控制電機(jī)習(xí)題

1、 2- 4. 為什么直流測速機(jī)的轉(zhuǎn)速不得超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速為什么直流測速機(jī)的轉(zhuǎn)速不得超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速? 負(fù)載電阻不負(fù)載電阻不能小于給定值能小于給定值? 2- 5. 如果電刷通過換向器所連接的導(dǎo)體不在幾何如果電刷通過換向器所連接的導(dǎo)體不在幾何中性線上，中性線上， 而在偏離幾何中性線而在偏離幾何中性線角的直線上，角的直線上， 如如圖圖 2 - 29 所示，所示， 試綜合應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)，試綜合應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)， 分析在分析在此情況下對(duì)測速機(jī)正、此情況下對(duì)測速機(jī)正、 反轉(zhuǎn)的輸出特性的影響。反轉(zhuǎn)的輸出特性的影響。(提示：提示： 在圖中作一輔助線。在圖中作一輔助線。) 解：電樞線圈感應(yīng)電勢如圖解：電樞線圈

2、感應(yīng)電勢如圖 2 29（a） 所示。所示。設(shè)電刷順電樞轉(zhuǎn)向偏離幾何中性線設(shè)電刷順電樞轉(zhuǎn)向偏離幾何中性線角，如圖角，如圖 2 29（b） 所示。由于電刷是電樞電流的分界線，電所示。由于電刷是電樞電流的分界線，電流的方向如圖所示。在流的方向如圖所示。在2 的范圍內(nèi)電樞電流的范圍內(nèi)電樞電流 產(chǎn)生的直軸磁通與勵(lì)磁磁通方向相反，起去磁作用。產(chǎn)生的直軸磁通與勵(lì)磁磁通方向相反，起去磁作用。 同時(shí)，由于電刷的移動(dòng)，部分線圈電勢相互抵消，使同時(shí)，由于電刷的移動(dòng)，部分線圈電勢相互抵消，使 電樞支路電勢減少，輸出電壓降低。電樞支路電勢減少，輸出電壓降低。 若電刷逆電樞轉(zhuǎn)向偏離幾何中性線若電刷逆電樞轉(zhuǎn)向偏離幾何中性線

3、角，如圖角，如圖 2 29（c） 所示，則直軸磁通與勵(lì)磁磁通方向相同，所示，則直軸磁通與勵(lì)磁磁通方向相同， 起助磁作用。同時(shí)，由于電刷的移動(dòng)，部分線圈電勢起助磁作用。同時(shí)，由于電刷的移動(dòng)，部分線圈電勢 相互抵消，使電樞支路電勢減少，輸出電壓降低，但相互抵消，使電樞支路電勢減少，輸出電壓降低，但 比前者降低少一些。比前者降低少一些。圖圖 2 - 29 3-11 直流伺服電動(dòng)機(jī)在不帶負(fù)載時(shí)，直流伺服電動(dòng)機(jī)在不帶負(fù)載時(shí)， 其調(diào)節(jié)其調(diào)節(jié)特性有無死區(qū)特性有無死區(qū)? 調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素有關(guān)有關(guān)? 答答:理想空載時(shí)，其調(diào)節(jié)特性無死區(qū)，不帶負(fù)載，但有理想空載時(shí)，其調(diào)節(jié)特性

4、無死區(qū)，不帶負(fù)載，但有空 載 摩 擦 轉(zhuǎn) 矩 ， 其 調(diào) 節(jié) 特 性 仍 有 微 小 死 區(qū)空 載 摩 擦 轉(zhuǎn) 矩 ， 其 調(diào) 節(jié) 特 性 仍 有 微 小 死 區(qū)（ ）。）。 由公式由公式 可知，調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與可知，調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與電樞電阻、轉(zhuǎn)矩系數(shù)、氣隙磁通和負(fù)載轉(zhuǎn)矩有關(guān)。對(duì)于電樞電阻、轉(zhuǎn)矩系數(shù)、氣隙磁通和負(fù)載轉(zhuǎn)矩有關(guān)。對(duì)于已制成的電機(jī)，電樞電阻和轉(zhuǎn)矩系數(shù)為常數(shù)，當(dāng)磁通一已制成的電機(jī)，電樞電阻和轉(zhuǎn)矩系數(shù)為常數(shù)，當(dāng)磁通一定時(shí)，調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小成正比。定時(shí)，調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小成正比。aataaricrtu000aatasaricrtu0 3-12. 一

5、臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載一臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載(負(fù)載負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩不變阻轉(zhuǎn)矩不變)， 測得始動(dòng)電壓為測得始動(dòng)電壓為 4 ， 當(dāng)電樞電壓當(dāng)電樞電壓ua=50 v時(shí)，時(shí)， 其轉(zhuǎn)速為其轉(zhuǎn)速為 1500 r/min。 若要求轉(zhuǎn)速達(dá)若要求轉(zhuǎn)速達(dá)到到 3000 r/min， 試問要加多大的電樞電壓試問要加多大的電樞電壓? 解：當(dāng)電樞電壓解：當(dāng)電樞電壓ua=50 v時(shí)時(shí) 若要求轉(zhuǎn)速達(dá)到若要求轉(zhuǎn)速達(dá)到 3000 r/min， 需要加的電樞電壓需要加的電樞電壓rvnuucaaemin/.3067. 01500/450/0）（）（vncuueaa9630003067. 040 3- 13. 已知一

6、臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)的電樞電壓已知一臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)的電樞電壓ua=110 v， 空載電流空載電流ia0 =0.055a， 空載轉(zhuǎn)速空載轉(zhuǎn)速n0=4600 r/min， 電樞電阻電樞電阻ra=80 。 試求：試求： (1) 當(dāng)電樞電壓當(dāng)電樞電壓ua=67.5 v時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速n0及堵及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩td; (2) 該電機(jī)若用放大器控制，該電機(jī)若用放大器控制， 放大器內(nèi)阻放大器內(nèi)阻ri=80 ， 開路電壓開路電壓ui=67.5 v， 求這時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速求這時(shí)的理想空載轉(zhuǎn)速n0及堵及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩td; (3) 當(dāng)阻轉(zhuǎn)矩當(dāng)阻轉(zhuǎn)矩tl+t0由由 3010-3 nm增至增至 4010-

7、3 nm時(shí)，時(shí)， 試求上述兩種情況下轉(zhuǎn)速的變化試求上述兩種情況下轉(zhuǎn)速的變化n。 解：（解：（1）當(dāng)電樞電壓）當(dāng)電樞電壓ua=110 v時(shí)時(shí) 當(dāng)當(dāng)ua=67.5 v時(shí)，時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為理想空載轉(zhuǎn)速及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為rvnriucaaaemin/.02296. 04600/80055. 0110/00）（）（mnructrcunaaedea.185. 080/5 .6702296. 055. 9/55. 9min/294002296. 0/5 .67/0 （2）用放大器控制時(shí)）用放大器控制時(shí) （3）用理想電源供電時(shí)）用理想電源供電時(shí) mnrructrcunaiiedei.0925. 0808

8、0/5 .6702296. 055. 9/55. 9min/294002296. 0/5 .67/0）（）（min/15902296. 055. 91030408055. 923212rcttrnessa）（）（ 用放大器控制時(shí)用放大器控制時(shí) min/31802296. 055. 9103040808055. 923212rcttrrnessia）（）（）（ 5-6 一對(duì)控制式自整角機(jī)如圖一對(duì)控制式自整角機(jī)如圖 5 - 35 所示。所示。 當(dāng)發(fā)送當(dāng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通上勵(lì)磁電流機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通上勵(lì)磁電流, 在氣隙中產(chǎn)生磁場在氣隙中產(chǎn)生磁場=m sint后后, 轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢為轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢為e

9、j。 設(shè)定、設(shè)定、 轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子繞組的變比組的變比k=wd/wj, 定子回路總阻抗為定子回路總阻抗為z。 (1) 寫出發(fā)送機(jī)定子繞組各相電流的瞬時(shí)值寫出發(fā)送機(jī)定子繞組各相電流的瞬時(shí)值i1、 i2和和i3的表達(dá)式；的表達(dá)式； (2) 畫出自整角變壓器轉(zhuǎn)子的協(xié)調(diào)位置畫出自整角變壓器轉(zhuǎn)子的協(xié)調(diào)位置 (3) 寫出如圖位置時(shí)寫出如圖位置時(shí), 輸出電壓瞬時(shí)值輸出電壓瞬時(shí)值u2的表達(dá)式。的表達(dá)式。 式中用式中用u2m 表示最大電壓值表示最大電壓值, 不考慮鐵耗。不考慮鐵耗。 (4) 求失調(diào)角求失調(diào)角。 1tlx圖圖 5 - 35 解：（解：（1）定子繞組最大感應(yīng)電勢）定子繞組最大感應(yīng)電勢 定子繞組三相電流的瞬

10、時(shí)值定子繞組三相電流的瞬時(shí)值）（）（）（）（）（ tzketzkeitzketzkeitzketzkeijjjjjjsin329. 1sin)24080cos(2sin083. 1sin)12080cos(2sin2456. 0sin80cos200300201jmdkefwe44. 401202011002080 ， （2）自整角變壓器定子磁密與）自整角變壓器定子磁密與a相繞組軸線夾角相繞組軸線夾角為為800，自整角變壓器轉(zhuǎn)子的協(xié)調(diào)位置與磁密垂直，自整角變壓器轉(zhuǎn)子的協(xié)調(diào)位置與磁密垂直，如圖如圖xt所示。所示。 （3） u2隨時(shí)的變化規(guī)律與定子電流的變化規(guī)律一隨時(shí)的變化規(guī)律與定子電流的變化規(guī)律

11、一致，如圖位置時(shí)致，如圖位置時(shí), 輸出電壓瞬時(shí)值輸出電壓瞬時(shí)值u2的表達(dá)式：的表達(dá)式： (4) 失調(diào)角失調(diào)角）（）（）（）（ tututuummmsin1736. 0sin10sinsinsin202220000101009090 5-7 某對(duì)力矩式自整角機(jī)接線圖如圖某對(duì)力矩式自整角機(jī)接線圖如圖 5 - 36所示。所示。 (1) 畫出接收機(jī)轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)矩方向；畫出接收機(jī)轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)矩方向； (2) 畫出接收機(jī)的協(xié)調(diào)位置畫出接收機(jī)的協(xié)調(diào)位置 ； (3) 若把若把d1和和d2連接連接, d2和和d1連接連接, d3和和d3連接連接, 再畫出接收機(jī)轉(zhuǎn)子的協(xié)調(diào)位置再畫出接收機(jī)轉(zhuǎn)子的協(xié)調(diào)位置 ； (4)

12、 求失調(diào)角求失調(diào)角。 1tlx2tlx圖圖 5 - 36 解：解： (1) 接收機(jī)轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)矩方向如圖所示。接收機(jī)轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)矩方向如圖所示。 (2) 接收機(jī)的協(xié)調(diào)位置如圖接收機(jī)的協(xié)調(diào)位置如圖xt1所示。所示。 (3)接收機(jī)的協(xié)調(diào)位置在定子繞組連線改接后如圖接收機(jī)的協(xié)調(diào)位置在定子繞組連線改接后如圖xt2所示。所示。 (4) 失調(diào)角失調(diào)角0001220)20(0 6-1 消除旋轉(zhuǎn)變壓器輸出特性曲線畸變的方法是什消除旋轉(zhuǎn)變壓器輸出特性曲線畸變的方法是什么么? 6-2 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器副方全補(bǔ)償?shù)臈l件是什么正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器副方全補(bǔ)償?shù)臈l件是什么?原方全補(bǔ)償?shù)臈l件又是什么原方全補(bǔ)償?shù)臈l件又是什么?

13、6-5 線性旋轉(zhuǎn)變壓器是如何從正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器演線性旋轉(zhuǎn)變壓器是如何從正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器演變過來的變過來的?線性旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓線性旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓ur2和轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)角的關(guān)系式是什么的關(guān)系式是什么?改進(jìn)后的線性旋變改進(jìn)后的線性旋變, 當(dāng)誤差小于當(dāng)誤差小于0.1%時(shí)時(shí),轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角的角度范圍是什么的角度范圍是什么? 6-8 直線式感應(yīng)同步器的工作原理是什么直線式感應(yīng)同步器的工作原理是什么? 該電機(jī)的該電機(jī)的繞組是如何設(shè)制的繞組是如何設(shè)制的? 6-11 有一只旋變發(fā)送機(jī)有一只旋變發(fā)送機(jī)xf和一只旋變變壓器和一只旋變變壓器xb定子定子繞組對(duì)應(yīng)聯(lián)接作控制式運(yùn)行繞組對(duì)應(yīng)聯(lián)接作控制式運(yùn)行,

14、 如圖如圖 6 - 29 所示所示, 已知已知: 圖中的圖中的1=15, 2=10, 試求試求: (1) 旋變變壓器轉(zhuǎn)子的輸出繞組的協(xié)調(diào)位置旋變變壓器轉(zhuǎn)子的輸出繞組的協(xié)調(diào)位置; (2) 失調(diào)角失調(diào)角。 解：解： (1)旋變變壓器轉(zhuǎn)子的輸出繞組的協(xié)調(diào)位置如圖旋變變壓器轉(zhuǎn)子的輸出繞組的協(xié)調(diào)位置如圖 xt所示。所示。 (2) 失調(diào)角失調(diào)角000215)1015 7-3 當(dāng)兩相繞組匝數(shù)相等和不相等時(shí)，當(dāng)兩相繞組匝數(shù)相等和不相等時(shí)， 加在兩相加在兩相繞組上的電壓及電流應(yīng)符合怎樣條件才能產(chǎn)生圓繞組上的電壓及電流應(yīng)符合怎樣條件才能產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場形旋轉(zhuǎn)磁場? 解：兩相繞組在空間位置相差解：兩相繞組在空間位置

15、相差900電角度，有效匝電角度，有效匝數(shù)相等時(shí)加在兩相繞組上的電壓及電流應(yīng)是有效數(shù)相等時(shí)加在兩相繞組上的電壓及電流應(yīng)是有效值相等，相位相差值相等，相位相差900電角度；有效匝數(shù)不相等時(shí)電角度；有效匝數(shù)不相等時(shí)加在兩相繞組上的電壓及電流應(yīng)是相位相差加在兩相繞組上的電壓及電流應(yīng)是相位相差900電電角度，兩相繞組額定電壓值與繞組匝數(shù)成正比，角度，兩相繞組額定電壓值與繞組匝數(shù)成正比，電流大小與兩相繞組的有效匝數(shù)成反比。電流大小與兩相繞組的有效匝數(shù)成反比。 7-10 怎樣看出橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的幅值和轉(zhuǎn)速都是怎樣看出橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的幅值和轉(zhuǎn)速都是變化的變化的? 當(dāng)有效信號(hào)系數(shù)當(dāng)有效信號(hào)系數(shù)e從從01變化時(shí)，

16、變化時(shí)， 電機(jī)電機(jī)磁場的橢圓度怎樣變化磁場的橢圓度怎樣變化? 被分解成的正、被分解成的正、 反向旋反向旋轉(zhuǎn)磁場的大小又怎樣變化轉(zhuǎn)磁場的大小又怎樣變化? 答：有效信號(hào)系數(shù)答：有效信號(hào)系數(shù)e從從01變化時(shí)，變化時(shí)， 電機(jī)磁場的電機(jī)磁場的橢圓度減小。被分解成的正旋轉(zhuǎn)磁場幅值增大，橢圓度減小。被分解成的正旋轉(zhuǎn)磁場幅值增大，反旋轉(zhuǎn)磁場幅值減小。反旋轉(zhuǎn)磁場幅值減小。 7-11 什么是自轉(zhuǎn)現(xiàn)象什么是自轉(zhuǎn)現(xiàn)象? 為了消除自轉(zhuǎn)，為了消除自轉(zhuǎn)， 交流伺服交流伺服電動(dòng)機(jī)零信號(hào)時(shí)應(yīng)具有怎樣的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)零信號(hào)時(shí)應(yīng)具有怎樣的機(jī)械特性? 7-14 一臺(tái)兩極交流伺服電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)兩極交流伺服電動(dòng)機(jī)， 勵(lì)磁和控制繞組勵(lì)磁和控

17、制繞組的有效匝數(shù)分別為的有效匝數(shù)分別為wf和和wk， 兩繞組軸線在空間相兩繞組軸線在空間相隔隔角角(90)， 設(shè)在該兩繞組中各送入電流設(shè)在該兩繞組中各送入電流if=ifmcost和和ik=ikmcos(t-)。 試求獲得圓形磁場試求獲得圓形磁場的條件。的條件。 解：解： 獲得圓形磁場的條件是反轉(zhuǎn)磁場之和為零，即：獲得圓形磁場的條件是反轉(zhuǎn)磁場之和為零，即：）（）（xtwixtwitxwiffffffff cos21cos21coscos）（）（）（）（ xtwixtwitxwifkkkkkkkcos21cos21coscos ）（xtwiff cos210cos21）（ xtwikk為此，必須：

18、為此，必須：kkffwiwi0180 8-2 轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)， 測速發(fā)電機(jī)為何沒有電壓輸出測速發(fā)電機(jī)為何沒有電壓輸出? 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 為何輸出電壓值與轉(zhuǎn)速成正比，為何輸出電壓值與轉(zhuǎn)速成正比， 但頻率但頻率卻與轉(zhuǎn)速無關(guān)卻與轉(zhuǎn)速無關(guān)? 8-3 何為線性誤差，何為線性誤差， 相位誤差，相位誤差， 剩余電壓和輸出剩余電壓和輸出斜率斜率? 9-5 為什么磁滯轉(zhuǎn)矩在異步狀態(tài)時(shí)是不變的，為什么磁滯轉(zhuǎn)矩在異步狀態(tài)時(shí)是不變的， 而而在同步狀態(tài)時(shí)卻是可變的在同步狀態(tài)時(shí)卻是可變的? 9-7 磁滯電動(dòng)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)是什么磁滯電動(dòng)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)是什么? 10-1 將無刷直流電動(dòng)機(jī)與永磁式同步電動(dòng)機(jī)及直將無刷

19、直流電動(dòng)機(jī)與永磁式同步電動(dòng)機(jī)及直流電動(dòng)機(jī)作比較，流電動(dòng)機(jī)作比較， 分析它們之間有哪些相同和不分析它們之間有哪些相同和不同點(diǎn)。同點(diǎn)。 10-2 位置傳感器的作用如何位置傳感器的作用如何? 改變每相開始導(dǎo)通改變每相開始導(dǎo)通的位置角及導(dǎo)通角的位置角及導(dǎo)通角c， 對(duì)電機(jī)性能會(huì)產(chǎn)生怎樣的對(duì)電機(jī)性能會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響影響? 11-4 步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中標(biāo)的步距角有時(shí)為兩個(gè)數(shù)，步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中標(biāo)的步距角有時(shí)為兩個(gè)數(shù)， 如步距如步距1.5/3， 試問這是什么意思試問這是什么意思? 11-8 一臺(tái)四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)， 若單相通電時(shí)矩角特若單相通電時(shí)矩角特性為正弦形，性為正弦形， 其幅值為其幅值為tjmax， 請(qǐng)請(qǐng) (1) 寫出四相八拍運(yùn)行方式時(shí)一個(gè)循環(huán)的通電次序，寫出四相八拍運(yùn)行方式時(shí)一個(gè)循環(huán)的通電次序， 并畫出各相控制電壓波形圖；并畫出各相控制電壓波形圖； (2) 求兩相同時(shí)通電時(shí)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩；求兩相同時(shí)通電時(shí)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩； (3) 分別作出單相及兩相通電時(shí)的矩角特性；分別作出單相及兩相通電時(shí)的矩角特性； (4) 求四相八拍運(yùn)行方式時(shí)的極限啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。求四相八拍運(yùn)行方式時(shí)的極限啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 解：解： (1)四相八拍運(yùn)行方式時(shí)