电气自动化13(本)《电机与拖动基础》练习题

《电机与拖动基础》练习题一．填空题：1．三相异步电动机常用的制动方法是。2．直流电机中电枢绕组的作用是产生，实现机电能量转换。3．一台三相变压器的接线如图所示，则其联接组为。4．当电源频率及电动机其他参数不变，三相绕线式异步电动机转子串入电阻时，其最大转矩Tm，临界转差率Sm，转速n。5．同步电机按其转子的结构不同，可分为；其阻尼绕组用于。6．已知某直流电动机的机械特性1如图所示，该机分别与负载特性2和负载特性3配合时，平衡点A是平衡点，平衡点B是平衡点。7．一台磁极对数p为2的三相异步电动机定子绕组通入频率f1为50HZ的三相对称电流，其三相绕组所产生的合成基波磁势的转速n1=，旋转方向是。8．一台三相异步电动机，已知电源频率f1=50HZ，定子每相绕组的串联匝数N1=24，基波绕组系数kw1=0.90，基波每极磁通Ф1=0.74Wb，则定子每相绕组中的基波相电动势有效值EФ1为。9．一台三相异步电动机，已知fN=50HZ，PN=40kW，nN=1470r/min，UN=380V，λM=2.0，则其额定转差率SN=，最大转矩Tm=。10．三相同步电机的转子主要由组成。11．在同步电机中，Xd称为凸极同步电机的，Xq称为凸极同步电机的；Xt称为隐极同步电机的。12．当保持同步发电机的输入功率不变时，调节其，即可改变发电机的。13．同步发电机并联运行的方法是。14．在同步电机中，双反应理论是指：对于在空间任意位置的电枢磁势，应将其分解成，分别计算电枢反应，最后再把它们的效果叠加起来。15．同步发电机并联运行的条件是、、发电机的电压波形应与电网的电压波形相同，发电机与电网的电压大小和相位应相同。二．三相异步电动机主要由哪几部分组成？试分析其工作原理。三．计算题：1．一台他励直流电动机，已知：PN=22kW，UN=220V，IN=115A，nN=1500r/min，Ra=0.25Ω，拖动恒转矩负载TZ=0.7TN，试求：（1）若电枢回路串入电阻1Ω，则稳定后的转速和电流；（2）若采用降低电压调速，使转速为300r/min，则端电压和稳定后的电流；（3）若将磁通和端电压都降低20%，则稳定后的转速和电流。2．一台三相异步电动机，已知：UN=380V，PN=28kW，fN=50HZ，nN=950r/min，Ncos=0.88。在额定转速下运行时，机械损耗pm=1kW，忽略附加损耗pad，定子铜耗pCu1与铁耗pFe共为2.2kW，求额定运行时：（1）转子电流的频率；（2）转子铜耗；（3）效率；（4）定子电流。3．一台三相变压器（铝线），已知：SN=750kVA，U1N=10kV，U2N=0.4kV，Y/Y联接。在低压边做空载试验，当电压为额定电压时（U0=U2N=400V），I0=60A，P0=3.8kW；在高压边做短路试验，当电流为额定电流时（IK=I1N=43.3A），UK=440V，PK=10.9kW。设折算到同一侧后，高、低压绕组的电阻和漏电抗分别相等。试求：（1）变压器T型等效电路的各参数实际值；（2）当二次侧满载，功率因数为0.8（滞后）时的电压变化率。4．某三相绕线式异步电动机，已知fN=50HZ，PN=20kW，nN=1420r/min，UN=380V，λM=2.3，转子每相电阻R2=0.084Ω，试求：（使用实用表达式）（1）临界转差率和最大转矩；（2）固有机械特性的实用表达式；（3）若转子回路串入电阻0.5Ω，则其人为特性表达式。5．一台他励直流电动机，PN=21kW，UN=220V，IN=110A，nN=1200r/min，Ra=0.12Ω，试求：（1）要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1.8IN，应串入的制动电阻及相应的最大制动转矩；（2）若该机带TZ=0.7TN位能性负载运行，采用能耗制动串入2Ω的制动电阻，使之下放重物，则下放的速度。6．一台三相笼型异步电动机的额定数据为：UN=380V，PN=30kW，nN=2950r/min，fN=50HZ，Δ联接。采用变频调速拖动TZ=0.85TN的恒转矩负载，已知变频电源输出电压与频率关系为U1/f1=常数。试求：若使变频电源输出的频率f1=30HZ，则变频器输出的线电压U1和电动机的转速n。（用直线表达式计算）7．一台三相绕线式异步电动机的额定数据为：PN=40kW，UN=380V，nN=1460r/min，E2N=420V，I2N=62A，KT=2.5。拖动TL=0.8TN的恒转矩负载。若采用转子回路串电阻调速，试求：若每相串入电阻0.9，则电动机的转速。（用直线表达式计算）四．已布置的各章部分作业。部分计算公式：nCEea，aMemICT，，1111144.4wkNfESSSSTTmmmem2，)1(2MMNmSS，11nnnSNN，NNNnPT9550，pfn1160)sincos(2*2**2kkXRIu，IpkNFw11135.1，2220000,,mmmmmRZXIpRIUZeaaCRRIUn)(2223NNNISER参考答案一．填空题：1．能耗制动、反接制动、回馈制动6．稳定，稳定2．产生感应电势、电流和电磁转矩7．1500r/min，从电流超前相绕组转向电流滞后相绕组3．Y/Δ-58．3548.4V4．不变，增大，降低9．0.02，519.7N.m5．隐极式、凸极式，减少转子振荡或起动10．转子铁心、励磁绕组、阻尼绕组和转轴等11．直轴同步电抗，交轴同步电抗，同步电抗12．励磁电流，无功功率13．准同步法和自同步法等14．交轴分量和直轴分量，直轴和交轴15．发电机的相序应与电网的相序相同、发电机的频率应与电网的频率相同二．组成：定子铁心、定子绕组、转子铁心及转子绕组等；工作原理：将定子三相对称绕组施以三相对称交流电源U1，流过三相对称电流I1，产生旋转磁场，作用于转子上，在转子上感应电动势E2，产生电流I2，产生电磁转矩Tem，带动转子旋转，输出机械能。三．计算题：1．解：（1）CeΦN=(UN-INRa)/nN=(220-115*0.25)/1500=0.123TZ=0.7TN不变，Φ不变。稳定后电流Ia=0.7IN=0.7*115=80.5A，也不变。稳定后转速为：n=(UN-Ia(Ra+RΩ))/CeΦN=(220-80.5*(0.25+1))/0.123=970.53r/min（2）TZ=0.7TN不变，Φ不变。稳定后电流Ia=0.7IN=0.7*115=80.5A也不变。端电压为：U=CeΦNn+IaRa=0.123*300+80.5*0.25=57.03V（3）CeΦ'=0.8CeΦN，CMΦ'=0.8CMΦN，TZ=0.7TN不变，TN=CMΦNIN稳定后电流为：Ia=TZ/(CMΦ')=0.7CMΦNIN/(CMΦ')=0.7IN/0.8=0.7*115/0.8=100.63A稳定后转速为：n=(U-IaRa)/(CeΦ')=(220*0.8-100.63*0.25)/(0.8*0.123)=1532.95r/min2．解：（1）n1=1000r/min转差率：SN=(n1-n)/n1=(1000-950)/1000=0.05转子频率：f2=SNfN=0.05*50=2.5HZ（2）Pm=PN+pm+pad=28+1+0=29kW转子铜耗：pcu2=PmSN/(1-SN)=29*0.05/(1-0.05)=1.53kW（3）P1N=Pm+pcu2+pFe+pcu1=29+1.53+2.2=32.73kW效率：ηN=(PN/P1N)*100%=(28/32.73)*100%=85.55﹪（4）定子电流：IN=P1N/(3*UN*cosφN)=32.73*1000/(1.732*380*0.88)=56.51A3．解：变比：k=U1Nφ/U2Nφ=(10/3)/(0.4/3)=25（1）由空载试验，求得折算到低压边的激磁阻抗Z2m=U0φ/I0φ=(400/3)/60=3.849ΩR2m=P0/(3I0φ2)=3800/(3*602)=0.352ΩX2m=833.3352.0849.3222222mmRZ折算到高压边的激磁阻抗为：Zm=k2Z2m=252*3.849=2405.625ΩRm=k2R2m=252*0.352=220.0ΩXm=k2X2m=252*3.833=2395.625Ω由短路试验，求得高压边的短路阻抗为：Zk=Ukφ/Ikφ=(440/3)/43.3=5.867ΩRk=Pk/(3Ikφ2)=10900/(3*43.32)=1.938ΩXk=538.5938.1867.52222kkRZ高、低压绕组漏阻抗标幺值为：R1=R2′=Rk/2=1.938/2=0.969ΩX1σ=X2σ′=Xk/2=5.538/2=2.769Ω（2）电压变化率为（I2*=1）：Δu=I2*（R*kcos2+Xk*sin2）*100%=43.3*3/10000*(1.938*0.8+5.538*0.6)*100%=3.65%4．解：（1）n1略大于nN，n1=1500r/min额定运行点转差率SN=(n1-nN)/n1=(1500-1420)/1500=0.0533临界转差率)1(2MMNmSS=0.0533*(2.3+13.22)=0.233额定转矩TN=9550*PN/nN=9550*20/1420=134.51N·m最大转矩Tm=λMTN=2.3*134.51=309.37N·m（2）实用固有机械特性SSSSTTmmmem2=SS233.0233.037.309*2=054.017.1442SS（3）62.1084.0/5.01*233.0/1/2）（），则得到（不变mmmmmSRRSSTT5．解：（1）CeΦN=(UN-INRa)/nN=(220-110*0.12)/1200=0.172Iamax=(-UN-Ea)/(Ra+RΩ)=-1.8*IN应串入的电阻为：RΩ=-CeΦNnN/Iamax-Ra=-0.172*1200/(-1.8*110)-0.12=0.922Ω相应的最大制动转矩为：Tamax=CMΦNIamax=-9.55*0.172*1.8*110=-325.23N.m（2）TZ=0.7TN不变，Φ不变，稳定后电流为：Ia=0.7IN=77A。稳定下放速度为：n=(-(Ra+RΩ)Ia)/(CeΦN)=(-(0.12+2)*77)/0.172=-949.07r/min6．解：调频后的线电压为：U1=UNf1/fN=380*30/50=228Vn1=3000r/min，p=1sN=(n1-nN)/n1=(3000-2950)/3000=0.0167在TZ=0.85TN，fN=50HZ时的转差率为：s=sNTZ/TN=0.0167*0.85=0.0142在TZ=0.85TN，fN=50HZ时的转速降为：Δn=sn1=0.0142*3000=42.6r/min调频后的同步转速为：n1′=60f1/p=60*30/1=1800r/min因为调频后的转速降不变，所以在TZ=0.85TN，转速为：n=n1′-Δn=1800-42.6=1757.4r/min7．解：n1=1500r/minSN=(n1-nN)/n1=(1500-1460)/1500=0.0267转子每相电阻为在TL=0.8TN，转子回路不串电阻时的转差率为：S=SNTL/TN=0.0267*0.8=0.0214因为R2/S=(R2+Rad)/S′在TL=0.8TN，转子回路串电阻时的转差率为：S′=S(R2+Rad)/R2=0.0214*(0.104+0.9)/0.104=0.207转速为n=(1-S′)n1=(1-0.207))*1500=1189.5r/min624.236.100262.162.137.309*222SSSSSSSSTTmmmem)(104.062*3026