电机拖动第三章答案.docx
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电机拖动第三章答案
电机拖动第三章答案
【篇一：
电机与拖动作业答案】
pclass=txt>姓名：
年级：
学号：
学习中心：
1-13已知直流电机的极对数p=2，槽数z=22，元件数及换向片数s=k=22，试画出单迭绕
组展开图、磁极和电刷位置，并画出并联支路图。
解：
（1）计算绕组数据：
y?
yk?
1,y1?
（2）绕组展开图
z221
?
?
?
?
?
5为短距绕组。
2p42
（3）并联支路图
电枢电流ia=800［a］，问此时电磁转矩为多少？
如改为单波绕组，保持支路电流不变，其电磁转矩为多少？
mem?
cm?
?
?
ia?
pn2?
216
?
?
?
ia?
?
2.2?
10?
2?
800?
605.35（n?
m）2?
a2?
?
?
2
ia800
?
?
200（a）2a2?
2
单波绕组a=1，支路电流ia?
电枢电流ia?
2a?
ia?
2?
200?
400（a）电磁转矩mem?
cm?
?
?
ia?
?
pn
?
?
?
ia?
605.35（n?
m）2?
a
1-21某他励直流电动机额定电压un=220［v］，额定电流in=10［a］，额定转速nn=1500
（2）保持额定时励磁电流及总负载转矩不变而端电压降为190［v］，则稳定后的电枢电
流与转速为多少？
（电枢反应忽略不计）。
解：
（1）由于他励ian?
in,所以
ean?
un?
inra?
220?
10?
0.5?
215（v）pm?
eaia?
215?
10?
2150（w）
t?
pmp?
602150?
60?
m?
?
13.7（n?
m）?
n2?
nn2?
?
1500
（2）由于if?
ifn不变且电枢反应忽略不计，则有?
?
?
n；又因tz不变，所以有
ia?
tzntz
?
?
ian?
in?
10（a）cm?
cm?
n
ea?
u?
iara?
190?
10?
0.5?
185（v）
由于?
?
?
n，所以
eannn
?
eae?
nn185?
1500?
n?
a?
?
1291（r/min）nean215
1-22某并励直流电动机额定电压un=220［v］，额定电流in=75［a］，额定转速nn=1000
（3）实际空载电流i0及实际空载转速。
解：
（1）对于并励，
ian?
in?
ifn?
75?
un220
?
75?
?
72.6（a）rfn91
ean?
un?
ianra?
220?
72.6?
0.26?
201.1（v）
ce?
n?
ean201.1
?
?
0.201nn1000
t?
cm?
nian?
9.55ce?
nian?
9.55?
0.201?
72.6?
139.4（n?
m）
（2）由于电枢反应去磁作用不计且u=un不变，所以?
0?
?
n，则
n0?
unun220?
?
?
1094.5（r/min）
ce?
0ce?
n0.201
t07.62
?
?
3.97（a）
cm?
n9.55?
0.201
（3）ia0?
n?
0?
un?
ia0ra220?
3.97?
0.26
?
?
1089.4（r/min）
ce?
n0.201
先将两机在机械上同轴联结，电路上并联于同一个230［v］的直流电源，轴上不带其他负载，电枢反应及附加损耗均忽略不计。
已知当甲机励磁电流为1.4［a］，乙机的励磁电流为1.3［a］时，机组的转速为n=1200［r/min］。
试问：
（1）此时哪一台为发电机？
哪一台为电动机？
（2）机组总的机械损耗和铁耗为多少？
（3）只调节励磁电流能否改变两机的运行状态（转速不变）？
解：
（1）根据数据可得
1200
ea甲?
195.9?
?
235（v）?
230（v）
10001200
ea乙?
186.7?
?
224（v）?
230（v）
1000
因为ea甲?
un,ea乙?
un，故甲为发电机，乙为电动机。
（2）据项
（1）有：
电动机：
ia乙?
u?
ea乙230?
224
?
?
60（a）ra0.1
pm乙?
ea乙ia乙?
224?
60?
13440（w）?
p2乙?
p0乙?
p2乙?
（p?
?
pfe）乙，
发电机：
ia甲?
ea甲?
ura
?
235?
230
?
50（a）
0.1
pm甲?
ea甲ia甲?
235?
50?
11750（w）?
p1甲?
p0甲?
p1甲?
（p?
?
pfe）甲
由于电动机乙与发电机甲同轴联结，乙机的轴上输出功率p2乙即为甲机的输入功率，
（p?
?
pfe）即p2乙?
p1甲?
pm甲?
甲0
（p?
?
pfe）（p?
?
pfe）（则：
pm乙?
pm甲?
乙?
p甲0?
m甲?
?
?
?
p
?
?
?
pfe），得
?
p
?
?
?
pfe?
pm乙?
pm甲?
13440?
11750?
1690（w）
（3）调节励磁电流可以改变两机的运行状态。
例如：
将if甲↓使得ea甲u的同时，将if乙↑使得ea乙u，这样就可以使甲机变为电动机，乙机成为发电机；也可以调if使两机在1200r/min时都作电动机运行，它们都从电网吸收功率，共同拖动轴上的同一个机械负载。
但是不能使两机都做发电机运行（因为无原动机）。
2-10他励直流电动机额定数据同题2-5，试问：
（1）如果将该机直接起动，则起动电流为多少？
（2）为使起动电流限制在2in，应在电枢回路串入多大电阻？
（3）如果采用降压起动且使起动电流限制为2in，端电压应将为多少？
解：
（1）估算ra,ra?
1unin?
pn
?
0.0694（?
）2
2in
iq?
un220
?
?
3170（a）ra0.0694
un220
?
2in可得：
rrq?
?
0.0694?
0.245（?
）
ra?
rq2?
350
（2）据
（3）据
u
?
2?
in可得：
u=2x350x0.0694=48.58（v）ra
（1）为使该机在额定状态下进行能耗制动停机，要求最大制动电流不超过2in，求制动电阻值；
（2）在项
（1）的制动电阻时，如负载为tz=0.8tn位能转矩，求电机在能耗制动后的稳定速度；
（3）设该机带动tz=tn位能负载运行于额定状态，采用能耗制动使之最终以500［r/min］的速度下放重物，求制动电阻及该电阻所对应的最大制动电流；
（4）若该机采用能耗制动将tz=tn位能负载稳速下放时，所能达到的最低下放转速为多少？
（5）若该机在额定工况下采用能耗制动停机而不接制动电阻，则制动电流为额定电流多少倍？
解：
（1）ean?
un?
inra?
220?
18?
0.8?
205.6（v）
ce?
n?
ean
?
0.2056nn
最大制动电流i1?
?
2in?
?
2?
18?
?
36（a）据0?
ean?
i1（ra?
r乙）可得：
r乙?
（2）ia?
0.8in?
0.8?
18?
14.4（a）
?
205.6
?
0.8?
4.91（?
）
?
36
ea?
?
ia（ra?
rz）?
?
14.4（0.8?
4.91）?
?
82.22（v）
n?
ea
?
?
400（r/min）负号代表电机反转，将重物下放。
ce?
n
（3）ea?
?
500?
0.2056?
?
102.8（v）
【篇二：
《电力拖动自动控制系统》习题解答（前三章）】
ass=txt>第一章
1.什么叫调速范围、静差率？
它们之间有什么关系？
怎样才能扩大调速范围？
答：
①调速范围——电动机在额定负载下调速时，允许的最高转速nmax与最低转速nmin
n
之比叫做调速范围，用d表示，即d?
max
nmin②静差率——当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的
?
n
转速降落?
nn与理想空载转速n0之比，称作静差率s，即s?
n
n0
③直流变压调速系统中调速范围、静差率和额定速降之间的关系为d?
nns
?
nn（1?
s）
④采用闭环控制方式，使转速降落?
nn能够大幅度下降，才能保证在静差率s不变的前提下扩大调速范围。
2.某一调速系统，测得的最高转速特性为n0max＝1500r/min，带额定负载时的速降?
nn＝15r/min，最低速特性为n0min＝100r/min，额定速降不变，试问系统能达到的调速范围有多大？
系统允许的静差率是多少？
解：
已知?
nn＝15r/min，有
nmax＝n0max－?
nn＝1500r/min－15r/min＝1485r/minnmin＝n0min－?
nn＝100r/min－15r/min＝85r/min于是
1585
?
17.47调速范围d?
nmax?
85nmin
15
静差率s?
?
nn?
100%?
?
100%?
15%
n0min
100
答：
系统能达到的调速范围是17.47；允许的静差率是15%。
3.为什么加负载后直流电动机的转速会降低，它的实质是什么？
答：
当负载电流增大后，电枢电阻上压降增大，使e减小，导致转速n必然下降。
实质是电枢电阻的存在导致压降增大。
4.某调速系统的调速范围是1500~150r/min，要求静差率为s＝2%，那么系统允许的静态速降是多少？
如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大系数应有多大？
解：
①已知d?
1500?
10，又d?
150
nns
?
nn（1?
s）
?
nn?
nns1500?
0.02
?
?
3.06r/min
d（1?
s）10（1?
0.02）
也可以这样计算
s?
?
nn?
nn
?
?
n0nmin?
nn
?
nn?
nmins150?
0.02?
?
3.06r/min1?
s1?
0.02
1?
k
②因为?
ncl?
?
nop
所以k?
?
nop?
1?
100?
1?
31.68
?
ncl
3.06
答：
要求静差率为s＝2%时，系统允许的静态速降是3.06r/min；如果开环系统的
静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大系数应有31.68。
5.试绘出转速负反馈单闭环调速系统的静态结构图，并写出其静特性方程式。
答：
转速负反馈单环控制调速系统静态结构图为
*
kur?
ia?
n0cl?
?
ncl静特性方程式为n?
ke（1?
k）ke（1?
k）
6.对于转速单闭环调速系统，改变给定电压能否改变电动机的转速？
为什么？
如果给定电压不变，调整反馈电压的分压比，能不能达到调节转速的目的？
为什么？
如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种扰动的能力？
答：
改变给定电压能够改变转速n，因为闭环系统的输出具有跟随给定的性能。
如果给定电压不变，改变反馈电压分压比能够改变转速n，因为它改变了反馈电压，属于反馈环节上的扰动，与给定作用相同，闭环系统对其无法抑制。
测速发电机励磁发生改变，也属于反馈环节上的扰动，闭环系统对其无法抑制。
7.某调速系统的开环放大系数为15时，额定负载下电动机的速降为8r/min，如果将开环放大系数提高到30，它的转速降为多少？
在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？
解：
根据?
ncl?
?
nop
1?
k
在k=15时，求出?
nop?
（1?
k）?
ncl?
（1?
15）8?
128r/min当k2=30时，求得?
ncl2?
再根据d?
?
nop128
?
?
4.13r/min1?
k21?
30
nns，在同样静差率要求下?
nn（1?
s）
d2?
?
ncl?
8?
1.94d?
ncl24.13
答：
如果开环放大系数提高到30，它的转速降为4.13r/min；在同样静差率要求下，调速范围可以扩大到1.94倍。
8.某调速系统的调速范围d＝20，额定转速nn＝1500r/min，开环转速降落?
nn＝240r/min，若要求系统的静差率由10％减少到5％，则系统的开环增益将如何变化？
解：
当s=10%时，?
ncl?
k?
?
nop?
ncl
?
1?
1500?
0.1nns?
?
8.33，有
d（1?
s）20（1?
0.1）
240
?
1?
27.88.33
当s=5%时，?
ncl?
k?
?
nop?
ncl
?
1?
1500?
0.05nns?
?
3.95，这时
d（1?
s）20（1?
0.05）
240
?
1?
59.83.95
答：
系统的静差率由10％减少到5％时，开环增益将由27.8增大到59.8。
9.闭环系统能够降低稳态速降的实质什么？
答：
实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变整流电压。
10.如果转速闭环调速系统的转速反馈线切断，电动机还能否调速？
如果在电动机运行中，转速反馈线突然断了，会发生什么现象？
答：
不能。
系统处于开环状态，输出电压极高，电机转速上升，易发生“飞车”现象。
11.在转速负反馈系统中，当电网电压、负载转矩、电动机激磁电流、电枢电阻、测速发电机磁场各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？
为什么？
答：
转速负反馈系统中，电网电压、负载转矩、电动机激磁电流、电枢电阻所引起的转速变化，系统有调节能力，因为它们属于反馈环包围着的前向通道上的扰动，系统对其有抑制能力；而测速发电机磁场变化时，系统则无调节能力，因为它处于反馈通道上，属于闭环外，所以得不到系统的抑制。
足调速范围d＝25，静差率s≤15％。
（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。
（2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图。
*
（4）计算放大器所需放大系数。
解：
（1）ke?
un?
rain220?
1.5?
17
1500nn
?
nop?
inr?
ain（ra?
rrec）17（1.5?
1）
?
?
?
326.92r/min
0.13keke
?
ncl?
nns1500?
0.15
?
?
10.59
d（1?
s）25（1?
0.15）
（2）
转速负反馈单环控制调速系统静态结构图
1500nn
（4）k?
?
nop?
ncl
?
1?
326.92
?
1?
29.87，又k?
kpks?
/ke，所以10.59
kp?
kke?
29.87?
0.13?
9.71
取kp＝10
?
ks0.01?
40
13.在上题（12.）的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流idu≤2in，
临界截止电流ibj≥1.2in，应该选用多大的比较电压和电流反馈电阻？
若要求电流反馈电阻不超过主电路总电阻的1/4，若做不到，还可以采取什么措施？
试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。
这时电流反馈电阻和比较电压各为多少？
解：
由ibj?
ubjri
?
1.2in，有
ubju?
n?
ubj
?
2in中，有，代入idu?
ri?
1.2inri
（u?
n?
ubj）1.2in
ubj
?
2in，于是
15?
1.2u?
n1.2?
?
22.5vubj?
2?
1.20.8
ri?
22.5ubj
?
?
1.1?
1.2in1.2?
17
11
44
电流反馈放大器。
其系统的原理图和静态结构图如图1-20和图1-21所示。
系统的原理图和静态结构图如下：
系统原理图
系统静态结构图
ubj?
ibjri?
1.2inri?
1.2?
17?
0.625?
12.75v电流反馈放大器的放大系数为
kt?
ubj1ubj2
?
22.5v
?
1.76
12.75v
14.积分调节器在输入偏差电压?
u为零时，为什么它的输出电压仍能继续保持？
【篇三：
电机与拖动课后习题答案】
>2-1
n1450?
?
241.67r/minj1j2j32*1.5*22?
nfd2?
*241.670.15v?
*?
*?
1.9m/s
（1）切削功率:
602602pl?
fv?
2000*1.9?
3800wnf?
（2）电动机输出功率：
p2?
（3）系统总飞轮转矩：
pl?
1?
2?
3?
3800?
5212.6w0.9*0.9*0.9
gd?
gda?
22gdb2
j12j12j22j32
22.792?
3.5?
2?
2?
?
3.5?
0.5?
0.3?
0.25?
4.55n.m22*1.5222*1.52*22j1j2?
gdc222?
gdd2
（4）电动机电磁转矩：
t2?
tl
?
1?
2?
3?
fd/22000*0.15/2?
?
34.29n.mj1j2j3?
1?
2?
32*1.5*2*0.9*0.9*0.9
（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
t2?
fd/22000*0.15/2?
?
25n.mj1j2j32*1.5*2
传动机构阻转矩：
t0?
t2?
t2?
34.29?
25?
9.29n.mgd2dn4.55?
9.29?
*800?
19n.m加速时电动机转矩：
t?
t0?
375dt375
2-2
gd2dn（a）t?
tl?
375dt
gd2dn（b）?
t?
tl?
375dt减速减速
gd2dn（c）t?
tl?
375dt加速
gd2dn（d）?
t?
tl?
375dt减速
（e）
2-3
gd2dn?
t?
tl?
375dt匀速
（a）稳定；（b）稳定；（c）稳定；（d）稳定；（e）不稳定；
第三章
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。
3-3略
3-4电枢反映是指电枢绕组流过电流时产生的磁场对主极磁场的影响。
电枢反应的影响为：
（1）使气隙磁场发生畸变，半个磁极下磁场消弱，另半个磁极下磁场加强。
（2）磁路不饱和时，增加的和减弱的相同，每极磁通量不变；磁路饱和时，半个磁极下增加的磁通小于另半个磁极下减弱的磁通，每极磁通量略有减少。
（1）
3-5in?
p1n
（2）25000?
131.83aun?
n220*0.862pn25000?
?
?
29002w?
n0.862?
pn12000?
?
52.17aun230pn12000?
?
?
14371.3w?
n0.835
120?
30，4pn
（1）3-6in?
p1n
（2）3-7略3-8当绕组为单叠形式时：
每条支路并联元件匝数=
电刷间电势?
支路电势?
支路元件数*元件电势?
30*10?
300v
支路电阻支路元件数*元件电阻30*0.2电刷间电阻?
?
?
?
1.5?
并联支路数并联支路数4
当绕组为单波形式时：
每条支路并联元件匝数=120?
602
电刷间电势?
支路电势?
支路元件数*元件电势?
60*10?
600v
支路电阻支路元件数*元件电阻60*0.2电刷间电阻?
?
?
?
6?
并联支路数并联支路数2
3-9ea?
pnpnc*s2*10*21?
n?
?
n?
*0.0142*1000?
49.7v60a60a60*2
t?
pn3*400?
ia?
*0.21*10?
133.7n.m2?
a2?
*33-10采用单叠绕组时：
ia10单叠形式时的支路电流:
iy?
?
a2a6
10?
3.33a6采用单波绕组时：
pn3*400t?
?
ia?
*0.21*3.33?
133.7n.m2?
a2?
*1a?
1,ia?
2aiy?
2*
3-11ea?
pn2*372?
n?
*0.011*1500?
204.6v60a60*1
（1）因为ea?
u，所以运行在发电机状态；
（2）ia?
ea?
u204.6?
200?
?
22.12ara0.208
pn2*372?
ia?
*0.011*22.12?
28.8n.m2?
a2?
*1t?
pcu?
ia2ra?
22.122*0.208?
101.77wp2?
iau?
22.12*200?
4424w.77?
204?
362?
5091.77w（3）p1?
p2?
pcu?
pm?
pfe?
4424?
101p4424?
?
2?
?
0.869?
86.9%p15091.77
3-12略
w3-13
（1）p1?
ui?
200*92?
18400
*0.86?
15824w
（2）p2?
p1?
?
18400
w（3）?
p?
p1?
p2?
18400?
15824?
2576
i?
ia?
ifu200对于并励电动机而言，if?
n?
?
2.25arf88.7
ia?
i?
if?
92?
2.25?
89.75a
（4）pcu?
iara?
89.752*0.08?
644.3w
（5）pf?
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pfe?
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p?
pcu?
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2576?
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3-14
（1）?
?
p2n17000?
?
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92?
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ea?
u?
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220?
90*0.08?
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i?
if?
i?
pm?
iaea?
90*212.8?
19152wppm19152（3）t?
m?
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?
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2?
n/602?
*1500/60
u220?
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55arl4u220if?
?
?
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if?
?
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5?
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220?
60*0.25?
235v
p2?
uil?
220*55?
12100wpm?
eaia?
235*60?
14100wil?
第四章
4-1直流电动机起动要求：
（1）起动电流要小，一般在（1.5~2）in
（2）起动转矩要大，tst＞tl，；（3）起动设备要简单便可靠。
如果起动时直接将额定电压加至电枢两端，称为直接起动。
由于起动初始时，电动机因机械惯性而未能旋转起来，转速为零，电枢电动势ea?
ce?
n?
0，忽略电枢回路电感的作用时，电动机的起动电流为
ist?
un?
eaun?
rara
一般电动机的电枢绕组电阻ra很小，若直接加上额定电压起动，ist可达到额定电流的10～20倍。
这样大的起动过流将导致转向困难，换向器表面产生强烈的火花式环火；电枢绕组产生过大的电磁力，引起绕组损坏；而且产生过大的起动转矩，对传动机构产生强烈冲击，可能损坏机械传动部件。
另外，过大的起动电流将引起电网电压的波动，影响同一电网上其他电气设备的正常运行。
一般直流电动机是不允许直接起动.
一般直流电动机的最大允许电流为（1.5~2）in，为了限制过大的起动电流，由ist?
un可以看出，ra
可以采用两种办法：
一种办法是降低电源电压，另一种办法是电枢回路串电阻。
4-2速度调节是用改变电动机参数的方法，使电力拖动系统运行于不同的人为机械特性上，从而在相同的负载下，得到不同的运行速度。
是人为的有目的行为；速度变化是由于负载的变化，使电动机在同一条机械特性上发生的转速变化。
4-3在额定负载下，电机可能运行的最高转速nmax与最低转速nmin之比称为调速范围。
用d表示，即：
d?
nmax
nmint?
tn
?
?
d?
nmaxnmaxnmaxnmax?
?
?
?
?
nnnminn0?
?
nn?
nn（1?
?
）?
?
nn?
4-4电动机调速时的容许输出是指电动机电枢电流保持额定值i=in的条件下，在调速过程中轴上所能输出的功率和转矩。
恒转矩调速是指在不同转速下保持ia=in，电动机容许输出的转矩不变。
恒功率调速是指在调速范围内，保持ia=in，电动机容许输出的电磁功率保持不变。
如果以恒转矩调速方式配以恒功率负载时，为确保低速时电动机的转矩满足要求，只有在最低速时，电动机允许输出转
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