直流电机习题.pdf

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1、直流电机原理 例 题1、一 台 并 励 直 流 发 电 机NP=16kW,NU=230V,NI=69.6A,Nn=1600r/min,电 枢 回 路 电 阻aR=0.128,励磁回路电阻fR=150,额定效率N=85.5%.试求额定工作状态下的励磁电流、电枢电流、电枢电动势、电枢铜耗、输入功率、电磁功率。解 fNI=NfUR=230150=1.53A aNI=NI+fNI=69.6+1.53=71.13A aNE=NU+aNIaR=230+71.13 0.128=239.1V cuap=2aNIaR=271.130.128=647.6W aNEaNI=239.1 71.13=17kW 输入功率

2、1Np=NNP=1685.5%1685.5%=18.7kW 例题 2、并励直流电动机NP=7.5kW,NU=220V,NI=40.6A,Nn=3000r/min,Ra=0.213.额定励磁电流fNI=0.683A,不计附加损耗，求电机工作在额定状态下的电枢电流、额定效率、输出转矩、电枢铜耗、励磁铜耗、空载损耗、电磁功率、电磁转矩及空载转矩。解：aI=NI-fNI=40.6-0.683=40A P1=NUNI=220 40.6=8932W N=1Npp100%=75008932100%=84%2T=9550NNpn=95507.53000=24Nm cuap=2aIRa=2400.213=341

3、W 2203220.683NffNURI 2cuffNfpIR=2200.683NfNUI=150W 0189327500341 150941NcuacufpPPpp18932341 1508441McuacufPpppW T=9550MNpn=95508.4413000=27 Nm 02TTT=27-24=3 Nm 一台他励直流电动机，铭牌数据为60NPkW，220NUV，305NIA，1000/minNnr，试求：（1）固有机械特性并画在 坐 标 纸 上。（2）0.75NTT时 的 转 速。（3）转 速1100/minnr时的电枢电流。解：（1）aNNaEUI R，33221011 220

4、 30560 100.3822305NNNaNU IPRI，2203050.038aE，220305 0.0380.2081000aeNECn，02201058/min0.208NeUnrC，9.559.550.208305606NeNTCINm。根据（1058，0）和（1000，606）两点可画出机械特性。（2）当0.75NTT时的转速：（3）当1100/minnr时的aI：2200.208 11002320.038NaaaUEIAR。可见当01100/min1058/minnrnr时电动机运行在回馈制动状态。例题 3、电动机的数据同上题。试计算并画出下列机械特性：（1）电枢回路总电阻为0.

5、5NR时的人为特性。（2）电枢回路总电阻为2NR的人为机械特性。（3）电源电压为0.5NU，电枢回路不串入电阻时的人为机械特性。（4）电源电压为NU,电枢不串入电阻，0.5N 时的人为机械特性。解：已知321010.0382NNNaNU IPRI，0.208NNaeNNUI RCn，9.55606NeNNTCINm，2200.721305NNNURI，02201058/min0.208NeNUnrC。（1）电枢回路总电阻为0.5NR时：20.5 0.72110586061058528.7529.3/min9.550.208nr，10580.873nT，根据（1058，0）和（529.3，606

6、）两点可画出曲线 1。（2）电枢回路总电阻为2NR时：22 0.7211058606105821151057/min9.55 0.208nr，10580.761nT，根据（1058，0）和（-1057，606）两点可画出曲线 2。（3）电源电压为0.5NU，0cR 时：0.0380.5 105830552956473/min0.208nr，5290.092nT，根据（529，0）和（473，606）两点可画出曲线 3。（4）0.5N，NUU，0cR 时：02202115/min0.50.50.208NeNUnrC，21150.368nT，根据（2115，0）和（2004，606/2）两点可画出

7、曲线 例 题 4 271Z 型 他 励 直 流 电 动 机，7.5NPkW，85.2NIA，750/minNnr，0.129aR，采用电枢串电阻分三级起动，最大起动电流为2NI，试计算各级起动电阻值。解：122 85.2170.4NIIA，33221022110 85.27.5 100.1723385.2NNNaNU IPRI，311100.646170.4NstURI，3330.6461.710.129staRR，12170.499.61.171.71NIIAI，满足要求。11.71 0.1290.226staRR，2221.710.1290.377staRR，30.646stR，110.2

8、260.1290.097ststarRR，2210.3770.2260.151stststrRR，3320.6460.3770.269stststrRR。例题 5 他励直流电动机29NPkW，440NUV，76NIA，1000/minNnr，0.376aR，采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速0min250/minnr，最高理想空载转速0max1500/minnr，试求：（1）NTT时的最低转速及此时的静差率。（2）拖动恒功率负载2NPP时的最高转速。（3）调速范围。解：采用降低电源电压调速时对应于基速以下，基速以上采用弱磁调速。（1）0NNnnn，440760.3760.4111

9、000NNaeNNUI RCn，04401070.6/min0.411NeNUnrC，1070.6100070.6/minNnr，min0min25070.6179.4/minNnnnr，0min70.628.24%250Nnn。（2）拖动恒功率负载2NPP时应采用弱磁调速。0max1500/minnr，01070.6/minnr，0max000max/1070.60.4110.293/1500NeeNeNNUnnCCCUnn，0.713eeNCC，NNNPTT，max10001402.5/min0.7130.713Nnnr。（3）调速范围应将两种方法合并考虑。maxmin1402.57.82

10、179.4nDn。例题 6 一台他励直流电动机3NPkW，110NUV，35.2NIA，750/minNnr，0.35aR，电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流为max2aNII，试求：（1）采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？（2）采用电压反接制动停车，电枢中应串入多大电阻？（3）两种制动方法在制动到0n 时，电磁转矩各是多大？（4）要使电动机以500/minr的转速下放位能负载，NTT，采用能耗制动运行时，电枢应串入多大电阻？解：（1）11035.20.350.13750NNaeNNUI RCn，0.13 75097.5aeNNECnV，minmax97.50.351.0

11、352 35.2acaaERRI（2）反接制动时：minmax11097.50.352.5972 35.2NacaaUERRI（3）采用能耗制动方法在制动到0n 时，电磁转矩0T。采用电压反接制动方法在制动到0n 时：min9.551109.550.1346.32.5970.35NeacUCTNmRR （4）当500/minnr 时 0.13 5000.351.535.2eNcaNCnRRI 附录资料：不需要的可以自行删除 常用电工与电子学图形符号 序号 符号 名称与说明 1 直流 注：电压可标注在符号右边，系统类型可标注在左边 2 直流 注：若上述符号可能引起混乱，也可采用本符号 3 交流

12、频率或频率范围以及电压的数值应标注在符号的右边，系统类型应标注在符号的左边 50Hz 示例 1：交流 50Hz 100600Hz 示例 2：交流 频率范围 100600Hz 380/220V 3N 50Hz 示例 3：交流，三相带中性线，50Hz，380V（中性线与相线之间为 220V）。3N 可用 3+N 代替 3N 50Hz/TN-S 示例 4：交流，三相，50Hz，具有一个直接接地点且中性线与保护导线全部分开的系统 4 低频（工频或亚音频）5 中频（音频）6 高频（超音频，载频或射频）7 交直流 8 具有交流分量的整流电流 注：当需要与稳定直流相区别时使用 9 N 中性（中性线）10 M

13、 中间线 11+正极 12-负极 13 热效应 14 电磁效应 过电流保护的电磁操作 15 电磁执行器操作 16 热执行器操作（如热继电器、热过电流保护）17 M 电动机操作 18 正脉冲 19 负脉冲 20 交流脉冲 21 正阶跃函数 22 负阶跃函数 23 锯齿波 24 接地一般符号 25 无噪声接地（抗干扰接地）26 保护接地 27 接机壳或接底板 28 等电位 29 理想电流源 30 理想电压源 31 理想回转器 32 故障（用以表示假定故障位置）33 闪绕、击穿 34 永久磁铁 35 动触点 注：如滑动触点 36 测试点指示 示例点，导线上的测试 37 交换器一般符号/转换器一般符号

14、 注：若变换方向不明显，可用箭头表示在符号轮廓上 38 电机一般符号，符号内的星号必须用下述字母代替 C 同步交流机 G 发电机 G8同步发电机 M 电动机 MG 拟作为发电机或电动机使用的电机 MS 同步电动机 注：可以加上符号或 SM 伺服电机 TG 测速发电机 TM 力矩电动机 IS 感应同步器 39 M 3 三相笼式异步电动机 40 M 3 三相线绕转子异步电动机 41 C 3 并励三相同步变速机 42 TM M 直流力矩电动机 步进电机一般符号 43 G 电机示例：短分路复励直流发电机示出接线端子和电刷 44 M 串励直流电动机 45 M 并励直流电动机 46 M 1 单相笼式有分相

15、扇子的异步电动机 47 M 1 单相交流串励电动机 48 M 1 单向同步电动机 49 MS 1 单向磁滞同步电动机 自整角机一般符号 符号内的星号必须用下列字母代替：CX 控制式自整角发送机 CT 控制式自整角变压器 TX 力矩式自整角发送机 TR 力矩式自整角接收机 50 手动开关一般符号 51 按钮开关（不闭锁）52 拉拔开关（不闭锁）53 旋钮开关、旋转开关（闭锁）54 位置开关 动合触点 限制开关 动合触点 55 位置开关 动断触点 限制开关 动断触点 56 热敏自动开关 动断触点 57 热继电器 动断触点 58 接触器触点（在非动作位置断开）59 接触器触点（在非动作位置闭合）60

16、 操作器件一般符号 注：具有几个绕组的操作器件，可由适当数值的斜线或重复本符号来表示 61 缓慢释放（缓放）继电器的线圈 62 缓慢吸合（缓吸）继电器的线圈 63 缓吸和缓放继电器的线圈 64 快速继电器（快吸和快放）的线圈 65 对交流不敏感继电器的线圈 66 交流继电器的线圈 67 热继电器的驱动器件 68 熔断器一般符号 69 熔断器式开关 70 熔断器式隔离开关 71 熔断器式负荷开关 72 火花间隙 73 双火花间隙 74 动合（常开）触点 注：本符号也可以用作开关一般符号 75 动断（常闭）触点 76 先断后合的转换触点 77 中间断开的双向触点 78 先合后断的转换触点（桥接）7

17、9 当操作器件被吸合时延时闭合的动合触点 80 有弹性返回的动合触点 81 无弹性返回的动合触点 82 有弹性返回的动断触点 83 左边弹性返回，右边无弹性返回的中间断开的双向触点 84 指示仪表的一般符号 星号须用有关符号替代，如A 代表电流表等 85 记录仪表一般符号 星号须用有关符号替代，如 W代表功率表等 86 V 指示仪表示例：电压表 87 A 电流表 88 A sin 无功电流表 89 var 无功功率表 90 cos 功率因数表 91 相位表 92 Hz 频率表 93 检流计 94 示波器 95 n 转速表 96 W 记录仪表示例：记录式功率表 97 W var 组合式记录功率表

18、和无功功率表 98 记录式示波器 99 Wh 电度表（瓦特小时计）100 Wh 无功电度表 101 灯一般符号 信号灯一般符号 注：如果要求指示颜色则在靠近符号处标出下列字母：RD 红、YE 黄、GN 绿、BU 蓝、WH 白 如要指出灯的类型，则在靠近符号处标出下列字母：Ne 氖、Xe 氦、Na 钠、Hg 汞、I 碘、IN 白炽、EL 电发光、ARC 弧光、FL 荧光、IR 红外线、UV 紫外线、LED 发光二极管 102 闪光型信号灯 103 电警笛 报警器 104 优选型 其它型 峰鸣器 105 电动器箱 106 电喇叭 107 优选型 其它型 电铃 108 可调压的单向自耦变压器 109

19、 绕组间有屏蔽的双绕组单向变压器 110 在一个绕组上有中心点抽头的变压器 111 耦合可变的变压器 112 三相变压器 星形三角形联结 113 三相自耦变压器 星形连接 114 单向自耦变压器 115 双绕组变压器 注：瞬时电压的极性可以在形式 Z 中表示 示例：示出瞬时电压极性标记的双绕组变压器 流入绕组标记端的瞬时电流产生辅助磁通 116 三绕组变压器 117 自耦变压器 118 电抗器 扼流圈 119 优选型 其它型 电阻器一般符号 120 可变电阻器 可调电阻器 121 U 压敏电阻器、变阻器 注：U 可以用 V 代替 122 滑线式变阻器 123 带滑动触点和断开位置的电阻器 12

20、4 滑动触点电位器 125 优选型 其它型 电容器一般符号 注：如果必须分辨同一电容器的电极时，弧形的极板表示：在圈定的纸介质和陶瓷介质电容器中表示外电极在可调和可变的电容器中表示动片电极在穿心电容器中表示纸电位电极 126 优选型 其它型 极性电容器 127 优选型 其它型 可变电容器 可调电容器 128 优选型 其它型 微调电容器 129 电感器 线圈 绕组 扼流圈 130 半导体二极度管一般符号 131 发光二极管一般符号 132 Q 利用室温效应的二极管 Q 可用 t 代替 133 用作电容性器件的二极管（变容二极管）134 隧道二极管 135 单向击穿二极管 电压调整二极管 江崎二极

21、管 136 双向击穿二极管 137 反向二极管（单隧道二极管）138 双向二极管 交流开关二极管 139 三极晶体闸流管 注：当没有必要规定控制极的类型时，这个符号用于表示反向阻断 三极晶体闸流管 140 反向阻断三极晶体闸流管 N 型控制极（阳极侧受控）141 反向阻断三极晶体闸流管 P 型控制极（阴极侧受控）142 可关断三极晶体闸流管，末规定控制极 143 可关断三极晶体闸流管 N 型控制极 （阳极侧受控）144 可关断三极晶体闸流管 P型控制极 （阴极侧受控）145 反向阻断四极晶体闸流管 146 双向三极晶体闸流管 三端双向晶体闸流管 147 反向导通三极晶体闸流管，末规定控制极 1

22、48 反向导通三极晶体闸流管，N 型控制极（阳极侧受控）149 反向导通三极晶体闸流管，P 型控制极（阴极侧受控）150 光控晶体闸流管 151 PNP 型半导体管 152 NPN 型半导体管，集电极接管壳 153 NPN 型雪崩半导体管 154 具 P 型基极单结型半导体管 155 具有 N 型基极单结型半导体管 156 N 型沟道结型场效应半导体管 注：栅极与源极引线应绘在一直线上 157 P 型沟道结型场效应半导体管 158 增强型、单栅、P 沟道和衬底无引出线绝缘相场效应半导体管 159 增强型、单栅、N 沟道和衬底无引出线绝缘相场效应半导体管 160 增强型、单栅、P 沟道和衬底有引

23、出线绝缘相场效应半导体管 161 增强型、单栅、N 沟道和衬底与源极在内部连接绝缘相场效应半导体管 162 耗尽型、单栅、N 沟道和衬底无引出线的栅场效应半导体管 163 耗尽型、单栅、P 沟道和衬底无引出线的栅场效应半导体管 164 耗尽型、单栅、N 沟道和衬底有引出线的栅场效 注：在多栅的情况下，主栅极与源极的引线应在一条直线上 165 光敏电阻 具有对称导电性的光电器件 166 光电二极管 具有非对称导电性的光电器件 167 光电池 168 光电半导体管（示出 PNP 型）169 原电池或蓄电池 170 原电池组或蓄电池组 171 1 “或”单元，通用符号 只有一个或一个以上的输入呈现“

24、1”状态，输出才呈现“1”状态 注：如果不会引起意义混淆，“1”可以用“1”代替 172&“与”单元，通用符号 只有所有输入呈现“1”状态，输出才呈现“1”状态 173 m 逻辑门槛单元，通用符号 只有呈现“1”状态输入的数目等于或大于限定符号中用 m 表示的数值，输出才呈现“1”状态 注：m 总是小于输出端的数目 具有 m1 的单元就是上述“或”单元 174 =m 等于 m 单元，通用符号 只有呈现“1”状态输入的数目等于限定符号中以 m表示的数值，输出才呈现“1”状态 注：m 总是小于输出端的数目 m1 的 2 输入单元就是通常所说的“异或”单元 175 =/2 多数单元，通用符号 只有多

25、数输入呈现“1”状态，输出才呈现“1”状态 176 逻辑恒等单元，通用符号 只有所有输入呈现相同的状态，输出才呈现“1”状态 177 2k+1 奇数单元（奇数校验单元）模 z 加单元，通用符号 只有呈现“1”状态的输入数目为（1、3、5 等），输出才呈现“1”状态 178 2k 偶数单元，（偶数校验单元）通用符号 只有呈现“1”状态的输入数目为偶数（0、2、4 等），输出就呈现“1”状态 179 =1 异或单元，只有两个输入之一呈现“1”状态，输出才呈现“1”状态 180-1 输出无专门放大的缓冲单元 只有输入呈现“1”状态，输出才呈现“1”状态 181 1 非门 反相器（在用逻辑非符号表示器

26、件的情况下）只有输入呈现外部“1”状态，输出才呈现外部“0”状态 182 1 反相器（在用逻辑极性符号表示器件的情况下），只有输入呈现 H 电平，输出才呈现 L 电平 183&1 2 I3 I2&3 输入与非门 例如：CTCT1010（国外对应号 SN7410）的一部分 184 4 6 3 5 1 3 输入与非门 例如：CTCT1027（国外对应号 SN7427）的一部分 185 11&12 13 2 输入与非门（具有斯密特触发器）例如：CTCT1132（国外对应号 SN74132）的一部分 只有加到每一个输入的外部电平达到其门槛值 V1时，输出才呈现其内部“1”状态，输出维持其内部“1”状态

27、，直到加在两输入端外部电平有一个达到它的门槛值 V2 为止 注：本符号不等效于 11&12 13 186 X/Y X/Y 编码器/代码转换器 通用符号 注：X 和 Y 可分别用表示输入和输出信号代码的适当符号代替 187 加法器，通用符号 188 X/Y P-Q 减法器，通用符号 189 乘法器，通用符号 190 CO 半加器 191 CI CO 一位全加器 注：简单的一位全加器可用奇数单元（模 2 加单元）和逻辑门槛单元另行描述。如下所示：CI 2 CO 2k+1 192 S R RS 触发器 RS 执行器 193 S R I=0 初始“0”状态的 RS双稳，在电源接通瞬间，输出处在其内部“

28、0”状态 194 S R I=1 初始“1”状态的 RS 双稳 在电源接通瞬间，输出处在其内部“1”状态 195 S R NV 非易失的 RS 双稳 在电源接通瞬间，输出的内部逻辑状态与电源断开时的状态相同 196 单稳，可重复触发（在输出脉冲期间）通用符号 单个发射 每次输入变到其“1”状态，输出就变到或维持其“1”状态，经过由特定器件的特性决定的时间间隔后，输出回到其“0”状态。从输入最后一次变到其“1”状态开始算起 197 单稳，非重复触发（在输出脉冲期间），通用符号 只有输入变到其“1”状态时，输出才变到其“1”状态。经过由特定器件的特性决定的时间间隔后，输出回到它的“0”状态，不管在

29、此期间输入变量有什么变化 198 -+当 m=1 时，数字“1”可以省略。符号总是应保持在模拟输出端，在额定开路增益非常高而且不特别关心其具体数值的场合，推荐用符号作为放大系数，示例：高增益差分放大器（运算放大器）199 -+104-+额定放大系数为 10000 并有两个互补输出的高增益放大器 200 +-1 放大系数为“1”的反相放大器 201 +2-3 具有两个输出的放大器，上面一个不反相，放大系数为“2”，下面一个反相，放大系数为“3”202 a G b 非稳态单元，通用符号。产生“0”和“1”交替序列的信号发生器 注：在此符号中，G 是发生器的限定符号，如波形明显时，此符号可不加符号 203 a G b&受控的非稳态单元，通用符号说明图 G 204 f m a1 ak W1 Wk m1 mk u1 uk 运算放大器一般符号 a1ak为输入信号 u1uk为输出信号 W1Wk代表加权系数有正负号的数值 m1mk代表放大系数有正负号的数值 除了那些实质上是数字的以外，放大系数的符号都应保持在每个输出上。当整个单元只有一个放大系数，或者从加权系数和放大系数提出公因子时，定性符号中的“m”可以用绝对值代替。