電機與拖動技術(shù)課后習(xí)題答案主編劉愛民大連理工大學(xué)

1、部分章節(jié)思考題及習(xí)題答案：2-1 至2-10略2-11電動機拖動金屬切削機床切削金屬時傳動機構(gòu)的損耗由電動機負(fù)擔(dān)，傳動機構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩與切削轉(zhuǎn)矩對電動機來講是同一方向的，恒速時，電動機輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于它們二者之和。2-12起重機提升重物時，傳動機構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩由電動機負(fù)擔(dān)；起重機下放重物時，由于系統(tǒng)各軸轉(zhuǎn)向相反，性質(zhì)為摩擦轉(zhuǎn)矩的方向改變了，而電動機電磁轉(zhuǎn)矩及重物形成的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向都沒變，因此 由重物承擔(dān)。提升或下放同一重物時，可以認(rèn)為傳動機構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩是相等的。由于提升重物與下放重物時分別由電動機和負(fù)載承擔(dān)，因此二者不一樣高（，和分別為提升和下放時的效率）。2-13（1）D （2） D （3） A2-14

2、 ， ， 2-15(1)， (2) (3) (4)(5)，3-1在直流發(fā)電機中換向器起整流作用，在直流電動機中換向器起逆變器作用。3-2在直流電機中勵磁繞組裝在定子的主磁極上，當(dāng)繞組通入勵磁電流并保持不變時，主磁通相對于主磁極是靜止不變的，因此在主磁極中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流（即渦流），就不會有渦流損耗，所以主磁極材料用薄鋼板。但是轉(zhuǎn)動著的電樞磁路卻與主磁極之間有相對運動，在電樞鐵心中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流即產(chǎn)生渦流損耗，另外電樞中還會產(chǎn)生因磁通交變產(chǎn)生的磁滯損耗，因此利用硅鋼片疊成直流電機的電樞鐵心。3-3銘牌上的額定功率直流電機工作在滿負(fù)荷下的輸出功率。直流電動機指的是軸上輸出的

3、機械功率，直流發(fā)電機指的是輸出的電功率。3-4主磁極N經(jīng)定、轉(zhuǎn)子間的空氣隙進入電樞鐵心，再從電樞鐵心出來經(jīng)定、轉(zhuǎn)子間的空氣隙進入相鄰的主磁極S，經(jīng)定子鐵心磁軛到達主磁極N構(gòu)成閉合回路。磁路未飽和時鐵的導(dǎo)磁率是空氣的幾百倍到上千倍，所以盡管空氣隙很小，但磁阻比磁路中的鐵心部分大得多，所以勵磁磁通勢主要消耗在空氣隙上。3-5 主磁極對數(shù) 1 對準(zhǔn)主磁極中心線換向器的表面3-6 (1)感應(yīng)電動勢減少10%(2)假定磁路不飽和，則每極磁通量增大10%，因此感應(yīng)電動勢增大10%。(3) 感應(yīng)電動勢增大20%。3-7 (1)不交變；(2)不交變；(3)不交變；(4)交變電動勢；(5)交變電流；(6)磁通不

4、交變；(7)磁通交變。3-8能改變換向3-9換向極應(yīng)放置在相鄰主磁極的幾何中心線上，極數(shù)與主磁極數(shù)相等，極性與電樞反應(yīng)磁場方向相反。換向極的勵磁繞組應(yīng)與電樞串聯(lián)，流過換向極繞組的電流就是電樞電流。3-10改變勵磁電流的大小和方向，會改變磁通的大小和磁場的方向，從而使電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩的大小和方向隨之改變。3-11改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向即可改變直流電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，因此，具體方法有兩個：一是改變電樞電流的方向，二是改變勵磁電流的方向以改變磁場的方向。3-12電樞繞組為單疊繞組時，運行時去掉一個或兩個電刷，并聯(lián)支路數(shù)減少一半，電樞電流將減少一半。電樞繞組為單波繞組時，并聯(lián)支路數(shù)不受影響，電樞電流不變，但

5、每個電刷通過的電流將增大，致使換向困難。3-13由知：對于已制造好的直流電機，其電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流和氣隙磁通的乘積成正比。可用左手定則判斷電樞導(dǎo)體的受力方向，從而確定電磁轉(zhuǎn)矩的實際方向。對于直流發(fā)電機而言，電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反；而對于直流電動機而言，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性質(zhì)，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同。3-14相反 相同3-15相同 相反 3-16大 小3-17 3-18每極氣隙磁通量 電樞電流3-19電樞磁動勢對勵磁磁動勢的作用 交磁 氣隙磁場發(fā)生畸變 主磁場起附加去磁作用朝電樞旋轉(zhuǎn)相反3-20 ，。3-21(1)節(jié)距(2)第一節(jié)距 短距(3)合成節(jié)距和換向器節(jié)距為 (4)第二節(jié)距(5)并聯(lián)支路

6、數(shù)。繞組展開圖略。3-22，3-23(1) 繞組節(jié)距計算，(2)繞組展開圖略(3)并聯(lián)支路數(shù) 3-24，3-25 (1)，(2)增加一倍，則，3-26，。4-1 問題(1) 是在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下進行弱磁調(diào)速，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)這一條可知，磁通減小，電流必然增大，所以只要將給定的磁通和變化后的電流代入轉(zhuǎn)速特性公式即可求出轉(zhuǎn)速。也可以先求出額定轉(zhuǎn)矩值，并將給定的磁通值代入弱磁人為機械特性表達式求出轉(zhuǎn)速。電動機能否長期運行，這決定于電動機是否長期過載運行，即電樞電流是否大于額定值，如果，則可以長期運行，否則就不能長期運行。問題(2) 是在恒功率負(fù)載下進行弱磁調(diào)速，保持額定功率不變，就意味著電樞電流為額定值

7、且不變，所以只要將給定的磁通代入轉(zhuǎn)速特性公式即可計算出轉(zhuǎn)速，也可以用弱磁的人為特性求出轉(zhuǎn)速。此時電樞電流保持不變，所以電動機能夠長期運行。題中給定磁通，其中可用額定數(shù)據(jù)求得，也就是用額定數(shù)據(jù)求出或。該題的解法如下。(1) 根據(jù) 常數(shù)，可得電樞電流變?yōu)椋?轉(zhuǎn)速為：也可以利用機械特性求：這種情況下電動機不能長期運行，因為，嚴(yán)重過載。(2) 因為功率為額定值且保持不變，電壓也為額定值，所以電流為額定值，即。因此轉(zhuǎn)速為：這種情況下電動機可以長期運行，因為，且轉(zhuǎn)速沒有超過電動機的最高轉(zhuǎn)速。通過計算可以看出，弱磁調(diào)速適用于恒功率負(fù)載，不適合恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。4-2電動機的理想空載轉(zhuǎn)速是指電樞電流時的轉(zhuǎn)速，即。實

8、際上若，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，這時電動機根本轉(zhuǎn)不起來，因為即使電動機軸上不帶任何負(fù)載，電動機本身也存在一定的機械摩擦等阻力轉(zhuǎn)矩(空載轉(zhuǎn)矩)。要使電動機本身轉(zhuǎn)起來，必須提供一定的電樞電流(稱為空載電流)，以產(chǎn)生一定的電磁轉(zhuǎn)矩來克服這些機械摩擦等阻力轉(zhuǎn)矩。由于電動機本身的空載摩擦阻力轉(zhuǎn)矩很小，克服它所需要的電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩很小，此時所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速略低于理想空載轉(zhuǎn)速，這就是實際空載轉(zhuǎn)速。實際空載轉(zhuǎn)速為：簡單地說，是理想空載，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速；是實際空載，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱為實際空載轉(zhuǎn)速，實際空載轉(zhuǎn)速略低于理想轉(zhuǎn)速。4-3電力拖動穩(wěn)定運行的條件有兩個，一是電動機的機械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性必須有交點；二

9、是在交點()處，滿足，或者說，在交點以上(轉(zhuǎn)速增加時)，而在交點以下(轉(zhuǎn)速減小時)，。一般來說，若電動機的機械特性是向下傾斜的，則系統(tǒng)便能穩(wěn)定運行，這是因為大多數(shù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩都隨轉(zhuǎn)速的升高而增大或者保持不變。4-4只有(b)不穩(wěn)定，其他都是穩(wěn)定的。4-5他勵直流電動機穩(wěn)定運行時，電樞電流?？梢?，電樞電流與設(shè)計參數(shù)、有關(guān)，當(dāng)這些設(shè)計參數(shù)一定時，電樞電流的大小取決于電動機拖動的負(fù)載大小，輕載時高、小，重載時低、大，額定運行時、。在恒定轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，電樞回路串入電阻或改變電源電壓進行調(diào)速，達到穩(wěn)定后，電樞電流仍為原來的數(shù)值，但磁通減小時，電樞電流將增大。4-6起動瞬間轉(zhuǎn)速，電動勢，最初起動電流。若直接起動

10、，由于很小，會達到十幾倍甚至幾十倍的額定電流，造成電動機無法換向，同時也會過熱，因此不能直接起動。4-7將處于電動狀態(tài)運行的他勵直流電動機的電樞兩端從電源斷開后投向制動電阻兩端，便進入能耗制動狀態(tài)。制動瞬間，和的大小及方向均不變，和的大小不變，但方向改變，之后隨著制動過程的進行，這四個量均由制動瞬間的值逐漸減小至零，制動過程結(jié)束。4-8進行制動時，如果不在電樞回路串入制動電阻，則制動瞬間電樞電流將很大。例如，能耗制動瞬間電樞電流為，電壓反接制動瞬間，由于很小，所以很大。制動時在電樞回路串入適當(dāng)?shù)闹苿与娮?，是為了限制過大的制動電流。由和兩個公式可知，電壓反接制動時的制動電流約為能耗制動時的制動電

11、流的2倍，故電壓反接制動時應(yīng)串入較大的制動電阻。4-9這兩種制動方式的實現(xiàn)都是以位能性負(fù)載為前提條件，當(dāng)電樞回路串入較大的電阻，使電動機的機械特性與位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的交點(工作點)處于第四象限時，電動機便處于倒拉反轉(zhuǎn)反接制動運行狀態(tài)，此時電動機的轉(zhuǎn)速方向與電動狀態(tài)運行時相反。而回饋制動時，轉(zhuǎn)速方向不變，但轉(zhuǎn)速值超過了理想空載轉(zhuǎn)速，這是位能負(fù)載作用的結(jié)果。4-10 (1) 采用能耗制動或倒拉反轉(zhuǎn)反接制動；(2) 采用反向回饋制動。4-11電動狀態(tài)：電動機把從電網(wǎng)輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能從軸上輸出。能耗制動狀態(tài)：電動機將軸上的機械慣性儲能轉(zhuǎn)換成電能消耗在電樞回路電阻上。回饋制動狀態(tài)：電動機將軸上輸

12、入的機械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到電網(wǎng)。反接制動狀態(tài)：電網(wǎng)輸入的電能與由軸上輸入的機械能轉(zhuǎn)換成的電能一起都消耗在電樞回路電阻上。4-12靜差率是指電動機由理想空載到額定負(fù)載的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速之比，即：它反映了負(fù)載變化時轉(zhuǎn)速的變化程度，即轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。靜差率的大小與機械特性的斜率(或硬度)及理想空載轉(zhuǎn)速的大小有關(guān)。特性斜率小(硬度大)、理想空載轉(zhuǎn)速高，則靜差率就小，反之就大。電樞串電阻調(diào)速時，不變，轉(zhuǎn)速越低，需要串聯(lián)的電阻越大，機械特性的斜率越大，轉(zhuǎn)速降落也越大，所以靜差率越大；降壓調(diào)速時，雖然機械特性的斜率(或硬度)不變，但減小了，所以低速時的靜差率大。4-13恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式是指在調(diào)速過程中電動

13、機的電樞電流保持在額定值的前提下，其輸出轉(zhuǎn)矩是恒定的。恒功率調(diào)速方式是指在調(diào)速過程中電動機的電樞電流保持在額定值的前提下，其輸出功率是恒定的。他勵直流電動機的降壓調(diào)速和電樞串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式。4-14調(diào)速方式與負(fù)載類型相匹配時，可以按照負(fù)載實際大小選擇一臺合適額定功率的電動機，在整個調(diào)速過程中電樞電流的大小始終等于或接近額定電流，保證電動機能得到充分利用。例如，拖動恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式(降壓調(diào)速或電樞串電阻調(diào)速)、拖動恒功率性質(zhì)的負(fù)載時采用恒功率調(diào)速方式(弱磁調(diào)速)，在整個調(diào)速過程中就能保證電樞電流始終等于額定值，即能保證電動機得到充分利

14、用，所以恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式、恒功率負(fù)載配恒功率調(diào)速方式是理想的配合。如果恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒功率調(diào)速方式或恒功率負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，這兩種情況都不是合理的配合，因為在調(diào)速過程中不是出現(xiàn)過載運行就是出現(xiàn)輕載運行，電動機不可能在任何轉(zhuǎn)速下都得到充分利用。4-15解：(1) 直接起動電流和起動電流倍數(shù)分別為：(2) 4-16 (1) 當(dāng)轉(zhuǎn)速時，電動勢為：此時進行能耗制動，應(yīng)串入制動電阻為：(2) 當(dāng)忽略空載轉(zhuǎn)矩時，將已知數(shù)據(jù)代入能耗制動機械特性：即 解得 當(dāng)考慮空載轉(zhuǎn)矩時， 額定電磁功率：空載轉(zhuǎn)矩： 制動時電磁轉(zhuǎn)矩： 由能耗制動機械特性： 解得 4-17先畫出機械特性草圖，如圖4.46所示。圖中

15、點為電動機額定工作點，點為反接制動起點，根據(jù)題意，點對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為。電壓反接制動特性為通過點和點的直線。(1) 限制最大電流為時，電樞回路應(yīng)串入的電阻為； 其中將已知數(shù)據(jù)代入式中，得：(1) 當(dāng)制動到點，電源不切斷，電動機能否反轉(zhuǎn)，這取決于點的電磁轉(zhuǎn)矩是否大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩?？紤]到負(fù)載是反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，當(dāng)不計空載轉(zhuǎn)矩時，負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩為：計空載轉(zhuǎn)矩時，負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩為：其中 故 點處，電樞電流大小為：點處的電磁轉(zhuǎn)矩大小為：可見在點處時，存在，故電動機將反轉(zhuǎn)加速運行，直到點，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，這時電機處于反向電動狀態(tài)穩(wěn)定運行。其穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為：4-18(1) 根據(jù) 代入已知數(shù)據(jù)：可以解出制動瞬間電磁轉(zhuǎn)矩

16、為：(2) 由得時的電磁轉(zhuǎn)矩： (3) 因為，所以不能反轉(zhuǎn)。4-19 (1) 根據(jù)： 代入數(shù)據(jù)得：解得：(2) 根據(jù)： 代入數(shù)據(jù)得： 解得： 5-1略5-2略5-3略5-4 解：圖（a）的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為Y,y8 圖（b）的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為Y,d5 圖（c）的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為Y,d3 圖（d）的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號為Y,d35-5 解：設(shè)每臺變壓器各負(fù)擔(dān)，則有 解得5-6 解：（1）根據(jù)公式 得 ，即 所以 因此小于，即第2臺變壓器負(fù)擔(dān)的容量的絕對數(shù)量大。（2）不斷增大總的負(fù)載，第一臺變壓器先達滿載，因為它的漏阻抗的標(biāo)幺值小。5-7 解：考慮鐵心飽和效應(yīng)，為產(chǎn)生正弦波磁通，變壓器的空載電流波形不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，而是

17、尖頂波，其中包含有三次諧波成分。對于三相變壓器來說，各相繞組的三次諧波成分是同相位、同大小的，接成三角形接法，便于三次諧波電流的流通。5-8 解：三相變壓器組的特點是各相磁路彼此獨立。 由于鐵心飽和的原因，若要產(chǎn)生正弦波磁通，勵磁電流波形應(yīng)該是尖頂波，把這個尖頂波電流加以分解，其中包含基波和奇次諧波成分，除基波外，三次諧波成分最大。 三相變壓器組如果采用Y,y聯(lián)結(jié)，由于三次諧波電流無法流通，造成鐵心中磁通波型發(fā)生畸變，相電動勢發(fā)生畸變，會產(chǎn)生較高的電壓，給線圈絕緣帶來危害。6-1轉(zhuǎn)子繞組斷開時，轉(zhuǎn)子繞組中雖會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，卻不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。6-2 3600r/ min和

18、1000r/min。6-3 6-4籠型和繞線型異步電動機只是轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)不同，前者轉(zhuǎn)子為籠型繞組，后者轉(zhuǎn)子為三繞組，且每相繞組的首端與轉(zhuǎn)軸上三個環(huán)相連接。從外觀結(jié)構(gòu)上看，具有三個滑環(huán)的必為繞線型，否則即為籠型。6-5 220V和660V。6-6 ，。6-7整距集中繞組的電動勢大。6-8該繞組是短距分布繞組。6-9轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低時，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)子電流增加，定子電流相應(yīng)增加。6-10轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)子磁通勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨之變化，而相對于定子的轉(zhuǎn)速即在空間的轉(zhuǎn)速不變。6-11有氣隙存在時，會使磁路的磁阻增加，故勵磁電流(空載電流)比較大。6-12相同。6-13 是用來代表機械功率的電阻，不能用電

19、容或電感來代替。因為電阻是耗能元件，可以用它所消耗的功率代表機械功率，而電容和電感是儲能元件，它不消耗功率，不能用它來代表機械功率。6-14三相的功率和損耗。6-15因為電動機的，而在穩(wěn)定運行時，所以增加時，也會隨之增加。6-16 和與的作用方向相反，與的作用方向相同。6-17因為三相異步電動機斷了一根電源線，則處于單相電源供電狀態(tài)，定子繞組中的電流為單相電流而不是兩相電流。6-18 (1)，(2)，(3)，(4)。6-19 (1)A，（2）C6-20能轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向為逆時針方向。6-21略。6-22起動時，轉(zhuǎn)差率為1，轉(zhuǎn)子電抗達最大，因此，異步電動機的功率因數(shù)較低。6-23 提示：主要從氣隙的角度

20、（即主磁路磁阻的大小）來分析。6-24轉(zhuǎn)子被卡住，電動機的轉(zhuǎn)差率為1，此時旋轉(zhuǎn)磁場以同步速切割轉(zhuǎn)子繞組，定子、轉(zhuǎn)子電流增加，電動機會有燒毀的可能。6-25電源電壓降低時，下降，轉(zhuǎn)速下降，定、轉(zhuǎn)子電流和上升。6-26空載電流增加，因為電機磁路磁阻增加，建立磁場所需的磁動勢增加；漏磁通加大，漏抗增加。6-27 根據(jù)，可知，當(dāng)時，電磁功率的97%轉(zhuǎn)化為總機械功率，這時電動機的轉(zhuǎn)差率為0.03。6-28 反映主磁通對等效電路的影響，同時也反映鐵損耗的大小。為變量。在額定電壓下電動機由空載到滿載，變化情況如下：（1）當(dāng)不計定子漏阻抗壓降時，不變化；（2）當(dāng)計及漏阻抗壓降時，將增大。6-29，6-30 ，

21、由于，故為短距繞組。，由于，故為分布繞組。6-31 由型號知道該電機的，故。6-32(1) 應(yīng)采用聯(lián)結(jié)。，(2) 應(yīng)采用Y聯(lián)結(jié)。，(3) ， 6-33(1)電動勢，(2)磁動勢，6-34 ，6-35 ，。6-36 ，。7-1過載狀態(tài)。7-2因為過載越多，電動機的溫度升高得越快，因此允許的過載時間就越短。7-3不是。當(dāng)時，增加，增加；當(dāng)時，增加， 反而減小。7-4相同。7-5兩者兼有之。7-6不正確。7-7前者是降低了定子相電壓，沒有降低線電壓；后者是降低了定子線電壓，使得相電壓也隨之降低。7-8不能。7-9繞線型起動性能好。7-10起動時，雖然很大，但也很大，很低，因而由電磁轉(zhuǎn)矩的物理公式可知

22、，并不是很大。7-11起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都會減小。7-12靜差率是說明負(fù)載變化所引起的轉(zhuǎn)速變化的程度的，轉(zhuǎn)差率是說明轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場相對運動的大小的。但兩者的定義公式相同，因而，靜差率相當(dāng)于在保持不變時，該電動機在滿載時的轉(zhuǎn)差率。7-13不可以。因為時，仍保持，則會增加，引起磁路飽和，鐵損耗增加，功率因數(shù)下降；時，若保持，則，這也是不允許的。7-14只有保持，才能真正保持不變，所以是保持好。7-15籠型異步電動機調(diào)速方法中變頻調(diào)速的性能最好，繞線型異步電動機的調(diào)速方法中串級調(diào)速的性能最好。7-16不會。7-17采用能耗制動，電機不會自行起動;采用反接制動，電機會自行起動。7-18提升重物時，增大

23、，下降；下放重物時，增加，增加(指絕對值)。7-19反接制動時，；回饋制動時，。7-20下放轉(zhuǎn)速增加。7-21 解 （1） （2）7-22解 （1），故不能帶此負(fù)載長期運行。 （2），故可以能帶此負(fù)載短時運行。 （3） 雖然，但由于，故不可帶此負(fù)載直接起動。7-23 解 （1） （2） （3）7-24解 (1)所以不能采用直接起動。 (2) 7-25解 (1) (2) 7-26解 （1） 雖然，但由于，故不可以采用直接起動。 （2）由于，故不可以采用星形一三角形起動。 （3） 由于，故可以選用的白耦變壓器起動。7-27 解 7-28 解 （1） （2）7-29 解 10-28 答：永磁無刷直流

24、電動機主要由電動機本體、位置檢測器、逆變器和控制器組成。它采用位置檢測器和功率電子開關(guān)來代替電刷和換向器，既保留了直流電動機良好的運行性能，又具有交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點。10-29答：兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無刷直流電動機，電機本體的電樞繞組為三相星形連接，位置傳感器與電機本體同軸，控制電路對位置信號進行邏輯交換后產(chǎn)生驅(qū)動信號，驅(qū)動信號經(jīng)驅(qū)動電路隔離放大后控制逆變器的功率開關(guān)管使電機的各相繞組按一定的順序工作。轉(zhuǎn)子在空間每轉(zhuǎn)過60°電角度(1/6周期)，轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出信號就改變一次，經(jīng)控制電路邏輯變換后驅(qū)動逆變器，逆變器開關(guān)管就發(fā)生一次切換，切換開關(guān)管的導(dǎo)通

25、邏輯為VT1、VT2gVT2、VT3gVT3、VT4g VT4、VT5gVT5、VT6 gVT6、VT1 。在此期間,轉(zhuǎn)子始終受到順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩作用沿順時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)?？梢姡姍C有六種磁狀態(tài)，每一狀態(tài)有兩相導(dǎo)通，每相繞組的導(dǎo)通時間對應(yīng)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)120°電角度。無刷直流電動機的這種工作方式稱為兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)。10-30 答：通過改變相繞組的觸發(fā)順序可以改變開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)矩方向。改變電動機繞組電流的極性不能改變轉(zhuǎn)矩方向。因為開關(guān)磁阻電動機的運行遵循“磁阻最小原理”，即磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合，因磁場扭曲而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。開關(guān)磁阻電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由于轉(zhuǎn)子

26、轉(zhuǎn)動時氣隙磁導(dǎo)（電感）變化產(chǎn)生的，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電流的方向無關(guān)，僅取決于電感隨位置角的變化情況。10-31 答：SR電動機的運行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合，因磁場扭曲而產(chǎn)生磁阻性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。SR電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時氣隙磁導(dǎo)(電感)變化產(chǎn)生的，電磁轉(zhuǎn)矩的大小與電流的平方成正比，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電流的方向無關(guān)，僅取決于電感隨位置角的變化情況，所以開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)矩方向與產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流方向無關(guān)?；颍夯诶硐刖€性模型的SR電動機電磁轉(zhuǎn)矩，由此可知SR電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時氣隙磁導(dǎo)(電感)變化產(chǎn)生的，電磁轉(zhuǎn)矩的方向僅取決于電感隨位置角的變化情況

27、，與產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流方向無關(guān)。將相繞組主開關(guān)器件的導(dǎo)通區(qū)設(shè)在相繞組電感的下降端即可產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩?；颍涸陔姼星€的下降階段給繞組通電，將產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩。10-32 答：SR電動機在起動、低速和中速運行時，電壓不變，旋轉(zhuǎn)電動勢引起的壓降小，電感上升期的時間長，而的值相當(dāng)大，為避免電流峰值超過功率開關(guān)器件和電機的允許值而損壞功率開關(guān)元件和電動機，在低速時采取電流斬波控制方式來限制電流。在電動機高速運行時，為了使轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速的平方下降，在外施電壓一定的情況下，只有改變開通角qon和關(guān)斷角qoff的值來獲得所需的較大電流，即采用角度位置控制。10-33 解：轉(zhuǎn)子槽寬為理想線性模型下繞組電感的分段線性解析式為：

28、電磁轉(zhuǎn)矩的分段線性解析式為： 10-34答：（1）反應(yīng)式步進電動機結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低，步距角可以做得相當(dāng)小，但勵磁電流大（最高20A），斷電時沒有定位轉(zhuǎn)矩，電機內(nèi)阻尼較小，單步運行振蕩時間較長，動態(tài)性能相對較差。永磁步進電動機步距角較大，相數(shù)大多為二相或四相，起動頻率較低，控制功率小，斷電時具有一定的保持轉(zhuǎn)矩。感應(yīng)子式步進電動機不僅具有反應(yīng)式式步進電動機步距小，運行頻率高的特點，還具有永磁步進電動機控制功率小的優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)和工藝比較復(fù)雜。（2）步進電機與同步電動機的相同點是其轉(zhuǎn)速都與定子繞組電流的頻率成正比，轉(zhuǎn)向由定子繞組的相序決定。差異在于步進電機是通過輸入脈沖信號來進行控制的。10-3

29、5答：步進電動機的連續(xù)運行頻率比起動頻率要高得多。這是因為步進電動機在起動時，轉(zhuǎn)子要從靜止?fàn)顟B(tài)開始加速，電機的電磁轉(zhuǎn)矩除了克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL之外，還要克服軸上的慣性轉(zhuǎn)矩JdW/dt。如果起動時脈沖頻率過高，則轉(zhuǎn)子的運動速度就跟不上定子磁場的變化，轉(zhuǎn)子就要落后穩(wěn)定平衡位置一個角度。當(dāng)落后的角度使轉(zhuǎn)子的位置在動穩(wěn)定區(qū)之外時，步進電動機就要失步或振蕩，電動機就不能起動。為此，對起動頻率要有一定的限制。但電機一旦起動后，由于這時轉(zhuǎn)子的角加速度dW/dt較小，慣性轉(zhuǎn)矩不大，因此電機仍能升速。所以步進電動機的連續(xù)運行頻率比起動頻率要高得多。10-36 解：（1）步進電動機定子控制繞組每改變一次通電狀態(tài)，稱為一拍。每一拍電動機轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的空間角度稱為步距角。五相反應(yīng)式步進電動機步距角為1.5°/0.75°，即單五拍或雙五拍運行時，步距角為1.5°，單雙十拍運行時，步距角為0.75°。（2）由，得（3）五相十拍運行方式時的通電順序：AgABgBgBCgCgC