本文格式為Word版，下載可任意編輯——例題思考題習(xí)題例題思考題習(xí)題CP2電力拖動

思考題

2.1選擇題

(1)電動機經(jīng)過速比j=5的減速器拖動工作機構(gòu)，工作機構(gòu)的實際轉(zhuǎn)矩為20N.m，飛輪矩為1N.m2，不記傳動機構(gòu)損耗，折算到電動機軸上的工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩與飛輪矩依次為（D）。A.20N.m，5N.m2B.4N.m，1N.m2C.4N.m，0.2N.m2D.4N.m，0.04E0.8N.m，0.2N.m2F.100N.m，25N.m2

(2)恒速運行的電力拖動系統(tǒng)中，已知電動機電磁轉(zhuǎn)矩為80N.m，忽略空載轉(zhuǎn)矩，傳動機構(gòu)效率為0.8，速比為10，未折算前實際負載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為（D）。A.8N.mB.64N.mC.80N.mD.640N.mE.800N.mF.100N.m

(3)電力拖動系統(tǒng)中已知電動機轉(zhuǎn)速為1000r/min,工作機構(gòu)轉(zhuǎn)速為100r/min，傳動效率為0.9，工作機構(gòu)未折算的實際轉(zhuǎn)矩為120N.m，電動機電磁轉(zhuǎn)矩為20N.m，忽略電動機空載轉(zhuǎn)矩，該系統(tǒng)確定運行于（C）。A.加速過程B.恒速C.減速過程

2.2

電動機拖動金屬切削機床切削金屬時，傳動機構(gòu)損耗由電動機還是負載負擔？

2.3

起重機提升重物與下放重物時，傳動機構(gòu)損耗由電動機還是重物負擔？提升或下放同一重物時，傳動機構(gòu)損耗的轉(zhuǎn)矩一樣大嗎？傳動機構(gòu)的效率一樣高嗎？

例題2.1

下圖所示的電力拖動系統(tǒng)中，已知飛輪矩GDa2=14.5N.m2，GDb2=18.8N.m2，GD?2=120N.m2，傳動效率η1=0.91，η2=0.93，轉(zhuǎn)矩T?=85N.m，轉(zhuǎn)速n=2450r/min，nb=810r/min，nf=150r/min，忽略電動機空載轉(zhuǎn)矩，求：（1）折算到電動機軸上的系統(tǒng)總飛輪矩GD2；（2）折算到電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩TF。

電動機TT0n2GDanbGD2bGD2f工作機構(gòu)Tfnf

解：（1）系統(tǒng)總飛輪矩

GD2=GDb2/(n/nb)+GD?2/(n/nf)+GDa2=17N·m2(2)負載轉(zhuǎn)矩

ＴＦ＝Ｔｆ／（ｎη1η2／nf）＝６．１５Ｎ·ｍ2.3

下圖所示的起重機中，已知減速箱的速比?=34，提升重物時效率η=0.83，卷筒直徑d=0.22m，空鉤重量G0=1470N，所吊重物G=8820N，電動機的飛輪矩GDD2=10N.m2，當提升速度為v=0.4m?s時，求：（1）電動機的轉(zhuǎn)速；

（2）忽略空載轉(zhuǎn)矩時電動機所帶的負載轉(zhuǎn)矩；

（3）以v=0.4m?s下放該重物時，電動機的負載轉(zhuǎn)矩。答案：2.4

某起重機的電力拖動系統(tǒng)如下圖所示。電動機PN=20KW，nN=950r/min，傳動機構(gòu)的速比?1=3，?2=3.5，?3=4，各級齒輪傳遞效率都是η=0.95，各轉(zhuǎn)軸上的飛輪矩GDa2=123N.m2，GDb2=49N.m2，GDC2=40N.m2，GDd2=465N.m2，卷筒直徑d=0.6m，吊鉤重G0=1962N，被吊重物G=49050N，忽略電動機空載轉(zhuǎn)矩，忽略鋼絲繩重量，忽略滑輪傳遞的損耗，求：

（1）以速度v=0.3m?s提升重物時，負載（重物及吊鉤）轉(zhuǎn)矩，卷筒轉(zhuǎn)速，電

動機輸出轉(zhuǎn)矩及電動機轉(zhuǎn)速；

（2）負載及系統(tǒng)的飛輪矩（折算到電動機軸上的）；（3）以加速度ɑ=0.1m?s2提升重物時，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩。

n2GDaj1,?1j2,?2GD2fj3,?3電動機TT0nbGD2bnfGD2ddG0v解：（1）以v=0.3m/s提升重物時，負載（吊鉤及重物）轉(zhuǎn)矩Tf=(d)/4=7651.8N·m卷筒轉(zhuǎn)速

nf=(60)/(∏d)=19.1r/min電動機輸出轉(zhuǎn)矩

T2=TF=Tf/(jη)=212.5N·m電動機轉(zhuǎn)速

n=nfj=802.2r/min

G

(2)吊鉤及重物飛輪矩

GDF2=(365v2)/n2=2.6N·m2系統(tǒng)總飛輪矩GD2=GDa2+（GDb2）/j12+(GDC2)/(?1?2)2+（GDd2）/(?1?2?3)2+GDF2=131.7N·m2(3)電動機轉(zhuǎn)速與與重物提升的關(guān)系為n=nf?1?2?3=(60×2v?1?2?3)/∏d

電動機加速度與重物提升加速度的關(guān)系為

dn/dt=d(/∏d)/dt=(60×2v?1?2?3)a/∏d以加速度a=0.1m/s2提升重物時電動機加速度大小為dn/dt=267.4r/(min.s)電動機輸出轉(zhuǎn)矩為T=ＴＦ＋（GD2dn)/(375dt)=306.4N·m

CP3直流電機原理

例題3-3

已知一臺10KW、4極、2850r/min的直流發(fā)電機，電樞繞組是單波繞組，整個電樞總導(dǎo)體數(shù)為372。當電動機發(fā)出的電動勢Ea=250V時，求這時氣隙每極磁通量Φ。

解：已知這臺電動機的極對數(shù)p=2，單波繞組的并聯(lián)支路對數(shù)a=1，于是可以算出系數(shù)

Ce=pz/60a=(2×372)/(60×1)=12.4

根據(jù)感應(yīng)電動勢公式Ea=CeΦn,氣隙每極磁通量Φ為Φ=Ea/Cen=250/(12.4×2850)=70.7×10-4Wb

3-4

已知一臺四極直流電動機額定功率為100KW，額定電壓為330V，額定轉(zhuǎn)速為730r/min，額定效率為0.915，單波繞組，電樞總導(dǎo)體數(shù)為186，額定每極磁通為6.98×10-2Wb,求額定電磁轉(zhuǎn)矩。

解：轉(zhuǎn)矩常數(shù)

Ct=pz/2a∏=(2×186)/(2×1×3.1416)=59.2額定電流

IN=PN/UNηN=(100×103)/(330×0.915)=331A額定電磁轉(zhuǎn)矩

TN=CtΦNIN=59.2×6.98×10-2×331=1367.7N·m

3-5

一臺額定功率PN=20KW的并勵直流發(fā)電機，它的額定電壓UN=230V，額定轉(zhuǎn)速nN=1500r/min,電樞回路總電阻Ra=0.156Ω，勵磁回路總電阻Rf=73.3Ω。已知機械損耗和鐵損耗pm+pFe=1kW，附加損耗Ps=0.01PN。求額定負載狀況下各繞組的銅損耗、電磁功率、總損耗、輸入功率及效率。解：先計算額定電流

IN=PN/UN=(20×103)/230=86.96A勵磁電流

If=UN/Rf=230/73.3=3.14A電樞繞組電流

Ia=IN+If=86.96+3.14=90.1A電樞回路銅損耗PCua=Ia2Ra=1266W勵磁回路銅損耗PCuf=If2Rf=723W電磁功率

PM=EaIa=P2+PCua+PCuf=21989W總損耗

ΣP=PCua+PCuf+Pm+PFe+Ps=3198W輸入功率

P1=P2+ΣP=23189W效率

η=P2/P1=86.25％

3-6

一臺四級他勵直流電機，電樞采用單波繞組，電樞總導(dǎo)體數(shù)z=372，電樞回路總電阻Ra=0.208Ω。當此電機運行在電源電壓U=220V，電機的轉(zhuǎn)速n=1500r/min，氣隙每極磁通Φ=0.011Wb，此時電機的鐵損耗PFe=362W，機械磨損損耗Pm=204W（忽略附加損耗）。

（1）該電機運行在發(fā)電機狀態(tài)，還是電動機狀態(tài)？（2）電磁轉(zhuǎn)矩是多少？

（3）輸入功率和效率各是多少？解：（1）先計算電樞電動勢Ea。已知單波繞組的并聯(lián)支路的對數(shù)a=1，所以CE=pz/60a=（2×372）/（60×1）=12.4Ea=CEΦN=12.4×0.011×1500=204.6V<U電機運行于電動機狀態(tài)。（2）電磁轉(zhuǎn)矩Ia=(U-Ea)/Ra=74A

T=PM/Ω=EaIa/(2∏n/60)=96.38N·m3（輸入功率）P1=UIa=16280W輸出功率

P2=PM-PFe-Pm=14574W總損耗

ΣP=P1-P2=1706W效率

η=P2/P1=89.5%

3-7

一臺并勵直流電動機，PN=96ＫＷ，ＵＮ＝440Ｖ，ＩＮ＝255Ａ，ＩｆＮ＝5Ａ，ｎＮ

＝500ｒ／min,電樞回路總電阻Ra=0.078Ω,ｎＮ＝500ｒ／min忽視電樞反應(yīng)的影響，試求：

（1）額定輸出轉(zhuǎn)矩；

（2）在額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩。解（1）額定的輸出轉(zhuǎn)矩

T2N=PN/Ω=(9.55PN)/ｎＮ=1833.5N·m(2)額定電流時的電磁轉(zhuǎn)矩Ia=ＩＮ-ＩｆＮ=250AEaN=Ua-IaRa=420.5VPM=EaIa=105125WT=PM/Ω=2023N·m

3-8

一臺他勵直流電動機額定功率PN=96KW，ＵＮ＝440Ｖ，額定電流ＩＮ＝250Ａ，額定轉(zhuǎn)速ｎＮ＝500ｒ／min，電樞回路總電阻Ra=0.078Ω，忽視電樞反應(yīng)的影響，試求：

（1)理想空載轉(zhuǎn)速n0；

（2)固有機械特性的斜率β；解（1）電動機的

CeΦN=(UN-INRa)/nN=0.841理想空載轉(zhuǎn)速

n0=UN/CeΦN=523.2r/min(2)電動機的

CtΦN=9.55CeΦN=8.03斜率

β=Ra/(CtΦNCeΦN)=0.0116

3-9

某他勵直流電動機額定功率PN=22KW，額定電壓ＵＮ＝220Ｖ，額定電流ＩＮ＝115Ａ，額定轉(zhuǎn)速ｎＮ＝1500ｒ／min，電樞回路總電阻Ra=0.1PN=17KW，UN=220V，ｎＮ＝1500ｒ／min，Ω，忽視空載轉(zhuǎn)速T0,電動機拖動恒轉(zhuǎn)矩負載ＴＬ＝0.85TN（TN為額定電磁轉(zhuǎn)矩)運行,求穩(wěn)定運行時電動