电力拖动作业.doc

2-2 一台四极并励直流电机接在220V的电网上运行，为单波绕组，已知电枢表面的总导体数N=381，n=1500r/min,=0.0105wb,电枢回路的总电阻Ra=0.205,励磁电流IfN=1.73A,铁损耗PFe=362W,机械损耗Pmec=240w(忽略附加损耗)，试问：1）该电机运行在发电机状态，还是电动机状态？2）电磁转矩是多少？3）输入功率和效率各是多少？解：1）Ea=N*p/(60a)*n*=3812（601）15000.0105=200.025VU=220V 当EaU时，直流电动机工作在电动机状态，该电机工作在电动机状态2）根据直流电动机的电压平衡方程式，得Ia=(U1-Ea)/Ra=(220-200.025)/0.205=97.439A电磁转矩：Tem=CTIa=NP/(2a)* Ia=(3812) (21) 0.010597.439=124.14Nm电磁功率：Pem=EaIa=200.02597.439=19490.24W输入功率：P1=U1I1=U1(IaIf)=22097.439+1.73=21817.18W输出功率：P2=PemPFePmec=19490.24362240=18888.24W效率：= P2P1100= 18888.2421817.18100=86.58题2-4：某台他励直流电动机的铭牌数据为：P N =22kW，U N =220V, I N =115A,nN=1500r/min,电枢电阻Ra=0.1,忽略空载转矩，电动机带额定负载运行时，要求转速降到1000r/min。试求：1） 采用电枢回路串电阻降速时，应串入多大的电阻值？2） 采用降低电源电压降速时，外加电压应降为多少？3） 上述两种情况下，电动机的输入功率与输出功率各为多少（不计励磁回路的功率）？（1) 解：根据电压平衡方程得： CeN = UN - Ra IN = 0.139 nN 当采用电枢回路串电阻降速时，电路稳定后由于负载转矩不变，根据 TN = Ct N IN 可知 Ia = IN 由此可得： R + Ra = aUN -CeN n I a 解得 R =0.604 - （2）解：由（1)可得 Ia = IN U= CeN n + Ra Ia = 150.4 V (n=1000r/ min) (3)解：当采用串电阻降压时 输入功率： P1 = UN Ia = 25.3 kW 输出功率：P2=CeN n Ia = 15.985 kW 当采用降压降速时 输入功率：P1=U Ia =150.5115=17.308 kW 输出功率：P2=CeN n Ia = 15.985 kW题 2-7 一台他励直流电动机的数据如下: P N =96kW，U N =440V, I N =250A,nN=500r/min, Ra=0.078,试求：1） 固有机械特性上的理想空载点和额定负载点的数据。2） 当电枢回路的总电阻为50%RN(RN=UN/IN)时的人为机械特性。3） 当电枢回路的端电压U1=50%UN时的人为机械特性。4） 当=80%N时的人为机械特性。（1）解： CeN = UN - Ra IN = 0.841 nN 理想空载点：Tem= 0；n0= UN CeN =523.187r/ min 额定负载点：TN = Ct N IN =2007.888 Nmn =500 r/ min (2)解：由（1)可知 n0 =523.187r/ min Ra= 0.5RN =0.88 在UN=Ua , N= 的情况下，TemTN= (PN 9550)/ nN =1833.6 NmFn = UN - Ra Tem =284.23 r/ min Ce N Ce NCt N(3) 解： 根据电压平衡方程得 UN - 0.5UN =Ra Ia 得：Ia =2820.5 A Tem=CeN Ia =22652.987 A n0= UN = 523.187 r/min CeN n = UN - Ra Tem =261.595 r/ min Ce N Ce NCt N （4)解： n0= UN = 653.984r/min 0.8CeN F n = UN - Ra Tem =620.877 r/ min 0.8 Ce N 0.8 Ce NCt N3-2某他励直流电动机的额定数据为：PN=1.75KW,UN=110V，IN=20.1A , nN=1450r/min ，Ra=0.57,若采用三级起动，起动电流最大值不超过2IN ，试求： 1）各段的电阻值2）各段电阻切除时的瞬时转速解：（1)取I1=2IN =2*20.1=40.2A已知m=3故末级电阻为Rm=R3=UN/ I1=110/40.2=2.736=3(R3/Ra)=3(2.736/0.57)=1.687切换电流：I2=I1/=2IN/1.687=1.186IN各级电阻：R1=Ra=1.687*0.57=0.96 R2=R1=Ra=1.687*0.57=1.622 R3=R2=Ra=1.687*0.57=2.737各分段电阻：R1=R1-Ra=（0.962-0.57）=0.392 R2=R2-R1=(1.622-0.962)=0.660 R3=R3-R2=(2.737-1.622)=1.115(2) CeN=(UN-IaRa)/nN=0.068E1=UN-I2R1= CeN n1n1= UN-I2R1/ CeN =(110-1.186*0.962)/0.068=1433 r/minn2= UN-I2R2/ CeN =(110-1.186*1.622)/0.688=1422 r/minn3= UN-I2R3/ CeN=(110-1.186*2.737)/0.688=1405 r/min3-6某他励直流电动机的额定数据如下：PN=18.5KW,UN=220V，IN=103A , Ra=0.18,nN=500r/min,最高转速应限制nN=1500r/min电动机带动负载进行弱磁调速，试分析：1）若电动机拖动恒功率负载（Pl=Pn）;当磁通减少至=1/3N时，求电动机稳态运行的转速和电枢电流，并说明电动机能否长期运行？2）若电动机拖动恒转矩负载（Tl=TN）;当磁通减少至=1/3N时，求电动机稳态运行的转速和电枢电流，并说明电动机能否长期运行？解：1)电动机拖动恒功率负载运行减弱磁通时，电枢电流大小不变,因而UN-Ia.Ra=Ea=常数 而Ea = Ce N nN = Ce n 则NnN = *n减弱磁通后的转速n=(N/)*nN, 而=1/3N 所以n=3* nN =3*500r/min=1500r/min电枢电流I= IN =103A,恰好在允许范围内且n=1500r/min,所以电动机能长期运行。2)由机械特性知CeN =（UN IN * Ra）/ CeN =(220-103*0.18)/500 =0.403电动机拖动恒转矩负载运行减弱磁通时，有Tl=TN = CeN IN = Ce Ia当=1/3N 时电枢电流Ia=(N/)* IN =3*103A=309A.转速n=（UN-Ia.Ra）/Ce=(220-309*0.18)/(0.403*1/3)=1225r/min虽然nn（max）.但电流Ia=3 IN , 会造成不能换向及电机过热而烧坏的结果，因此不能长期运行。3-8已知他励直流电动机的额定数据如下：PN=30KW,UN=220V，IN=156.9A , nN=1500r/min,Ra=0.082,忽略空载损耗，试求：1）电动机带位能性额定负载转矩，以800r/min的速度下放时，可用那些方法？电枢回路分别应串入多大电阻？2）电动机带抗性额定负载转矩运行时进行电压反接制动停车，欲使起始制动转矩为2 TN ，电枢回路应串入多大电阻？3）电动机带位能性负载，Tl=0,8TN ,欲以1800r/min的速度下放时，应采用什么方法？电枢回路应串入多大电阻？解：1）第一种：能耗制动时能耗制动的机械特性n= (Ra+R)/ CeN *Ia机械特性: CeN =（UN IN * Ra）/ CeN ,代入数据得：CeN =0.138把CeN =0.138代入 n=-(Ra+R)/ CeN *Ia得R=0.622第二种：转速反向的反接制动时转速反向的反接制动机械特性 n=( UN/ CeN) (Ra+R)/ CeN *Ia将n=800 , CeN =0.138,Ia= IN=156.9A代入上式得R=0.6172）电压反接制动的机械特性n= ( UN/ CeN) (Ra+R)/ CeN *Ia （Ia=2 IN）带入数据的R=1.2893)电压反接制动法n= -( UN/ CeN) (Ra+R)/ CeN *Ia （Ia=0.8IN）n=-1800r/minR=