电机与拖动基础(第四版)_顾绳谷_习题答案.doc

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1、-LX. 刖S第一章磁路、学习指导1二、习題与解答2三、增选习题与解答 6第二章直流电机8一、学习指导8二、习題与解答9三、增选习题与解答17第三章变压器26-、学习指导26二、习題与解答27三、增选习题与解答33第四章 异步电机（一）一三相异步电动机的基本原理38一、学习指导38二、习题与解答39三、增选习題与解答45第五章 异步电机（二）一三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机5/一、学习指导51二、习題与解答52三、增选习题与解答58第六章同步电机63一、学习指导63二、习題与解答64三、增选习题与解答66第七章控制电机69一、学习指导69二、习題与解答70三、增选习题与解答72第八章

2、电力拖动系统的动力学基础75-、学习指导75二、习題与解答77三、增选习题与解答79第九章 直流电动机的电力拖动 82-、学习指导82二、习題与解答83三、増选习题与解答95第十章三相异步电动机的机械特性及各种运转状态100、学习指导100二、习題与解答102三、增选习题与解答106第十一章三相异步电动机的起动及起动设备的计算114一、学习指导114二、习题与解答114三、增选习题与解答123第+二章三相异步电动机的调速127一、学习指导127二、习题与解答128三、增选习题与解答128第十三章多电动机的拖动系统132、学习指导132二、习题与解答132三、增选习题与解答136第十四章电力拖动

3、系统电动机的选择138一、学习指导138二、习題与解答139三、增选习题与解答154附录MA1LAB语言及其在电力拖动领域的应用156参考文献161第一章磁 路一、学习指导（一）基本要求1. 建立变压器、电机磁路的基本概念，了解磁路中儿个基本物理量的意义及单位。2. 了解常用铁磁材料的分类、磁化过程及基本磁化曲线。3. 理解和运用磁路的几个基本定律及磁路计算的一般步骤。4. 了解直流、交流磁路的异同点。（二）学习指导本章是为学习变压器及各种电机打呈础的，冇些耳木概念在中学物理课中已I'单J明，但还 需结合工程实际情况作进一步讨论。1. 购路的概念变压器、电机进行能虽传递或转换的介质是主

4、磁通，主磁通的路径是主磁路。由铁磁材 料构成的主磁路是非线性的，所以漏磁通数虽很小。漏破通不参与能量传递或交换，它只匝 链I身线期且路径的介质主要是线性的空气介质。变压器主磁路是闭介体，不含气隙，而电 机中含有的气隙则为主磁路的一部分。2. 磁路的基木定律全电流定律是磁路计算的卑础。磁路中的欧姆定律、卑尔霍夫第一、第二定律对应于电 路中的相应定律，且磁路与电路仃很多和似之处。需要注意的是磁通可以通过导磁性介质， 也可以通过非磁性介质，磁阻是随铁心饱和程度而变化的，或说磁导率“用是随铁心饱和程 度的增加而减小的。3. 铁磁材料的特性1）铁磁材料分软、哽两人类，软磁材料磁滞回线窄，是电机、变压器常

5、用的材料；破 磁材料磁滞回线宽，可作永久磁铁。2）铁磁材料在外磁场作用下磁畴排列整齐才呈现磁性。3）电机、变压器中常用的磁化曲线是平均磁化曲线。4）交流磁路中铁磁材料付涡流、磁滞损耗，这些损耗与电源频率及磁通密度尙关。4. 磁路计算变压器、电机的磁路计算是正向问题，按正向磁路计算步骤进行，但应注意磁路有无分 支与有分支之分。磁路计算的逆向问题需要用试探法进行。5. 殳流磁路瞬时交流磁路仍然遵循磁路定律，磁路计算可以使川基本磁化曲线。但应注意磁路饱和 现彖会引起电流、磁通、电动势波形畸变；交变磁通除了会引起铁心损耗外还会在被磁通匝 链的线圈中感应产生电动势。二、习题与解答1-1磁路的基本定律有哪

6、些？若磁路上何几个磁动势同时作用，磁路计算时能否用龛 加原理？为什么？答：磁路的基本定律有：安培环路定律f Hd/ = y/或简写为HL = Ni;磁路的欧姆 定律Ni = e 或写为F=磁路的基尔霍夫第、第二定律Y<P = O, Ni= £ H込。由于铁心磁路饱和时呈非线性，故磁路计算时不能用廉加原理。“ *1-2简述铁磁材料的磁化过程。答：铁磁物质未放入磁场之询，氏内部磁畴排列是杂乱的，磁效应直相抵消，对外不呈 现磁性；汗将铁磁物质放入磁场中，在外磁场的作用下，磁畴的轴线将趙于与外磁场方向一 致，且排列整齐形成一个附加磁场与外磁场叠加后，就呈现出磁性。1-3什么是铁磁材料的

7、基本磁化曲线？答：对同一个铁磁材料，选择不同的磁场强度Hm进行反复磁化，可得一系列大小不同 的磁滞回线，再将备个磁滞回线的顶点联接起来，所得到的曲线称为某本磁化曲线或称为平 均磁化曲线。1-4磁路计算正问题的步骤是什么？答：磁路计算中有正问题、反问题。正问题计算步骤为:1）把磁路按不同的材料、不同的截面积分成若干段2）计算各段磁路的有效截面积A,和平均长度"。3）由通过各段磁路截面积的磁通量霰，计算各段磁路的平均磁通密度B,= 0,/A,o4）根据氏求出对应的磁场强度铁磁材料由基本磁化曲线森出耳；对于空气隙, 可直接按H产民厶°计算。5）计算备段的磁位降H必，由F=Hklk

8、求得给定磁通量时所需要的总励磁磁动势F。1-5铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的？它们与哪些因索有关？答：铁磁材料直于交变磁场中，材料被反复交变磁化，磁畴之间相互不停地摩擦、翻 转，消耗能量，并以热量形式表现，这种损耗称为磁滞據耗。由于铁心是导电体，铁心中磁 通随时间变化时，根据电磁感应定律，在铁心中将产生感应电动势并引起涡流，此涡流在铁 心中引起的损耗也以热量形式表现，称为涡流损耗。磁滞损耗与涡流损耗之和称为铁心损 耗，它们与电源频率/、磁通密度B及铁心重量有关。1-6说明交流磁路与直流磁路的异同点。答：直流磁路中磁通是不随时间变化的，故没右磁滞、涡流损耗，也不会在无相对运动 3的线圈中

9、感应产生电动势。而交流磁路中磁通是随时间而变化的，会在铁心中产生磁滞.涡 流损耗，并在氏所血链的线圈中感应产生电动势，另外IL饱和现象也会导致励磁电流、磁 通、感应电动势波形的畸变。交流磁路的计算就瞬时而言，遵循磁路的基本定律。1-7铁心由IJR320硅钢片叠成，如图11所示，C知线圈匝数N =1()0(),铁心厚度为 2.5cm，叠加片系数为()93。不计漏磁，试计算：(1) 屮间铁心柱磁通为7.5X10 4Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流:(2) 考虑铁心的磁位降，产生同样磁通呈时所需的励磁电流。图11习题17图解：(1)因磁路左右对称，故可用右半边来计算。考 虑到气隙磁场的边缘

10、效应，计算气隙有效截tfri积时, 通常在长、宽方向各增加一个§值,则气隙截而积介2 为：人2 =(1.25X 1() 2 + 0.025X 10 2)X(0.025x0.93 +0.025x l()-2)m23x l()_4nr气隙磁密为2加盏船T励磁电流为F = l4"I 25,7777 x 2 x (). 025 x 10 2A500A 4t：x 1() 7_ F _ 00 A _n .八“ N 100()八(2)计及铁心磁位降时，中间铁心磁密为H =虫=7 J X 1() 1 29T1 A, 2.5X l()-2x().025X().93“查磁化曲线得H|=7xi(

11、)2AAn;铁心磁路长人为lA= 孕 ><1(厂2_叩><10-2+(5 + 0.025)X IO'2 x2-0.025 X2 x 10_2m = 0.1625m图12习题18图励磁电流为F =Hll+H2l2 =(7x 1() 2x(). 1625 + 500)A/f = N=mFA = 0-6l4A= 613.8A1-8 一个闭合环形铁心线圈如图12所示，其匝数 N = 3()()，铁心中磁感应强度为0.9T，磁路的平均氏皮 为45cm。试求:(1)佚心材料为铸铁时，线圈中的电流；(2)铁心材料改用DR320硅钢片时，线圈中的电流。解：(1) 铁心材料为铸铁

12、时，査磁化曲线得H=7()()()A/in,则妒7豐严A"®(2) 肖铁心材料改用I)R32()硅钢片时，杳磁化曲线得H2 = 230A/m230X0,45300A = 0.345A可见由丁铁心材料不同，得到同样的磁感应强度,所需励磁电流的大小相羌很多。1-9有-个环形铁心线圈，其内径为10cm,外径为15cm,铁心材料为铸钢。磁路屮 含冇一空“隙，其长度为().2cm。若线圈中通有IA的电流，如要得到0.9T的磁感应强度, 试求线圈的匝数是多少？解：磁路平均长度为10+1527： cm = 39 3cm杳磁化曲线，当B = 0.9T时，H=760A& 空气隙中遊场

13、强度为H厂給灵船A/»7.2x"A/m总磁动势为NI =YH/ = H|/ + H(0= 760x(39.2-0.2)X 1()*2 +7.2x 105x0.2x 1()-2a=(296 + 1440)A= 1736A线圈匝数为n=/N= 1736 = 1736可见磁路中含有空气隙时，磁动势大部分都降落在空上 气隙中。1-10如图13所示铸钢铁心,各项尺寸见表1 lo左边线圈通入电流产生磁动势1500Ao试求下列三 种情况下右边线圈应加的磁动势值：(1) 气隙磁通为1.65X 1() 4Wb时；(2) 气隙磁通为零时：(3)右边铁心柱中的磁通为零时。图13习题110图5表1

14、1习题iio中铸钢铁心的各项尺寸路径战面枳/xi()-4nr长度 /x |() '2m路径截面积/XI0 4n?长度/xl0 2mal)cd450fe2.750.25agfid575ed2.5102.510解：各段磁路的截面积A和长度/为第一段：abed» A | = 4 X 1 () 4m2, /1 = 5() X 10 2m第二段：aghd，A2 = 5X 10-4m2，/2 = 75X 10-2m第三段：af> edf A3 = 2.5x 10 4m2» 厶= 20x 10 2m 第四段:化,A4=2.75X |()-4m2, /4=O.25X l()-

15、2m(1) 当气隙磁通04=1.65xi() 4Wb时门 4 165x1(T4t “ 佚=-z;一rrr=() 66【A3 2.5X 1() 4査磁化曲线得H3 = 5xl02A/ni_4_L652L10Jt_0 6T厂 2.75X10° 4 = = 7Ai = 4.78x lA/hi 网 4?rXl()在左边回路中,有F=H|Z| + H3厶+ H4Z4,即1500 = «! X50X 1() 2 + 50()X20X 1() 2 + 4.7«x 105x().25X 1() 2解出H =411.5 A An,査磁化曲线得b=056T于是有0i = B|A1=O

16、.56X4x 10_4Wb=2.24x 10_4Wb©2=-©4=(2.24X i()-4- 1.65X l()-4)WI)= 0.59x l()-4WbT=().I18T查磁化曲线得H2 = 0.8x 102A/m对于整个回路"磁动势为1500-F2 = Hi/1 + H2Z2=(411.5X50X 1()-2+().8x 1()'2x75x 1()-2)A得右边线圈磁动势为F2 = 1234.3A(2) 气隙磁通为零时 I = 02 在左边磁回路中，1500= H|/|,得Hi = J = 3()()0A/m，査磁化曲线得也=1.5Td() x 1()

17、 £于是令 = e2 = "iA| = l5x4xi() 4WI>=6x 1() 4Wb= 1.2T» 査磁化曲线得 H2= 12.8X "AAn/>25X10在整个cl增h冋路中，有1500 - F2 = H|/, + H2l2 = GOOO x 50 x 10_ 2 + 12.8x 102 X 75 X 10'2)A得右边线圈磁动势为F,= -960A(3) 右边铁心柱磁通2 = 0时乌二3，由于磁路是非线性，故®要用试探法來求。设83%的磁动势消耗在气隙中, 则气隙中的磁通为() 83F1 J_4_ "0 A

18、4(),83x 1500X47TX 10"7 x2.75 x IQ'4O25X1(厂 2Wl)= 1.72XK)4WI)3=屠=f f T = ().68&I',查磁化曲线得 H3 = 5.3x IO?gB=A= 4x1 = °*43T，査磁化曲线得 Ht=3x ltfA/m左边回路的总磁位降为SHZ =(0.83X 1500 +5.3x102x20x 10 2 + 3x ltfxSOx 1() 2)A=(1245 + 106 + 150)A= 1501 A=F可见试探值正确，此时右边线圈磁动势应为F2 = ().83xi50() + H3/3= (

19、1245 + 106)A= 1351A三、增选习题与解答1-11铁磁材料分成儿类？各有什么特点？分别用在什么场合？答：铁磁材料根据磁滞回线形状不同，分为软磁材料、换磁(永磁)材料两大类。软磁 材料磁滞冋线窄，剩磁弘和矫顽力He都小且磁导率较烏，一般用于制造电机、变压器的 铁心。换遊(水磁)材料磁滞冋线宽，剩磁氏和矫顽力H都大，可以制成永久磁铁。1-12空心线圈的电感是常数，而铁心线圈的电感是否为常数？为什么？答：铁心线圈的电感I不是常数，它是随励磁电流而变化的，而励磁电流又随铁心的 饱和程度而变化，故铁心线圈是一个非线性的电感元件。M3两个线圈尺寸.形状、匝数均相同，一个是空气心，另一个是铁磁

20、材料铁心，接 电压同样的电源时，两线圈中电流是否相同？为什么？答：空气心线圈因空气磁阻大，产生一定量的磁通需要较大的磁动势，在线圈匝数不变 的情况下，线圈中电流较大。同理，铁心线圈因铁磁材料磁导率较高，或说产生同样大的磁 通量所需遊动势较小，故铁心线圈中电流校小。第二章直流电机一、学习指导（-）基本要求1. 了解直流电机的基本结构、丁作原理以及直流电机的可逆性。2. 熟悉直流电机的励磁方式。3. 理解宜流电机电枢绕组的构成及特点。4. 掌握直流电机的电枢反应及工作特件。5. 了解直流电机的换向。（-）学习指导木章主要介绍直流电动机，以讨论并励、小励电动机的工作特性为主。1. 直流电动机的工作原

21、理直流电动机的工作原理基丁皮-萨定律。电枢绕组端加直流电压，通过换向器与电刷的 配合，使同一磁极卜的元件边中电流方向不变，或讲电枢绕组内电流是交变的，H宜流电机 有可逆性，2. 直流电机的励磁方式削流电机的励磁方式有他励、并励、串励利复励，了解各种励磁方式的电流关系。励磁 方式不同对电机运行性能冇较大影响，主要反应在磁场变化影响到电动机的转速和转矩。3. 电枢绕组直流电机电枢绕组通过换向片联接而构成个闭介冋路。主要分为单叠式、单波式，单 蒂绕组特点为支路对数“等于极对数”，换向节距.= 1.每极下元件为一条串联支路，多 用于电流较人的直流电机；单波绕组支路对数“ =1,换向节距”=於丁1，同极

22、件下元件为 1 P一条串联支路，多用于电压较高的直流电机。电刷放电应使短路元件位于磁密嚴小处，目.电 刷数等于极数。4. 电枢反应电枢反应是直流电机的基本理论部分，阐述了直流电机是双边励磁的，气隙磁场随不同 的负载变化。空载时，气隙磁场是由励磁磁动势耳单独产生的；负载时，电枢电流产生的 电枢磁动势化使气隙磁场畸变且呈去磁性，并影响直流电机的运行性能。5. 基本方程（并励电动机）感应电动势Eh = Cvn电磁转矩7；.m= Cj 4>/a转矩方程= T2 + To电动势平衡方程U = En+15"n = S Jn On功率平衡方程Pl = Pg + Pcuf + Pw + Pc

23、+ />Fe + 心6. 工作特性直流电动机匸作特性是指并励电动机在U =Un、/f=/fN时，串励电动机在U电枢回路均不出电阻时的固有特性，即转速特性/;=/（/.）,转矩特性7口 = /（人），效率特 性尸/（人）。其中并励电动机转速特性是硕特性，从空载到额定负载转速下降不多，电磁 转矩基本上随负我线性增加。串励电动机转速特性足软特性，电机转速随负载増加而迅速K 降，转矩则以高于电枢电流次方的比例增加。另外，串励电动机不允许空载或轻载运行。7.换向直流电机换向是指电枢元件从条支路退出,经过电刷短路后进入另-条支路的过程。换向过程中，电枢绕组产牛的电抗电动势匕和电刷放在几何屮性线处且无

24、补偿绕组的直流 电机电枢反应电动势匕，均限碍电枢电流变化而使换向延迟，造成换向冋路在断开时有一 定电磁能屋以火花形式释放。改善换向的主要方法是在两主极Z间安装换向极。换向极绕组 与电枢绕组巾联，并使换向极磁动势抵消在儿何中性线处作用的电枢磁动势外，还产生换向 极电动势公抵消电抗电动势。二. 习题与解答2-1 一台直流电动机，其额定数据如下：PN=160kW, Jn = 22OV,加= 90%, 计 15（）（）r/niin«求该电动机的额定电流。解：直流电动机的额定功率为则其额定电流为A = SOSAj Pn 160 x IQ3Nn"220x0-92-2在直流电动机中是否存

25、在感应电动势？如果有的话，电动势的方向怎样？答：直流电动机励磁后，电枢端施额定电压，电动机转动后，电枢绕组打磁场有相对运 动，ft内部存在感应电动势，该感应电动势的方向打电枢端电压方向相反，故也称反电动 势。2-3如果直流电机的电枢绕组元件形状如图21所示，则电刷应放在换向器上的什么 位置？答：这种电枢元件的形状是元件端部不对称元件。就电刷放置的原则来说，被电刷短路 的元件有效边应处在磁密最小处，使短路元件内感应电动势最小。对端部对称的元件來说, 电刷应放在磁极轴线卜，也是该元件的中心线卜端部不对称的元件，因氏端部并不感应电 动势，冇效边仍处在磁密最小处，故电刷不能放在磁极轴线F,而应放在处于

26、磁密最小处的 冇效边所联端部的换向片上，如图2-2所示。图2-1某种电枢绕组元件的形状图2-2电刷应放的位置2-4 一台直流电机，若有一磁极失磁，将会产生什么样的后果？答：直流电机电枢绕组经换向器片联接后是一个闭合绕组，由于各支路串联元件数相 等，使得备支路感应电动势相等。从闭合电路内部看，各支路电动势互相抵消，不会在电枢 绕组内部产生环流，若有一个磁极失磁，该磁极下的元件就不感应产生电动势。直流发电机 将会在电枢绕组内部产生环流；氏流电动机因电枢端外施额定电压，失磁支路中的电流会很 大，这都将会因电流过大而损坏直流电机绕组。2-5单叠绕组与单波绕组的元件联接规律有何不同？同样极对数为!的单叠

27、绕组与单 波绕组的支路对数为何相差p倍？答：单売绕组的联接是一个元件紧龛一个元件，换向节距yc=,且一个极下的元件为 一条串联支路，支路对数为a = p.单波绕组的联接不是把元件依次串联，而是把相隔大约 两个极距并在磁场中位置差不多相对应的元件联接起来，其换向节距乂亠"；1，同极性卜 的元件为-条串联支路，其支路对数4=1，使相同极对数的单叠绕组与单波绕组支路对数 相差I）倍。2-6何谓电枢反应？电枢反应对气隙磁场有什么影响？对电机运行有何影响？答：直流电机励磁厉，由励幽磁动势产生气隙磁场，电枢绕组内通有电流人产生的 电枢磁动势化对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应使气隙磁场波形畸

28、变，并呈公磁 性。电枢反应对直流发电机影响氏端电压，对直流电动机影响英电磁转矩和转速。2-7直流电动机有哪几种励磁方式？在不同的励磁方式下，线路电流、电枢电流、励 磁电流三者之间关系如何？答：直流电动机的励磁方式一般有四种：（1）他励 励磁电流九与电枢电流人、线路电流/无关，且1=1.（2）并励 线路电流/与电枢电流人、励磁电流九的关系为/ = /a+/f0（3）串励 线路电流/与电枢电流人、励磁电流h为同一个电流，即/=/a+/fo（4）父励 励磁绕组有两个部分，-个绕纽与电枢绕组并联，另个绕组与电枢绕组串 联。以“先并后串”为例,线路电流/就是串励绕组中的电流/伸，且等于电枢电流仁与并 励

29、绕组中电流/併之和，即/=/Kh = /a+/o2-8什么内素决定直流电机电磁转矩的人小？电磁转矩的性质和电机运行方式冇何关 系？答:从电幽转矩公式可知=当电机励磁不变时，电磁转矩TQ 电枢电流成正比。若电机作发电机运行，电幽转矩丁口是制动性的阻转矩；若电机作电动机运行，电 磁转矩7口是驱动性的拖动转矩。2-9 一台并励直流电动机将氏电枢单替绕组改接为单波绕组，问对英电磁转矩会有什 么影响？答：由电磁转矩公式可知= J人2na（1）单叠绕组 支路对数a = p，电枢电流为人=2心，故有G二严巩=严。心）=舒°八）Z7r«Ina2k（2）单波绕组 支路对数« = b

30、电枢电流为/；=2心 故有(2Q可见，当磴通不变时，在保持支路电流不变的情况下，电幽转矩7阿才是不变的。2-10并励苴流电动机的起动电流决定于什么？止常工作时电枢电流又决定于什么？答：在额定电爪卜，直流电动机的起动电流取决于电枢回路的总电阻，起动电流会较 人，随着转速的上升和感应电动势的增加，电枢电流会迅速卜降。正常工作时，直流电动机 电枢电流的大小取决于负载。2-11串励直流电动机为什么不能空载运行？和并励直流电动机比校，串励直流电动机 的运行性能有何特点？答：由直流电动机转速公式可知，” =u丁铲空载时电枢电流很小，”咼。串励 电动机励磁电流就是电枢电流，故磁通很小:在额定电爪卜，串励电动

31、机的空'载转速会 很高，是不允许的。从运行特性可知，并励电动机转速为駛特性，转速”基本不随负载而 变化，电磁转矩7口与电枢电流基本上呈线性关系；而自励电动机转速为软特性，转速” 随负载的大小而变化，电磁转矩7口是与高于电枢电流一次方成比例的，即在和同的电枢电 流时能获得较大的电磁转矩。2-12若要改变并励、串励.复励直流电动机的转向，应怎么办？答：改变这三种直流电动机的转向均可采用对调励磁绕组或电枢绕组的接线端（的方法，若两者同时对调，宜流电动机转向不改变。2-13电动机的电磁转矩是驱动性质转矩，电磁转矩增大时，转速似乎应该上升，但从 直流电动机的转矩以及转矩特性看，电磁转矩增大时，转

32、速反而下降，这是什么原因？答：直流电动机的电磁转矩是随电枢电流的增加而增人的，电枢电流又随负载的增加而 增加。由转速公式屮可知，并励电动机电枢电流的增加会使电阻压降增大，尽 管电枢反应冇公磁性，使转”速有增人的趋势，但电阻压降的分尿较公磁效应大，故使并励电 动机转速随负载的憎加而略右下降。在串励电动机中，电枢电流的憎加便电阻压降与磁通都 增大。这两个因素都会使电动机的转速下降。2-14直流电动机的调速方法有儿种，各有何特点？答：直流电动机的调速方法有三种（以他励电动机为例）：（1）改变电枢电压调速 转速特性为一组平行下移的直线，特点是空载转速随电枢电压 的下降而减小。Q）电枢冋路串电阻调速转速

33、特性为-组空载转速不变的直线，特点是所串电阻要消 耗功率，电动机转速随所串电阻的增加而下降。0）改变磁通调速弱磁调速的特点是电动机转速只能向上调高而不能向卜调低，半然 也可以采用两种方法同时进行的调速。2-15 一台并励直流电动机在额定电压Un = 22（）V和额定电流/n = 8（）A的情况下运行, 电枢冋路总电阴心= （）.080，2AUC = 2V,励磁冋路总电阻Rf = 88.80，额定负载时的效率 %1 = 85%，试求：（1）额定输入功率：（2）额定输出功率；（3）总损耗；（4）Hl枢回路铜耗;（5）励磁冋路铜耗；（6）电刷接触损耗：<7）附加损耗；（8）机械损耗与铁耗之和。

34、解：（1）额定输入功率PiN= UN/N = 22OX8OW= l7.6kW<2）额定输出功率1J2n= /N = 220 x 8（） x 85% W = 14.96kW（3）总损耗UP=P|N-P2N=（17.6- 14.96）kW = 2.64kW（4）电枢冋路铜耗（不考虑电阻温度换算）"骨=議A=248A/«=/-/(= (80-2.48)A = 77.5A"g =/；Ka = 77.52x(). ()8W = 480W（5）励磁回路铜耗(不考虑电阻温度换算)PCuf = 2.482 X 88.8W = 546W（6）电刷接触损耗Pc = 2AUc/a

35、 = 2x77.5W=l 55W（7）附加损耗心=1 % ”2n =1%x14.96kW = 150W（8）机械损耗与铁耗之和=(2640 一 480 -546- 155 - 150)W=1309W2-16 一台他励直流电动机接在一个电丿k为UN = 220V的电网上运行时，电枢电流人 =10A，电刷丿k降为2AUc = 2V,电枢回路电阻为0.5（1，该电动机内部反电动势为多少？假 定由丁某种原因，电网电压下降为190V,但他励的励磁电流和负载转矩皆保持不变，达到 新的平衡时，电动机内部的反电动势为多少？解：电动机接电压为220V时，其反电动势为Ea= U-/J<-2Al/c=（220

36、- 1（）x（）.5-2）V = 213V电动机接电压为19（）V时，由于励磁电流和负载转矩都不变，则人和也不变，此时 电动机内部反电动势为Ea= U-ZaJ?a-2AUc=（190-10x（）.5-2）V= 183V2- 17 一台并励直流电动机，PN = 96kW, L/n = 440V, Za = 255A,= 5（X）r/niin,氐= 5A, Ra = 0078Q,试求：（1）电动机的额定输出转矩；（2）在额定电流时的电磁转矩；（3）当仁（）时电机的转速；（4）在总制动转矩不变的情况下，当电枢中串入0.1Q电阻而达稳定时的转速。解：（1）电动机的额定输出转矩/»=/N-/f

37、N=（255-5）A = 250A卩27 = 7 2N。Q = 60“7n = 9.55= 9.55Xm = 1834N*m厶hm50（）（2）在额定电流时的电磁转矩Ea= ；a/<t=(440 一 250 x ().()78)V = 421V Pem=/a = 421 x250W= 105kWT* "m "cm _ 105 X 1(P _ 9(wiz;|e_ 27rwN/b0 - 2x3.14x500/60 nv ni(3) 当人0时电机的转速Cv = = V/r= 0.84V/r“73()()需二般rAnin = 524r 加 in#<4）在总制动转矩不变的

38、情况下，当电枢中串入（）.1Q电阻而达稳定时的转速为5-人（&+心）Cv<3>44()二25() 0(). ()78 二().1)0.84r/rnin = 471 r Zinin#212- 18 一台并励直流电动机的额定数据如下：PN= 17kW, UN = 220V, /zN = 3000 r/min，/N = 88.9A，电枢冋路总电阻心= （）.114Q,励磁冋路电阻R= 181.5Qo忽略电枢 反应影响，试求：（1）电动机的额定输出转矩；（2）生额定负载时的电磁转矩；（3）额定负载时的效率；理想空载（/;1 = 0）时的转速；（5）当电枢回路串入一电阻Rn = 0.

39、150时，额定负载时的转速。解：（1）电动机的额定输出转矩7二=9.55 “ = 9.55x 马黑Nm = 54Nm“N3UU（）（2）额定负载时的电磁转矩,5220 A I 0A/f = 7 = 18L5A=1-2A/a= /N- /f= (88.9-1.2)A = 87.7A弋盘 O114v/co.o7v/r7、3()0()Teni = 9.55Ce/a = 9.55x().07x87.7N*m = 58.6N*m（3）额定负载时的效率尸穿 x 1（X）% = x 100% = 2；：閱、9 X 100% = 86.9%（4）理想空载时的转速Un 220 / . 宀 / ?/(i = C

40、= 0 07厂/min = 3143r/niii)（5）为电枢回路串入一电阻Rn = （）.15n时，额定负载时的转速为Uy I“g + I5)220-87.7 x(0.114 4().15)0.07r Aiiin = 2812r/niin2-19 一台220V的并励直流电动机,电枢回路总电阻/乙= ().316Q，空载时电枢电流 /a0 = 2.8A,空载转速为 1600r/inino(1) 今欲在电枢负载电流为52A时,将转速卜降到XOOrAnin，问在电枢回路中须申入 的电阻值为多大？(忽略电枢反应)(2) 这时电源输入电动机的功率只有百分之儿输入到电枢中？这说明什么问题？解：(I)电枢

41、电流为52A,转速为800r Anin,则在电枢回路中串入的电阻为=盅O.316v/_o.l37V/rh()160()心 + 心二刍严= 22()7.£7x8% = 2.12QRq=(2.12-0.316)Q=1.8Q<2)电源输入电枢回路的功率为P1 = UNZN = 220 x 52W =11.44kW输入电枢中的功率为/< =1 - /订5 二(H44()-522x 1.8)W = 6573W占电源输入功率的百分比为丫 x 100% = 丫迓 x 10()% =57.5%1144()这说明有一部分功率消耗在电枢冋路中所串的1.8Q电阻上，即这种调速方法不经济。2-2

42、() 一台并励直流电动机在某负载转是时的转速为1 OOOrAnin,电枢电流为4()A,电 枢回路总电阻心= ().()45Q,电网电压为1 lOVo当负载转矩增人到原來的4倍时，电枢电流 及转速各为多少？(忽略电枢反应)解：由7；,n=CT/a，电网电压U及磁通均不变时，有7'爲 =47®,则电枢电流为I； =4/a = 4x 40A= 160 A企乂 =黑严 V Q). 108V/rn1(X)()电动机转速为,Un-：/<110-160x0.045 / . / ” =C> = 0J08 rAnin = 952rAnm2- 21 一台并励直流电动机，PN = 7

43、.5kW, UN= 110V, /n = 82A,= 15()()rAnin。申.枢IhI路总申.阻/?., = (). 10140,励磁回路巾.阻/?f = 46.7fl。忽略出枢反应作用。(1)求电动机电枢电流/a = 60A时的转速；<2)若负载转矩不随转速而改变，现将电动机的主磁通减少15%，求达到稳定状态时的 电枢电流及转速。解：/f = = 4T7A = 2-36AIA= /N-/f=(82-2.36)A = 79.64AEa= Un- /a/<=(110-79.64X0.1014)V= 102V(1) 当电枢电流/；=60A时，电动机的转速为E； = Un - /&#

44、171;/<=(110-60x0.1()14)V= 104V 由于E严C©2 E；=Ce®，得=頁 ” 7 = 77 X 15(X)r /rnin = 1529r /min1()2(2) 当电动机的主磁通减少15%时，"=().85，由于负载转矩不变，有7；w=CT0Za = CT(O.850)/；则稳定时电枢电流为/a =79.640.85" 0.85A=93.7A稳定时电动机转速为E； =I；1J=(110-93.7x0.1014)V= 100.5V因为 Ea = Ce0w N，E； = Ce(0.85 0)得 _ J " N _ 1

45、00 5 v 1500 / _ 720 / w -(E-7oTx(k85r/min-1739r/m,n2- 22 台串励直流电动机，5 = 22()V, /n = 40A，= 1(X)()r Anin,电枢回路总电阻为 ().50。假定磁路不饱和，求(1) 当/ft = 20A时，电动机的转速及电磁转矩为多大？(2) 如果电磁转矩保持上述值不变，而电压降低到110V,此时电动机的转速及电流各为 多大？解：(1)由于是串励电动札/a=/N = 40A，额定负载时的电枢反电动势为En= UN-IARa=(220-4()x().5)V = 200V不计饱和效应，/： = 20A时磁通为仁 4()这时

46、的反电动势为E； = U、_ J；R严(22()-20x().5)V = 210V电动机的转速为n =¥ 淨X jyL x l()()()r/n)in = 21(X)r /niin当/； =2()时的电磁转矩为7、爲=9.55= 9.55 x ?监j()Nm =19.1N*m(2)保持丁爲=19.1Nm不变，U=110V,不计饱和效应，由T；m= C；/； 电动机 电流不变，仍为/； =2()A»这时电动机的反电动势为E； = Uz 皿=(110-20x().5)V= 100 V降低电压后，电动机的转速为= t?，?=ioXOi5clX 1000r/min= 10()0r/min#2-23 台并励直流电动机的数据如下：Un = 22()V，电枢冋路总电阻心= ().()32Q， 励磁回路总电阻Rf = 2756今将电动机装在起重机上,当使重物上升时,S=Un，/a = 350A, w = 795r/inin