电机学习题及答案

直流电机

1-1 一台长复励直流发电机PN＝11kW，UN=230V，nN＝1450r/min，2p＝4，换向片数K＝93，元件匝数Ny＝3，单波绕组，电枢外径Da＝0.195m，额定励磁电流IfN＝0.956A，电机磁路有一定的饱和程度。 （1）为改善换向，电刷前移9O机械角。试求直轴与交轴电枢反应磁势Fad和Faq。

（2）电刷顺电枢旋转方向移动时，Fad和Faq各起什么作用？ 解： 额定电流

PN11?103IN==A=47.83A

230UN13额定电枢电流

IaN=IN+IfN=(47.83+0.956)A=48.79A 支路电流 ia=极距

?=

?Da2pIaN48.79=A=24.40A 22a=

??0.1954m=0.153m

元件数 S=K=93 总导体数

N=2SNy=2?93?3=620 电枢线负荷 A=

Nia620?24.4=A/m=24694A/m ?Da??0.19513电刷在电枢表面移过的距离

?90?Da=b?=???0.195m=0.0153m 36003600(1) 交轴电枢反应

?20.153?0.0153)A/极 2Faq=A(-b?)=24694?( =1511A/极 直轴电枢反应

Fad=Ab?=24694?0.0153A/极=377.8A/极

（2）电刷顺电枢旋转方向移动了?角，因为是发电机，故Fad起去磁作用。Faq使气隙磁场发生畸变，因为磁路饱和，故 Faq还有去磁作用。 1-2一台四极82kW、230V、970r/min的并励发电机，电枢电路各绕组总电阻ra?0.0259?,并励绕组每极有78.5匝，四极串联后的总电阻

rf?22.8?，额定负载时，并励电路串入3.7?的调节电阻，一对电刷

压降2?Ub=2V，基本铁耗及机械损耗PFe＋Pmec=4.3kW，附加损耗Pad=0.005PN。试求额定负载时发电机的输入功率、电磁功率、电磁转距和效率。 解：额定电流

PN82?103IN＝＝A＝356.5A

230UN励磁电流

IN=

UN230=A=8.68A 22.8?3.7rf?rft额定电枢电流

IaN=IN+IfN=(356.5+8.68)A=365.2A 感应电动势

EN=UN+IaNra+2?Ub=(230+365.2?0.0259?2)V=241.5V (1)

电磁功率

Pem=ENIaN=241.5?365.2W=88.2kW (2) Tem=

电磁转矩

Pem88.18=N?m=868.1N?m

970nN2?2?6060(3) 输入功率

P1＝Pem+PFe+Pmec+Pad=(88.18+4.3+82?0.005)kW=92.89kW (4)

效率

PN82?100%??100%?88.28% P192.89?N?'1-3一台并励直流发电机额定数据为：PN’=82kW,nN=970r/min,UN’

=230V，极数2p=2,电枢绕组电阻ra=0.026?,一对电刷接触电压降为2?Ub=2V，励磁回路电阻RfN=32?。如果将此发电机作为电动机运行，2?Ub=2V，所加电源电压为UN=220V，试求：

（1）电动机电枢电流与发电机额定电枢电流大小相同时，电动机转速为多少（假定磁路不饱和）？

（2）当电动机电压U=UN=220V时，电动机空载运行，此时空载转矩

T0为（1）中额定运行时电磁转矩的1.2%，求空载转速n0。 解：作发电机额定运行时

PN82?103额定电流 IN’==A=356.5A

230UN'’励磁电流 IN’=

UN'230A=7.19A =32RfN'电枢电流 IaN’=IN’+IfN’=(356.5+7.19)A=363.7A

感应电动势 EN’=UN’+IaN’ra+2?Ub=(230+363.7?0.026+2)V=241.5V (1)

作为电动机运行时，依题意有

电枢电流 Ia=IaN’=363.7A

感应电动势 E=UN-IaRa-2?Ub=(220-363.7?0.026-2)=208.5V 励磁电流 It=

UN220A?6.88A =32RfN由于磁路不饱和，因此??If，故有

IfnCe?nE＝＝ ''''IfNnNENCk?nN'I'fNE'7.19208.5nN=??970r/min=875.2r/min 电动机转速 n='IfEN6.88241.5(2) 依题意，空载时电磁转矩 Tem0=T0=1.2%Tem

即 CT?Ia0=0.012CT?Ia

空载电枢电流Ia0=0.012I0=0.012?363.7A=4.36A

空载感应电动势E0=UN-Ia0ra-2?Ub=(220-4.36?0.026-2)V=217.8V 由

E0CE?Ia0n0 ??ECE?Ian空载转速 n0=

E0217.8n??875.2r/min?914.2r/min E208.51-4两台完全相同的并励直流电机，机械上用同一轴联在一起，并联接于230V的电网上，轴上不带其他负载，在1000r/min时，空载特性如下：

It/A E0/V 1.3 1.4 186.67 195.83 现电机A的励磁电流为1.4A，电机B的为1.3A，电枢电路总电阻（包括电刷接触电阻）为0.1?，转速为1200r/min，如忽略电枢反应的影响，试问：

（1） 哪台是发电机？哪台是电动机？ （2） 两机的总的机械损耗于铁耗是多少？

（3） 只调节励磁电流（例如对调两机的励磁电流值），是否能改变两

机的运行状态（保持转速不变）？

（4） 是否可以在1200r/min时，两机都从电网吸取功率或向电网送

出功率？

解：（1）从n=1000r/min的空载特性折算到n=1200r/min时的空载特性如下：

It/A E0/V 1.3 224 1.4 235 今电机A的电枢电动势Ek=235>Uk=230V,电机B的电枢电动势

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