例题思考题习题.docx
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例题思考题习题
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例题思考题习题
CP2电力拖动
思考题
2.1选择题
（1）电动机经过速比j=5的减速器拖动工作机构，工作机构的实际转矩为20N.m，飞轮矩为1N.m²，不记传动机构损耗，折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为（D）。
A.20N.m，5N.m²B.4N.m，1N.m²
C.4N.m，0.2N.m²D.4N.m，0.04
E0.8N.m，0.2N.m²F.100N.m，25N.m²
（2）恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为80N.m，忽略空载转矩，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际负载转矩应为（D）。
A.8N.mB.64N.mC.80N.m
D.640N.mE.800N.mF.100N.m
（3）电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/min,工作机构转速为100r/min，传动效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为120N.m，电动机电磁转矩为20N.m，忽略电动机空载转矩，该系统肯定运行于（C）。
A.加速过程B.恒速C.减速过程
2.2
电动机拖动金属切削机床切削金属时，传动机构损耗由电动机还是负载负担？
2.3
起重机提升重物与下放重物时，传动机构损耗由电动机还是重物负担？
提升或下放同一重物时，传动机构损耗的转矩一样大吗？
传动机构的效率一样高吗？
例题
2.1
下图所示的电力拖动系统中，已知飞轮矩GDa²=14.5N.m²，GDb²=18.8N.m²，GDƒ²=120N.m²，传动效率η1=0.91，η2=0.93，转矩Tƒ=85N.m，转速n=2450r/min，nb=810r/min，nf=150r/min，忽略电动机空载转矩，求：
（1）折算到电动机轴上的系统总飞轮矩GD²；
（2）折算到电动机轴上的负载转矩TF。
解：
（1）系统总飞轮矩
GD²=GDb²/（n/nb）+GDƒ²/（n/nf）+GDa²=17N·m2
（2）负载转矩
ＴＦ＝Ｔｆ／（ｎη1η2／nf）＝６．１５Ｎ·ｍ
2.3
下图所示的起重机中，已知减速箱的速比ј=34，提升重物时效率η=0.83，卷筒直径d=0.22m，空钩重量G0=1470N，所吊重物G=8820N，电动机的飞轮矩GDD²=10N.m²，当提升速度为v=0.4m⁄s时，求：
（1）电动机的转速；
（2）忽略空载转矩时电动机所带的负载转矩；
（3）以v=0.4m⁄s下放该重物时，电动机的负载转矩。
答案：
2.4
某起重机的电力拖动系统如下图所示。
电动机PN=20KW，nN=950r/min，传动机构的速比ј1=3，ј2=3.5，ј3=4，各级齿轮传递效率都是η=0.95，各转轴上的飞轮矩GDa²=123N.m²，GDb²=49N.m²，GDC²=40N.m²，GDd²=465N.m²，卷筒直径d=0.6m，吊钩重G0=1962N，被吊重物G=49050N，忽略电动机空载转矩，忽略钢丝绳重量，忽略滑轮传递的损耗，求：
（1）以速度v=0.3m⁄s提升重物时，负载（重物及吊钩）转矩，卷筒转速，电动机输出转矩及电动机转速；
（2）负载及系统的飞轮矩（折算到电动机轴上的）；
（3）以加速度ɑ=0.1m⁄s²提升重物时，电动机输出的转矩。
解：
（1）以v=0.3m/s提升重物时，负载（吊钩及重物）转矩
Tf=（d）/4=7651.8N·m
卷筒转速
nf=（60<2v>）/（∏d）=19.1r/min
电动机输出转矩
T2=TF=Tf/（jη）=212.5N·m
电动机转速
n=nfj=802.2r/min
（2）吊钩及重物飞轮矩
GDF2=（365v2）/n2=2.6N·m2
系统总飞轮矩
GD²=GDa²+（GDb²）/j12+（GDC²）/（ј1ј2）2+（GDd²）/（ј1ј2ј3）2+GDF2=131.7N·m2
（3）电动机转速与与重物提升的关系为
n=nfј1ј2ј3=（60×2vј1ј2ј3）/∏d
电动机加速度与重物提升加速度的关系为
dn/dt=d（<60×2vј1ј2ј3>/∏d）/dt=（60×2vј1ј2ј3）a/∏d
以加速度a=0.1m/s2提升重物时电动机加速度大小为
dn/dt=267.4r/（min.s）
电动机输出转矩为
T=ＴＦ＋（GD²dn）/（375dt）=306.4N·m
CP3直流电机原理
例题
3-3
已知一台10KW、4极、2850r/min的直流发电机，电枢绕组是单波绕组，整个电枢总导体数为372。
当电动机发出的电动势Ea=250V时，求这时气隙每极磁通量Φ。
解：
已知这台电动机的极对数p=2，单波绕组的并联支路对数a=1，于是可以算出系数
Ce=pz/60a=（2×372）/（60×1）=12.4
根据感应电动势公式Ea=CeΦn,气隙每极磁通量Φ为
Φ=Ea/Cen=250/（12.4×2850）=70.7×10-4Wb
3-4
已知一台四极直流电动机额定功率为100KW，额定电压为330V，额定转速为730r/min，额定效率为0.915，单波绕组，电枢总导体数为186，额定每极磁通为6.98×10-2Wb,求额定电磁转矩。
解：
转矩常数
Ct=pz/2a∏=（2×186）/（2×1×3.1416）=59.2
额定电流
IN=PN/UNηN=（100×103）/（330×0.915）=331A
额定电磁转矩
TN=CtΦNIN=59.2×6.98×10-2×331=1367.7N·m
3-5
一台额定功率PN=20KW的并励直流发电机，它的额定电压UN=230V，额定转速nN=1500r/min,电枢回路总电阻Ra=0.156Ω，励磁回路总电阻Rf=73.3Ω。
已知机械损耗和铁损耗pm+pFe=1kW，附加损耗Ps=0.01PN。
求额定负载情况下各绕组的铜损耗、电磁功率、总损耗、输入功率及效率。
解：
先计算额定电流
Ia=ＴＬ/CtΦN=0.85IN=97.75A
电枢电动势
Ea=CeΦNn=210.2V
或Ea=UN-INRa=210.2V
思考题
3-3直流电机铭牌上的额定功率是指什么功率？
答：
指转轴上输出的机械功率。
3-11一台他励直流发电机由额定运行状态转速下降到原来的60%，而励磁电流、电枢电流都不变，则（A）.
A、Ea下降到原来的60%B、T下降到原来的60%
C、Ea和T都下降到原来的60%D、端电压下降到原来的60%
3-17改变并励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？
为什么？
答:
旋转方向不变。
并励直流电动机它的电枢和磁场是并联的，改变电源极性时，电枢的电流方向改变了，可是磁场的电流方向也改变了。
所以旋转方向不变。
3-18改变串励直流电动机电源的极性能否改变它的转向？
为什么？
答:
旋转方向不变。
并励直流电动机它的电枢和磁场是串联的，改变电源极性时，电枢的电流方向改变了，可是磁场的电流方向也改变了。
所以旋转方向不变。
习题
3-1某他励直流电动机的额定数据为：
PN=17KW，UN=220V，ｎＮ＝1500ｒ／min，ηN=0.83,。
计算IN、T2N及额定负载时的P1。
3-3一台直流电机的极对数p=3，单叠绕组，电枢总导体数N=398，气隙每极磁通为2.1×10-2Wb，当转速分别为1500ｒ／min和500ｒ／min时，求电枢感应电动势的大小。
若电枢电流Ia=10A，磁通不变，电磁转矩是多大？
3-4某他励直流电动机的额定数据为：
PN=6KW，UN=220V，ｎＮ＝1000ｒ／min，PCua=500W，P0=395W。
计算额定运行时电动机的T2N，T0，TN，PM，ｎＮ及Ra.
3-7某他励直流电动机的额定数据为：
PN=7.5KW，UN=220V，IN=40A，ｎＮ＝1000ｒ／min，Ra=0.5Ω。
ＴＬ＝0.5TN恒转矩负载运行时，电动机的转速及电枢电流是多大？
CP4他励直流电机的运行
例题
4-1某他励直流电动机，额定功率PN=96KW，额定电压UN=440V，额定电流IN=250A，额定转速nN=500r/min，电枢回路总电阻Ra=0.078Ω，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。
（1）若采用电枢回路串电阻启动，启动电流IS=2IN时，计算应串入的电阻值及启动转矩。
（2）若采用降压启动，条件同上，求电压应降至多少并计算启动转矩。
解：
电枢回路串电阻启动，应串电阻
RS=（UN/IS）-Ra=0.802Ω
额定转矩
TN≈（9.55PN）/nN=1883.5N·m
启动转矩
TS=2TN=3667N·m
（4）降压启动时，启动电压
US=ISRa=39V
启动转矩
TS=2TN=3667N·m
4-2某台他励直流电动机，额定功率PN=22KW,额定电压UN=220V,,额定电流IN=115A,额定转速nN=1500r/min,电枢回路总电阻Ra=0.1Ω，忽略空载转矩T0，电动机带额定负载运行时，要求把转速降到1500r/min,计算：
（1）采用电枢串电阻调速需串入的的电阻值;
（2）采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少；
（3）上述两种调速情况下，电动机的输入功率和输出功率（输入功率不及励磁回路之功率）。
解：
（1）先计算CeΦN
CeΦN=（UN-INRa）/nN=0.139V/（r·min-1）
理想空载转速
n0=UN/（CeΦN）=1582.7r/min
额定转速降落
ΔnN=n0-nN=82.7r/min
电枢串电阻后转速降落
Δn=n0-n=582.7r/min
电枢串电阻为R，则有
（Ra+R）/Ra=Δn/ΔnN
R=0.605Ω
（2）降低电源电压的理想空载转速
N01=n+ΔnN=1082.7r/min
降低后的电源电压为U1，则
U1/UN=n01/n0
U1=150.5V
（3）电动机降速后，电动机输出转矩
T2=（9550PN）/nN=140.1N·m
输出功率
P2=T2Ω=14670W
电枢串电阻降速时，输入功率
P1=UNIN=25300W
降低电源电压降速时，输入功率
P1=UNIN=17308W
思考题
4-3图4.29所示为一台空载并励直流电动机的接线，已知按图（a）接线时电动机顺时针启动，请标出按图（b）、（c）、（d）接线时，电动机的启动方向。
4-6降低磁通升速的他励直流电动机不能拖动太重的负载，除了电流过大不允许以外，请参考图4.30分析一下其他的理由。
习题
4.1Z2-71他励直流电动机的额定数据为：
PN=17KW,UN=220V,,IN=90A,nN=1500r/min,Ra=0.147Ω。
（！
）求直接启动时的启动电流；
（2）拖动额定负载启动，若采用电枢回路串电阻启动，要求启动转矩为2TN,问应串入多大的电阻；若采用降电压启动，电压应降到多大？
4.2Z2-51他励直流电动机的额定数据为：
PN=7.5KW,UN=220V,,IN=41A,nN=1500r/min,Ra=0.376Ω，拖动横转矩负载运行，TL=TN,把电源电压降到150V。
（1）电源电压降低了但电动机转速还来不及变化的瞬间，电动机的电枢电流及电磁转矩各是多大？
电力拖动系统的动转矩是多少？
（2）稳定运行转速是多少？
4.2Z2-51他励直流电动机的额定数据为：
PN=7.5KW,UN=220V,IN=41A,nN=1500r/min,Ra=0.376Ω，拖动横转矩负载运行,若把磁通减下到Φ=0.8ΦN，不考虑电枢电流过大的问题，计算下述两种情况下，改变磁通前（ΦN）后（0.8ΦN）电动机拖动负载稳定运行的转速。
（1）TL=0.5TN
（2）TL=TN
4.3
4.8一台他励直流电动机的PN=17KW,UN=110V,,IN=185A,nN=1000r/min,已知电动机最大允许电流Iamax=1.8IN,电动机拖动TL=0.8TN负载电动运行，求：
（3）若采用能耗制动停车，电枢应串入多大的电阻；
（4）若采用反接制动停车，电枢应串入多大的电阻；
（5）两种制动方法在制动开始瞬间的电磁转矩各是多大；
（6）两种制动方法在制动到n=0时的电磁转矩各是多大；
CP5变压器
例题
5-1一台三相电力变压器，Ｙ/Y接法，额定容量SN=100KV·A，额定电压U1N/U2N=6000/400V，额定电流I1N/I2N=9.62/144.3A，每相参数：
一次绕组漏阻抗Z1=R1+jX1=（4.2+j9）,励磁阻抗Zm=Rm+jXm=（514+j5526）Ω。
计算：
（1）励磁电流及其与额定电流的比值；
（2）空载运行时的输入功率；
（3）一次相电压、相电动势及漏阻抗压降，并比较它们的大小；
解
（1）励磁电流
Z1+Zm＝4.2+j9+514+j5526
＝5559.2∠84.65º（Ω）
5-2一台三相电力变压器的额定容量SN＝750kV·A，额定电压U1N/U2N＝10000/400V，Yy接法。
已知每相短路电阻RK＝1.40Ω，短路阻抗XK＝6.48Ω。
该变压器一次侧接额定电压，二次侧接三相对称负载运行，负载为Y接法每相负载阻抗ZZ＝0.20+j0.07。
计算：
（1）变压器一、二次电流；
（2）二次电压；
（3）输入及输出的有功功率和无功功率；
（4）效率。
解
一、二次电流（均指线值）、
变比
负载阻抗
忽略I0，采用简化等值电路计算。
从一次侧看进去每相总阻抗
一次电流
二次电流
（2）二次电压（指线值）
（3）一次功率因数角
输入有功功率
输入无功功率
二次功率因素
二次有功功率
输出无功功率
（4）效率
例5—3某台三相电力变压器SN＝600KVA，U1N/U2N＝10000/400V，Dy－11接法，短路阻抗ZK＝1.8+j5Ω。
二次带Y接的三相负载，每相负载阻抗ZZ＝0.3+j0.1Ω,计算该变压器的以下几个量：
（1）一次电流I1及其与额定电流I1N的百分比β1;
（2）二次电流I2及其与额定电流I2N的百分比β2;
（3）二次电压U2及其与额定电压U2N相比降低的百分值；
（4）变压器输出容量。
解一次电流计算。
变比
负载阻抗
从一次侧看进去每相阻抗
一次电流
一次额定电流
（2）二次电流计算
二次电流
二次侧额定电流
（3）二次电压计算。
二次电压
二次侧电压比额定值降低
二次侧电压降低的百分比
（4）变压器的输出容量
思考题
5.5两台变压器的一、二次绕组感应电动势和主磁通规定正方向如图5.47（a）、（b）所示,试分别写出E·1=f（Φ·m）及E·2=f（Φ·m）
的关系式。
5-47
5.6某单相变压器额定电压为220/
110V,如图5.2所示,高压边加220V电压
时,励磁电流为I0。
若把X和a连在一起,在Ax加330V电压,励磁电流是多大?
若把X和x连在一起,Aa加110V电压,励磁电流又是多大?
5-2
5.8变压器一次漏阻抗Z1=R1+jX1的大小是哪些因素决
定的?
是常数吗?
答：
变压器原边漏阻抗中的R1是原绕组电阻。
X1是原绕组
漏电抗,满足X1=ωLs1,其中Ls1是原绕组单位电流产生的原绕组
漏磁链数,其大小与原绕组的匝数及漏磁路的磁阻有关;因此X1
与变压器的频率、原绕组匝数及漏磁路磁阻有关。
对某台具体的
变压器来讲,这些因素都固定不变,因此X1也就是常数。
5.10变压器空载运行时,电源送入什么性质的功率?
消耗
在哪里?
答变压器空载运行时,电源送入最多的是无功功率,主要消
耗在铁心磁路中,用于建立主磁场;还有很小一部分消耗在漏磁路
中。
电源还送入较少的有功功率,主要消耗在铁心磁路中的磁滞
63和涡流损耗;还有很小部分消耗在绕组的电阻上。
5.15选择正确结论。
（1）变压器采用从二次侧向一次侧折合算法的原则
是。
A.保持二次侧电流I2不变
B.保持二次侧电压为额定电压
C.保持二次侧磁通势不变
D.保持二次侧绕组漏阻抗不变
（2）分析变压器时,若把一次侧向二次侧折合,则下面说法中
正确的是。
A.不允许折合
B.保持一次侧磁通势不变
C.一次侧电压折算关系是U′1=kU1
D.一次侧电流折算关系是I′1=kI1,阻抗折算关系是
Z′1=k2Z1。
（3）额定电压为220/110V的单相变压器,高压侧漏电抗为
0.3Ω,折合到二次侧后大小为。
A.0.3ΩB.0.6Ω
C.0.15ΩD.0.075Ω
（4）额定电压为220/110V的单相变压器,短路阻抗Zk=
0.01+j0.05Ω,负载阻抗为0.6+j0.12Ω,从一次侧看进去总阻抗
大小为。
65A.0.61+j0.17ΩB.0.16+j0.08Ω
C.2.41+j0.53ΩD.0.64+j0.32Ω
（5）某三相电力变压器的SN=500kV·A,U1N/U2N=10000/
400V,Y,yn接法,下面数据中有一个是它的励磁电流值,应该
是。
A.28.78AB.50A
C.2AD.10A
（6）一台三相电力变压器的SN=560kV·A,U1N/U2N=
10000/400V,D,y接法,负载运行时不计励磁电流。
若低压侧
I2=808.3A,高压侧I1应为。
A.808.3AB.56A
C.18.67AD.32.33A
5.17某单相变压器的SN=22kV·A,U1N/U2N=220/110V,一、二次侧电压、电流、阻抗的基值各是多少?
若一次侧电流I1=50A,二次侧电流标幺值是多大?
若短路阻抗标幺值是0.06,其实际值是多大?
5.6一台单相降压变压器额定容量为200kV·A,额定电压为1000/230V,一次侧参数R1=0.1Ω,X1=0.16Ω,Rm=5.5Ω,Xm=63.5Ω。
带额定负载运行时,已知I1N落后于U1N相位角为30°,求空载与额定负载时的一次侧漏阻抗压降及电动势E1的大小。
并比较空载与额定负载时的数据,由此说明空载和负载运行时有U1≈-E1,E1不变,Φm不变。
5.7某铁心线圈接到110V交流电源上时,测出输入功率P1=10W,电流I=0.5A;把铁心取出后,测得输入功率P1=100W,电流I=76A。
不计漏磁,画出该铁心线圈在电压为110V时的等效电路并计算参数值（串联型式的）。
5.9一台三相变压器/接,额定数据为SN=200kV·A,1000/400V。
一次侧接额定电压,二次侧接三相对称负载,每相负载阻抗为ZL=0.96+j0.48Ω,变压器每相短路阻抗Zk=0.15+j0.35Ω。
求该变压器一次侧电流、二次侧电流、二次侧电压各为多少?
输入的视在功率、有功功率和无功功率各为多少?
输出的视在功率、有功功率、无功功率各为多少?
5.10某台1000kV·A的三相电力变压器,额定电压为U1N/U2N=10000/3300V,/△接。
短路阻抗标幺值Zk=0.015+j0.053,带三相△接对称负载,每相负载阻抗为ZL=50+j85Ω,试求一次侧电流I1、二次侧电流I2和电压U2。
5.17根据图5.16中的四台三相变压器绕组接线确定其连接组别,要求画出绕组电动势相量图。
解
（1）见图5.17（a）,Y,d5连接。
图5.16
CP8三相异步电机的启动与制动
例题
8-3
解：
CP10三相交流电机的调速
例题
10-1P312
解：
注意，非额定负载时，
10-2P319
解：
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