
电机与拖动基础_第六章第2版_(许建国_著)习题答案
第六章6 . 1 题6 . 1图所示的某车床电力拖动系统中,已知切削力F=2 000 N ,工件直径d=150 mm ,电动机转速n=1 450 r /min,减速箱的三级转速比1j =2 ,2j =1.5 ,3j =2 ,各转轴的飞轮矩为2aGD =3. 5 N ·2m (指电动机轴), 2b GD = 2 N·2m ,2c GD =2 . 7 N·2m ,2d GD =9 N·2m ,各级传动效率1η=2η=3η=90% ,求:题6 . 1图( 1 )切削功率; ( 2 )电动机输出功率; ( 3 )系统总飞轮矩;( 4 )忽略电动机空载转矩时,电动机电磁转矩; ( 5 )车床开车但未切削时,若电动机加速度dtdn =800 r /min ·1-s ,忽略电动机空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗,求电动机电磁转矩。
解: ( 1 )切削转矩 150215.020002=⨯=⨯=d F T N ·m工件转速 min /7.24125.121450321r j j j n n f =⨯⨯==切削功率 KW n T T P ff 796.360107.2411416.321506023=⨯⨯⨯⨯=⨯=Ω=-π( 2 )电动机输出功率 KW PP 207.59.09.09.0796.33212=⨯⨯==ηηη( 3 )系统总飞轮矩 23222122221221222j j j GD j j GD j GD GD GD dc b a+++==55.425.1295.127.2225.3222222=⨯⨯+⨯++ 2.m N( 4 )电动机电磁转矩 m N n P P T M .29.3414501416.3210207.56060/2322=⨯⨯⨯⨯==Ω=π( 5 ) dt dn GD T a M 3752=+12121)(3751ηdt dn j GD b +21222121)(3751ηηdt dn j j GD c+32123222121)(3751ηηηdt dn j j j GD d =⨯375800(3.5+9.0222⨯+2229.05.127.2⨯⨯+32229.025.129⨯⨯⨯) =⨯3758004.769=10.17 2.m N6 . 2 龙门刨床的主传动机构如题6. 2图所示。
电机与拖动(第二版)习题解答
2.1.2解：(1) E 1=4.44N 1f Фm =4.44×783×50×0.0575≈9995(V) E 2=4.44N 2f Фm =4.44×18×50×0.0575≈229.77(V) (2)设.999501E =∠ ,则.110000180.01U =∠ ...11110000180.019995000.6j2.45U E Z I ︒︒+∠+∠==+ 100009995 1.991042.5276︒︒-+≈=∠∠ I 0=1.99A(3)..222229.7704185.2515.630.0029j0.001+0.05-j0.016L E I Z Z ︒︒∠==≈∠++ I 2=4185.25Ak=N 1/N 2=783/18=43.5I 1=I 2/k=4185.25/43.5=96.21(A)2.3.1解:12 6.3k=15.750.4NP NP U U === U 1NP =U 1N'2Z =k 2Z 2=15.752(0.024+j0.04)=5.59+j9.92'L Z =k 2Z L =15.752(2.4+j1.2)=595.35+j297.68'2Z +'L Z =5.59+j9.92+595.35+j297.68=601.3+j307.6=675.41∠27.09°(Ω) ''m 2e 1''m 2()=+L LZ Z Z Z Z Z Z Z +++=6+j8+(1500+j6000)675.4127.091500+j6000+601.3+j307.6︒⨯∠ =637.61∠31.8(Ω) ..11e 3641.620=637.6131.8NP U I Z ︒︒∠=∠=5.71∠-31.8°(A)...'2111NP E E U Z ==-=(6+j8)×5.71∠-31.8°-3641.62∠0° =3588.49∠-180.33°(V) .'.'22''23588.49180.33675.4127.03L I E Z Z ︒︒∠-==∠+=5.31∠-207.42°(A) =5.31∠152.58°A'22kI I ==15.75×5.31=83.63(A)I 2NP =I 2N363101.73400⨯=⨯=91(A) 由于I 2﹤I 2NP ,所以未过载。
《电机原理及拖动基础》习题参考答案[最新]
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教 材《电机原理及拖动基础》方荣惠 邓先明 上官璇峰 编著中国矿业大学出版社，2001，12习题参考答案第一章 第二章 第三章 第四章 第五章第六章 第七章 第八章 第九章第一章1-5 解：cm /A 98H ,T 1002.0002.0AB ====φ（1） F=Hl=98A/cm ⨯30cm=2940A;I=F/N=2940/1000=2.94A.(2) 此时，F 总=H 铁l 铁+H δδ其中：H 铁l 铁=98A/cm ⨯29.9cm=2930.2A;H δδ=δ⨯B/μ0=0.001/(4π⨯10-7)=795.8A;所以：F 总=2930.2+795.8=3726A1-6 解：（1）;5.199sin Z x ;1407.0200cos Z r 2005.0100Z 1111111ΩϕΩϕΩ===⨯====（2）;66.8sin Z x ;55.010cos Z r 1010100Z 1221222ΩϕΩϕΩ===⨯====1-7 解：每匝电势为：匝744884.036N ;V 4884.00022.05044.4f 44.4e m 1===⨯⨯==φ 第二章2-13 解：作直线运动的总质量为：Kg 63966.128022m )1m m (2m =⨯⨯+++⨯=总转动惯量为：22L kg 63964D m m J ⋅=⨯==总ρ系统折算后总转动惯量为：2M 2m L eq mkg 74.49J i J J 2J J ⋅=+++=总负载静转矩为：Nm127792/D g )Hq m (T 2L =⨯⨯+=折算后负载转矩为：Nm 710i T T L'L ==η电动机转速加速度等于：5.95dtdvD 60i dt dn idtdnm ===π由运动方程的启动转矩：Nm 4.12075.9555.974.49710dt dn 55.9J T T eq 'L k =⨯+=+=第三章3-12 解：因为：n 60NpE a φ=（1）单叠：a=2；6004.02602N 230⨯⨯⨯⨯=；N=5750。
电机与拖动课后习题答案
《电机与拖动》参考答案 2-1（1） 切削功率:WFV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min/67.2412*5.1*21450321=========ππ （2） 电动机输出功率：W P P L6.52129.0*9.0*9.038003212===ηηη（3） 系统总飞轮转矩：222222223222122221221222.55.425.03.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3mN j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+++=（4） 电动机电磁转矩：M N j j j FD T T L.29.349.0*9.0*9.0*2*5.1*22/15.0*20002/3213213212====ηηηηηη（5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩M N j j j FD T .252*5.1*22/15.0*20002/'3212===传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-=加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*37555.429.937520=+=+= 2-2（a ） 减速dtdnGD T T L 3752=-（b ） 减速dtdnGD T T L 3752=--（c ） 加速dtdnGD T T L 3752=+（d ） 减速dtdnGD T T L 3752=--（e ）匀速dtdnGD T T L 3752=+-2-3(a) 稳定 ；（b ）稳定；(c) 稳定； (d) 稳定； (e) 不稳定；第三章3-1 直流发电机通过电刷和换向器将导体中的交流电势整流成直流输出。
如果没有换向器输出的将是交流电势。
3-2 直流电动机通过电刷和换向器将外部输入直流电压，逆变成导体中的交流电压和电流。
电机与拖动第二版思考题及答案
电机与拖动第二版思考题及答案
1、什么叫变压器的并联运行?变压器并联运行必须满足哪些条件?
答：变压器并联运行是指儿台三相变压器的高压绕组及低压绕组分别连接到高压电源及低压电源母线上，共同向负载供电的运行方式。
并联条件为:变压器变比相同，即一、二次电压分别相等。
连接
组别相同。
短路阻抗应相等。
各变压器容量比不超过三比一。
2、自耦变压器的结构特点是什么?使用自耦变压器的注意事项有哪些?
答：自耦变压器把一二次绕组合二为一，使二次绕组成为一次绕组的一部分，一二次绕组之间除了有磁的耦合外还有电的联系。
使用自耦变压器的注意事项：一二次绕组公共端要接中性线，不能用作照明安全变压器或其他要求安全隔离的电源。
3、电流互感器的作用是什么。
能否在直流电路中使用,为什么?
答:电流互感器的作用是将交流大电流按比例变换为小电流便于
测量与控制。
交流电流互感器不能在直流电路中使用，因为设计的工作状态不同，阻抗也不同。
4、电压互感器的作用是什么?能否在测最直流电压时使用?
答:电压互感器的作用是将交流高电压按比例变换为低电压便于
测量与控制。
电压互感器不能在直流电路中使用，因为电压互感器也是变压器，x=2nfL，直流电f=O，x=0，阻抗很小，电流将很大，电压互感器会
烧毁。
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第一章1 . 1 一台直流电动机的数据为:额定功率N P =25 kW ,额定电压N U =220 V ,额定转速N n =1 500 r /min,额定效率N η =86 .2 %。
试求:( 1 )额定电流N I ;( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。
解：（1）直流电动机的:额定功率 N N N N I U P η= A U P I NN N N 83.131862.022010253=⨯⨯==η （2） KW P P NNN 29862.0251===η1 .2 一台直流发电机的数据为:额定功率N P =12 kW ,额定电压N U =230 V ,额定转速N n =1 450 r /min,额定效率N η=83 .5 %。
试求:( 1 )额定电流N I ;( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。
解：（1）直流发电机的:额定功率 N N N I U P =A U P I N N N 17.5223010123=⨯==（2）KW P P NNN 37.14835.0121===η1 . 3 一台直流电机,已知极对数p=2 ,槽数Z 和换向片数K 均等于22 ,采用单叠绕组。
( 1 )计算绕组各节距; ( 2 )求并联支路数。
解：（1）第一节距 54242221=-=±=εp Z y ,为短距绕组。
单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即1==K y y第二节距41512=-=-=y y y (2) 并联支路数等于磁极数,为4。
1 . 4 一台直流电机的数据为:极数2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 Ω。
当转速为1 000 r /min 时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少?解：当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30, 换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件, 每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为a E =29⨯10=290V ;每一条支路的电阻为 Ω=⨯=8.52.029R ,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为 Ω===45.148.54R R a 当电枢绕组为单波绕组时, 绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60, 换向器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为V E a 5801058=⨯=每一条支路的电阻为 Ω=⨯=6.112.058R 电刷间的电阻为 Ω===8.526.112R R a1 . 5 已知一台直流电机的极对数p=2 ,元件数S= Z = K=21 ,元件的匝数c N =10 ,单波绕组,试求当每极磁通Φ=1 . 42 × 210-Wb,转速n =1 000 r /min 时的电枢电动势为多少? 解：单波绕组并联支路对数a=1, 电枢总导体数420102122=⨯⨯==C SN N 电枢电动势 V n a pN E a 8.198********.11604202602=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=-1 . 6 一台直流电机,极数2 p=6 ,电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流a I =10 A ,气隙每极磁通Φ=0 . 21 Wb 。
试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?如把绕组改为单波绕组,保持支路电流a i 的数值不变,电磁转矩又为多大? 解: 电枢绕组为单叠绕组时,并联支路对数a=p=3, 电磁转矩 m N I a pN T a ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=69.1331021.031416.3240032π 如果把电枢绕组改为单波绕组, 保持支路电流a i 的数值不变,则电磁转矩也不变,仍为 133.69m N ⋅,因为无论是叠绕组还是波绕组,所有导体产生的电磁转矩的方向是一致的, 保持支路电流a i 不变,就保持了导体电流不变,也就保持了电磁转矩不变。
也可以用计算的方法: 单叠绕组时并联支路数为6, 支路电流 A I i a a 6106== 改为单波绕组, 保持支路电流a i 的数值不变,仍为A 610,而并联支路数为2 (a=1), 电枢电流A i I a a 3102== 电磁转矩 m N T ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=69.13331021.011416.324003。
1 . 7 一台他励直流电机,极对数p=2 ,并联支路对数a =1 ,电枢总导体数N=372 ,电枢回路总电阻a R =0 .208 Ω,运行在U=220 V ,n =1 500 r /min, Φ=0 . 011 Wb 的情况下。
Fe P =362 W ,mec P =204 W ,试问:( 1 )该电机运行在发电机状态还是电动机状态? ( 2 )电磁转矩是多大?( 3 )输入功率、输出功率、效率各是多少?解: (1) V n a pN E a 6.2041500011.0160372260=⨯⨯⨯⨯=Φ=,低于电源电压U=220 V,所以电机运行在电动机状态。
(2) A R E U I a a a 74208.06.204220=-=-= m N I a pN T a ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=39.9674011.011416.3237222π (3) 输入功率 KW W UI P 28.1616280742201==⨯==输出功率 204362208.07416280212--⨯-=---=mec Fe cua P P P P P=14575W=14.575KW 效率 895.028.16575.1412===P P η=89.5%1 . 8 如果直流电机的电枢绕组元件的形状如题1 . 8图所示,则电刷应放在换向器的什么位置上?题1 . 8图 某种电枢绕组 元件的形状解: 电刷在换向器的位置应使被电刷短路的元件感应电动势为零。
对于对称元件,电刷中心线与磁极中心线重合。
对于题中的不对称元件,当电枢旋转,使该元件中心线与N 极中心线对齐时, 电刷应将该元件短路,若换向片宽度为B,则电刷中心线偏离磁极中心线的偏移量221By -=δ,1y 是元件第一节距。
1 .9 一台并励直流电动机的额定数据为: N U =220 V , N I =92 A , a R =0 . 08 Ω,f R =88 . 7 Ω, N η=86 %,试求额定运行时:( 1 )输入功率; ( 2 )输出功率; ( 3 )总损耗; ( 4 )电枢回路铜损耗;( 5 )励磁回路铜损耗; ( 6 )机械损耗与铁损耗之和。
解: ( 1 )输入功率 KW W I U P N N 24.2020240922201==⨯==( 2 )输出功率KW P P 406.1786.024.2012=⨯==η( 3 )总损耗 KW P P P 834.2406.1724.2021=-=-=∆(4) A R U I f N f 48.27.88220=== A I I I f N a 52.8948.292=-=-=电枢回路铜损耗 W R I P a a cua 64108.052.8922=⨯==( 5 )励磁回路铜损耗 W R I P f f cuf 5.5457.8848.222=⨯==( 6 )机械损耗与铁损耗之和为W P P P P P cuf cua Fe mec 5.16475.5456412834=--=--∆=+1 . 10 一台并励直流电动机的额定数据为, N P =17 kW , N I =92 A , N U =220 V ,a R =0 . 08 Ω, N n =1 500 r /min,电枢回路总电阻R=0 .1 Ω,励磁回路电阻f R =110 Ω,试求:( 1 )额定负载时的效率;( 2 )额定运行时的电枢电动势a E ; ( 3 )额定负载时的电磁转矩。
解: ( 1 )额定负载时的输入功率 KW W I U P N N 24.2020240922201==⨯== 84.024.20171===P P N N η=84% (2) A R U I f N f 2110220===A I I I f N a 90292=-=-= V RI U E a N a 211901.0220=⨯-=-=( 3 )额定负载时的电磁转矩m N n P P T N N N ⋅=⨯⨯⨯⨯==Ω=2.10815001416.3210176060/23π1 .11 一台并励直流发电机,电枢回路总电阻a R =0 . 25 Ω,励磁回路电阻f R =44 Ω,当端电压N U =220 V ,负载电阻L R =4 Ω时,试求: ( 1 )励磁电流和负载电流; (2 )电枢电动势和电枢电流; (3 )输出功率和电磁功率。
解: (1) A R U I f N f 544220===A R U I L N L 554220=== (2) A I I I f L a 60555=+=+=a a N a I R U E +==220+0.25⨯60=235 V(3) 输出功率 L N I U P =2=220⨯55=12100W=12.1KW电磁功率 cuf cua M P P P P ++=2=12.1+3-23-2104451025.060⨯⨯+⨯⨯= 12.1+0.9 +1.1=14.1KW1 . 12 一台他励直流发电机,额定转速为1 000 r /min,当满载时电压为220 V ,电枢电流为10 A ,励磁电流保持为2 .5 A 。
已知在n =750 r /min 时的空载特性如下表所列:试求:( 1 )转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A 时的空载电动势;( 2 )如果将发电机改为并励,且n =N n ,为保持同样的空载电动势,磁场回路的电阻应为多少?( 3 )如果保持磁场回路电阻不变,电机为并励,此时能够自励建压的临界转速为多少? ( 4 )如果保持n =N n ,电机为并励,此时能够自励建压的临界电阻为多少?解: (1) n C E e a Φ= a E 与n 成成正比,转速为额定、励磁电流保持2 . 5 A 时的空载电动势为 V E a 7.2347501000176=⨯= (2) A I f 5.2=, min /1000r n =,A I a 10= 时的电压U=220V ,可知电枢电阻压降为 234.7-220=14.7V , 电枢电阻为14.7/10=1.47Ω,将发电机改为并励,设励磁电流要增加X,为(2.5+X),X 比较小，可以认为a E 与励磁电流成比例增大为)5.25.27.234X +⨯（,空载时电枢电流就是励磁电流,产生的电枢电阻压降为)5.2107.14X +⨯（,保持同样的空载电动势234.7V 不变,得到方程式7.234)5.2107.14)5.25.27.234=+⨯-+⨯X X （（ (938.8-14.7)X=36.75 X=36.75/924.1=0.0398Af I =2.5+0.0398=2.5398A磁场回路的电阻为Ω==4.925398.27.234f R(3) 当磁场回路的电阻为92.4Ω不变时,要产生如表中的最小励磁电流0.4A 时, 励磁绕组电压为0.4⨯92.4=36.96V ,加上电枢电阻压降(14.7/10) ⨯0.4,其和即为电电枢电动势V E a 548.374.0107.1496.36=⨯+=此时电机能够自励建压的临界转速为min /4.85333548.37750r n =⨯= 若电机转速低于临界转速, 励磁电流小于0.4A,电压就建立不起来。