控制电机(陈隆昌)答案

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控制电机第4版习题答案

控制电机第4版习题答案控制电机第4版习题答案在学习控制电机这门课程时，习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以帮助我们巩固所学的知识，提高我们的理解能力和应用能力。

然而，有时候我们可能会遇到一些难题，不知道如何下手。

因此，我将在这篇文章中为大家提供一些控制电机第4版习题的答案，希望能够帮助大家更好地学习和掌握这门课程。

1. 问题：什么是电机控制系统的闭环控制？答案：闭环控制是一种通过反馈信号来调整系统输出的控制方法。

在电机控制系统中，闭环控制主要通过传感器获取电机的实际运行状态，然后与期望的运行状态进行比较，根据比较结果来调整控制信号，使电机的输出能够尽可能接近期望值。

闭环控制可以提高电机系统的稳定性和精度。

2. 问题：什么是电机的速度控制？答案：电机的速度控制是指通过调节电机的输入信号，使电机的转速能够达到期望值的控制方法。

在电机控制系统中，常用的速度控制方法包括开环控制和闭环控制。

开环控制是通过直接控制电机的输入信号来调节电机的转速，但由于外部干扰等因素的存在，开环控制往往无法保证电机的转速精度。

闭环控制则通过传感器获取电机的实际转速，并与期望转速进行比较，根据比较结果来调节控制信号，使电机的转速能够尽可能接近期望值。

3. 问题：什么是电机的位置控制？答案：电机的位置控制是指通过调节电机的输入信号，使电机的位置能够达到期望值的控制方法。

在电机控制系统中，常用的位置控制方法包括开环控制和闭环控制。

开环控制是通过直接控制电机的输入信号来调节电机的位置，但由于外部干扰等因素的存在，开环控制往往无法保证电机的位置精度。

闭环控制则通过传感器获取电机的实际位置，并与期望位置进行比较，根据比较结果来调节控制信号，使电机的位置能够尽可能接近期望值。

4. 问题：什么是电机的力矩控制？答案：电机的力矩控制是指通过调节电机的输入信号，使电机的输出力矩能够达到期望值的控制方法。

在电机控制系统中，常用的力矩控制方法包括开环控制和闭环控制。

控制电机课后答案

控制电机课后答案1-3 异步伺服电动机的两相绕组匝数不同时，若外施两相对称电压，电机气隙中能否得到圆形旋转磁场,如要得到圆形旋转磁场，两相绕组的外施电压要满足什么条件, 答:不能。

如要得到圆形旋转磁场，两相绕组的外施电压应与绕组匝数成正比。

1-4异步伺服电动机在幅值控制时，有效信号系数由0变化到1，电动机中的正序、负序磁势的大小将怎样变化,答:异步伺服电动机在幅值控制时，有效信号系数越接近1，负序磁势越小，而正序磁势越大;反之若有效信号系数接近0，负序磁势越大，正序磁势就越小，但无论有效信号系数多大，负序磁势幅值总是小于正序磁势幅值，只有当有效信号系数为0时，正序、负序磁势幅值才相等。

1-5幅值控制异步伺服电动机，当有效信号系数α?1时，理想空载转速为何低于同步转速,当控制电压发生变化时，电动机的理想空载转速为什么会发生改变, 答:当有效信号系数αe?1，即椭圆形旋转磁场时，电动机的理想空载转速将低于同步转速。

这是因为在椭圆形旋转磁场中，存在的反向旋转磁场产生了附加制动转矩T2，使电动机输出转矩减小。

同时在理想空载情况下，转子转速已不能达到同步转速ns，只能是小于ns的n0。

正向转矩T1与反向转矩T2正好相等，合成转矩Te,T1- T2=0，转速n0为椭圆形旋转磁场时的理想空载转速。

有效信号系数αe 越小，磁场椭圆度越大，反向转矩越大，理想空载转速就越低。

1-6为什么异步伺服电动机的转子电阻要设计得相当大,若转子电阻过大对电动机的性能会产生哪些不利影响,答:为了得到更接近于直线的机械特性，但不能过分增加。

当最大转差率大于1后，若继续增加转子电阻，堵转转矩将随转子电阻增加而减小，这将使时间常数增大，影响电机的快速性能。

同时由于转矩的变化对转速的影响增大，电机运行稳定性变差。

此外，转子电阻取得过大，电动机的转矩会显著减小，效率和材料利用率大大降低。

1-7什么叫“自转”现象,对异步伺服电动机应采取哪些措施来克服“自转”现象, 答:当伺服电动机处于单相供电时，电动机仍然转动，这就是伺服电动机“自转”现象。

自学考试：控制电机试题及答案

自学考试：控制电机试题及答案(3)(共3页).浙江省2003年10月高等教育自学考试控制电机试题课程代码：02614一、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1分，共10分)1. 交流电磁铁吸合前励磁线圈的磁势要比吸合后的磁势( )。

A. 大B. 小C. 不变D. 不能确定2. 下图所示变压器电路中，N1∶N2=3∶1，则a,b两端等效电阻R ab为( )。

A. 6ΩB. 23ΩC. 59ΩD. 11Ω3. 要改变直流并励发电机的输出电压极性，应按( )进行。

A. 改变原动机的转向B. 励磁绕组反接C. 电枢绕组两端反接D. 改变原动机转向的同时也反接励磁绕组4. 皮带运输机属于典型的( )负载。

A. 反抗性恒转矩负载B. 位能性恒转矩负载C. 泵类负载D. 恒功率负载5. 某三相异步电动机额定转速为1460rpm，当负载转矩为额定转矩的一半时，其转速为( )。

A. 1500rpmB. 1480rpmC. 1460rpmD. 1440rpm6. 一单绕组双速电动机，绕组接线图如下所示，高速时端子该如何接( )。

A. 1，2，3接电源，4，5，6空着B. 1，2，3接电源，4，5，6短接C. 4，5，6接电源，1，2，3空着D. 4，5，6接电源，1，2，3短接7. 对于交流异步电动机，下列哪种方法属于变转差率调速( )。

A. 改变电源频率23 B. 改变定子绕组极对数C. 转子回路中串入可调电阻D. 改变电源电压8. 关于交流同步电动机转子的转向，下列说法正确的是( )。

A. 与异步电机一样，完全取决于定子旋转磁场的转向B. 改变通入转子励磁绕组中直流励磁电流方向可改变转向C. 转向由起动时转子初始转动方向而定D. 转子转向确定，只是起动时，起动转矩太小，不能自起动9. 某五相步进电机在脉冲电源频率为2400Hz 时，转速为1200rpm ，则可知此时步进电机的步距角为( )。

控制电机第四版陈隆昌阎治安课后答案

第二章1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势?答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。

由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。

2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B 电刷的极性如何?答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd 中电势由d指向c。

电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。

当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。

4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值?答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。

而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。

基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。

同样可以证明ea∝n2。

因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。

所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。

为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。

5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。

控制电机答案

1-2 答：由n=Ua/Ce φ-RaTem/CeCt φ2,以及φ=NUf/RmZ 可知：（1）Uf↓→φ↓ →机械特性斜率↑ →Tst ↓（2） Uf↓→φ↓→调节特性斜率↑ →调节范围减小。

1-6答：优点:(1)机械特性更接近线性化（2）能防自转缺点: (1)机电时间常数增加（2）效率和材料利用率降低1-7答：若转子电阻较小，两相伺服电动机的机械特性如图(a)当电动机正向旋转，即S<l 时，只要负载转矩小于最大电磁转矩，转子仍能继续运转，并不会因控制电压的消失而停转。

这种现象称作“自转”现象。

1-9电动机的机械时间常数可定义为：当电动机空载时电枢外施阶跃电压，其角速度从0升到稳定角速度的63.2%时所需要的时间，它反映了电动机过渡过程的长短，即电动机转速跟控制电压变化的快慢。

他是伺服电动机的一项重要性能指标。

2-1.为什么直流测速发电机的使用转速不超过规定的最高转速？负载电阻不能小于规定值？答：Δu=1/(1+R1/Kn),因此当n 越大时，误差Δu 越大；R1越小时，Δu 越大。

负载电阻过小会加剧电枢反应的去磁影响。

考虑到电枢反应，电刷接触压降影响后，输出特性在低速时有不灵敏区；在高速时，又向下弯曲。

速度过高会引起电压脉动，因输出电压中交变分量幅值和频率一转速有关。

2-4.为什么交流异步测速发电机输出电压大小与电机转速成正比，而频率却与转速无关？答：转子转动后，转子切割直轴磁能φd ，并产生电势Er ，由于直轴磁通φd 为脉振磁通，Er 为交变电势，其交变频率为φd 的脉振频率f ，Er=C2*n φd ，Er 产生短路电流Ir ，产生脉振磁势Fr 。

Fr 可分解为励磁磁势Frd 和交轴磁势Frq 。

交轴磁势Frq 产生频率为f 的脉振磁通φq 。

又φq-Frq-Fr-Er-n ，因交轴脉冲φq 空间位置和输出绕组轴线一致，他将感应出频率为f 的输出电势E2，所以E2-φq-n 。

控制电机

图b 放大器的内阻对特性的影响
2. 直流伺服电动机的调节特性
电动机在一定负载转矩下，稳态转速随控制电压的变化规律。
表征这个规律的曲线称调节特性曲线。
n

Ua CE

Ra CT CE2
Tem

Ua K2

K1Tem
（4-2）
n

Ua CE

Ra CT CE2
Ts
n

0时，U
＝
a
Ra CT
Ea=90V，Ra=20Ω，Ia=1A，n=3000rpm。为了提高转速把激磁回路的调
节电阻增加使磁通减少10%，如负载转矩不变，转速如何变化？
解：
n Ea CeΦ EaΦ Φ * Ua Ia Ra 1 * 110 - 1.11* 20 n Ea CeΦ EaΦ Φ Ua Ia Ra 0.9 110 1* 20
转速下降，机械特
性曲线变软。
只能将转速调低，设备比较简单。
（3）调磁调速(减弱励磁磁通)
n

Ua CE

Ra CE
Ia

Ua CE
Ra CT CE2
Tem
（4－2）
• 工作条件：
保持电压 U =UN ；保持电阻 R = R a ； • 调节过程：
减小励磁 N n ， n0
直流电动机的调速方法
n U Ia Ra CE
（4-2）
n
式中 — 转速（r/min）；
U
— 电枢电压（V）；
Ia
— 电枢电流（A）；
R
— 电枢回路总电阻（）；

— 励磁磁通（Wb）；

完整word版控制电机答案第四版

1•为什么直流发电机电枢绕纶元件的电势是交变电势而电別电势是直流电势？答：电枢连续旋转.导体吕b和cd轮流交替地切劃工极和S极下的磁力线，因而Eb和匸d中的电英及线圈电势是交变的。

由于通过换向器的作AL 无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体胡连接，如电刷A始荚与处在\极下的导体ffi连姿，而处在一定极性下的导体电势方向足不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为S流电势。

2.妇果图2 - 1中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和B电刷的极性如何7答：在图示瞬时.\极下导体Elb中电势的方向tb抬向巧S极下导体cd中电势由d指向5电刷I A通过换向片与线圏的a端相接触,电刷B与浅圈的d端胡接触.故此时A电剧为正.B'电刷为负，当电枢转过18旷以后，寻体fd处于、极下，导体QD处于S极下*这时它们的电势与前一时刻犬小相等方向相反，于是线Ift电势的方向也变为由a到山此对d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。

4.为什么直流测速杠的转速不得超过规宦的最高转速？负载电阻不能小于绘定®?答：转速越爲员载电阻越小，电枢电沢越大，电枢反应的去磁作乐越强.碗通被削弱得越多.输出特性线越远，线性误羌越大，为了诚少屯枢反应对输出特性的影响，直涼测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负較电S不能低于最小负载电aa，以保证线性误差在限度的范S内。

而且换向周期与转速成反比，电机转速越高, 元件的换向周期越短匚eL正比于单位时间内殃向元件电流的变化量。

基于上述分析，亂必正比转速的平方.Bq eL«n2o同样可以证明e日ocn2口因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通弓n2成正比，使输岀特性呈现徘线性.所以，直流测速发电机的转速上眼要受到延迟换冋去磁效应的限制.为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱廷迟换向±碗作用，即规定了最高工作转速口5.如果电刷通过换向器所连麦的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线"角的直线上，如圏2-29所示，试综合应用所学的知识，分祈在此情况下对测速机丘、反笑的输岀特性的影响.（提示：在S中作一辅助线.）正反向特性不一致n6.具有16个槽.16个换向片的两极官流发电机结构如图2-30试画出其绕组的完整连接图: 试画岀图示时刻绕组的等值电路图;若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标岀感应电势方向和电刷极性;（4）如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距离，会出现什么问题?4 3 2 1 16 15 II1_\Vw_VA T A VA_W>_VA~~g；辛56-* -Wv ---- V/J -- V A* -- P2—WV ------- VAf -- VA6 7 S 9 10 11 12第三章b直流电动机的电磁转矩和电枢电流由件么决定？B流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻,而且还取决于与转速成正比的反邑势（当W常数时）根揭转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩木变:加上fe琏电流及不变*磁通①不变，所以电枢电流帀也不变，a 流电动机的电®转矩和电枢电滾由a流电动机的总咀转矩决定。

控制电机习题解答

控制电机第一章旋转变压器 (1)第二章自整角机 (8)第三章测速发电机 (12)第四章伺服电动机 (18)第五章微特同步电动机 (26)第六章无刷直流电动机 (31)第七章步进电动机 (34)第八章直线电动机 (39)第九章超声波电动机 (43)第一章旋转变压器1. 简述旋转变压器的工作原理。

2. 答：3. 旋转变压器是输出电压与转子转角成一定函数关系的特种电机。

以正余弦旋转变压器为例，在定子槽中安放两个相互垂直的绕组，其中直轴方向的S1—S2为励磁绕组，交轴方向的S3—S4为补偿绕组，如图1-1(a)所示。

在转子槽中也安放两个相互垂直的绕组R1—R2、R3—R4，它们是正余弦输出绕组，如图1-1(b)所示。

4.•U(a)(b)5. 图1-1 旋转变压器的绕组结构6. 首先分析空载运行时的情况，此时只有定子励磁绕组S1—S2施加交流励磁电压1•U ，其余三个绕组全部开路。

显然，励磁绕组将在气隙中产生一个脉振磁场D •Φ，这个脉振磁场将在输出绕组中产生感应电动势，即 7. ⎩⎨⎧==θθsin cos 2R22R1E E E E8. 式中，2E 为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时D •Φ在输出绕组中感应电动势的有效值。

9. 设D •Φ在励磁绕组S1—S2中感应电动势的有效值为1E ，则旋转变压器的变比为 10. 12u E E k = 11. 这样12. ⎩⎨⎧==θθsin cos 1u R21u R1E k E E k E13. 与普通变压器类似，可以忽略定子励磁绕组的漏阻抗压降，即11U E ≈。

而空载时转子输出绕组的感应电动势在数值上就等于输出电压，所以 14. ⎩⎨⎧==θθsin cos 1u R21u R1U k U U k U15. 上式表明，旋转变压器空载时其输出电压R2R1U U 、分别是转角θ的余弦函数和正弦函数，这样转子绕组R1—R2就称为余弦输出绕组，而绕组R3—R4称为正弦输出绕组。

精品课件-控制电机(第四版)(陈隆昌)-第9章永磁交流伺服电动机

1.永磁交流伺服电动机本体永磁交流伺服电动机中的电动机是一种设计为伺服用途的调速永磁交流电动机，电机本体由定子和转子两部分组成，如图9－2所示。
第9章永磁交流伺服电动机
图9－2 （a）表贴式；（b）内置式
第9章永磁交流伺服电动机
永磁交流伺服电动机的定子与一般异步电动机的定子相同，定子铁心通常也是由带有齿和槽的冲片叠成的，为了削弱齿槽效应引起的转矩脉动，定子铁心采用斜槽；定子槽中嵌放对称的多相定子绕组，可以采用星形或者角形连接，目前较为普遍的是三相绕组电机。定子绕组的布置应使得定、转子极数相同。
第9章永磁交流伺服电动机
综上所述，影响永磁同步电动机不能自行启动的因素主要有下面两个方面：
(1)转子及其所带负载存在惯性。 (2)定子供电频率高，使定、转子磁场之间转速相差过大。
第9章永磁交流伺服电动机
1—永磁体；2— 图9－7 自启动永磁同步电动机转子结构
第9章永磁交流伺服电动机传统上，为了使永磁同步电动机能自行启动，在转子上一
第9章永磁交流伺服电动机第9章永磁交流伺服电动机
9.1 概述 9.2 永磁交流伺服电动机结构及工作原理 9.3 永磁交流伺服电动机的稳态分析 9.4 永磁交流伺服电动机的数学模型 9.5 永磁交流伺服电动机的矢量控制 9.6 永磁交流伺服电动机系统的性能指标
第9章永磁交流伺服电动机
9.1 概述在第7章中已介绍的两相交流伺服电动机属于传统的异步型交流伺服电动机，其转子旋转速度始终低于定子磁场旋转的速度，即转子转速始终低于同步速，转子与定子旋转磁场之间存在转差率。正是由于转子与定子旋转磁场之间的相同运动，使得转子导体切割定子旋转磁场时，在转子绕组中产生感应电动势和电流，进而产生电磁力和电磁转矩，带动负载旋转。异步型交流伺服电动机的转速会随负载的大小而变化，且它作为执行元件使用时，对控制信号的响应性能相对较差。

控制电机自考试题及答案

控制电机自考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 控制电机通常是指在自动控制系统中使用的电机，以下哪项不是控制电机的主要功能？A. 精确的速度控制B. 高效率的能量转换C. 复杂的逻辑运算D. 位置的精确控制答案：C2. 步进电机的工作原理是基于以下哪种物理效应？A. 电磁感应B. 洛伦兹力C. 法拉第电磁感应定律D. 光电效应答案：B3. 直流伺服电机的调速范围通常是由什么决定的？A. 电源电压B. 电机的额定功率C. 电机的控制方式D. 电机的额定转速答案：C4. 交流伺服电机与直流伺服电机相比，以下哪项不是其优点？A. 结构简单B. 维护方便C. 调速范围宽D. 体积大答案：D5. 以下哪种电机不是伺服电机的一种？A. 直流伺服电机B. 交流伺服电机C. 步进电机D. 感应电机答案：D6. 控制电机的动态响应特性通常由以下哪个参数来描述？A. 转速B. 转矩C. 加速时间D. 效率答案：C7. 在控制电机的控制系统中，比例（P）、积分（I）和微分（D）控制器的作用是什么？A. 增加系统的稳定性B. 提高系统的响应速度C. 减少系统的超调量D. 所有上述选项答案：D8. 以下哪种控制方式不属于现代控制电机的驱动方式？A. 脉宽调制（PWM）B. 脉码调制（PCM）C. 矢量控制D. 直接转矩控制答案：B9. 控制电机在运行过程中，若负载突然消失，电机的转速会如何变化？A. 保持不变B. 逐渐减小C. 显著增加D. 先增加后减小答案：C10. 在设计控制电机的控制系统时，通常需要考虑的非电气因素包括以下哪项？A. 电机的重量B. 电机的尺寸C. 电机的成本D. 所有上述选项答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 控制电机的控制系统通常需要实现以下哪些功能？（）A. 速度控制B. 位置控制C. 温度控制D. 压力控制答案：A B12. 步进电机的步距角越小，以下哪些描述是正确的？（）A. 分辨率越高B. 运行越平稳C. 转速越高D. 控制精度越高答案：A D13. 交流伺服电机的优点包括以下哪些？（）A. 响应速度快B. 噪音低C. 维护成本高D. 热效应小答案：A B D14. 在控制电机的控制系统中，积分控制器可以解决以下哪些问题？（）A. 消除稳态误差B. 提高系统的稳定性C. 增加系统的响应速度D. 减少系统的超调量答案：A B15. 控制电机在设计时需要考虑的电气因素包括以下哪些？（）A. 电机的额定电压B. 电机的额定电流C. 电机的绝缘等级D. 电机的散热能力答案：A B C D三、简答题（每题10分，共20分）16. 简述控制电机与普通电机的主要区别。

控制电机(第四版)陈隆昌阎治安课后参考答案

第二章1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。

2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、 B电刷的极性如何?答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。

电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。

4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? 答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。

而且换向周期与转速成反比，电精心整理精心整理机转速越高，元件的换向周期越短；eL 正比于单位时间内换向元件电流的变化量。

基于上述分析，eL 必正比转速的平方，即eL ∝n2。

同样可以证明ea ∝n2。

因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。

所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。

为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。

控制电机(2版)思考题与习题参考答案

控制电机（2版）思考题与习题参考答案（机械工业出版社，李光友等编着）第1章直流伺服电动机1.一台直流电动机，其额定电压为110V ，额定电枢电流为0.4A ，额定转速为3600r/min ，电枢电阻为50Ω，空载阻转矩015.0T 0=N ·m ，试问电动机的额定负载转矩是多少？解：,=120,2.093N ·m ，a 和电枢电阻a R 。

解：,,1003.矩.0T 0=a R 。

解：100，4.75Ω。

当发电机空载时，电动机电枢加110V 电压，电枢电流为0.12A ，机组的转速为4500r/min 。

试求：（1）发电机空载时的输出电压为多少？（2）电动机仍加110V 电压，发电机负载电阻为1kΩ时，机组的转速为多少?解：（1）（2）由得，,=0.12A,n=4500r/min. 接负载时，U=，解得=4207r/min5.试用分析电枢控制时的类似方法，推导出电枢绕组加恒定电压，而励磁绕组加控制电压时直流伺服电动机的机械特性和调节特性。

并说明这种控制方式有哪些缺点?答：磁场控制时电枢电压保持不变。

机械特性是指励磁电压不变时电动机转速随电磁转矩变化的关系，即=。

由公式可知，当控制电压加载励磁绕组上，即采用磁场控制时，随着控制信号减弱，减小，k n与6.答：电枢控制时，若励磁电压下降，减小，7.I流a答：励磁电压不变，可近似认为不变。

负载转矩减小时，由，8.?答：直流伺服电动机的机械特性为当控制电压和励磁电压均不变时，都是常数，转速和电磁转矩之间是线性关系，且随着电磁转矩放大器的内阻对机械特性来说，与电枢电阻是等价的，电阻越大，直线斜率9.直流伺服电动机在不带负载时，其调节特性有无死区？调节特性死区的大小与哪些因素有关答：有死区。

,死区电压与起始负载转矩，电枢电阻，励磁电压，电机结构有关。

10.当直流伺服电机运行在电动机、发电机、反接制动、能耗制动四个状态时，电磁转矩与转速的方向成什么关系？它们的能量流向有什么特点?答：电动机：电磁转矩与转速方向相同，电能转化为机械能。

控制电机期末试卷)与参考答案--复习重点

《控制电机》2009～2010学年第一学期期末考试卷（B）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. 按照励磁方式划分，直流测速发电机有几种励磁方式( ) 。

A. 一B. 二C. 三D. 四2. 在其它因素一定的情况下，直流测速发电机的负载电阻RL增大，则其输出电压Ua 将( )A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定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. 左手，左手B. 右手，右手C. 右手，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()．．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. 以下哪个因素不会影响电动机的机械特性硬度变化的是。

( )A. 放大器内阻RiB. 励磁电流IfC. 电枢电阻RaD. 电枢电压Ua6. 增大电机端电压Ua时，电机的转速将______（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______。

( )A. 增大、减小B. 增大、增大C. 减小、增大D. 减小、减小7. 已知交流伺服电动机的极数对数为3，使用频率为50Hz的交流电压供电，则旋转磁场的转速为( ) 。

A.3000r/minB.1800r/minC.1500r/minD.1000r/min8. 直流电动机的调节特性描述了( ) 的对应关系。

A.转矩和电压B.转速和电流C.转速与电压D.转速和转矩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( )A.减小B.增大C.不变D.无法确定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 ( ) 。

A.两个正向圆形磁场B.无法确定 C.一个正向圆形磁场和一个反向圆形磁场D. 两个反向圆形磁场二、填空题(每小题2分，共20分)1. 变压器变比K=_________=________=________。

大学控制电机重点总结及课后习题答案

直流测速发电机(电磁感应)：1、当原动机拖动电枢旋转时，电枢线圈边切割磁场，产生交变的感应电动势，通过换向器与电刷的“换向”作用，使电刷间能够获得方向不变的直流电动势和电流。

2、在发电机工作时，电机外电路中负载电阻上的电压、和电流为直流性质，而电枢线圈中的电流和电动势却是交流性质。

3、在发电机运行时，换向器与电刷的作用是将电枢线圈中的交变电动势和电流进行“换向”，变换为电刷间的直流电动势和电流。

直流电势的形成：由电磁感应定律，一根导体切割磁场产生的感应电势为：e=Bxlv,在电机中，当转速一定时，切割线速度为常数V=πDan/60因此，感应电势正比于磁通密度e正比于Bx .一个线圈产生的感应电势应为导体电势的两倍。

电刷间的电势为随时间大小变化的脉动电势。

直流电机的基本结构可分为定子和转子两大部分定子部分1）主磁极：包括主磁极铁心和励磁绕组。

作用：主磁极用于产生电机内部的磁场。

2）换向极：包括换向极铁心和换向极绕组。

作用：用于改善换向。

位置：安装在两个相邻的主磁极之间。

其中换向极绕组与转子的电枢绕组串联。

3）机座：由钢板焊接而成。

作用：一是起机械支撑、固定作用；二是作为主磁路的一部分。

（该部分通常称为磁轭。

）4）电刷装置：作用：将电流引入或引出电机。

转子部分1）电枢铁心作用：作为主磁路的一部分，同时用于嵌放电枢绕组。

组成：由0.35~0.5mm厚的硅钢冲片叠装组成。

采用冲片。

叠装的目的是为了减小铁心损耗。

2、电枢绕组作用：构成电机的主要电路部分，是实现机电能量转换的关键结构部件。

组成：由许多按一定规律连接的单匝或多匝线圈组成的转子绕组。

每一个线圈是用带绝缘的圆形或矩形截面铜导线绕成。

3、换向器作用：在电动机中，将电刷上通过的直流电流转换为绕组内的交变电流；而在发电机中，将绕组内的交流电动势转变为电刷上的直流电动势。

组成：由许多一定形状的换向片组成，换向片与换向片之间用云母绝缘。

每一个线圈的两个出线端分别焊接在两个换向片上。

自学考试：控制电机试题及答案 (11)

第 1 页.浙江省2007年1月高等教育自学考试控制电机试题课程代码：02614一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．磁通Φ在电磁单位中的单位是( )A ．MxB.A/mC.TD.H/m2．磁感应强度B 、磁场强度H 和磁导率μ的关系为( )A ．H=B μB.B=H1μ C.H=μBD.B=μH3．软磁材料的矫顽磁力和剩磁分别是( )A ．较小，较小B.较小，较大C.较大，较小D.较大，较大4．交流电磁铁吸合后的磁阻与吸合前的磁阻比较( )A ．一样B.变小C.变大D.不一定5．三相异步电动机的旋转磁场转速n 0为( )A ．p f 1B.1f pC.p f 601D.1f p606．三相异步电动机Y 形直接启动和Δ形直接启动，其启动转矩之比为( )A ．31B.3第 2 页 C.31D.37．用于角度的传输、变换和指示的控制电机是( )A ．测速发电机B.旋转变压器C.自整角机D.步进电动机8．用于操作者发送控制指令的电器是( )A ．刀开关B.按钮C.行程开关D.万能转换开关9．主要用于短路保护的电器是( )A ．速度继电器B.熔断器C.热继电器D.电流继电器 10．三相异步电动机在发电机运行状态时，其转差率范围是( )A ．-∞<s<0B.s=0C.0<s<1D.s>1二、填空题(本大题共16小题，每小题1分，共16分)请在每小题的空格中填上正确答案。

错填、不填均无分。

1．在均匀磁场中，且B 的方向与面积S 的法线方向一致时，则磁通Φ、磁感应强度B 和与B 垂直的面积S 的关系为__________。

2．磁性材料在磁化过程中具有磁饱和性和__________。

3．直流电磁铁吸合后与吸合前，电流的变化是__________。

4．变压器的主磁通与空载电流是__________关系。

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第五章
1.各种自整角机的国内代号分别是什么?自整角机的型号中各量含义是什么? 答：常见自整角机的国内代号：力矩式发送机：ZLF，力矩式接收机：ZLJ，控制式发送机： ZKF，控制式变压器：ZKB，差动发送机：ZCF，差动接收机：ZCJ，控制式差动发送机：
ZKC。型号中前两位数字(由左向右排列)表示机座号, 中间三个字母表示产品名称代号, 后两位数字表示性能参数序号。 2. 何为脉振磁场?它有何特点和性质? 答：脉振磁场：是一种空间位置固定而幅值在正负最大值之间变化的磁场。单相绕组，通入单相交流电时，便产生两极脉振磁场。单相基波脉振磁场的物理意义可归纳为如下两点： (1) 对某瞬时来说，磁场的大小沿定子内圆周长方向作余弦分布； (2) 对气隙中某一点而言，磁场的大小随时间作正弦变化。 3. 自整角变压器的转子绕组能否产生磁势? 如果能，请说明有何性质? 答：若自整角变压器的转子绕组电路闭合，则会有输出电流产生，该电流也为单相正弦交流电，则该电流通过自整角变压器的转子Байду номын сангаас组（单相绕组）必然产生两极脉振磁场。该磁场具备脉振磁场的两个性质： (1) 对某瞬时来说，磁场的大小沿定子内圆周长方向作余弦分布； (2) 对气隙中某一点而言，磁场的大小随时间作正弦变化。 4.说明 ZKF 的定子磁密的产生及特点。如果将控制式运行的自整角机中定子绕组三根引出线改接, 例如图 5 - 19 中的 D1 和 D′2 联, D2 和 D′1 联, 而 D3 仍和 D′3 联接, 其协调位置和失调角又如何分析? 答：控制式发送机的转子励磁绕组产生的励磁磁场气隙磁通密度在空间按余弦波分布，它在定子同步绕组中分别感应出时间相位相同、幅值与转角θ1 有关的变压器电势，这些电势在 ZKF 的定子绕组中产生电流，形成磁场。其特点是： (1) 定子三相合成磁密相量和励磁绕组轴线重合, 但和励磁磁场反向。 (2) 故定子合成磁场也是一个脉振磁场。 (3) 定子三相合成脉振磁场的幅值恒为一相磁密最大值的 3/2 倍, 它的大小与转子相对定子的位置角θ1 无关。其协调位置将超前原位置 120°，失调角γ=-［30°+（ θ2-θ1）］ 5.三台自整角机如图 5 - 34 接线。中间一台为力矩式差动接收机, 左右两台为力矩式发送机, 试问：当左、右边两台发送机分别转过θ1、 θ2 角度时, 中间的接收机转子将转过的角度θ和θ1、 θ2 之间是什么关系? 答：有图可知， θ1<θ2，他们都是顺时针方向旋转；所以θ=θ2- θ1，则中间的接收机将顺时针转过θ=θ2-θ1 的角度。原、副边都补偿的正余弦旋转变压器原边和副边都补偿时的正余弦旋转变压器如图 6 - 7 所示, 此时其四个绕组全部用上, 转子两个绕组接有外接阻抗 ZL 和 Z′, 允许 ZL 有所改变。和单独副边或单独原边补偿的两种方法比较 , 采用原、副边都补偿的方法, 对消除输出特性畸变的效果更好。这是因为, 单独副边补偿时补偿所用阻抗 Z′的数值和旋转变压器所带的负载阻抗 ZL 的值必须相等。对于变动的负载阻抗来说, 这样不能实现完全补偿。
2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33)，就会发现，当其他条件不变，而只是减小发电机负载电阻 RL 时，电动机的转速就下降。试问这是什么原因?
RL发 I a发 T1发 T2电 I 2电 n
3. 一台他励直流电动机，如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变，而仅仅提高电枢端电压，试问电枢电流、转速变化怎样? 答：最终电枢电流不变，转速升高 4. 已知一台直流电动机，其电枢额定电压 Ua=110 V，额定运行时的电枢电流 Ia=0.4 A，转速 n=3600 r/min, 它的电枢电阻 Ra=50 Ω，空载阻转矩 T0=15 mN·m。试问该电动机额定负载转矩是多少?
13. 已知一台直流伺服电动机的电枢电压 Ua=110 V，空载电流 Ia0 =0.055A，空载转速 n′ 0=4600 r/min，电枢电阻 Ra=80 Ω。试求： (1) 当电枢电压 Ua=67.5 V 时的理想空载转速 n0 及堵转转矩 Td; (2) 该电机若用放大器控制，放大器内阻 Ri=80 Ω，开路电压 Ui=67.5 V，求这时的理想空载转速 n0 及堵转转矩 Td; (3) 当阻转矩 TL+T0 由 30×10-3 N·m 增至 40×10-3 N·m 时，试求上述两种情况下转速的变化Δn。
6. 一台直流电动机，额定转速为 3000 r/min。如果电枢电压和励磁电压均为额定值，试问该电机是否允许在转速 n=2500 r/min 下长期运转? 为什么? 答：不能，因为根据电压平衡方程式，若电枢电压和励磁电压均为额定值，转速小于额定转速的情况下，电动机的电枢电流必然大于额定电流，电动机的电枢电流长期大于额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组 7. 直流电动机在转轴卡死的情况下能否加电枢电压? 如果加额定电压将会有什么后果? 答：不能，因为电动机在转轴卡死的情况小，加额定的电枢电压，则电压将全部加载电枢绕组上，此时的电枢电流为堵转电流，堵转电流远远大于电枢绕组的额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组。 8. 并励电动机能否用改变电源电压极性的方法来改变电动机的转向? 答：不能，改变电动机的转向有两种方法：改变磁通的方向和改变电枢电流的方向，如果同时改变磁通的方向和电枢电流的方向，则电动机的转向不变。并励电动机若改变电源电压的极性，将同时改变磁通的方向和电枢电流的方向，则电动机的转向不变。 9. 当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化? 并说明由原来的稳态到达新的稳态的物理过程。
U R2
kuU f 1 sin
1 ku cos
改进后的线性旋变, 当误差小于 0.1%时,转角θ的角度范围是±60°。 7.感应移相器的主要特点是什么? 具备这些特点的原因是什么? 答：感应移相器的主要特点是：输出电压的相位与转子转角成线性关系, 而且其输出电压的幅值能保持恒定。原因是：将旋转变压器接上移相电路构成感应移相器后，其本身的参数和外接电路满足以下两个条件时: 其输出电压的相位与转子转角满足下面函数式
第六章
1.消除旋转变压器输出特性曲线畸变的方法是什么? 答：原边补偿和副边补偿。 2.正余弦旋转变压器副边全补偿的条件是什么?原边全补偿的条件又是什么? 答：副边全补偿的条件是：转子另一输出绕组接一个等于负载阻抗 ZL 的阻抗；原边全补偿的条件是：定子交轴绕组外接阻抗 Z 等于励磁电源内阻抗 Zn。
R2 R X 2 R
1 R R2 R R2 R C & & ER j ( 45o ) UR e 2
第七章
1. 单相绕组通入直流电、交流电及两相绕组通入两相交流电各形成什么磁场? 它们的气隙磁通密度在空间怎样分布，在时间上又怎样变化? 答：单相绕组通入直流电会形成恒定的磁场，单相绕组通入交流电会形成脉振磁场；两相绕组通入两相交流电会形成脉振磁场或旋转磁场。恒定磁场在磁场内部是一个匀强磁场，不随时间变化。脉振磁场的幅值位置不变，其振幅永远随时间交变；对某瞬时来说，磁场的大小沿定子内圆周长方向作余弦分布，对气隙中某一点而言，磁场的大小随时间作正弦变化。圆形旋转磁场的特点是：它的磁通密度在空间按正弦规律分布，其幅值不变并以恒定的速度在空间旋转。 2. 何为对称状态? 何为非对称状态? 交流伺服电动机在通常运行时是怎样的磁场 ? 两相绕组通上相位相同的交流电流能否形成旋转磁场? 答：一般地，当两相绕组产生圆形旋转磁场时，这时加在定子绕组上的电压分别定义为额定励磁电压和额定控制电压，并称两相交流伺服电动机处于对称状态。当两相绕组
第二章
1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势 ? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和 A、 B 电刷的极性如何? P7 3. 为了获得最大的直流电势，电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线 α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示：在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图； (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图； (3) 若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性； (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距离，会出现什么问题?
3.旋转变压器副方全补偿时只产生与转角如何(有关; 无关)的直轴磁场?而能否(不; 可以)产生交轴磁场, 其原因是什么? 答：旋转变压器副方全补偿时只产生与转角有关的直轴磁场，不产生交轴磁场, 其原因是：对称绕组不产生交轴磁场或者说它们产生的交轴磁场相互抵消。 4.采用原方全补偿时, 旋转变压器在工作时交轴磁通在某绕组中感生电流 , 该电流所产生的磁通对交轴磁通有什么作用 ?单独原边全补偿时, 负载阻抗改变将能否( 不; 可以) 影响其补偿程度, 即与负载阻抗值的改变是否有关? 答：感生电流所产生的磁通对交轴磁通有去磁作用，单独原边全补偿时, 负载阻抗改变不影响其补偿程度, 即与负载阻抗值的改变无关。 5.线性旋转变压器是如何从正余弦旋转变压器演变过来的?线性旋转变压器的转子绕组输出电压 UR2 和转角θ的关系式是什么?改进后的线性旋变, 当误差小于 0.1%时,转角θ的角度范围是什么? 答：将正余弦旋转变压器的定子励磁绕组和转子余弦输出绕组串联, 并作为励磁的原边。定子交轴绕组短接作为原边补偿, 转子正弦输出绕组作为输出绕组，即可将正余弦旋转变压器变为线性旋转变压器。线性旋转变压器的转子绕组输出电压 UR2 和转角θ的关系式是：