电工学试题精选与答题技巧 (9).pdf

电工学试题精选与答题技巧 106 100r/min1 1 一、 例题精解一、 例题精解 【例题 【例题 10.1】】有一并励发电机,已知,nkW23 N P N1 200r/min ,额定电压 。现在利用它作为电动机，把它接到 220V 的 电源上，电枢电流保持原来的额定值。试求作为电动机时的额定转速和额定功率。设 电动机的效率为 ,V230 N UΩΩ05 . 0 , 5 . 57 af RR 0.84η，并假定在这两种运行情况下磁通基本上不变。 【解】【解】 （1）作为发电机运行时 额定电流 2001214.8 N1 nE A100 230 00023 N N N U P I n 额定励磁电流 235.2E A4 5 .57 230 f N fN R U I 额定电枢电流 A1044100 fNNaN III 电动势 V2 .23505. 0104230 aaNN RIUE （2）作为电动机运行时 励磁电流 A83. 3 5 .57 220 f f R U I 输入电流 A 8 . 10783 . 3 104 faN III 输入功率 2kW7 .238 .107220UIPi 电动势 V8 .21405. 0104220 aaN1 −−RIUE 设额定转速为 n1，按题意磁通基本不变，则得 N 11 n n E E 由此得 107第十章 直流电机 【例题【例题 10.2】】有一台他励式直流电动机,已知V220U，，反电动势 。求此时的电枢电流 I Ω5 . 0 a R V210E a；并求当负载转矩增加 后的电枢电流和反电 动势 50 a I′ E′ 的值，以及转速的变化率。 【解】【解】在反电动势V210E时的电枢电流为 当负载增加 50时,可以近似认为电磁转矩也增加，如果原来的电磁转矩为50 T，则增加后的电磁转矩为TT5 . 1′，因T与成正比，所以 a I 此时的反电动势为 V2055 . 030220 aa −′−′RIUE 由于转速与反电动势成正比，所以 【例题【例题 10.3】】有一并励直流电机,已知,,UV。 Ω2 . 0 a RΩ 220 f R220 （1）作为发电机运行时，如果输出功率为 12.1kW，求电动势和所产生的全部电 功率； （2）作为电动机运行时（接法不变） ，如果输入功率为 12.1kW，求电动势和所产 生的全部机械功率； （3）在这两种情况下，转矩、转速和转动方向有无变化 【解】【解】 （1）作为发电机运行时 励磁电流 Α − − 20 5 . 0 210220 a a R EU I Α1 220 220 f f R U I 负载电流 5 .97100 210 205 100 ′ ′ E E n n Α ′ ′30205 . 1 aa I T T I Α55 220 10012 U P I Α56155 fa III V2 .231562 . 0220 aa IRUE 电枢电流 kW94.12562 .231 aE ≈ EIP 电动势 产生的全部电功率 （2）作为电动机运行时 输入电流 Α55 220 12100 1 U P I 励磁电流 Α1 220 220 f f R U I 电工学试题精选与答题技巧 108 电枢电流 Α−−54155 fa III 电动势 2V.209542 . 0220 aa −−IRUE ΦKΦKΦK n EE1E a1aa 1 IRU105252 . 0110−− 产生的全部机械功率 kW3 .11542 .209 a2 ≈ EIP ΦKΦKΦK IRU n EE2E a2aa 2 116 9 . 0 8 .272 . 0110 − − 或 kW3 .1122012 . 05410012 22 f 2 fa 2 a12 ≈−−−−RIRIPP （3）在两种情况下，其电枢电流不相等而磁通不变，所以两者的电磁转矩不相 等，转速也有变化。由于在电动机运行时其电磁转矩方向与发电机运行时相反，前者 是驱动转矩，后者是阻转矩，所以转动方向不变。 【例题【例题 10.4】】一台额定电压为 110V 的他励电动机，工作时的电枢电流为 25A， 电枢电阻为 0.2Ω。问当负载保持不变时，在下述两种情况下转速变化了多少 （1） 电枢电压保持不变，主磁通减少了 10； （2） 主磁通保持不变，电枢电压减少了 10。 【解】【解】 （1）主磁通减少了 10时 由于负载保持不变，由转矩公式可知，电枢电流应为 ΦΦ9 . 0 2 .27 9 . 09 . 0 Α8 25 a1 2a I I 主磁通减少前后的转速分别为 所以 5 .10105. 0 105 105116 1 12 ≈ − − n nn 即转速升高了 10.5。 第十章 直流电机 109 （2）电枢电压减少了 10时 V991109 . 09 . 0 a1a2 UU 由于负载转矩和主磁通不变，所以电枢电流也应不变。则电枢电压减少前后的转 速分别为 这样 即转速下降了 10.5。 【例题【例题 10.5】】有一台并励直流电动机，额定功率为 10kW，额定电压为 220V，额 定电流为 53.8A，额定转速为 1 500r/min，电枢电阻为 0.7Ω，励磁绕组电阻为 198Ω。 设励磁电流与电动机主磁通成正比，且采用调磁调速。 （1）如果在励磁电路中串联调 磁电阻，且维持额定转矩不变，试求转速 n、电枢电流、输入功率； （2）如果值保持不变，且额定电枢电流不变，试求转速 n、转矩 T、转子输出功率 。 Ω′5 .49 f R f R′ a I 1 P 2 P 【解】【解】 （1）设额定情况下的电动机的主磁通为Φ，在励磁电路中串联电阻后的电 动机的主磁通为，则 1 Φ ΦΦ RR R Φ I I Φ8 . 0Φ 5 .49198 198 ff f f f 1 ′ ′ Α− − ′9 .658 . 0/ 198 220 8 .53 8 . 0 fN 1 a a II Φ ΦI I ΦKΦKΦK IRU n EE1E aaa1 1 105252 . 0110 − − ΦKΦKΦK IRU n EE2E aaa2 2 94 9 . 0 252 . 099 − − 因为额定转矩不变， 电枢电流与主磁通的乘积不变， 即电枢电流与主磁通成反比， 所以电枢电流将超出额定值。 − nn 电动机转速与额定转速 n 之比为 n′ 5 .10105. 0 105 10594 1 12 −−≈ − n 则电动机转速为 n′ 电动机的输入功率为 kW69.14 5 .49198 220 9 .65220 ff a1 ′ ′′ RR U IUIUP （2）在额定电枢电流不变的条件下，电磁转矩与电动机主磁通成正比。电动机额 定转矩为 min/ r7851150019. 119. 1′nn 调速后的转矩为 mN7 .63 5001 10 55095509 N N N ⋅ n P T 19. 1 7 . 07 .522208 . 0 7 . 09 .65220 8 . 0 aa aa aa E aa ≈ − − − ′− − ′− ′ RIU RIU ΦK RIU ΦK RIU n n mN517 .638 . 0 N 1 ⋅′T Φ Φ T 电工学试题精选与答题技巧 110 因为电枢电流不变， 所以电动机反电动势不变， 则电动机转速与主磁通的乘积不 变，即转速与主磁通成反比。则有 min/ r8751 8 . 0 5001 1 ′n Φ Φ n 这时转子的输出功率为 kW10 60 1875π2 51 2 ≈ ′′ωTP 二、 习题精选 二、 习题精选 【习题【习题 10.1】】有一台并励直流电动机，额定功率为 10kW，额定电压为 220V，额 定电流为 53.8A，额定转速为 1500r/min，电枢电阻为 0.3Ω，最大励磁功率为 260W。 在额定负载转矩下，如在电枢中串联调节电阻Ω′7 . 0 a R ，试求此时的转速。 【习题【习题 10.2】】有一台他励直流电动机，额定电压为 110V，额定电流为 82.2A，电 枢电阻为 0.12，额定励磁电流为 2.65A。1 若直接启动,求启动起始瞬间的电流是 额定电流的几倍2 如果要把启动电流限制为额定电流的2倍， 应选多大的启动电阻 Ω 【习题【习题 10.3】】有一台并励直流发电机，额定功率为 8.5kW，额定电压为 230V，额 定转速为 1450r/min，电枢电阻为 0.25Ω，励磁电路电阻为 57.5Ω。求额定情况下的 （1） 励磁电流和负载电流； （2） 电枢电动势和电流； （3） 电磁功率和电磁转矩。 【习题【习题 10.4】】一台并励直流电动机，额定电压为 220V，额定转速为 1 000r/min， 电枢电阻为 0.3Ω，额定电流为 70.1A，额定励磁电流为 1.82A。 （1）如果负载转矩减 小为额定转矩的一半时，电动机转速为多少（2）如果在轻载情况下，电动机转速为 1080 r/min，求输入电流。 【习题【习题 10.5】】一台串励直流电动机，电枢绕组的电阻为 0.02Ω，串励绕组的电阻 为 0.2，从 550V 电网上取用 75A 电流时，其转速为 200 r/min。 Ω 1 如果在满载（即）的情况下，将转速调到 150 r/min，问电枢电路中 应串入多大阻值的电阻 Na II 2 如果将转速调高到 250 r/min，应在串励绕组并联多大阻值的电阻（假设 磁路系统不饱和） 三、 习题答案 三、 习题答案 【习题【习题 10.1】 】 1 229r/min 【习题【习题 10.2】】 （1）11.2 （2）0.56Ω 【习题【习题 10.3】 】 （1）4A；37A （2）240V；41A （3）9 840kW；64.8Nm 【习题【习题 10.4】】 （1）1 051 r/min （2）16.8A 【习题 【习题 10.5】】 （1）1.78Ω （2）0.8Ω