控制電機第三考試簡答題及答案

1、控制電機一、簡答題(每小題6分，共30分)1.直流伺服電動機在不帶負載時，其調(diào)節(jié)特性有無死區(qū)？若有，為什么？調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素有關(guān)？答：有死區(qū)。由，因為是空載，所以TL=0，但，故，所以有死區(qū)。由關(guān)系式，可知，死區(qū)的大小主要與空載電樞電流和電樞電阻有關(guān)。2.直流電動機為什么不能直接起動？如果直接起動會引起什么后果？答： 起動瞬間轉(zhuǎn)速n=0，電動勢Ea=Cen=0，最初起動電流。若直接起動，由于Ra很小，Ist會達到十幾倍 甚至幾十倍的額定電流，造成電機無法換向，同時也會過熱，因此不能直接起動。3.要得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場，加在勵磁繞組和控制繞組上的電壓應符合什么條件？答：當勵磁繞組有效匝數(shù)

2、和控制繞組有效匝數(shù)相等時，要求兩相電壓幅值相等，相位相差90度；當勵磁繞組有效匝數(shù)和控制繞組有效匝數(shù)不相等時，要求兩相電壓相位相差90度，電壓幅值應與匝數(shù)成正比。4. 直流電動機的啟動性能要求是什么？答：（1）啟動時電磁轉(zhuǎn)矩要大，以利于克服啟動時的阻轉(zhuǎn)矩； （2）啟動時電樞電流不要太大； （3）要求電動機有較小的轉(zhuǎn)動慣量和在加速過程中保持足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩以利于縮短啟動時間。5. 為什么交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比磁鐵轉(zhuǎn)速低？答： 因為電動機軸上總帶有機械負載，即使在空載下，電機本身也會存在阻轉(zhuǎn)矩。為了克服機械負載的阻力矩，轉(zhuǎn)子繞組中必須要有一定大小的電流以產(chǎn)生足夠的電磁轉(zhuǎn)矩，而轉(zhuǎn)子繞組中的電

3、流是由旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導條產(chǎn)生的，那末要產(chǎn)生一定數(shù)量的電流，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須要低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。四、計算題(每小題10分，共30分)1. 設一臺直流電動機原來運行情況為：電機端電壓Ua=220V，Ea=100V，Ra=20，Ia=1A，n=1500r/min。如果電源電壓降低一半，而負載轉(zhuǎn)矩不變，試計算轉(zhuǎn)速將降低到原來的百分之幾？1. 解：當負載轉(zhuǎn)矩不變時，電磁轉(zhuǎn)矩不變，又由不變可知，不變。 若電壓降低到一半后的感應電勢、轉(zhuǎn)速、電流用、表示，則=110V時的轉(zhuǎn)速對原來的轉(zhuǎn)速之比為：，即轉(zhuǎn)速降低到原來的45%。2. 已知一臺交流伺服電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)上標明空載轉(zhuǎn)速是1000 r/min，電源頻率為5

4、0Hz，請問這是幾極電機？空載轉(zhuǎn)差率是多少？2. 解：空載情況下，ns=n=1000r/min 由ns=60f/p 得p=60f/ns=6050/1000=3 2p=6由此得該電機是六級電機;在理想情況下，空載轉(zhuǎn)差率s=(ns-n)/ns=(1000-1000)/1000=0在非理想情況下，由n=5/6ns,得s=(ns-n)/ns=(ns-5/6ns)/ns =1/63. 一臺他勵直流電動機，PN=40KW，UN=220V，IN=207.5A，Ra=0.067。若電樞回路不串電阻直接起動，則起動電流為額定電流的幾倍？若將起動電流限制為1.5IN，求電樞回路應串入的電阻大小。（保留兩位有效數(shù)字

5、）3. 解：（1）（2）控制電機（B）一、簡答題(每小題6分，共30分)1.直流伺服電動機在不帶負載時，其調(diào)節(jié)特性有無死區(qū)？若有，為什么？調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素有關(guān)？答：有死區(qū)。由，因為是空載，所以TL=0，但，故，所以有死區(qū)。由關(guān)系式，可知，死區(qū)的大小主要與空載電樞電流和電樞電阻有關(guān)。2.直流電動機為什么不能直接起動？如果直接起動會引起什么后果？答：起動瞬間轉(zhuǎn)速n=0，電動勢Ea=Cen=0，最初起動電流。若直接起動，由于Ra很小，Ist會達到十幾倍 甚至幾十倍的額定電流，造成電機無法換向，同時也會過熱，因此不能直接起動。3.要得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場，加在勵磁繞組和控制繞組上的電壓應符合什么

6、條件？答：當勵磁繞組有效匝數(shù)和控制繞組有效匝數(shù)相等時，要求兩相電壓幅值相等，相位相差90度；當勵磁繞組有效匝數(shù)和控制繞組有效匝數(shù)不相等時，要求兩相電壓相位相差90度，電壓幅值應與匝數(shù)成正比。4. 交流伺服電動機在控制系統(tǒng)中對它提出的要求有哪些？答：（1）轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應方便地受控制信號的控制，調(diào)速范圍要大； （2）整個運行范圍內(nèi)的特性應具有線性關(guān)系，保證運行的穩(wěn)定性； （3）當控制信號消除時，伺服電動機應立即停轉(zhuǎn)，也就是無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象； （4）控制功率要小，啟動轉(zhuǎn)矩應大； （5）機電時間常數(shù)要小，始動電壓要低，反應應快速靈敏。5. 為什么交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比磁鐵轉(zhuǎn)速低？答：因為電動機軸上

7、總帶有機械負載，即使在空載下，電機本身也會存在阻轉(zhuǎn)矩。為了克服機械負載的阻力矩，轉(zhuǎn)子繞組中必須要有一定大小的電流以產(chǎn)生足夠的電磁轉(zhuǎn)矩，而轉(zhuǎn)子繞組中的電流是由旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導條產(chǎn)生的，那末要產(chǎn)生一定數(shù)量的電流，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須要低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。6、從機械性能、工作性能角度分析兩相交流伺服電機增大轉(zhuǎn)子電阻的意義。(15) 答：可以增大調(diào)速范圍，使得機械性能更加線性。（5）異步電機的穩(wěn)定運行區(qū)域為轉(zhuǎn)差率0-Sm這一段區(qū)域，可調(diào)速范圍很小。增大轉(zhuǎn)子電阻后，臨界轉(zhuǎn)差率Sm增大，增大到一定值之后臨界轉(zhuǎn)差率Sm將大于或等于1，電機的調(diào)速范圍就擴展為0-n0。(5)另外還可以防止“自轉(zhuǎn)現(xiàn)象”。 (5) （最

8、好用曲線說明）7、為什么自整角變壓器在和時輸出電壓都為零，但只有一個位置是穩(wěn)定的。(15)答：若調(diào)整伺服電動機(5)，在正向控制電壓時正向轉(zhuǎn)動，在反向控制電壓時反向轉(zhuǎn)動。（1）當自整角變壓器的轉(zhuǎn)于處的位置上，發(fā)送機向正方向轉(zhuǎn)動，則控制電壓為正，伺服電動機正向轉(zhuǎn)動，帶動接收機的轉(zhuǎn)子也正向轉(zhuǎn)動，使失調(diào)角減小，直到為止。同理發(fā)送機向負方向轉(zhuǎn)動，伺服電動機帶動接收機的轉(zhuǎn)子也向負方向轉(zhuǎn)動，直到為止。這說明是穩(wěn)定協(xié)調(diào)位置。（5）（2）假如接收機的轉(zhuǎn)于處于的位置上，當發(fā)送機向正方向轉(zhuǎn)動、其控制電壓為負值，伺服電動機帶動接收機轉(zhuǎn)子向負的方向轉(zhuǎn)動，失調(diào)角趨向增大，不能回到位置，反之亦然。這說明不是穩(wěn)定的協(xié)調(diào)位置

9、。(5)(必須聯(lián)系伺服電動機的轉(zhuǎn)向控制)8、為了保證線性誤差在限定的范圍內(nèi)，直流測速發(fā)電機在運行的過程中其轉(zhuǎn)速和負載阻抗如何限定，為什么？9、直流測速發(fā)電機的輸出特性在負載阻抗增大時如何變化？答:勵磁電流減小，磁通減小，輸出電壓降低10、直流伺服電動機調(diào)節(jié)特性死區(qū)大小與哪些因素有關(guān)？在不帶負載時，其調(diào)節(jié)特性有無死區(qū)？答：與負載轉(zhuǎn)矩有關(guān)，負載轉(zhuǎn)矩越大，死區(qū)越大。有，本身純在機械阻力11、幅值控制交流伺服電動機在有效信號系數(shù)s變化時其機械特性如何變化？其電磁轉(zhuǎn)矩M與s有何關(guān)系？答：機械特性非線性，0s1越大，電磁轉(zhuǎn)矩M越大，12、同為三相對稱繞組，為什么交流電機三相定子電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場而自整角

10、機定子三相電流產(chǎn)生脈振磁場。答：自整角機定子三相電流在時間上同相位13、交流伺服電動機兩相繞組匝數(shù)相等或不相等時，加在兩相繞組上的電壓及電流應符合怎樣的條件才能產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場？答：交流伺服電動機兩相繞組匝數(shù)相等，要求電壓系數(shù)a等于1產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。兩相繞組匝數(shù)不相等時，控制電壓與勵磁電壓相位差b=90填空1 自整角機根據(jù)其輸出類型可分為 控制式 和 力矩式 。在控制系統(tǒng)中，自整角機是成對或更多個同時出現(xiàn)的，其中與主動軸耦合的稱為 發(fā)送機 ，與被動軸耦合的稱為 接收機 ，其作用是 接收電信號，變換成轉(zhuǎn)子機械能輸出 。2使直流測速發(fā)電機輸出特性產(chǎn)生線性誤差的主要原因是 電樞反應 、 延遲換向 、 溫度 和紋波、電刷接觸壓降。3 改變直流伺服電動機轉(zhuǎn)向的方法是 改變電樞電壓方向 或 勵磁磁通方向 ，調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速是通過連續(xù)調(diào)節(jié) 繞組電