控制电机期末试卷

《控制电机》2009～2010学年第一学期期末考试卷(A)
一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。

每小题2分，共20分)
1. 下列哪一项是变压器变比K错误
．．的表达式的是( C )。

A. I2/I1
B. W1/W2
C. W2/W1
D. U1/U2
2. 一他励直流电机拖动一恒转矩负载稳定运行，电枢电压不变，若因机械故障使得负载转矩
稍有增大，则( D )
A. 稳定状态破坏，电机不能再继续稳定运行
B. 电机速率下降，短时间调整后又恢复原来的速度稳定运行
C.电机转矩增大，进而迫使速度不会降低，所以运行不受影响
D. 电机速度下降，转矩增大，在新的平衡点稳定运行
3. 导体在磁场中作切割磁力线运动，导体两端产生感应电势的方向由______定则判定；通电
导体在磁场中运动，运动方向由______定则判定。

( A )
A.右手，左手
B. 右手，右手
C. 左手，左手
D. 左手，右手
4. 以下哪个选项不能
．．改变电动机的转向是( B )
A.改变磁通方向
B. 同时改变磁通方向和电枢电压方向
C.改变励磁电流方向
D. 改变电枢电压方向
5. 直流电动机中，电动势的方向与电枢电流方向______，直流发电机中，电动势的方向与电枢电流的方向______。

( A )
A. 相反，相同
B. 相同，相反
C. 相同，相同
D. 相反，相反
6. 以下哪些因素不致使
．．．直流电动机的机械特性硬度变化( B )
A. 电枢回路串电阻
B. 改变电枢电压
C. 减弱磁场
D. 增大励磁电流
7. 已知交流伺服电动机的极数对数为2，使用频率为50Hz的交流电压供电，则旋转磁场的
转速为( B )。

A. 3000 r/min
B. 1500 r/min
C. 750 r/min
D. 1000 r/min
8. 直流电动机的调节特性描述了( A )的对应关系。

A.转速与电压
B.转速和电流
C.转矩和电压
D.转速和转矩
9. 自整角机按力矩式运行时，其力矩式发送机的国内代号是( B )
A. ZLJ
B. ZLF
C. ZCF
D. ZKC
10. 对幅值和转速都在变化的椭圆形旋转磁场，可以用分解法分解为( D )。

A. 两个正向圆形磁场
B. 无法确定
C. 两个反向圆形磁场
D.一个正向圆形磁场和一个反向圆形磁场
9. 交流伺服电动机的负载转矩增大时，则转子转速就下降，转差率S( B )
A.减小
B. 增大
C. 不变
D. 无法确定
二、填空题(每小题2分，共20分)
1. 按照励磁方式划分，直流测速发电机有__永磁式__和_电磁式__两种型式。

2. 直流测速发电机的电压平衡方程式是__ U a=E a-I a R a __________。

3. 在直流电机运转过程中，突然将励磁回路断开，当电机带负载时会发生堵转___状态；
当电机空载时又会出现__飞车____现象。

4. 影响电动机的机械特性的因素主要是__电枢电压Ua______、_点数电阻Ra_______和放大
器内阻Ri。

5. 增大电机端电压Ua 时，电机的转速将__增大____（填增大或减小）；增大电枢回路的调节
电阻Rtf 时，电机的转速将__减小____。

6. 自整角机按照使用要求不同，可分为__力矩式_____自整角机和___控制式____自整角机两
大类。

7. 励磁绕组电流与控制绕组电流在相位上彼此互差__90___度，幅值彼此 _ 相等____，这
样的两个电流称为两相对称电流。

8. 转差与同步速的比值称为__转差率______。

9.伺服电动机的运行稳定性用____阻尼系数（或D ）____表示，D 值越大，表示电机的稳定性
越_好__。

5.10.交流伺服电动机的有效信号系数表达式是___ a e =Uk/Ukn_____。

三、判断题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)在每小题的括号内对的打“√ ”，错的打“×”。

1.发电机运行状态下，电磁转矩是驱动转矩；而在电动机运行状态下，电磁转矩是制动转矩。

（ × ）
2.要改变电动机的转向，必须单独改变电枢电流的方向或单独改变励磁电流的方向。

（ √ ）
3.电动机过热，一定是定子绕组出了故障。

（ × ）
4.转差率是分析交流伺服电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率就越大。

（ × ）
5.旋转磁场的转向是从流过超前电流的绕组轴线转到流过落后电流的绕组轴线。

（ √ ）
三、简答题(每小题6分，共30分)
1.直流伺服电动机在不带负载时，其调节特性有无死区？若有，为什么？调节特性死区的大小与哪些因素有关？
有死区。

由φ
φT a L o T a s ao C R T T C R T U )(+==，因为是空载，所以T L =0，但00≠T ，故0≠U a o ，所以有死区。

由关系式a ao T
e T a ao e T a R I C C C R I C C R T Uao ===φφφ0，可知，死区的大小主要与空载电枢电流ao I 和电枢电阻a R 有关。

2.直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么后果？
起动瞬间转速n=0，电动势E a =C e Φn=0，最初起动电流a N N R U I =。

若直接起动，由于R a 很小，I st 会达到十几倍 甚至几十倍的额定电流，造成电机无法换向，同时也会过热，因此不能直接起动。

3.要得到圆形旋转磁场，加在励磁绕组和控制绕组上的电压应符合什么条件？
当励磁绕组有效匝数和控制绕组有效匝数相等时，要求两相电压幅值相等，相位相
差90度；当励磁绕组有效匝数和控制绕组有效匝数不相等时，要求两相电压相位相差90度，电压幅值应与匝数成正比。

4. 直流电动机的启动性能要求是什么？
（1）启动时电磁转矩要大，以利于克服启动时的阻转矩；（2）启动时电枢电流不要太大；
（3）要求电动机有较小的转动惯量和在加速过程中保持足够大的电磁转矩以利于缩短启动时间。

5. 为什么交流伺服电动机的转子转速总是比磁铁转速低？
因为电动机轴上总带有机械负载，即使在空载下，电机本身也会存在阻转矩。

为了克服
机械负载的阻力矩，转子绕组中必须要有一定大小的电流以产生足够的电磁转矩，而转子绕组中的电流是由旋转磁场切割转子导条产生的，那末要产生一定数量的电流，转子转速必须要低于旋转磁场的转速。

四、计算题(每小题10分，共30分)
1. 设一台直流电动机原来运行情况为：电机端电压U a =220V ，E a =100V ，R a =20Ω，I a =1A ，n=1500r/min 。

如果电源电压降低一半，而负载转矩不变，试计算转速将降低到原来的百分之几？
解：当负载转矩不变时，电磁转矩a T I C T φ=不变，又由φ不变可知，a I 不变。

若电压降低到一半后的感应电势、转速、电流用'a E 、'
n 、'a I 表示，则'a U =110V 时的转速对原来的转速之比为：
45.010
211010255//'''''=⨯-⨯-=--===a a a a a a a a e a e a R I U R I U E E C E C E n n φφ，即转速降低到原来的45%。

2. 已知一台交流伺服电动机的技术数据上标明空载转速是1000 r/min ，电源频率为50Hz ，请问这是几极电机？空载转差率是多少？
解：空载情况下，ns=n=1000r/min
由ns=60f/p
得p=60f/ns=60×50/1000=3
∴2p=6
由此得该电机是六级电机;
在理想情况下，空载转差率s=(ns-n)/ns=(1000-1000)/1000=0
在非理想情况下，由n=5/6ns,得s=(ns-n)/ns=(ns-5/6ns)/ns =1/6
3. 一台他励直流电动机，P N =40KW ，U N =220V ，I N =207.5A ，Ra=0.067Ω。

若电枢回路不串
电阻直接起动，则起动电流为额定电流的几倍？若将起动电流限制为1.5I N ，求电枢回路应串入的电阻大小。

（保留两位有效数字）
解：（1）N a N st I A R U I 82.156.3283067.0220====
（2）Ω=-⨯=-=64.0067.0)5.2075.1(2205.1a N N p R I U R。