电机与电器控制(冯晓 刘仲怒 编)

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1、第一章1.2一台直流发电机的数据为:额定功率P=12kW,额定电压U=230V,额定转速NNn=1450r/min,额定效率η=83.5%。试求:NN(1)额定电流I;N(2)额定负载时的输入功率P。1N解：（1）直流发电机的:额定功率P=UINNN3PN12×10I===52.17ANU230NPN12（2）P===14.37KW1Nη0.835N1.3一台直流电机,已知极对数p=2,槽数Z和换向片数K均等于22,采用单叠绕组。(1)计算绕组各节距;(2)求并联支路数。Z222解：（1）第一节距y=±ε=−=5,为短距绕组。12p44单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即y=y=1

2、K第二节距y=y−y=5−1=421(2)并联支路数等于磁极数,为4。1.4一台直流电机的数据为:极数2p=4,元件数S=120,每个元件的电阻为0.2Ω。当转速为1000r/min时,每个元件的平均感应电动势为10V,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少?解：当电枢绕组为单叠绕组时,绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30,换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件,每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为E=29×10=290V;a每一条支路的电阻为R=29×0.2=5.8Ω,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为R5.8R===

3、1.45Ωa44当电枢绕组为单波绕组时,绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60,换向器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为E=58×10=580Va每一条支路的电阻为R=58×0.2=11.6ΩR11.6电刷间的电阻为R===5.8Ωa221.5略1.6一台直流电机,极数2p=6,电枢绕组总的导体数N=400,电枢电流I=10A,气隙每极a磁通Φ=0.21Wb。试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?如把绕组改为单波绕组,保持支路电流i的数值不变,电磁转矩又为多大?a解:电枢绕组为单叠绕组时,并联支路对数a=p=3,pN3×400电磁转矩T=ΦI=×0.2

4、1×10=133.69N⋅ma2πa2×3.1416×3如果把电枢绕组改为单波绕组,保持支路电流i的数值不变,则电磁转矩也不变,仍为a133.69N⋅m,因为无论是叠绕组还是波绕组,所有导体产生的电磁转矩的方向是一致的,保持支路电流i不变,就保持了导体电流不变,也就保持了电磁转矩不变。aI10a也可以用计算的方法:单叠绕组时并联支路数为6,支路电流i==Aa6610改为单波绕组,保持支路电流i的数值不变,仍为A,而并联支路数为2(a=1),a610电枢电流I=2i=Aaa33×40010电磁转矩T=×0.21×=133.69N⋅m。2×3.1416×131.7一台他励直流电机,极对数p

5、=2,并联支路对数a=1,电枢总导体数N=372,电枢回路总电阻R=0.208Ω,运行在U=220V,n=1500r/min,Φ=0.011Wb的情况下。P=362aFeW,P=204W,试问:mec(1)该电机运行在发电机状态还是电动机状态?(2)电磁转矩是多大?(3)输入功率、输出功率、效率各是多少?pN2×372解:(1)E=Φn=×0.011×1500=204.6V,低于电源电压U=220V,a60a60×1所以电机运行在电动机状态。U−Ea220−204.6(2)I===74AaR0.208apN2×372T=ΦI=×0.011×74=96.39N⋅ma2πa2×3.1416

6、×1(3)输入功率P=UI=220×74=16280W=16.28KW12输出功率P=P−P−P−P=16280−74×0.208−362−20421cuaFemec=14575W=14.575KWP214.575效率η===0.895=89.5%P16.2811.8如果直流电机的电枢绕组元件的形状如题1.8图所示,则电刷应放在换向器的什么位置上?y1N2极B2题1.8图某种电枢绕组元件的形状解:电刷在换向器的位置应使被电刷短路的元件感应电动势为零。对于对称元件,电刷中心线与磁极中心线重合。对于题中的不对称元件,当电枢旋转,使该元件中心线与N极中心线对齐时,电刷应将该元件短路,若换向片

7、宽度为B,则电刷中心线偏离磁极中心线的偏移量y1Bδ=−,y是元件第一节距。1221.9一台并励直流电动机的额定数据为:U=220V,I=92A,R=0.08Ω,NNaR=88.7Ω,η=86%,试求额定运行时:fN(1)输入功率;(2)输出功率;(3)总损耗;(4)电枢回路铜损耗;(5)励磁回路铜损耗;(6)机械损耗与铁损耗之和。解:(1)输入功率P=UI=220×92=20240W=20.24KW1NN(2)输出功率P=Pη=20.24×0