电机拖动习题答案集

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 N

N N

N 83.131862.022010253=⨯⨯==η （2） KW P P N

N N 29862.0251===η 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 17.52230

10123

=⨯== （2）KW P P N N

N 37.14835

.0121===η 1 . 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 54

242221=-=±=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===45.14

8.54R 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===8.52

6.112R R a 1 . 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********.11

604202602=⨯⨯⨯⨯⨯=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=69.1331021.03

1416.3240032π 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 6

10，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 ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯=

69.1333

1021.011416.324003。 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 6.2041500011.01

60372260=⨯⨯⨯⨯=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=39.9674011.01

1416.3237222π (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