控制電機習題

1、控制電機習題 2- 4. 為什么直流測速機的轉速不得超過規(guī)定的最高轉速為什么直流測速機的轉速不得超過規(guī)定的最高轉速? 負載電阻不負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體不在幾何如果電刷通過換向器所連接的導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， 試綜合應用所學的知識，試綜合應用所學的知識， 分析在分析在此情況下對測速機正、此情況下對測速機正、 反轉的輸出特性的影響。反轉的輸出特性的影響。(提示：提示： 在圖中作一輔助線。在圖中作一輔助線。) 解：電樞線圈感應電勢如圖

2、解：電樞線圈感應電勢如圖 2 29（a） 所示。所示。設電刷順電樞轉向偏離幾何中性線設電刷順電樞轉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 的范圍內電樞電流的范圍內電樞電流 控制電機習題 產生的直軸磁通與勵磁磁通方向相反，起去磁作用。產生的直軸磁通與勵磁磁通方向相反，起去磁作用。 同時，由于電刷的移動，部分線圈電勢相互抵消，使同時，由于電刷的移動，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。 若電刷逆電樞轉向偏離幾何中性線若電

3、刷逆電樞轉向偏離幾何中性線角，如圖角，如圖 2 29（c） 所示，則直軸磁通與勵磁磁通方向相同，所示，則直軸磁通與勵磁磁通方向相同， 起助磁作用。同時，由于電刷的移動，部分線圈電勢起助磁作用。同時，由于電刷的移動，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。控制電機習題圖圖 2 - 29 控制電機習題 3-11 直流伺服電動機在不帶負載時，直流伺服電動機在不帶負載時， 其調節(jié)其調節(jié)特性有無死區(qū)特性有無死區(qū)? 調節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素調節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素有關有關? 答答:理想空載時，其

4、調節(jié)特性無死區(qū)，不帶負載，但有理想空載時，其調節(jié)特性無死區(qū)，不帶負載，但有空 載 摩 擦 轉 矩 ， 其 調 節(jié) 特 性 仍 有 微 小 死 區(qū)空 載 摩 擦 轉 矩 ， 其 調 節(jié) 特 性 仍 有 微 小 死 區(qū)（ ）。）。 由公式由公式 可知，調節(jié)特性死區(qū)的大小與可知，調節(jié)特性死區(qū)的大小與電樞電阻、轉矩系數(shù)、氣隙磁通和負載轉矩有關。對于電樞電阻、轉矩系數(shù)、氣隙磁通和負載轉矩有關。對于已制成的電機，電樞電阻和轉矩系數(shù)為常數(shù)，當磁通一已制成的電機，電樞電阻和轉矩系數(shù)為常數(shù)，當磁通一定時，調節(jié)特性死區(qū)的大小與負載轉矩的大小成正比。定時，調節(jié)特性死區(qū)的大小與負載轉矩的大小成正比。aaTaaRICR

5、TU000aaTasaRICRTU0控制電機習題 3-12. 一臺直流伺服電動機帶動一恒轉矩負載一臺直流伺服電動機帶動一恒轉矩負載(負載負載阻轉矩不變阻轉矩不變)， 測得始動電壓為測得始動電壓為 4 ， 當電樞電壓當電樞電壓Ua=50 V時，時， 其轉速為其轉速為 1500 r/min。 若要求轉速達若要求轉速達到到 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：當電樞電壓解：當電樞電壓Ua=50 V時時 若要求轉速達到若要求轉速達到 3000 r/min， 需要加的電樞電壓需要加的電樞電壓rVnUUCaaemin/.3067. 01500/450/0）（）（Vn

6、CUUeaa9630003067. 040控制電機習題 3- 13. 已知一臺直流伺服電動機的電樞電壓已知一臺直流伺服電動機的電樞電壓Ua=110 V， 空載電流空載電流Ia0 =0.055A， 空載轉速空載轉速n0=4600 r/min， 電樞電阻電樞電阻Ra=80 。 試求：試求： (1) 當電樞電壓當電樞電壓Ua=67.5 V時的理想空載轉速時的理想空載轉速n0及堵及堵轉轉矩轉轉矩Td; (2) 該電機若用放大器控制，該電機若用放大器控制， 放大器內阻放大器內阻Ri=80 ， 開路電壓開路電壓Ui=67.5 V， 求這時的理想空載轉速求這時的理想空載轉速n0及堵及堵轉轉矩轉轉矩Td; (

7、3) 當阻轉矩當阻轉矩TL+T0由由 3010-3 Nm增至增至 4010-3 Nm時，時， 試求上述兩種情況下轉速的變化試求上述兩種情況下轉速的變化n?？刂齐姍C習題 解：（解：（1）當電樞電壓）當電樞電壓Ua=110 V時時 當當Ua=67.5 V時，時，理想空載轉速及堵轉轉矩為理想空載轉速及堵轉轉矩為rVnRIUCaaaemin/.02296. 04600/80055. 0110/00）（）（mNRUCTrCUnaaedea.185. 080/5 .6702296. 055. 9/55. 9min/294002296. 0/5 .67/0控制電機習題 （2）用放大器控制時）用放大器控制時

8、（3）用理想電源供電時）用理想電源供電時 mNRRUCTrCUnaiiedei.0925. 08080/5 .6702296. 055. 9/55. 9min/294002296. 0/5 .67/0）（）（min/15902296. 055. 91030408055. 923212rCTTRnessa）（）（控制電機習題 用放大器控制時用放大器控制時 min/31802296. 055. 9103040808055. 923212rCTTRRnessia）（）（）（控制電機習題 5-6 一對控制式自整角機如圖一對控制式自整角機如圖 5 - 35 所示。所示。 當發(fā)送當發(fā)送機轉子繞組通上勵磁電

9、流機轉子繞組通上勵磁電流, 在氣隙中產生磁場在氣隙中產生磁場=m sint后后, 轉子繞組的感應電勢為轉子繞組的感應電勢為Ej。 設定、設定、 轉子繞轉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)送機定子繞組各相電流的瞬時值寫出發(fā)送機定子繞組各相電流的瞬時值i1、 i2和和i3的表達式；的表達式； (2) 畫出自整角變壓器轉子的協(xié)調位置畫出自整角變壓器轉子的協(xié)調位置 (3) 寫出如圖位置時寫出如圖位置時, 輸出電壓瞬時值輸出電壓瞬時值u2的表達式。的表達式。 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

10、調角求失調角。 1tLX控制電機習題圖圖 5 - 35 控制電機習題 解：（解：（1）定子繞組最大感應電勢）定子繞組最大感應電勢 定子繞組三相電流的瞬時值定子繞組三相電流的瞬時值）（）（）（）（）（ tzkEtzkEitzkEtzkEitzkEtzkEijjjjjjsin329. 1sin)24080cos(2sin083. 1sin)12080cos(2sin2456. 0sin80cos200300201jmDkEfWE44. 401202011002080 ，控制電機習題 （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，自整角變壓器轉子的協(xié)調

11、位置與磁密垂直，自整角變壓器轉子的協(xié)調位置與磁密垂直，如圖如圖Xt所示。所示。 （3） u2隨時的變化規(guī)律與定子電流的變化規(guī)律一隨時的變化規(guī)律與定子電流的變化規(guī)律一致，如圖位置時致，如圖位置時, 輸出電壓瞬時值輸出電壓瞬時值u2的表達式：的表達式： (4) 失調角失調角）（）（）（）（ tUtUtUummmsin1736. 0sin10sinsinsin202220000101009090 控制電機習題控制電機習題 5-7 某對力矩式自整角機接線圖如圖某對力矩式自整角機接線圖如圖 5 - 36所示。所示。 (1) 畫出接收機轉子所受的轉矩方向；畫出接收機轉子所受的轉矩方向； (2) 畫出接收機

12、的協(xié)調位置畫出接收機的協(xié)調位置 ； (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, 再畫出接收機轉子的協(xié)調位置再畫出接收機轉子的協(xié)調位置 ； (4) 求失調角求失調角。 1tLX2tLX控制電機習題圖圖 5 - 36 控制電機習題 解：解： (1) 接收機轉子所受的轉矩方向如圖所示。接收機轉子所受的轉矩方向如圖所示。 (2) 接收機的協(xié)調位置如圖接收機的協(xié)調位置如圖Xt1所示。所示。 (3)接收機的協(xié)調位置在定子繞組連線改接后如圖接收機的協(xié)調位置在定子繞組連線改接后如圖Xt2所示。所示。 (4) 失調角失調角0001220)20(0 控制電機習題 6-1

13、 消除旋轉變壓器輸出特性曲線畸變的方法是什消除旋轉變壓器輸出特性曲線畸變的方法是什么么? 6-2 正余弦旋轉變壓器副方全補償?shù)臈l件是什么正余弦旋轉變壓器副方全補償?shù)臈l件是什么?原方全補償?shù)臈l件又是什么原方全補償?shù)臈l件又是什么? 6-5 線性旋轉變壓器是如何從正余弦旋轉變壓器演線性旋轉變壓器是如何從正余弦旋轉變壓器演變過來的變過來的?線性旋轉變壓器的轉子繞組輸出電壓線性旋轉變壓器的轉子繞組輸出電壓UR2和轉角和轉角的關系式是什么的關系式是什么?改進后的線性旋變改進后的線性旋變, 當誤差小于當誤差小于0.1%時時,轉角轉角的角度范圍是什么的角度范圍是什么?控制電機習題 6-8 直線式感應同步器的工

14、作原理是什么直線式感應同步器的工作原理是什么? 該電機的該電機的繞組是如何設制的繞組是如何設制的? 6-11 有一只旋變發(fā)送機有一只旋變發(fā)送機XF和一只旋變變壓器和一只旋變變壓器XB定子定子繞組對應聯(lián)接作控制式運行繞組對應聯(lián)接作控制式運行, 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) 旋變變壓器轉子的輸出繞組的協(xié)調位置旋變變壓器轉子的輸出繞組的協(xié)調位置; (2) 失調角失調角。控制電機習題控制電機習題 解：解： (1)旋變變壓器轉子的輸出繞組的協(xié)調位置如圖旋變變壓器轉子的輸出繞組的協(xié)調位置如圖 Xt所示。所示。 (2) 失調角失調角0

15、00215)1015 控制電機習題 7-3 當兩相繞組匝數(shù)相等和不相等時，當兩相繞組匝數(shù)相等和不相等時， 加在兩相加在兩相繞組上的電壓及電流應符合怎樣條件才能產生圓繞組上的電壓及電流應符合怎樣條件才能產生圓形旋轉磁場形旋轉磁場? 解：兩相繞組在空間位置相差解：兩相繞組在空間位置相差900電角度，有效匝電角度，有效匝數(shù)相等時加在兩相繞組上的電壓及電流應是有效數(shù)相等時加在兩相繞組上的電壓及電流應是有效值相等，相位相差值相等，相位相差900電角度；有效匝數(shù)不相等時電角度；有效匝數(shù)不相等時加在兩相繞組上的電壓及電流應是相位相差加在兩相繞組上的電壓及電流應是相位相差900電電角度，兩相繞組額定電壓值與繞

16、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。控制電機習題 7-10 怎樣看出橢圓形旋轉磁場的幅值和轉速都是怎樣看出橢圓形旋轉磁場的幅值和轉速都是變化的變化的? 當有效信號系數(shù)當有效信號系數(shù)e從從01變化時，變化時， 電機電機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、 反向旋反向旋轉磁場的大小又怎樣變化轉磁場的大小又怎樣變化? 答：有效信號系數(shù)答：有效信號系數(shù)e從從01變化時，變化時， 電機磁場的電機磁場的橢圓度減小。被分解成的正旋轉磁場幅值增大，橢圓度減小。被分解成的正旋轉磁場幅值

17、增大，反旋轉磁場幅值減小。反旋轉磁場幅值減小。 7-11 什么是自轉現(xiàn)象什么是自轉現(xiàn)象? 為了消除自轉，為了消除自轉， 交流伺服交流伺服電動機零信號時應具有怎樣的機械特性電動機零信號時應具有怎樣的機械特性?控制電機習題 7-14 一臺兩極交流伺服電動機，一臺兩極交流伺服電動機， 勵磁和控制繞組勵磁和控制繞組的有效匝數(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)， 設在該兩繞組中各送入電流設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磁

18、場之和為零，即：獲得圓形磁場的條件是反轉磁場之和為零，即：）（）（xtWIxtWItxWIffffffff cos21cos21coscos）（）（）（）（ xtWIxtWItxWIfkkkkkkkcos21cos21coscos控制電機習題 ）（xtWIff cos210cos21）（ xtWIkk為此，必須：為此，必須：kkffWIWI0180 控制電機習題 8-2 轉子不動時，轉子不動時， 測速發(fā)電機為何沒有電壓輸出測速發(fā)電機為何沒有電壓輸出? 轉動時，轉動時， 為何輸出電壓值與轉速成正比，為何輸出電壓值與轉速成正比， 但頻率但頻率卻與轉速無關卻與轉速無關? 8-3 何為線性誤差，何為線

19、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 為什么磁滯轉矩在異步狀態(tài)時是不變的，為什么磁滯轉矩在異步狀態(tài)時是不變的， 而而在同步狀態(tài)時卻是可變的在同步狀態(tài)時卻是可變的? 9-7 磁滯電動機最突出的優(yōu)點是什么磁滯電動機最突出的優(yōu)點是什么? 控制電機習題 10-1 將無刷直流電動機與永磁式同步電動機及直將無刷直流電動機與永磁式同步電動機及直流電動機作比較，流電動機作比較， 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。同點。 10-2 位置傳感器的作用如何位置傳感器的作用如何? 改變每相開始導通改變每相開始導通的位置角及導通角的位置角及導通角c， 對

20、電機性能會產生怎樣的對電機性能會產生怎樣的影響影響? 控制電機習題 11-4 步進電機技術數(shù)據中標的步距角有時為兩個數(shù)，步進電機技術數(shù)據中標的步距角有時為兩個數(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 一臺四相步進電動機，一臺四相步進電動機， 若單相通電時矩角特若單相通電時矩角特性為正弦形，性為正弦形， 其幅值為其幅值為Tjmax， 請請 (1) 寫出四相八拍運行方式時一個循環(huán)的通電次序，寫出四相八拍運行方式時一個循環(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) 求兩相同時通電時的最大靜態(tài)轉矩；求兩相同時通電時的最大靜態(tài)轉矩； (3) 分別作出單相及兩相通電時的矩角特性；分別作出單相及兩相通電時的矩角特性； (4) 求四相八拍運行方式時的極限啟動轉矩。求四相八拍運行方式時的極限啟動轉矩。 解：解： (1)四相八拍運行方式時通電次序為：四相八拍運行方式時通電次序為：控制電機習題 A - AB - B - BC - C - CD - D - DA A (2