范文一:电机原理及拖动
第一章 直流电机原理
3P1410 NIA===60.87(),解,P41 13 NU230NP14NPKw===16.37()1η0.855N
PUIW== =110131430(),解,P41 14 1NN
3P1.110 N===76.92%ηNP14301
pPPW=?=?=14301100330(),1N
U230NI===1.53(A),解, P42 121 fR150fI=I+I=69.6+1.53=71.13(A)aNf
EUIRV=+=+ =23071.130.128239.1()aNaa
22p=IR=71.13×0.128=647.6(W)cuaa
P=EI=239.1×71.13=17007(W)Maa
3×P1610NP===18713.5(W)1η0.855N
I=I?I=40.6?0.683=39.92(A),解, P42 129aNfN
E=U?IR=220?39.92×0.213=211.5(V)aNaa
P=EI=211.5×39.92=8443.1(W)Maa
22p=IR=39.92×0.213=339.4(W)cuaa
p=IU=220×0.683=150.26(W)ffNN
P=UI=220×40.6=8932(W)1NN
3P×7.510Nη===83.97%P89321
3p=P?P=8443.1?7.5×10=943.1(W)oMN
1
P8443.1/1000MT=9550×=9550×=26.88(N?m)Nn3000N
P7.5NTNm= = = 9550955023.88()2Nn3000N
TTTNm=?=?= 26.8823.883() oNN2
P943.1/1000oT=9550×=9550×=3(N?m)或者on3000N
P27000NI===245.5(A),解, P42 130 NU110N
I=I+I=245.5+5=250.5(A) aNNfN
U+IR+×110250.50.02NaNaCφ===0.1 eNn1150N
??×UIR110250.50.02NaNan===1050rpm φC0.1eN
E=U+IR=110+250.5×0.02=115(V)或者,aNNaNaEUIRV=?=? =110250.50.02105()aNaNa
EEEn105×1150aNaaN,=?n===1050rpmnnE115NaN
,解,P42 131
====ECnnnII,φφφaNeNNNNaaN
?==?=?×=EEUIR11013197(V)aaNNNa
U=E?IR=97?13×1=84(V)aNa
,解,P42 132
I=I?I=255?5=250(A) aNNfN
U?IR?×4402500.078NaNaCφ===0.841 eNn500N
Cπe30,= ?Cφ=×Cφ=9.55×0.841=8.032TNeNC30Tπ
P96NTNm= = = 955095501833.6() ;,1N2n500N
2
T=CφI=8.032×250=2008(N?m);,2NTNaN
TTTNm=?=?= 20081833.6174.4();,3oNN2
U440Nn===523rpm;,4oφC0.841eN
UR0.078174.4 'NanTrpm=? =?=523521(5) oo2CCC0.8418.032 φφeNeTN
T174.4oI===21.71(A)或者,aoφC8.032TN
??×UIR44021.710.078Naoa'n===521rpmoφC0.841eN
,解,P42 133
P=UI=220×81.7=17974(W) 1NN
P=Pη=17974×0.85=15278(W) N1N
U220NI===2.48(A) fNR88.8f
I=I?I=81.7?2.48=79.22(A)aNNfN
22p=IR=79.22×0.1=627.6(W)cuaNa
22p=IR=2.48×88.8=546(W)ffNf
p=P?P=17974?15278=2696(W)?1N
pppppW+=??=??=2696627.65461522(),mFecuf
PPppW=++=+=15278152216800()MNmFe
,解,P42 134
P75NTNm= = = 95509550955();,12Nn750N
I=I?I=191?4=187(A);,2aNNfNE=U?IR=440?187×0.082=424.7(V)aNNaNaP=EI=424.7×187=79419(W)MaNaN
3
P79.419MT=9550×=9550×=1011.3(N?m)Nn750N
E424.7aNCφ===0.566;,3eNn750N
U440Nnrpm===777.4oC0.566φeN
TTTNm=?=?= 1011.395556.3();,4oNN2
TT56.3ooI====10.42(A)aoφφC9.55C9.550.566×TNeN
??×UIR44010.420.082Naoa'n===776rpmoφC0.566eN
,解,P42 135
I=I?I=91?2.5=88.5(A)aNNfN
??×UIR22088.50.074NaNaCφ===0.142eNn1500N
UIR?220500.074? Naanrpm===1523Cφ0.142eN
第三章 直流电电机的电力拖电
4
,解,P105 328
33UIP? 10112203056010 ? NNNR= ==?0.038();,算,估1a2222305IN
UIR??×2203050.038NaNaCφ===0.2084 eNn1000N
U220Nn===1055.7rpmoφC0.2084eN
TCINm== = 9.559.550.2084305607()φNeNaN
电;~,~;,点~可出固有机械特性。两画n = 1056rpmT = 0n = 1000rpm T = 607 N.moNN
II=0.75;,电~,2T = 0.75 T NaaN
??××UIR2200.753050.038Naan===1014rpm φC0.2084eN
××UR2200.0380.75607Nan=?×T=?=1014rpm或者, 22φφCCC0.20849.550.2084×eNeTN
??×UCn2200.20841100φNeNI===?243.2(A);,3R0.038a
,解,P105 329
U220NR===?0.72NI305N
0.5R0.50.72 NnnTrpm=?=? =1055.7607529;,1RNN0229.55()9.55(0.2084)Cφ eNn电;~,~;~,点直电。两画05296070
2R20.72 N nnTrpm=?=? =?1055.76071052;,2RNN0229.55()9.55(0.2084)Cφ eNn电;~,~;–~,点直电。两画010526070
URI?222020.72305? NNN nrpm===?1052或,RNCφ0.2084eN
0.5UN nnrpm=== =0.50.51055.7528;,300CφeN
R0.038a nnTrpm=?=? =528607472VNN0229.55()9.55(0.2084)Cφ eN
5
n电;~,~;47~,点直电。两画026070
Un1055.7N0 nrpm====2111.3;,400.50.50.5CφeN
R0.038a nnTrpm=?=? =2111.36071889NN0φ229.55(0.5)9.55(0.50.2084)Cφ eN
n电;~,~;1889~,点直电。两画06070
,解,P105 330
U110NR===?0.65()st3I 285.21
R0.65st333===1.7λR0.129a
I285.2 1IAIA===>=100.2()1.193.72()2Nλ1.7符合要求。
RR== =?λ1.70.1290.219()STa1
RR== =?λ1.70.2190.372()STST21
rR=?=? =?(1)(1.71)0.1290.091()λsta1
rr== =?λ1.70.0910.153()stst21
rr== =?λ1.70.1530.26()stst32
,解,P105 331
UIR??×220410.376NaNaCφ===0.136;,1eNn1500N
nn=降电瞬电~电速不电~有,N
?UCn?×φ1800.1361500eNNI===?63.83(A)aR0.376a
T=9.55CφI=9.55×0.136×(?63.83)=?82.9(N?m)eNa
?UIR?×aNa180410.376n===1210rpm;,2φC0.136eN
,解, P106 332
T=CφI=9.55CφIQCC=9.55 TaeaTe
6
URURφNaNa=?×=?×nT9.55CINeNaN22φφφφCCC0.8C9.55(0.8C)eeTeNeN
×UR2200.37641Na=?×I=?=1845rpmaN22φφ0.8C0.8C0.80.1360.80.136××eNeN
,T=CφI=T=CφI或者,TaNTNaN
φφ41NN?====IIIA51.25()aaNaN0.80.8φφN
??×UIR22051.250.376Naan===1845rpmφC0.80.136×e
,n=1845rpm>n=1500rpm,I=51.25A>I=41ANaN
所以~电电机不能电期行。运
??×UIR22068.70.224NaNaCφ===0.1364,解,;,P106 333 1eNn1500N
U220Nn===1613rpmoφC0.1364eN
n=n(1?δ)=1613×(1?0.3)=1129rpmmino
n1500maxD===1.33;,2n1129min
??×UCn2200.13641129φNeNminR=?R=?0.224=0.737?;,3caI68.7N
PUIWkW== ==22068.715114()15.114;,41NN
忽略~~TT = ToN2N
P13NTNm= = = 9550955082.77()N2n1500N
因电电定电电不电~有,
Tn82.771129 2minNPkW===9.785()295509550
22p=IR=68.7×0.737=3478(W)cuRcaNc
,解,P106 334
?n=n?n=1613?1500=113rpm;,1NoN
?n113Nn===376.7rpmminoδ0.3max
7
n=n??n=376.7?113=263.7rpmminominN
n1500maxD===5.69;,2n263.7min
U=Cφn=376.7×0.1364=51.4(V);,3mineNomin
P=UI=51.4×68.7=3531.2(W);,41minN
TTNm== 82.77忽略~电有,T o2NN
Tn 82.77263.72minNPkW===2.286()295509550
,解,P106 335
U?IR?×440760.376NaNaCφ===0.411eNn1000N
U440Nn===1070.6rpmoφC0.411eN
;,低速电采用降电电速,1
?n=n?n=1070.6?1000=70.6rpmNoN
?n70.6Nδ===0.28maxn250omin
n=n??n=250?70.6=179.4rpmminominN
;,高速电采用弱磁电速~不电~允电最高电速电2U=UI = INaN
φCn1070.6eo,=?Cφ=×0.411=0.2935eCn1500φmaxeNo
TCICINm=== = φφ9.559.550.293576213()Taea
P29Nn=9550×=9550×=1300rpmmaxT213
n1300maxD===7.25;,3n179.4min
,解,P106 336
UIR??×11035.20.35NaNaCφ===0.13eNn750N
ECnUIRV==?=? =φ11035.20.3597.68()aNeNNNaNa
8
UE?097.68?aNRR=?=?=?0.351.0375();,1caI? 235.2amax
UE???11097.68aNRR=?=?=?0.352.6();,2caI? 235.2amax
?UCn0φeNI===0;,能耗制电电,3anRRRR++acac
T=CφI=0TNan
UCn?φ??1100eNIA===?37.29()反接制电电,afRR+2.95ac
T=CφI=9.55×0.13×(?37.29)=?46.3(N?m)TNaf
,T=T?I=I=35.2A;,4NaN
UCn?φ00.13(500)? ?eNRR=?=?=?0.351.5()caI35.2a
,解,P106 337
?他机励~?I=I=68.7AT=TaNLN
n=0~E=0a
UE??2200aRR=?=?=?0.1953caI68.7a
,解,采用电电电反接制电,P106 338
QTTIIA=?==76 LNaNN
UIR??×440760.377NaNaCφ===0.411eNn1000N
UCn?φ4400.411(500)? ?NeNRR=?=?=?0.3778.12caI76aN
若采用能耗制电,
?UCn?×?φ00.411(500)eNR=?R=?0.377=2.33?caI76a
??×UCn00.4111000φeNN'I===?151.83(A)能耗瞬电电流,aRR0.3772.33++acI=1.8I=1.8×76=136.8(A)amaxN
9
',I>I? 不能采用能耗制电~只能采用电电反接制电。aamax
,解 ,P106 339
因电下坡电与正方向相同~故电电~与正方向相反~故电正~所以,TnTnL2L1
T=T+T=0.8T?1.2T=?0.4TLL1L2NNN
I=?0.4I=?0.4×76=?30.4(A) aN
此电电机工作在正向回电制电电~不串电电阻电,状枢
???×UIR440(30.4)0.377Naan===1098rpmφC0.411eN
串Ω电阻电,0.5
?+??×+UI(RR)440(30.4)(0.3770.5)Naacn===1135rpmφC0.411eN
解,P106 3-40
UIR??? 440600.377aanr===?1125.6(/min);,1Cφ0.411eN
T=CφI=9.55CφI=9.55×0.411×60=235.5(N?m)TNaeNaP=UI=?440×60=?26400(W)1a
UCn?φ? ?4400.411(850)NeNRR=?=?=?0.37712.78();,2caI60a
P=UI=440×60=26400(W)1Na
22p=IR=60×12.78=46008(W)cucac
UCn?φ00.411(300)? ?NeNRR=?=?=?0.3771.678();,3caI60a
22p=IR=60×1.678=6040.8(W)cucac
解,P107 3-41 ;,降电瞬电~来不及改电~不电1nEaE=U?IR=440?0.8I×0.377=417(V)aNaaN
UE?400417?'aIA===?45()aR0.377a
''=TCφ=I9.55CφI=9.55×0.411×?(45)=?176.63(N?m)aaTNeN
10
电电机电电从?正向回电制电?正向电电。
??××UIR4000.8760.377Naan===917.5rpm;,2φC0.411eN
解,P107 3-42
EUIRV=?=? =22022.30.91199.7();,1aNNaNa
UE???220199.7'aNIA===?42.35()aRR++0.919ac
E199.7aNCφ===0.1997eNn1000N
'''TCICINm=== ?=? φφ9.559.550.1997(42.35)80.77()TNaeNa
;,电~~有,2n = 0 E = 0 a
UE???2200''aIA===?22.2()aRR++0.919ac
''''''TCICINm=== ?=? φφ9.559.550.1997(22.2)42.34()TNaeNa
电电机电磁电矩<~位能电矩作用下~电机反向起电~~二者方向一致~均电拖电电矩~在t“0t>0|T”|+TLL
电入反向电电电~最后电电行在反向回电制电电~以高的速度下放重物。状运状很
第四章 电电器
解,P141 4-12
UU1N1NZ=Z=mImIIIIoIoII
,I=2IoIoII
11
UUZ11NNmII?Z===?Z=2ZmImIImII2I2oIoII
电性串电电~极一电~忽略漏阻抗电降~有,I O
U=I(Z+Z)=I(Z+2Z)=3IZ1omImIIomImIomI
1IZU即有,=omI13
1440E=IZ=U==147(V)1IomI133
2440E=IZ=U=×2=293(V)1IIomII133
E1471IU===73(V)2Ik2
E2931IIU===147(V)2IIk2
由此可电~空电电电不相等。
解,P141 4-13
220U4.44fN220V=φ=?φ=1ooUU124.44fN1N22031=k==2N=2NN+N=N12121N11022
3'''电串电,U=U+U=4.44fNφ+4.44fNφ=×4.44fNφ=330VUUuuooo1211212Uu122220'φ==φoo4.44fN1
32'''因电磁通不电~所以磁电不电~IN=I(N+N)=NI?I=Iooooo112123
1''''''逆电电,U=U?U=4.44fNφ?4.44fNφ=×4.44fNφ=110VUUuuooo1212121Uu122220''φ==φoo4.44fN1
1''''''因电磁通不电~所以磁电不电~IN=I(N?N)=NI?I=2Iooooo11212
解,P141 4 – 18
U101Nk===26.3U0.382N
U380'2NZ===?9.62()mI39.52o
p1100'or===?0.705()m22I39.52o
12
2'2 ZkZ== =?26.39.626654()mm
2'2rkr== =?26.30.705487.6()mm
2222xZr=?=?=?6654487.66636()mmm
U450kZ===?22.5()kI20k
p4100kr===?10.25()k22I20k
2222XZr=?=?=?22.510.2520()kkk
234.575+10.2512.2()r= =?okC75234.525+
2222ZrX=+=+=?12.22023.4()o0kkCk7575
解,P141 4 – 20
U2301Nk===2;,1U1152N
22 rrrrkr=+=+=+ =?0.320.050.5()k1212
22 xxxxkx=+=+=+ =?0.820.11.2()k1212
2222ZrX=+=+=?0.51.21.3()kkk
22 ;,2rrrrkr=+=+=+=?/0.3/20.050.125()k1212
22 xxxxkx=+=+=+=?/0.8/20.10.3()k1212
2222 ZrX=+=+=?0.1250.30.325()kkk
33SS310 310 NNIA===13.044()IA===26.09();, 3NN12U230U1151N2N
UU2301151N2NZ===?17.63()Z===?4.41() 1N2NI13.044I26.091N2N
r0.5*kr===0.028 kZ17.631N
X1.2*kX===0.068 kZ17.631N
13
Z1.3*kZ===0.074kZ17.631N
r0.125**k rr====0.028kkZ4.412N
X0.3**k XX====0.068kkZ4.412N
Z0.325**k ZZ====0.074kkZ4.412N
UIZV== =13.0441.316.957()(4)kNNk1
U16.957??kNUZ====0.074kNkU2301N
;,电电电β5=1
cos1?=s0in?=电~,22
**?=+= +==Urx%(cossin)1(0.028100.0282.8%β??kk22
cos0.8?=s0.6in?=落后电~,22
**?=+= + ==Urx%(cossin)1(0.0280.80.0680.60.06326.32%β??kk22
cos0.8?=s0.6in?=?超前电~,22
**?=+= ? =?=?Urx%(cossin)1(0.0280.80.0680.60.01841.84%β??kk22
解,P141 4 – 21
?U1N10/3Yy电,k,===25;,1noU0.4/32N?
U/3400/3'2N空电电电,Z===?3.849()mI602o
p3800'or===?3.519()m22I 33602o
2'2' ZkZ==?2405.63()rkr==?219.91()mmmm
22xZr=?=?2395.55()mmm
14
S750NI===43.3(A) 1N3U310×1N
U/3440/31NZ===5.867(?)kI43.31k
p10900kr===?1.938()k223343.3I 1k
2222XZr=?=?=?5.8671.9385.538()kkk
234.575+r= =?1.9382.357()okC75234.520+
2222ZrX=+=+=?2.3575.5386.02()o0kkCk7575
22PIrwkw== ==3343.32.35713257()13.26()0kNN1k75
11'2.3571.179rrr=== =?01275k22
1'xx5.5382.769()== =?12σσ2
3U1010/3 1N?===?133.34()Z;, 21NI43.31N?r02.357*k750.0177r===0k75Z133.341N
X5.538*kX===0.0415kZ133.341N
Z06.02*k75Z===0.0450k75Z133.341N
s0.6in?=滞后电~,,cos?=0.8a22
**?=+= + ==Urxβ??(cossin)1(0.01770.80.04150.6)0.03913.91%022kk75
β?Scos17500.8 N2===97.24%η22Sppcos17500.8113.263.8++ + +β?βNkNo2
s0in?= 电~,,cos?=1b22
*?== ==Urβ?cos10.017710.01771.77%02k75
β?Scos17501 N2===97.78%η22Sppcos17501113.263.8++ + +β?βNkNo2
15
s0.6in?=?超前电~,,cos?=0.8c22**?=+= ? =?=?Urxβ??(cossin)1(0.01770.80.04150.6)0.010741.074%效率与022kk75
滞后电相同,cos?=0.82
β?Scos17500.8 N2===97.24%η22Sppcos17500.8113.263.8++ + +β?βNkNo2
解,P142 4 – 22
22pp+β6.6121.2+ 0kN=?=?=1198.1%η22Sppcos118000.86.6121.2++ ++ β?βNokN2
p6.60β===0.558mp21.2kN
2p26.6 01198.5%η=?=?=maxSpcos20.55818000.826.6+ + β?mNo2
解,P142 4 – 24
16
17
解,P133 4 – 33
U220111k===U18092
I2002IA===163.64()1k11/9
IIIA=?=36.36()1221
S=IU=36.36×180=6544.8(W)122电磁
S=IU=163.64×180=29455(W)12电电
第五章 三相步电电机原理异
解,P189 5 – 5
00000槽距角~α=?=?=200402020每每相槽极数q=3
oqα320 sinsin22k===0.9598?p1oα20qsin3sin22
?元件电电E=40Vy
EqEkV== =3400.9598115.2()?元件电电电qyp1
解,P189 5 – 6
=Z362=p4m=31
ooZ36p?3602×360oq320===α===2pm43Z36×
18
oqα320 sinsinyo122kkk= = = =sin9010.96wyp111oα20τqsin3sin22
pqN××2310N每相,匝数===60(匝)1a1
E=4.44fNkφ=4.44×50×60×0.96×0.172=219.94(V)111w1
解,P189 5 – 7
y700Ksin90sin900.9397= = =y19τ
00p 36023600α===20Z361
Z361q===3()槽2232mp
0qα320 sinsin22k===0.9598p10α20qsin3sin22
kkk= = =0.93970.95980.902wyp111
解,P190 5 –26 f6060×50取整数1=p==3.08,,?,3 n=1000rpm1n9701
nn??10009751Ns===0.025Nn10001
3P×751075000Nη====94.2%NPUI?3cos33801390.87×××NNN1
解,P190 5 –27
3PPppW=??= ??=8.6104252107965()McuFe11
psPW== =0.057965398.25()cuM2
PPpW=?=?=7965398.257566.75()mMcu2
解,P190 5 –29 ,n=950rpm?n=1000rpm;,1N1
19
nn??10009501NS===0.05Nn10001
PPppkW=++=++=281.1029.1();,2mNms
P29.1mPkWpsPkW=== == =30.63()0.0530.631.532()McuM2110.05??SN
PPppkW=++=+=30.632.232.83();,311McuFe
P282===85.3%ηNP32.831
3×P32.83101I===56.68(A);,4N?3Ucos33800.88NN××
解,P190 5 – 30
3PPppW=??= ??=10.71045020010050()McuFe11
psPW== =0.02910050291.45()cuM2
PPpW=?=?=10050291.459758.55()mMcu2
?四电机~?极n=1500r/min1
P10050MTNm== = 9.559.5563.985()n15001
解,P190 5 – 31 ,n=1455rpm?n=1500rpm;,1N1nn??150014551NS===0.03Nn15001
PPppkW=++=+=100.20510.205();,2mNms
SP?1S0.03×10.205mP=p?p===0.316(kW)mcu2cu2S1?S1?0.03
P10NT=9550=9550×=65.64(N?m);,3Nn1455N
pp+0.205msTNm== = 955095501.346()on1455N
20
P10.205mTNm== = 9550955067()n1455N
解,P190 5 – 33
U/3380/30Z===?60.3()0I3.640
pp?26411?0mr===?6.4()022333.64I 0
2222xZr=?=?=?60.36.460()000
U/3100/3KZ===?8.25()kI7k
p470kr===?3.2()k22337I K
2222xZr=?=?=?8.253.27.6()kkk
'rrr=?=?=?3.221.2()21k
11'7.63.8()xxx=== =?12k22
rrr=?=?=?6.424.4()m01
xxx=?=?=?603.856.2()m01
第六章 三相步电电机的电力拖电异
解,P251 6 – 33 U=380/3=219.4(V)N?
nn??10009571NS===0.043;,1Nn10001
mp121T=?U?;,2max12'2ω2r+r+(x+x)11112σσ
2×33219.4=×=70.84(N?m)22π2250××2.082.08(3.124.25)+++
'r2
mp2s1;,T=?U?3N1'rω2'221(r+)+(x+x)112σσs
21
1.532×219.4×330.043=×=33.335(N?m)1.53π22250×(2.08)(3.124.25)+++0.043
Tmaxλ==2.215mTN
'r1.532S===0.1998;,4max2'222rxx()2.08(3.124.25)++++σσ112
解,P251 6 – 34
P75NTNm== = 95509550994.8();,1Nn720N
TTNm== =λ2.4994.82387.52(.);,2maxmN
nn?750720?1NS===0.04;,3Nn7501
22;,4ss=+?=+?=(1)0.04(2.42.41)0.183λλmNmm
2T22387.52 maxTNm==(.)ss0.183sm++s0.183ssm
sE 0.04213NN2r===?0.0224();5,233220I 2N
解,P252 6 – 35 nn?750717?1NS===0.044(1)Nn7501
sE0.044223.5 NN2r===?0.12()23347I 2N
22ss=+?=+?=(1)0.044(3.153.151)0.27λλmNmm
srR+m2=?srm2
rR++0.1212 ss== =0.272.52?mmr0.122
λ TTT3.153.15λmT2NMNNNss=??=??=()10.27()10.0304 Am2TTTT0.70.7LLNN
22
ss==0.0304BA
P16NTNm== = 95509550213()Nn717N
2Tλ23.15213 mNTNm===16.19(.)B s2.520.0304smB++ 0.03042.52ssBm
λ TTT3.153.15λmT22NMNNN ss=??=??=()12.52()10.284(2) cmTTTT0.70.7LLNN nsnr=?=? =(1)(10.284)(750)537(/min)cc1
2πn2537 πCPTTW=?= = =0.72138384.6()MCCL6060
PPsPW =?=? =(1)(10.284)8384.66003.4()2mcM
pPPW=?=?=8384.66003.42381.2()cuMm2
R1ppW== =2381.22126()cuRcu2rR++0.1212
TT=0.7;,电子串电阻前后没有电~3LNTCI=φ?cos据~没有电、不电故Φ不电、Φ基本不电~CUcosT1m2Tm22
?电子电流基本不电。
解,P252 6 – 36
nn?15001460?1NS===0.027Nn15001
sE0.027399 NN2r===?0.0536()233116I 2N
22ss=+?=+?=(1)0.027(2.82.81)0.146λλmNmm
nn??15005001 s===0.67n15001
λ TTT2.82.8λmT2NMNNN ss=+?=+?=()10.67()14.59 m2TTTT0.80.8LLNN
'S4.59mRr=?=? =?(1)(1)0.05361.63()c2S0.146m
23
λ TλmT2NMNss=??()1【或, mTTLL
2.82.8TTNN=??=0.146()10.0213 20.80.8TTNN
S0.67Rr=?=? =?(1)(1)0.05361.63()c2S0.0213电果相同】
解,P252 6 – 38 I=20/3=11.547(A)N?
;,P=3IUcos?=3×20×380×0.87=11452.32(W)11NNN
P=Pη=11452.32×0.875=10020.8(W)21
P10.0208NT=9550=9550×=66(N?m)Nn1450N
T=KT=1.4T;,直接起电电,2stTNN
'降电起电电~电,~电有,U=U/kN1
'2T(U/k)T1.4T12stNstN==?=k==1.4?k=1.1822'TUkTTstNstN
U380'NU===322(V)k1.18
111';,Δ起电,I=I=kI=×7×20=46.6(A)3Y/ststIN333
111'T=T=KT=×1.4×T=0.46<>
所以~不可以半电起电。
1'';,T=TT=0.5TT=1.4T4stststNstN3
2 k=2.8?k=1.67
111'I=I=kI=×7×20=50(A)ststIN2k2.82.8
U380'NU===227.5(V)k1.67
解,P252 6 – 43
nn?750726?1Ns===0.032(1)Nn7501
sE0.032285 NN2r===?0.081()23365I 2N
24
22ss=+?=+?=(1)0.032(2.82.81)0.173λλmNmm
λ TTT2.82.8λmT2NMNNNss=??=??=()10.173()10.025 Am2TTTT0.80.8LLNN
ss=?=?=220.0251.975BA
srR+m2=?srm2
rR++0.0812.122 ss== =0.1734.7?mmr0.0812
P30NTNm=== 95509550394.6()Nn726N
2λT22.8394.6 mNTNm===789.2(.)B s4.71.975smB++ 1.9754.7ssBm
λ TTT2.82.8λmT2NMNNN ss()14.7()10.68=??=??=(2) cm2TTTT0.80.8LLNN
nsnr=?=? ?=?(1)(10.68)(750)240(/min)cc1
解,P253 6 – 44
n?n?7507261NS===0.032;,1Nn7501
ES 2850.0322NNr===?0.081()电子电阻, 23365I 2N
固有特性上的电界电差率,
22S=S(λ+λ?1)=0.032×(2.8+2.8?1)=0.1733mNmm固有特性上电的电差率,T = TLN
TTλλmNmN22SS=[?()?1]=0.1733×(2.8?2.8?1)=0.032AmTTLL
?RSSSS3.111c,R=(?1)r=r?S=+S=(+1)×0.032=1.2567221cSSr0.081112
n=(1?S)n=(1?1.2567)×750=?192.5rpm1
25
''Tn2'''PTnT×(?192.5)'9550N22;,2==?P=×30=?7.9545(kW)2TnPTnT×726NNNNNN
9550
'电机械功率,P=P+p+p=?7.9545+1.05=?6.9045(kW)mecmecs2
SP1?S1.2567×(?6.9045)mecP=p?p===33.8(kW)meccu2cu2S1?S1?1.2567
外串电子电阻的电耗, 33.8 - 1.5 = 32.3 kW
';,3P=?7.9545(kW2
解,P253 6 – 45
nn?750720?1NS===0.04;,1Nn7501
ES2130.04 2NNr===?0.0224()233220I 2N
22SS=+?= +?=(1)0.04(2.42.41)0.183λλmNmm
s=1TT=1.5起电电, ststN
λλλλTTTT'22mNmNmNmNSS=+?=+?[()1][()1]mstTTTT1.51.5ststNN
2.42.42=+?=[()1]2.851.51.5
'S2.85mRr=?=? =?(1)(1)0.02240.326()st2S0.183m
sss=?=?=?=2220.041.96(2) BAN
ss=TTT==2电~ BBN
λλTT2.42.422mNmN [()1]1.96[()1]3.65SS=+?= +?=mB2222TTNN
S3.65mRr=?=? =?(1)(1)0.02240.424()2S0.183m
解,P253 6 – 46
n?n?10009601NS===0.04;,1Nn10001
26
ES2200.04 2NNr===?0.0261()电子电阻, 233195I 2N
固有特性上的电界电差率,
22S=S(λ+λ?1)=0.04×(2.5+2.5?1)=0.192mNmm
P60NTNm== = 95509550596.9()Nn960N
;,电的电差率,1T = 530 Nm
λλTT2.5596.92.5596.9 22mNmNSS=??= ??=[()1]0.192[()1]0.0352AmTT530530LL
nSnr=?=? =(1)(10.0352)1000965(/min)AA1
;,电电机的电电电矩,T=530N?m2L
电电位能电电电矩,T=T?η=530×0.87=461.1(N?m)L1L
摩擦电矩,?T=T?T=530?461.1=68.9(N?m)LL1
'下降电电电机电上的等效电电电矩,T=T??T=461.1?68.9=392.2(N?m)LL1
λλTT2.5596.92.5596.9 22mNmNSS=???=? ??=?[()1]0.192[()1]0.0257Bm''TT392.2392.2LL
nSnr=?=?? ?=?(1)(1(0.0257))(1000)1025.7(/min)BB1
nn???1000(280)1CS===1.28;,3Cn10001
λλTT2.5596.92.5596.9 '22mNmN=+?= +?=[()1]1.28[()1]9.57SSmcC''TT392.2392.2LL
'S9.57mcRr=?=? =?(1)(1)0.02611.275()c2S0.192m
";,4=T461?.1NmS=1LD
λλTT2.5596.92.5596.9 ''22mNmN=+?= +?=[()1]1[()1]6.31SSmDD''''TT461.1461.1LL
''S6.31mD=?=? =?Rr(1)(1)0.02610.832()D2S0.192m
27
第七章 同步电电机解,P274 7 – 12
11λ===2;,10sinsin30θN
EUoN1TTm==sinθ;,电电电矩不电~,即不电。2NN?x1c
28
EU00max1msin90TxEE?max10max0maxc=====4λEUTEEsin0.5θoN1NoNNoNmsinθN?x1c
IEfmax0max== =40.52IEfNoN
励磁电流电增加到原电的倍。2
Tmaxλ= TEITT=【或,?不电~?max0maxmaxfNTN
II=III==2?当电~~?电~】 λ=2λλ==24ffNfffNmax
解,P274 7 – 13
P1300NPKw===1420.77();,11Nη0.915
3P1420.7710 1Ncos0.899?===NS36000152 N
0==26sin0.438??NN
;,2QUIk== =3sin360001520.438691.9(var)?NNNN
U6000NUV3464.1()===;,3N?33
22 EUUIx=++(cos)(sin)??oNNNNNNc??
22= + + =(3464.10.899)(3464.10.43815222.8)5876()V
Ixcos?15222.80.899 Ncsin0.53===θNE5876oN
当电出功率电电电~P1000Kw2
P10002PkW===1093()1η0.915
忽略电电电电阻~枢?。因电磁电流励不电~不电。P P IEM1foN
EUoN?msinθNPPx1093P1NMNcMsinsin0.530.4077 = == =θθNEU1420.77PPPoN?1MMNsinmθxc
?10θ==sin0.407724.1
29
22220IXEUEUcoV=+?=+? =2s58763464.1258763464.1cos24.13060.4()θ100cNNNN??
IX3060.41cIA===134.2()1X22.8c
3P109310 1cos0.784===?
336000134.2UI N1
?1sinsin(cos0.784)0.62==?
QUIk== =3sin36000134.20.62864.7(var)?NNNN
解,P274 7 – 14
?1oU=10000/3=5773.5(V)?=cos0.9=25.842;,1?N
P=3IUcos?=3×417×10000×0.9/1000=6500(kW)1NNN
P6300Nη===96.923%N6500P1
o;,2Q=Ptg?=6500×tg25.842=3148.1(kVar)11
22;, 3E=(Ucos?)+(Usin?+Ix)oNNNNc
22=(5773.5×0.9)+(5773.5×0.4359+417×14)=9838.7(V)
Ix××cos417140.9?Ncsin===0.534θNE9838.7o
P6300NP===6500(kW)1η0.96923
P65001I===375.3(A)?3Ucos3101××
2222 E=U+(Ix)=5773.5+(375.3×14)=7806(V)oc
×E7806404oI=I==320.54(A)ffNE9838.7oN
;,忽略电电电电阻~枢。因电磁电流励不电~不电。4P = P IEM1fo
P4000/0.96923Msinθ=sinθ=×0.534=0.339NP6500MN
?10 δ==sin0.33919.82
22IXUEUE=+?2cosδsNNNNφφ0
30
220= 5773.59838.725773.59838.7cos19.824822()+? =V
Ix4822sIA===344.43() x14s
SUIKVA== =3310000344.435965.7()N
2222 QSPK=?=?=5965.741274307.8(var)11
EU4000oPmUI=== sin3cosθ?;,5M0.96923xc
4000ocos0.571455.15??== =
30.9692310417
4000oQ=Ptg?=×tg55.15=5927(kVar)110.96923
22 E=(Ucos?)+(Usin?+Ix)oNc
2o2=(5773.5×0.5714)+(5773.5×sin55.15+417×14)=11078.6(V)
×E11078.6404oI=I==454.91(A)ffNE9838.7oN
31
32
33
范文二:电机原理及拖动
第一章 第1页
第一章 教案
周次 第1周,
章节 绪言
名称 1-1直流电机工作原理结构;1-2直流电机的结构
1-3电机磁场?1-4直流电机感应电势和转矩
授课 理论课(?);实验课教学 4
方式 ( );实习( ) 时数 学时 教学目的及 要求掌握:
要求 1直流电机工作的核心物理现象:电磁感应规律;
2直流电机的工作原理、直流电机感应电势和转矩的计算;
3直流电机的不同励磁绕组结构及励磁方式。
教学内容提要
1( 电机及电力拖动技术的应用、发展以及在本专业学科领域的地位和作用 2( 直流电机的工作原理;
3( 直流电机的结构;
4( 直流电机的铭牌参数;
5( 电机的四种励磁方式;
6( 直流电机感应电势和转矩的计算。
1. 如何分析直流电机中的电磁感应规律。
教学重2. 直流电机的换向器如何实现直流—交流,交流—直流的变点与难换。
点 通过数学推导正确解释直流电机的特征量(感应电动势和电磁
转矩)的物理含义。
讨论练
习和作
业
教学手多媒体与其它方式结合
段
学时分第一次课:1,2,3;第二次课: 4,5,6 配
参考资1《电机与拖动基础》 刘启新 中国电力出版社 料 2《电机与拖动基础》 宋银宾 机械出版社
3《电机与电力拖动》 顾绳谷 合肥工业出版社
4《电机原理及拖动》 彭鸿才 机械工业出版社
1 电信学院控制系
第一章 第2页
绪论 一、电机及电机学概念
1.电机定义:是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。
2.电机分类:(按运动方式分类)
静止电机-----------------变压器 电机 直流电机
旋转电机
交流电机 异步电机
同步电机 二、本课程的任务
1. 电机学及性质:专业基础课
2. 基本要求:
了解电机、变压器的基本结构
掌握正常稳态运行时的分析方法
了解空载运行和负载运行时电机内部的物理情况
掌握电机的运行特性
掌握电机的基本实验方法和操作技能
3.本门课学习方法:?抓住主要矛盾;
?理论联系实际;
?善于运用对比的方法。 三、电机在国民经济中的作用
1. 电能是现代常用的一种能源
2. 电机是一种进行机电能量转换的电磁机械装置
3. 电机在工农业生产、航空航天等起重要作用。
磁 路
1.1磁路基本定律
一、 磁路的概念
1. 两种常见的磁路
2 电信学院控制系
第一章 第3页
2.主磁通和漏磁通
二、磁路基本电磁定律
1.全电流定律—安培环路定律
Hl,NI Hdl,NI,,,l
电流方向的判断:凡导体电流的方向与积分路径的方向符合右手螺旋关系,则电流
为正,反之为负。
lFl,,,FR 2.磁路欧姆定律: , m,RS,Sm
铁磁材料的不为常数。 Rm
d,d,e,,,,N3.电磁感应定律: dtdt
e,Blv变压器电动势:同上;运动电动势:
判断方向:右手定则。
f,Bil4.电磁力定律:
判断方向:左手定则(主要用于分析旋转电机的电磁转矩) 1.2常用铁磁性材料及其特性
一、 铁磁物质的磁化
铁磁材料:铁、镍、钴及其合金
二、 磁化曲线
B,f(H)1.磁化曲线:
特性:?具有高的导磁性能;?磁化曲线呈非线性(饱和特性) 2.磁滞回线
H,0磁滞现象:B的变化总是滞后H的变化;时的值,称为剩磁; BBr三、 铁磁材料
软磁材料:,高,小,磁滞回线窄而长,如:铸钢、硅钢片、制作电机铁Br
心;
3 电信学院控制系
第一章 第4页
硬磁材料:μ不高,Br大,磁滞回线宽,如:铁氧体、钕铁硼等制造永久磁铁;四、磁滞损耗和涡流损耗
2?磁滞损耗:磁畴之间产生摩擦而产生的, p,fBhm
222?涡流损耗:涡流与铁心电阻相作用产生的损耗, p,fBd/RFeme
1.32p,fB?铁损:磁滞损耗+涡流损耗,。 fem
第一节 直流电机的基本工作原理
一、基本工作原理
直流电机的构成
(1).定子:主磁极、换向磁极、机座、端盖、电刷装置;
(2).转子:电枢铁心、电枢绕组、换向装置、风扇、转轴
(3).气隙
**注意:同步电机—旋转磁极式;直流电机—旋转电枢式。
1.直流电动机的工作原理:实质上是一台装有换向装置的交流电动机;
(1) 原理:带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩,推动转
子转动起来
(2) 特点:f=BiL
a、 外加电压并非直接加于线圈,而是通过电刷和换向器再加到线圈
b、 电枢导体中的电流随其所处磁极极性的改变方向,从而使电磁转矩的方向
不变。
c、 电枢电动势——反电势(与I反向);电磁转矩——驱动转矩(与n同向) **说明:直流电机是可逆的,它们实质上是具有换向装置的交流电机。 2、脉动的减小——电枢绕组由许多线圈串联组成
第二节 直流电机的基本结构
一、主磁极——建立主磁场(N、S交替排列)
a、 主极铁心——磁路,由1.0~1.5mm厚钢板构成
b、 励磁绕组——电路、由电磁线绕制
二、机座——磁路的一部分(支承)框架,钢板焊接或铸刚
三、电枢铁心——磁路,0.5mm厚硅钢片叠压而成(外圆冲槽)
四、电枢绕组——电路。电磁线绕制(闭合回路,由电刷分成若干支路)
4 电信学院控制系
第一章 第5页
五、换向器——换向片间相互绝缘(用云母或塑料)
六、电刷装置
a、 电刷——石墨或金属石墨
b、 刷握、刷杆、连线(铜丝辨)
七、换向极——改善换向,由铁心、绕组构成(放置于主极之间或绕组与电枢
绕组串联)
三、励磁方式
1.定义:主磁极的激磁绕组所取得直流电源的方式;
2.分类:以直流发电机为例
分为:他激式和自激式(包括并激式、串激式和复激式)
他激:激磁电流较稳定;并激:激磁电流随电枢端电压而变;串激:激磁电流随负载而变,由于激磁电流大,激磁绕组的匝数少而导线截面积较大;复激:以并激绕组为主,以串激绕组为辅。
**说明:为了减小体积,小型直流电机采用永磁式。
7( 直流电机的型号和额定值(type and rated values) 1.型号: Z 2-9 2
铁心长度代号
机座号
第二次改型设计
直流
2.额定值
?额定功率:发电机P:输出电功率;电动机P:输出机械功率; NN
?额定电压:U; N
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第一章 第6页
?额定电流:I; N
?额定值之间的关系:电动机:P= UIη。 NNNN
第三节 空载和负载时直流电机的直流电机的磁动势和磁场 一、 空载时直流电机的气隙磁场
1、 主磁通和漏磁通
2、 气隙磁场波形图
3、 特点:(1)I单独产生,即F单独产生;(2)平顶波 (3)几何中性线B为零
二、 负载时的电枢磁动势——电枢电流I
(一)交轴电枢磁动势
1、 电刷放在几何中性线
2、 电刷是电枢电流的分界线
3、 磁动势分布波形为三角形
4、 磁场波形——马鞍形
5、 电刷位于几何中心线上,F为交轴电枢磁动势
6、 磁动势的计算
(1) 电负荷(线负荷)A——电枢表面单位长度上的安培导体数 A=Z*I/π*D
式中:Z——电枢绕组总导体数
I——导体内的电流(即支路电流)
D——电枢直径(外径)
(2) 距原点为+x及-x的闭合回路的磁动势(两个磁极即一对磁极)
(3) 距原点x处每个气隙的磁动势(即每极磁动势) (4) 交轴电枢磁动势的最大值(距原点τ/2处,即几何中型线处) (二)直轴电枢磁动势
若电刷从几何中性线移过β角,则可把电枢磁动势Fa分解成Fad和Fag
交轴磁动势Fag=A(τ /2—b )(安/极)
直轴磁动势Fad=Ab (安/极)
6 电信学院控制系
第一章 第7页
三、 电枢反应
1.概述
空载:气隙中磁场仅由主磁场的激磁磁动势产生(F=NI) fff负载:F+电枢磁动势 f
电枢反应定义:电枢磁动势对激磁磁动势的作用使气隙中的磁场发生变化。
2.主磁场:以主磁极的轴线对称分布
,0,, IFff,:只增加磁路饱和作用,
几何中性线:两相邻主磁极的轴线对称分布,此处B=0;
物理中性线:B=0处的直线位置
3.电枢磁场:总是以电刷相接触的换向片相连的导体为界 交轴电枢反应磁场:与主磁场垂直
4.电枢反应性质
?电刷在几何中性线时的电枢反应
性质:交轴电枢反应;
作用:使气隙磁场畸变;使气隙磁场削弱; ?电刷不在几何中性线时的电枢反应
双反应理论:F,F,F,分直轴和交轴分别分析; aadaq
交轴:同?;
直轴:根据电机性质不同,有去或助磁作用。 四、 换向概述
(一)、换向过程
1.换向定义:从+i到-i的过程; aa
2.换向周期:T,几毫秒; k
3.换向原因:电磁、机械、电化学和电热
(二)、换向元件中的电动势
主要分析电磁原因:换向过程中换向元件的电动势不为零。
dieL1.电抗电动势e: 从+i到-i? ,,r aardt
7 电信学院控制系
第一章 第8页
方向:由楞次定律知,阻碍换向,与换向前相同; 2.旋转电动势e k
物理中性线偏移几何中性线B?0??由于电枢反应影响e=BLv?0
方向:对换向起阻碍作用,与换向前同,其大小与电机的转速及负载大小有关。
(三)、改善换向的方法
1.换向的不良后果:产生火花;
火花等级:
2.改善换向的方法?装设换向磁极;
?增加换向回路的电阻;
?电刷移到气隙磁场的物理中性线附近。
第四节 直流电机的感应电动势和电磁转距 一、电枢绕组的感应电动势
Za1( 电枢绕组的感应电动势—— 一条支路的感应电动势(即根导体) Ea2a
2( 的计算: Ea
,
.(1)一根导体产生的平均电动势:=lv Beeaavav
,
,Dna..式中:Ba = =l 60,l,l
,Dna,Dn, = ,,a,6060
,Da
2,D2paZp = ,,,n60p
(2)一条支路的电动势,即电枢电动势Ea 602.pZZaaaEa== =n=n e,nC,,ave6060a22
, 式中: —每极磁通量; aa
8 电信学院控制系
第一章 第9页
r n—转速(); min
Ea—电枢电动势(V);
Ce—电动势常数。
,,KI,,I当不计饱和时: 即 ff
60, ECnCKICI,aeeffaff?,,,,
,22,n60,式中: ; ?,,?,n,
6060C2e Caf—运动电动势常数() ,CK,aff
二、直流电机的电磁转距 21( 直流电机的电磁转距——全部电枢导体产生的电磁转矩 2( Te的计算
f,Bl(1) 一根导体所受点电磁力: favia avav
(2) 全部电枢导体产生的电磁转矩,即直流电机的电磁转矩 ,
,p,2p,Bav=== Da,l,al2,Dlp
DDD2aaaTe=Zafav=Zaavlia = Zal Ia/ 2a B,Dl222a
pZa,,,, ICI2aTa,a,式中: —每极磁通量(Wb) ;
—电枢总电流(A) ; Ia
—电磁转矩(N*m); T..e
pZa C转矩常数() ,T2,CT
a
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第一章 第10页
当不计饱和时: ?,,KIff
?,,,TCICKIICII,etaTffaaffa
60式中: CCKCK,,afTfef,
60Ce(同运动电动势常数) ,2,CKaff
三、C与C的关系 eT2C,9.55C Te
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第一章 第11页
周次 第2周
章节 ?1-5 他励直流电动机运行特性
名称 习题课
授课 理论课(?);实验课( );实习( ) 教学 4 方式 时数 学时 教学目的及 要求掌握:1直流电机的基本运行方程式;
要求 2电动机的工作特性分析;
3电动机运行时的损耗分析。
时间 教学内容提要 分配 1(直流电机的换向。 第一次课:1 2 2(直流电机的电势平衡方程式,转矩平衡方程式。 第二次课:3 4 3 他励直流电动机工作特性。
4 他励直流电动机的有关计算。
教学重点与难点 换向的电磁过程。直流电机的电势平衡方程式,转
矩平衡方程式的稳态和动态表达的异同。 讨论练习和作业 讨论:1 如何分析直流电动机的电枢回路的电动势平衡问题,
2( 直流电动机当速度n=0时,电磁转矩是否为零,
当电枢电流为零时,电动势是否为零,
3( 换向机的如何正确安装,
教学手段 多媒体与其它方式结合
参考资料 1《电机与拖动基础》 刘启新 中国电力出版社
2《电机与拖动基础》 宋银宾 机械出版社
3《电机与电力拖动》 顾绳谷 合肥工业出版社
4《电机原理及拖动》 彭鸿才 机械工业出版社
11 电信学院控制系
第一章 第12页
第五节 直流电机的基本方程 一、电动势平衡方程
E,U,IR,2,Uaaab
式中::电枢回路总电阻;:正、负电刷电压降,一般为0.6,2伏; R2,Uab
发电机:取“+”;电动机:取“-”;
忽略电刷压降,则 E,U,IRaaa
**结论:发电机:;电动机:;即根据与U的大小判断直流电E,UE,UEaaa机的运行状态。
二、直流电机的功率平衡方程
以并激直流电动机为例:
p,p pCuaCufad
P Pem P 12
(电能)
定子 转子
p=p+p 0mecFe电动机:P,P,p,p,p em1CuaCufb
P,P,p,P,p 电能?机械能 ,2em01
P2,,,100%电机效率: P1
三、转矩平衡方程
1.发电机: T,T,Tem10
2.电动机: T,T,Tem20
四、直流电机的可逆性
改变电机的外界条件,可以改变其运行状态。
例:直流发电机由原动机拖动并入电网运行时,若去掉原动机,n??Ea?当 Ea<>
时,Ia反向,电动运行.。
四、直流电动机的运行特性
1( 转矩—转速特性(机械特性)
12 电信学院控制系
第一章 第13页
,电磁转矩Te与转速n之间的关系曲线:n=f(Te)或Te= f(n) (1)n=f(Te)与励磁方式有关
(2)自然(固有)机械特性与人工(人为)机械特性
,,, 固有机械特性: U=UN ; Rfj=0; N人工机械特性:;;Rfj?0 U,U,,,NN
(3)硬特性与软特性
2( 工作特性——指U=U= 常数R=0时n,T,η与P的关系曲线 Nfje2
(1) 转速特性 n=f(P)或n=f(I) 2a
(2) 转矩特性 Te=f(P) 2
(3) 效率特性 η=f(P) 2
一、并励直流电动机的运行特性
(一) 转矩—转速特性——指U=U=常数,R=常数,n=f(T) Nfe
1( 接线图
2( 表达式E=U-IR=Cnφ; I=T/Cφ aaaeaeT2 n=(U-IR)/Cφ=U/Cφ-RI/Cφ=U/Cφ-RT/CCφaaeeaaeeaeTe2=n-RT/ CCφ 0aeTe
3( N=f(T)曲线 *特点:硬特性 e
4( 引起n下降的原因
T2??Te??Ia??IaRa??n?
2 ??φ??n?R/ CCφ??n? 0aTe(二) 工作特性
1( 转速特性n=f(I)或n=f(P) a2
(1) 表达式
(2) 分析:P??T??T??I??n? 22ea
(3) 并励直流电动机的转速调整率?n
?n=(n-n)/n 0NN
*?n=(3~8)%励磁绕组不允许断开
2( 转矩特性
(1)表达式
(2)分析
3( 效率特性
同其它电机:
可变损耗等于不变损耗时,,,,习题 max
13 电信学院控制系
第一章 第14页
例1-1 有一台他励直流电动机,千瓦,伏,安,P,40U,220I,210eee
转,分,欧,,试求额定状态下的: p,1%PR,0.078n,1000fjeee
(1)输入功率和总损耗p; P,1
(2)铜耗、电磁功率和铁耗与机械损耗之和; p,ppPFejcudc
(3)额定电磁转矩,输出转矩和空载损耗转矩 。 MMM0dc2
解:通过本例帮助读者熟练地掌握他励直流电动机的能量平衡关系和转矩平衡关系。
因此我们可结合功率流程图得出下列关系式:
P,p,P;P,P,p,p,p;P,UI1cudcdc2jFefj1ee
2P,EI,T,;p,IR;T,T,T dcssdccussdc20
PpPdc02 T,,,;T,;T,,T,TCIdcTs20dc2,,,
应用题中所给出的数据,可计算出:
输入功率: P,UI,220,210,46200瓦,46(2千瓦eee
p,P,P,46(2,40,6(2千瓦 总损耗: ,1e
22 铜耗: p,IR,210,0.078,3440瓦,3.44千瓦cuss
电磁功率: P,P,p,46.2,3.44,42.76千瓦dc1cu
或 P,EI,(U,IR)I,42.76千瓦dcsseese
p,p,P,P,p,42.76,40,0.4,2.36千瓦 Fefjdcefj
3P42.76,10dc 电磁转矩:。 T,,,408牛,米dc,n2,e
60
14 电信学院控制系
第一章 第15页
,,U,IRees,,或( T,CT,I,9.55,C,I,408.36牛,米dceEe,,ne,,
(上面两种计算结果有误差,是由系数9(55造成的)
3P40,102输出转矩: M,,,382牛,米2,n2,e
60
空载损耗转矩: T,T,T,T,T,26.5牛,米0dc2fz0
,,pppPFejfj0T,,,26.5牛,米或: 0,,
例1—2 电机的技术数据与例1-1同,试求:
'(1)理想空载转速 与实际空载转速 ; nn00
(2)如额定负载不变,但在电枢回路串入0,1欧的电阻,求串电阻后电机的稳定电枢电流和转速;
(3)在额定负载情况下,电枢不串电阻和串入0(1欧电阻时的电机效率,
U,IRees,,,0.2036C解:(1)因为伏,转,分,所以: Ene
U220en,,,1080理想空载转速转,分 0C,0.2036E
C,,9.55,C,,1.9457牛,米/安TE
T26.50I,,,13.57实际空载电流 安 0C,1.9457M
UIR,220,13.57,0.078'eS0n,,,1075实际空载转速转,分 0C,0.2036E
(2)因为他励电动机磁通没有变化,所以负载转矩不变,则电枢电流的稳定值不变
(即)。所以在串有0(1欧电阻的情况下的转速为: I,Iswe
15 电信学院控制系
第一章 第16页
UIR,(,0.1)220,210(0.078,0.1)eeSn,,,897转,分 C,0.2036E
(3)不串电阻时的电机效率为:
,,p,,, ,,1,,100%,86(58, ,,P1,,
串入电阻0(1欧后,电枢回路的铜耗增加了,所以总损耗也加大了。
'2p,p,I,0.1,6.2,4.41,10.61 千瓦 ,,e
',,p10.61,,,,, 所以 77(24%。 ,,1,,100%,1,,100%,,,,,P46.2,,1,,
16 电信学院控制系
范文三:电机原理及拖动
电机原理及拖动
MATLAB 仿真实验报告
学院:电信学院
班级:自动化(3)班 姓名:
学号:08220321
直流电动机的恒磁通起动
一、实验目的:
初步了解并研究直流电动机的恒磁通起动时的电压、电流以及转速特性的变化趋势,并学会画曲线图。
二、实验原理:
直流电机在一种条件下可以作发电机运行,而在另一种条件下可作电动机运行,是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。
把一台处于静止状态的电动机接通电源后,拖动负载转动起来,称为起动。改变电源电压,在磁通等于额定磁通以及电枢回路不串电阻的情况下,对应不同的电枢电压人为机械特性的理想空载转速不同。由于电机电压不能超过额定值,所以通常只在额定值以下改变电源电压。
三、仿真实验模型:
1. 实验SIMULINK 模型如下图所示:
2. 模型信息
中文信息:这个演示程序模拟斜坡的直流电机的恒磁通启动 5马力 额定电压 240V 额定转速1200转每分钟 额定扭矩=30N.m
Information : This demo simulates the ramp start of a DC motor
with constant field or pm excitation (5 hp 240V 1200 rpm) rated torque Tr = 30 N.m
四、实验结果分析
根据直流电机启动的原理, 运行结果应符合公式如下|: 转速特性 :
=-n =I a
C e ΦNC e ΦNC e ΦN
(1) 速度变化曲线如下图所示:
如图所示,当电源电压以线性关系增大至额定电压时,转速也随之增大到额定转速,并进入稳定运行状态。
(2) 电压变化曲线
如图所示,电源电压线性升高至额定电压。
(3)电流变化曲线
根据上图所示,当电源电压以某一个斜率增大时,电枢电流也以近似呈线性关系增大并达到最大值,当电源电压达到额定值后,电枢电流随之降为额定电流。
五、实验总结:
1. 在直流电机的恒磁通起动过程中,当磁通等于额定磁通且在电枢回路不串电阻的情况下,改变其电源电压,人为机械特性的理想空载转速与电源电压成正比,但其斜率不发生变化。
2. 当电枢电流近似线性关系增大到最大值且电压增大为额定电压后,电枢电流降为额定电流(如不在改变其他条件将保持额定电流不变)。
2010/7/5
范文四:电机原理及拖动试题
《电机原理及拖动》试题
一、填空题(每空1分,共25分)
1、使用互感器时电流互感器二次侧近似 ,所以不能接入熔断器 。
2、磁分路铁式电焊变压器在铁心的两柱中间装有一个活动的_ _。改变二次侧绕组的接法即可达到改变匝数和改变_ 的目的
3、电动机的启动是指电动机从 开始转动,到正常运转为止的这一过程。笼型异步电动机的启动有 、 等两种。
4、异步电动机的调速方法有 、 、 几种。
5、三相异步电动机的电气制动有 、 、再生制动等三种。
6、变频调速是改变 从而使电动机的同步转速变化,达到调速的目的。
7、电动机是一种将 转换为 的动力设备。按其所需电源不同,电动机可分为 和 。
8、三相异步电动机的转子的转速总是 旋转磁场的转速,因此称为异步电动机。
9、三相异步电动机均由 和 两大部分组成的。
10、电动机按其功能可分为_ 电动机和_ _电动机
11、电动机的工作原理时建立在_ 定律、_ 定律、
电路定律和电磁定律等基础上的。
12、电动机工作在 时,铁心中的磁通处于临界饱和状态,这样可以减少电动机铁心的 。
二、判断(每小题1分,共10分)
1 、“异步”是指三相异步电动机的转速与旋转磁场的转速有差值( )
2、三相异步电动机没有转差也能转动( )
3、负载增加时,三相异步电动机的定子电流不会增大( ) 4、不能将三相异步电动机的最大转矩确定为额定转矩( )
5、三相异步电动机的转子铁心可以用整块铸铁来制成( )
6、三相定子绕组在空间上互差120o电角度( )
7、 为了防止短路造成危害,在电流互感器和电压互感器二次侧电路中,都必须装设熔断器( )
8、电焊变压器的输出电压随负载电流的增大而略有增大( )
9、 动圈式电焊变压器改变漏磁的方式是通过改变一次侧、二次侧绕组的相对位置而实现的( )
10、自耦变压器的一次侧从电源吸取的电功率,除一小部分损耗在内部,其余的全部经一次、二次侧之间的电磁感应传递到负载上( )
三、选择(每小题2分,共20分)
1、将自耦变压器输入端的相线和零线反接,( )
A. 对自耦变压器没有任何影响 B.能起到安全隔离的作用
C. 会使输出零线成为高电压而使操作有危险 D.无任何影响
2、自耦变压器的功率传递主要是( )
A. 电磁感应 B.电路直接传导 C.两者都有 D.两者均无
3、 三相异步电动机在启动过程中电流将( )
A. 变大 B.变小 C.不变 D.无法确定
4、磁分路铁式电焊变压器二次侧接法一定,其焊接电流最大时,动铁芯的位置为( )
A 最内 B最外 C中间 D.无法确定
5、带冲击性负载的机械宜选用( )异步电动机
A. 普通笼型 B.高启动转矩笼型 C.多速笼型 D.绕线电机
6、转速不随负载变化的是( )电动机
A. 同步 B.异步 C.异步或同步 D.无法确定
7、能用转子串电阻调速的电动机为( )异步电动机
A. 普通笼型 B.绕线式 C.多速笼型 D.无法确定
8、功率消耗较大的启动方法是( )
A.Y-△降压启动 B.自耦变压器降压启动
C. 定子绕组串电阻降压启动 D.无法确定
9、变电源电压调速只适用于( )负载
A. 风机型 B.恒转钜
C. 起重机械 D.无法确定
10、下列方法中属于改变转差率调速的是( )调速
A. 变电源电压 B.变频
C. 变磁极对数 D.以上都不是
四、问答题(每小题5分,共25分)
1、三相绕线感应电动机的启动有那些?
2、分析异步电动机为什么采用Y/△启动?
3、三相异步电动机为什么采用降压启动?
4、简单分析反接制动的原理。
5、旋转磁场产生的两个条件
五、计算(每小题10分,共20分)
1、两台异步电动机的额定功率都是P N =40KW,额定转速分别为2960r/min
和1460r/min,求对应的
额定转矩有多少?
2、某台三相异步电动机的额定转速n N =720r/min,试求该电机的磁极对
数和额定转差率;另一台4极电机额定转差率S N =0.05求该电机的额定转速。
范文五:电机原理及拖动章节复习
电机原理与拖动复习
第一章
1、什么情况下用左手定则、右手定则?
2、涡流损耗与磁滞损耗
3、区分式1-9与式1-12的物理意义及
4、磁滞回线、剩磁
5、电机和变压器的磁路常采用什么材料制成,这种材料有那些主要特性?
第二章第三章
1、直流电机的原理
2、直流电机为什么需要换向?
3、直流电动机与发电机的电磁转矩的性质各是什么样的?
4、直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向有何关系?
5、如何通过U 和E 来判断直流电机工作在电动机还是发电机状态?(计算)
6、直流电机空载和负载运行时,气隙磁场各由什么磁动势建立?负载后电枢电动势应该用什么磁通进行计算?
7、直流电机电枢绕组为什么必须是闭合的?
8、转矩折算的原则、飞轮转矩折算的原则
9、恒转矩负载有哪2种?各有什么特点? 恒功率负载的特点?风机泵类负载的特点?
10、稳定运行点判断
11、起动方法有哪些?
12、静差率与调速范围,
13、调速的方法有哪些?
14、他励直流电动机有哪三种制动方法,制动过程是怎么样的?其中消耗能量最多的方法哪种制动?
第五章
1、变压器的原理
2、变比、阻抗变换
3、变压器的正弦主磁通对应 励磁电流,正弦励磁电流对应 主磁通
4、为什么可以把变压器的空载损耗近似看成是铁耗,而把短路损耗看成是铜耗?变压器实际负载时实际的铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗有无区别?为什么?
5、T 型等效电路图
6、在采用标幺制计算时,额定值的标幺值为多少?
7、引起变压器电压变化率变化的原因
8、什么时候变压器的效率最高?
9、变压器的损耗主要是
10、变压器时钟表示法:以什么作为长针?什么为短针?
第六、七章
1、异步电动机的原理,为什么叫异步?为什么只有异步时才能产生有效的电磁转矩?
1、旋转磁场的特点,转子的旋转方向决定于什么因素?
2、极距、槽距角的计算
3、转差率S 与异步电机三种状态的关系
4、为什么采用短矩和分布绕组能削弱谐波电势?为削弱5次谐波和7 次谐波电势,节距选多大比较合适?(绕组系数公式)
5、高起动性能的特殊笼式(深槽式)异步电动机基本工作原理是什么?
第8章
1、同步电机原理
2、三种状态
3、功率角的物理意义
练习题
一、填空题
1. 一台并励直流电动机,如果电源电压和励磁电流f 不变,当加上一恒定转矩的负载后,发现电枢电流超过额定值,有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流,此方法 电枢回路串电阻调速 。串入电阻后,电动机的输入功率P 1将不 不变 ,电枢电流I a 下降 ,转速n 将 下降 ,电动机的效率η将 下降 。
2. 一台单相变压器额定电压为380V/220V,额定频率为50HZ ,如果误将低压侧接到380V 上,则此时Φm I ,I 0 ,Z m ,p Fe 。(增加,减少或不变)
3.单相绕组的基波磁势是 ,它可以分解成大小 ,转向 ,转速 的两个旋转磁势。
4.三相感应电动机空载时运行时,电机内损耗包括 , , ,和 ,电动机空载输入功率P 0与这些损耗相平衡。
X m 5.铁心饱和程度增加,则感应电机的激磁电抗 。
6.绕线型感应电动机转子串入适当的电阻,会使起动电流 ,起动转矩 。
7.增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 , 。
8.变压器副边的额定电压指 。
9.如果感应电动机运行时转差率为s ,则电磁功率、机械功率和转子铜耗之间的比例是P e :P Ω:p Cu 2= 。
10.一台三相八极感应电动机的电网频率50Hz ,空载运行时转速为735转/分,此时转差率为 ,转子电势的频率为 。当转差率为0.04时,转子的转速为 ,转子的电势频率为 。
11.若感应电动机的漏抗增大,则其起动转矩 ,其最大转矩 。
12. 电磁功率与输入功率之差,对于直流发电机包括 损耗;对于直流电动机包括 损耗。
13.串励直流电动机在电源反接时,电枢电流方向 ,磁通方向 ,转速n 的方向 。
14. 三相感应电动机运行时,若负载转矩不变而电源电压下降10%,电机的同步转速n 1______,转子转速n ______,主磁通Φm _____,功率因数cos ?1_____,电磁转矩T em ______。(不变,下降,上升)
15.确定感应电势的方向用_____,确定电磁力的方向用_____,确定电流产生磁通的方向用______。
16.直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是_________,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向_________。
17.他励直流电动机带位能性负载额定运行时, 若要实现匀速下放重物, 可采用以下三种方法实现,即______、__________、_________,其中消耗能量最多的方法是_________。
18.引起变压器电压变化率变化的原因是 。在采用标幺制计算时,额定值的标幺值为 。
19.三相感应电机转速为n ,定子旋转磁场的转速为n 1,当n
态;当n >n 1时为运行状态;当n 与电磁转矩反向时为运行状态。
20.一台频率为50Hz 的三相交流电动机,定子采用双层短距分布绕组,定子总槽数Z 1=54,
极对数p=3,线圈的节距为y 1=8槽,则极距为 槽,槽距角为 ,基波短距系数
为 ,基波分布系数为 。
21.当异步电机的三相绕组接上三相对称电流时,定子三相绕组所产生的合成磁场是 。当A 相电流达最大,则定子合成磁场位于 相绕组的轴线上。
22.直流电机电枢绕组元件流过的电流是,流过正负电刷的电流是。
23.直流发电机中电枢绕组产生的电磁转矩是 的转矩,直流电动机电枢绕组电势的方向与电枢电流的方向 。
24.直流电机的U >E a 时运行于_ ,U <E a 时运行在 。
25.转矩折算的原则是, 飞轮转矩折算的原则是。
26.变压器的正弦主磁通对应 励磁电流,正弦励磁电流对应 主磁通。(正弦波 平顶波 尖顶波)
27.对于工频为50Hz 的供电电源,两极电机的同步速为 ;四极电机的同步速为 。
28.当转差率s>1时,异步电机工作在 状态;当转差率s<0时,异步电机工作在>0时,异步电机工作在>
29.。。
二、选择
1. 一台他励直流电动机:U N =110V,2P=4,额定运行时电枢电流为5A ,其额定功率为 。
(A )5.5kW (B )11kW (C )22kW
2. 在直流电机中,公式E a =Ce Φn 和T=CT ΦI a 中的Φ指的是 。
(A)每极合成磁通 (B)所有磁极的总磁通 (C)主磁通每极磁通
3. 一台他励直流电动机额定电压为220V ,拖动恒转矩负载稳定运行在某一转速上,电枢电流为28A ,今将电压降低到110V 而每极磁通保持不变,则稳定以后的电枢电流等于 。
(A )14A (B )28A (C )56A
4. 他励直流电动机电枢回路串入附加电阻时,如果负载转矩不变, 则此电动机的 。
(A )输出功率P 2不变 (B )输入功率P 1不变 (C )电磁功率Pem 不变
5. 他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,降低电源电压,电动机的转速将 。
(A )上升 (B )不变 (C )下降
6. 一台直流发电机,电刷位于几何中性线上,如果磁路不饱和,这时的电枢反应对磁场的影响是 。
(A )去磁 (B )増磁 (C )不去磁也不増磁
7. 三相异步电动机的转速n 越高,其转子电路的感应电动势E2 。
(A)越大 (B)越小 (C)不变
8. 并励直流电动机的额定电流I N ,额定电枢电流I aN 和励磁电流I fN 三者的关系为 。
(A)IN =IaN +IfN (B )I N =IaN =If (C )I N =IaN -I fN 第一页 共二
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9. 一台并励直流发电机如欲改变其电枢两端的正负极性, 应采用的方法是 。
(A )改变原动机的转向 (B )改变励磁绕组的接法 (C )以上都是
10. 一台直流电动机在额定电压下空载起动,和在额定电压下半载起动,两种情况下的合闸瞬时起动电流 。
(A )前者小于后者 (B )两者相等 (C )后者小于前者
11. 一台直流发电机,由额定运行状态转速下降为原来的30%,而励磁电流及电枢电流不变,则 。
(A )E a 下降70% (B )E a 下降30% (C)端电压下降30%
12. 并励直流电动机调速时,若允许的最大静差率不变,则电枢回路串电阻调速与降低电源电压调速相比,调速范围是 。
(A )前者比后者大 (B )前者比后者小 (C )两者相同
13. 直流电动机的额定功率指 。
(A)转轴吸收的机械功率 (B)转轴输出的机械功率 (C)电枢端口吸收的电功率
14. 一台三相电力变压器S N =560kVA,U 1N /U2N =10000/400(v),Dy 接法,负载时忽略励磁电
流,低压边相电流为808.3A 时,则高压边的相电流为 。
(A) 808.3A (B) 56A (C)18.67A
15. 三相变压器二次侧的额定电压是指原边加额定电压时二次侧的 电压。
(A)空载线 (B)空载相 (C)额定负载时的线
16. 升压变压器,一次绕组的每匝电势 二次绕组的每匝电势。
(A)等于 (B)大于 (C)小于
17. 三相感应电动机等效电路中的附加电阻(1-s)R’/s 上所消耗的电功率应等于 。
(A)输出功率P 2 (B)电磁功率P em (C)总机械功率P m
18. 如果有一台三相感应电动机运行在转差率为s=0.25,此时通过气隙传递的功率有 。
(A)25%的转子铜耗 (B)75%是输出功率 (C)75%是全机械功率
19. 三相感应电动机电磁转矩的大小和 成正比
(A)电磁功率 (B)输出功率 (C)输入功率
20. 三相异步电动机的旋转方向决定于 。
21.电压与频率都增加5℅时,穿过铁芯线圈的主磁通 。
( A ) 增加 ( B ) 减少 ( C ) 基本不变
22.一台三相感应电动机拖动额定恒转矩负载运行时若电源电压下降10%此时电机的电磁转矩( )。
( A ) T =T N ( B ) T =0. 81T N
( C ) T =0. 9T N ( D ) T >T N
23. 把直流发电机的转速升高20℅,他励方式运行空载电压为U 01,并励方式空载电压为U 02,则 。
(A)U 01= U 02 (B)U 01< u="" 02="" (c)u="" 01=""> U 02
24.一台三相电力变压器S N =560kVA,U 1N 2N =10000/400(v), D,y接法,负载时忽略励磁电流,低压边相电流为808.3A 时,则高压边的相电流为 。
(A ) 808.3A ( B) 56A
(C ) 18.67A ( D)32.33A
25.起动直流电动机时,磁路回路应 电源。 第一页 共二 页
A ;与电枢回路同时接入,
B :比电枢回路先接入,
C :比电枢回路后接入。
26.单相变压器通入正弦激磁电流,二次侧的空载电压波形为 。
A 正弦波 B 尖顶波 C 平顶波
27.三相变压器的变比是指_____之比。
A :原副边相电势 B:原副边线电势 C:原副边线电压
28.变压器铁耗与铜耗相等时效率最大,设计电力变压器时应使铁耗 铜耗。
A :大于 B:小于 C:等于
29.单相变压器铁心叠片接缝增大,其他条件不变,则空载电流 。
A 增大; B减小; C不变。
30.变压器负载呈容性,负载增加时,副边电压 。
A 呈上升趋势; B不变, C可能上升或下降
31.一台并励直流电动机,在保持转矩不变时,如果电源电压U 降为0.5U N , 忽略电枢反应和磁路饱和的影响,此时电机的转速 。
A:不变, B:转速降低到原来转速的0.5倍,
C :转速下降, D:无法判定。
(1-s )
32.三相感应电动机等效电路中的附加电阻
P em s R 2' 上所消耗的电功率应等于()。 A 输出功率P 2; B 输入功率P 1; C 电磁功率; D 总机械功率P Ω。
33.国产额定转速为1450r /min 的三相感应电动机为( )极电机。
A 2; B 4; C 6; D 8。
34.变压器的其它条件不变,外加电压增加10℅,则原边漏抗X 1,副边漏抗X 2和励磁电抗m 将 。
A:不变,B:增加10% , C:减少10% 。 (分析时假设磁路不饱和)
X 35.变压器的其它条件不变,若原副边的匝数同时减少10℅,则X 1,X 2及
将 。 m X 的大小
减少 A:X 1和X 2同时减少10℅,
X m 增大 B:X 1和X 2同时减少到0.81倍, X m
X X C :X 1和X 2同时减少到0.81倍,m 增加 D:X 1和X 2同时减少10℅,m 减少
36.如将额定电压为220/110V的变压器的低压边误接到220V 电压,则激磁电流将 ,变压器将 。
A :不变; B:增大一倍; C:增加很多倍;
D:正常工作; E:发热但无损坏危险; F:严重发热有烧坏危险
37.在直流电机中,右行单叠绕组的合成节距
Q u
Q u 2p y =y c = 。 A :, B:2p ±ε
, C:1, D:2.
38.并励直流电动机在运行时励磁绕组断开了,电机将 。
A :飞车, B:停转, C:可能飞车,也可能停转.
39.负载转矩不变时,在直流电动机的励磁回路串入电阻,稳定后,电枢电流将 ,转速将 。
A 上升,下降 B不变,上升 C上升,上升
40.一台 50Hz的变压器接到60Hz 的电网上,外时电压的大小不变,激磁电流将 。
A 增加 B减小 C不变.
~位能电矩作用下~电机反向起电~~二者方向一致~均电拖电电矩~在t“0t>