控制电机复习题

一填空1按照输出电压与转子转角间的函数关系，旋转变压器可以分为(正余弦旋转变压器)(线性旋转变压器)(特种函数变压器)。2按照电机极对数来分，旋转变压器可分为(单级对)(多级对)种。4线性旋转变压器的输出电压与转角成〔正比〕。5自整角机按其功能可分为(力矩式自整角机)和(控制式自整角机)。6发送机和接收机整步绕组各自的直轴磁动势、交轴磁动势以及合成磁动势的大小，与发送机和接收机的(位置角)无关，仅为〔失调角〕的函数。7在力矩式自整角机中，电磁整步转矩T1与励磁电压Uf的平方成〔正比〕，与电源频率f成〔反比〕，当〔失调角=900〕时取最大值T1m。8自整角机的分类：〔力矩式自整角机〕和〔控制式自整角机〕。10自动控制系统对测速发电机的性能要求是〔精度高〕、〔灵敏度高〕、〔可靠性好〕。11测速发电机主要可分为〔直流测速发电机〕和〔交流测速发电机〕。12直流测速发电机有两种根本形式：一种是〔电磁式〕，另一种是〔永磁式〕。13交流测速发电机分为〔同步测速发电机〕和〔异步测速发电机〕。14当交流异步测速发电机励磁绕组施加恒定的励磁电压Uf,电机以转速n旋转时，输出绕组的输出电压U2与转速n成〔正比〕。15当异步测速发电机的转速一定，且〔负载阻抗足够大〕时，无论什么性质的负载，负载阻抗的变化都不会引起输出电压的明显改变。16〔伺服电动机〕的作用是把输入的〔电压控制信号〕转换成输出的〔角位移〕或〔角速度〕16直流伺服电动机按励磁方式来分有两种：一种是〔电磁式〕，另一种是〔永磁式〕。17交流伺服电动机可分为〔同步伺服电动机〕和〔异步伺服电动机〕。18异步伺服电动机转子有两种结构，一种是〔笼型转子〕，另一种是〔杯型转子〕。19假设要产生圆形旋转磁场，那么异步伺服电动机定子两相绕组电压的相位差为〔900〕电角度，并且其〔有效值〕应与〔有效串联匝数〕成〔正比〕，这种两相对称交流电压。20异步伺服电动机电磁转矩与控制电压、转差率和电机参数的关系。对于已经制成的电机，电机参数一般〔不变〕，当电机转速一定时，〔电磁转矩〕与〔控制电压的平方〕成〔正比〕。21对于异步伺服电动机，〔临界转差率Sem〕与〔转子电阻〕成〔正比〕，但〔最大转矩Tem〕却与转子电阻无关。22按照转子结构的不同，同步电动机主要可分为(永磁式)、〔磁阻式〕和〔磁滞式〕三种。23永磁同步电动机四种常见的转子结构：〔径向式〕、〔切向式〕、〔并联式〕、〔涡轮式〕。24永磁同步电动机发电运行状态，〔转子磁极〕是〔拖动者〕，〔定子磁极〕是(被拖动者)。25永磁同步电动机电动机运行状态，(定子磁极)是(拖动者)，〔转子磁极〕是〔被拖动者〕。26在电励磁同步电动机中，Xd〔>〕Xq；在永磁同步电动机中，一般情况下Xd〔<〕Xq。27在永磁同步电动机中，在电源电压U1和频率f1保持不变时，永磁同步电动机的电磁转矩Te仅是〔功率角〕的函数。28造成永磁同步电动机不能直接起动原因有两个方面：〔1〕、〔转子本身具有一定的惯性〕；〔2〕、〔起动瞬间定、转子磁场之间转速相对过大〕。29在磁阻同步电动机中，磁阻同步电动机Xd〔>〕Xq。30磁滞同步电动机最可贵的特点是〔具有很大的起动转矩〕。31涡流转矩的根本特点与异步电动机的电磁转矩是相似的，即〔TB的大小与转子切割定子旋转磁场的相对速度有关。〕33步进电动机从转子结构来说，主要包括〔反响式〕、〔永磁式〕、〔混合式〕三种。34步进电动机是一种把〔电脉冲信号〕转换成〔机械角位移〕的控制电机，常作为数字控制系统中的〔执行元件〕。35．36．〔直线电动机〕是一种做〔直线运动〕的电机。37．按照结构型式的不同，直线电机可分为〔扁平型直线电机〕和〔圆筒形直线电机〕。38．直线感应电动机的〔速度〕与〔电源频率及电机〕极距成〔正比〕。39．按照励磁方式的不同，直线直流电动机可分为〔永磁式〕和〔电磁式〕两种。40．按结构型式的不同，永磁式直线直流电动机可分为〔动磁型〕和〔动圈型〕两种。简答：分别简述力矩式自整角机和控制式自整角机的工作原理。答:力矩式自整角机的原理：两台自整角机的励磁结组连在一起控制式自整角机的原理：当控制式自整角机的发送机转子旋转时，发送机与接收机的转子偏离协调位置，接收机的转子绕组产生感应电动势，并输出一定大小的电压，该电压经放大器放大后，给伺服电动机供电，带动接收机转子及负载一起旋转，使失调角和输出电压逐渐减小，直至协调的位置。如果发送机的转子连续旋转，那么接收机的转子及负载也将连续地同步旋转。试分析控制式自整角接收机整步绕组合成磁动势的特点。答：〔1〕、接收机整步绕组直轴磁动势Fjd、交轴磁动势Fjq的大小，与发送机和接收机的位置无关，仅为失调角的函数。〔2〕、接收机三相整步绕组的合成磁动势Fj是脉振磁动势，其大小是单相基波磁动势幅值的倍，并且与发送机和接收机的位置角以及失调角无关。〔3〕、在发送机和接收机整步绕组空间位置一致的情况下，接收机整步绕组合成磁动势Fj的空间位置总是与发送机转子的空间位置一致。为什么直流测速发电机的实际转速不宜超过规定的最高转速，而负载电阻不能小于规定的电阻值？答：根据直流电动机的电枢反响理论，电枢电流所产生的电枢磁场对主磁场有消弱作用，使合成磁场的波形发生畸变，并且负载电阻越小或者转速越高时，电枢电流就越大，磁场的削弱作用就越强，造成输出的特性的非线性。因此，为了减小电枢电流及电枢反响的去磁作用，应尽可能采用比拟大的负载电阻，并保证转速不得超过规定的最高转速。为什么异步测速发电机的励磁绕组大多采用400Hz的中频电源？答：因为减小电机的相对转速n,有利于减小直轴磁通的变化，因为转子直轴磁动势的大小与电机的相对转速有关。所以，对于一定的转速，通常是提高励磁电源的频率，增大同步转速，从而到达减小输出电压误差的目的。所以，异步测速发电机较多采用400HZ的中频励磁电源。答：当异步测速发电机的励磁绕组已经供电，转子处于静止状态时，输出绕组所产生的电压称为剩余电压，用Us表示。原因：剩余电压又称零速电压，它由两局部组成：一局部是固定分量Usz，其值与转子位置无关；另一局部是交变分量Usj,其位置与转子位置有关。剩余电压分量Usz产生的主要原因是：励磁绕组与输出绕组不正交，磁路不对称，或气隙不均匀等；剩余电压交变分量Usj产生的主要原因是空心杯转子的不对称，空心材料的不均匀，杯的厚度不一致等。消弱方法：1、采用四级电机的结构2、将励磁绕组和输出绕组分开放置，将励磁绕组置于外定子铁心，输出绕组置于内定子铁心3、采用补偿绕组抵消剩余电压4、采用补偿电路抵消剩余电压6、为什么异步伺服电动机的转子电阻要选得很大？转子电阻过大对电机性能又有哪些负面影响？答;对于异步伺服电动机，在额定控制电压下不同转子电阻时的机械特性不相同，转子电阻越大，机械特性线性的范围就越大，这对于伺服电动机的稳定运行和扩大调速范围是非常有利的，所以异步伺服电动机的转子电阻要选得很大。负面影响：〔1〕、如果转子电阻取过大，异步伺服电动机产生转矩的能力将受到限制，假设转子电阻增加的足够的大，那么最大转矩将小于Tem。〔2〕、增大转子电阻电动机效率会降低，同样功率的电动机体积也要大一些，其次转差率Sem>1,使起动转矩减小。7、什么是异步伺服电动机的自传现象？如何消除自转现象？答：在异步伺服电动机中，正向旋转磁场所产生的电磁转矩是Te+,反向旋转磁场所产生的电磁转矩是Te-,两者合成的结果是Te.正向旋转时电磁转矩Te是正值；反向旋转时电磁转矩Te是负值，这说明Te总是驱动性质的，电动机在两个方向都可以旋转。这种情况对于伺服电动机而言是不利的，相当于控制信号消失而仍有角位移或角速度位移输出，称为“自转现象”。消除方法:增大转子电阻，使正向电磁转矩Te+和反向电磁转Te-的临界转差率Sem>1，这时，正向旋转时电磁转矩Te是负值；反向旋转时电磁转矩Te是正值，即Te总是制动的。因此，在控制电压为零时，电动机在两个方向都不可能自转。8、异步伺服电动机的控制方式有哪些？答：〔1〕、幅相控制，即仅改变控制绕组电压Uc的幅值；〔2〕、相位控制，即仅改变控制绕组电压Uc的相位；〔3〕、幅-相控制，即同时改变控制绕组电压Uc的幅值和相位。9、永磁同步电动机和磁阻同步电动机的转子上为什么要装设笼型绕组？它的作用是什么？如果是变频电源供电，那么是否需要装设笼型绕组？为什么？答：〔1〕磁阻同步电动机与永磁同步电动机一样，都是为了克服起动比拟困难的问题。〔2〕在整个起动过程中，笼型绕组产生异步起动转矩，而永磁体产生发点制动转矩，但当到达同步转速时，异步起动转矩为零，而发电制动转矩变为同步牵引转矩，带动电动机正常同步运行。〔3〕不需要。因为采用变频电源供电，频率是变化的，所以形成旋转磁场的速度是变化的。刚起动时，转速很小，随着时间推移，频率会增加。￥11、磁滞同步电动机的涡流转矩与哪些因素有关？为什么？答：TB的大小与转子切割定子旋转磁场的相对速度有关，是随着转子转速的增加而减小的。TB也与材料有关。*12、在无刷直流电动机中，位置传感器的作用是什么？改变每相开始导通的位置角，对电机的性能有何影响？答：位置传感器是无刷直流电动机的重要组成局部，其作用是检测转子磁场相对于定子各相绕组的位置，以确定各相绕组导通和关断的顺序。13、为什么无刷直流电动机的转子较多采用外表式环形永磁体的结构？答：对于径向充磁的外表转子结构，由于交轴方向上永磁体本身的磁阻很大，故交轴电枢磁动势所引起的气隙磁场畸变较小，通常可以不予考虑；对于切向充磁的内嵌式转子结构，由于交轴方向上极靴、铁心的磁阻很小，故交轴电枢磁动势可导致气隙磁场发生较大畸变，使主磁极一端磁通加强，另一端减弱。14、直线感应电动机与旋转感应电动机在电磁性能上有什么不同？答：〔1〕旋转感应电动机定子三相绕组是对称的，因而假设施加的三相电压对称，那么三相电流就是对称的。但直线感应电动机，即使三相电压对称，三相绕组电流也不对称。〔2〕旋转感应电动机定、转子之间的气隙是圆形的，连续不断，不存在始端和终端。但直线感应电动机初、次级之间的气隙存在着始端和末端。当次级的一端进入或退出气隙时，都会在次级导体中感应附加电流，这就是所谓的“边缘效应”。〔3〕由于直线感应电动机初、次级之间在直线方向上要延续一定的长度，且法向电磁力往往不均匀，因此在机械结构上一般将初、次级之间的气隙做得较长，这样，其功率因数比旋转感应电动机还要低。15、直线同步电动机与直线感应电动机相比有什么特点？答：同直线感应电动机相比，直线同步电动机具有更大的驱动力，控制性能和位置精度更好，功率因数和效率较高，并且气隙可以取得较长。16、设计用正余弦旋转变压器来求解反三角函数arctan(U2/U1)的接线图。三、计算题有一台正余弦旋转变压器，输入电压U1=36V，变比Ku=0.56,把它作为线性旋转变压器，求转角=600时的输出电压。解:UR2===V=27.30V所以当转角的输出电压UR2=27.30V有一台线性旋转变压器，输入电压U1=50V，变比ku=0.57试分别求出转角=300和的输出电压。解:1)当时的输出电压UR2==V=7.17V所以当转角时的输出电压UR2=7.17V2)当时的输出电压UR2==V=38.41V所以当转角的输出电压UR2=38.41V—4、一台直流伺服电动机带一恒定负载，起动电压为5V，当电枢电压为50V时，转速为1000r/min，假设要求转速到达2000r/min，那么需要加多大的电压？解：解得：=；TL=n=Ue1—2000=Ue1—解得：Ue1=95〔V〕所以需要加95V的电压。5、一台异步伺服电动机，额定频率为50HZ,空载转速为1480r/min,试求电机的极对数、同步转速、空载时的转差率和转子电流频率。解：〔1〕由空载转速为=1480r/min，可得同步转速为=1500r/min，所以n=1500r/min=解得P=2〔2〕s=S==0.013(3)f2=sf1=0.01350=0.65(Hz)6、一台三相反响式步进电动机，步距角为3.00/1.50，求转子齿数。解：〔1〕单三拍=将，N=3代入公式3.00=解得ZR=40〔2〕双三拍=将，N=3代入公式=解得ZR=40所以，转子齿数为40转。7、一台四相反响式步进电动机，步距角为1.80/0.90。试问：〔1〕转子齿数是多少？〔2〕脉冲电源的频率为400Hz时，电动机每分钟的转速是多少？〔3〕写出四相八拍通电方式时的一个通电顺序。解：〔1〕四拍=将，八拍=将，N=4代入公式N=8代入公式