控制电机与特种电机课后答案第6章
电机与拖动 刘锦波第6章 习题解答
sN = n1 − n N 1500 − 1460 = = 0.027 n1 1500
（2）根据三相异步电动机机械特性的实用公式
Tem 2 = s sm Te max + sm s
式中， Fφ 1 = 0.9
N 1 k w1 I 为一相绕组所产生的基波磁势的幅值。 p
两相绕组所产生的基波合成磁势为
f1 (θ , t ) = f A1 (θ , t ) + f B1 (θ , t ) 2 = Fφ cos(ωt − θ ) = Fφ 1 cos(ωt + θ ) + Fφ 1 2 cos(ωt − θ ) + Fφ 1 2 cos(ωt + θ − 180 o ) + Fφ1 2 cos(ωt − θ )
r2 r + RΩ = 2 sN s
转子回路应外串的电阻为
RΩ = (
（2）根据
s 0.333 − 1)r2 = ( − 1) × 0.02 = 0.182Ω sN 0.033
r2′ P s = em = Ω1 2πn1 / 60 ′ m1 I 2
2
Tem
转子回路外串的电阻时，电磁转矩保持不变，又
r2 r + RΩ ，因此，转子 = 2 sN s
得
TemN 1 2 = = s N sm Te max λ M + sm s N
于是，临界转差率
s m = s N (λ M ± λ M − 1)
2
= 0.027 × (3.1 ± 3.12 − 1) ⎧0.163 =⎨ ⎩0.0045(舍去)
控制电机与特种电机课后答案第5章
控制电机与特种电机课后答案第5章思考题与习题1.可以决定直流伺服电动机旋转方向的是, ,A.电机的极对数B.控制电压的幅值C.电源的频率D.控制电压的极性2. 有一台直流伺服电动机～电枢控制电压和励磁电压均保持不变～当负载增加时～电动机的控制电流、电磁转矩和转速如何变化,3.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5-101)～就会发现～当其他条件不变～而只是减小发电机负载电阻R时～电动机的转速就下降。
试问这是什么L原因,图5-101 用直流发电机作为直流电动机的负载4.已知一台直流电动机～其电枢额定电压U=110V～额定运行时的电抠电流I=0.4A～转速aan=3600r/min～它的电枢电阻R,50Ω～空载阻转矩T=15mN〃m。
试问该电动机额定负载转a0矩是多少,5.用一对完全相同的直流机组成电动机-发电机组～它们的励磁电压均为110V ～电抠电阻R=75Ω。
已知当发电机不接负载～电动机电枢电压加120 V时～电动机的电枢电流为0.12A～a绕组的转速为4500 r/min。
试问:,1,发电机空载时的电枢电压为多少伏,,2,电动机的电枢电压仍为110V～而发电机接上0.5kΩ的负载时～机组转速n 多大,设空载阻转矩为恒值,,6.一台直流电动机～额定转速为3000r/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=2500r/min下长期运转,为什么,7.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,8.一台直流伺服电动机其电磁转矩为0.2倍的额定电磁转矩时～测得始动电压为4V～当电枢电压增加到49V时～其转速为1500 r/min。
试求当电动机为额定转矩～转速n=3000r/min时～电枢电压U=, a9.已知一台直流伺服电动机的电枢电压U=110 v～空载电流I=0.055A～空载转速aa0n=4600r/min～电枢电阻R=80Ω。
(完整word版)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. 一台型号为55SZ54的直流伺服电动机，其额定电压为110V ，额定电枢电流为0.46A ，额定转矩为093.0 N ·m ，额定转速为3000r/min 。
忽略电动机本身的空载阻转矩0T ，试求电机在额定运行状态时的反电动势a E 和电枢电阻a R 。
解：U=, , 1003. 伺服电动机型号为70SZ54，,V 110U U ,W 55P f N N ===效率min /r 3000n %,5.62N N ==η，空载阻转矩0714.0T 0= N ·m 。
试求额定运行时电动机的电枢电流aN I ，电磁转矩e T ，反电动势aN E 和电枢电阻a R 。
解：100 ，4. 由两台完全相同的直流电机组成的电动机-发电机组。
它们的励磁电压均为110V，电枢绕组电阻均为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增大，机械特性变软。
机电传动与控制(第四版)第6章课后习题参考答案
第六章6.1 有一台交流伺服电动机，若加上额定电压，电源频率为50Hz,极对数P=1，试问它的理想空在转速是多少？n0=60*f/p=60*50/1=3000r/min理想空在转速是3000 r/min6.2何谓“自转”现象？交流伺服电动机时怎样克服这一现象，使其当控制信号消失时能迅速停止？自转是伺服电动机转动时控制电压取消,转子利用剩磁电压单相供电,转子继续转动.克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大,使电动机在失去控制信号,即成单相运行时,正转矩或负转矩的最大值均出现在Sm>1的地方.当速度n 为正时,电磁转矩T为负,当n为负时,T为正,即去掉控制电压后,单相供电似的电磁转矩的方向总是与转子转向相反,所以是一个制动转矩.可使转子迅速停止不会存在自转现象6.3有一台直流伺服电动机，电枢控制电压和励磁电压均保持不变，当负载增加时，电动机的控制电流、电磁转矩和转速如何变化？当副在增加时, n=U c/K eΦ-RT/K e K tΦ2电磁转矩增大,转速变慢,根据n=U c/K eΦ-R a I a/K e Φ控制电流增大.6.4有一台直流伺服电动机，当电枢控制电压Uc=110V时,电枢电流I a1=0.05A，转速n1=3000r/min;加负载后，电枢电流I a2=1A, 转速n2=1500r/min。
试做出其机械特性n=f (T)。
电动机的电磁转矩为T=BI a NLD/2,n300015000.05A6.5n0=3000r/min;当n0=120Uc/πNBLD6.6细不变,式中的BI a Nl/2紧思维常数,故转矩T与直径D近似成正比.电动机得直径越大力矩就越大.6.7 为什么多数数控机床的进给系统宜采用大惯量直流电动机？因为在设计.制造商保证了电动机能造低速或阻转下运行,在阻转的情况下,能产生足够大的力矩而不损坏,加上他精度高,反应快,速度快线性好等优点.因此它常用在低俗,需要转矩调节和需要一定张力的随动系统中作为执行元件.6.8 永磁式同步电动机为什么要采用异步启动？因为永磁式同步驶电动机刚启动时,器定子长生旋转磁场,但转子具有惯性,跟不上磁场的转动,定子旋转时而吸引转子,时而又排斥转子,因此作用在转子的平均转矩为零,转子也就旋转不起来了.6.9 磁阻式电磁减速同步电动机有什么突出的优点？磁阻式电磁减速同步电动机无需加启动绕组,它的结构简单,制造方便.,成本较低,它的转速一般在每分钟几十转到上百专职践踏是一种常用的低速电动机.6.10 一台磁组式电磁减速同步电动机，定子齿数为46，极对数为2，电源频率为50Hz,转子齿数为50，试求电机的转速。
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。
《电机与电气控制技术》项目六xt北邮电机与电气控制课后答案
项目六 三相异步电动机的基本控制电路及安装一、选择题1．采用星形－三角降压起动的电动机，正常工作时定子绕组接成〔 B 〕。
A ．角形B ．星形C ．星形或角形D ．定子绕组中间带抽头2．欲使接触器KM1动作后接触器KM2才能动作，需要〔 C 〕。
A ．在KM1的线圈回路中串入KM2的常开触点B ．在KM1的线圈回路中串入KM2的常闭触点C ．在KM2的线圈回路中串入KM1的常开触点D ．在KM2的线圈回路中串入KM1的常闭触点3．频敏变阻器起动控制的优点是( C )。
A ．起动转矩平稳，电流冲击大B ．起动转矩大，电流冲击大C ．起动转矩平稳，电流冲击小D ．起动转矩小，电流冲击大4．三相异步电动机Y- 降压起动时，其起动转矩是全压起动转矩的〔 A 〕倍。
A ．31B ．31 C ．21 D ．不能确定 5．以下哪个控制电路能正常工作( B )。
6．适用于电机容量较大且不允许频繁启动的降压启动方法是( B )。
A ．星形－三角B ．自耦变压器C ．定子串电阻D ．延边三角形7．用来说明电机、电器实际位置的图是( B )。
A ．电气原理图B ．电器布置图C ．功能图D ．电气系统图8．转子绕组串电阻起动适用于( B )。
A ．鼠笼式异步电动机B ．绕线式异步电动机C ．串励直流电动机D ．并励直流电动机9．Y -△起动，起动时先把它改接成星形，使加在绕组上的电压降低到额定值的( C )。
A ．1/2B ．1/3C ．1/3D ．以上都不是10．在控制电路中，如果两个常开触点串联，则它们是( A )。
A ．与逻辑关系B ．或逻辑关系C ．非逻辑关系D ．与非逻辑关系11．电机正反转运行中的两接触器必须实现相互间( A )。
A ．联锁B ．自锁C ．禁止D ．记忆12．欠电流继电器可用于( D )保护。
A ．短路B ．过载C ．失压D ．失磁13．以下电动机中，( B )可以不设置过电流保护。
A ．直流电动机B ．三相笼型异步电动机C ．绕线式异步电动机D ．以上三种电动机14．假设接触器用按钮起动，且起动按扭两端并联接触器的常开触点，则电路具有( A )。
电工学 唐介 第6章 思考题及习题 解答 答案
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第6章 电 动 机
6.3 (1) 三相异步电动机在空载和满载起动时，起 动电流和 起动转矩是否相同？
【答】 两者相同。
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第6章 电 动 机
6.3 (2) 电动机在短时过载运行时，过载越多，允许 的过载时间越短，为什么？
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第6章 电 动 机
练习题解答
6.2.1 某三相异步电动机，定子电压的频率 f1＝50 Hz,极 对数 p＝1，转差率 s＝0.015。求同步转速 n0 ，转子转速 n 和 转子电流频率 f2。
【解】
n0
60 f1 p
60 50 1
ห้องสมุดไป่ตู้
r/ min 3 000r/ min
N 84% ，N ＝0.73，nN＝720 r/min。求：(1) sN ；(2) PN
【解】 （1）由 nN＝720 r/min 知 n0＝750 r/min
sN
n0 nN n0
750 720 750
0.04
（2） P1N 3UNINN ( 3 380 9.9 0.73) W
4.76 kW
【解】 （1）由题目知 p＝2 ，所以
n0
60 f1 p
60 50 r/ min 2
1
500r/ min
（2）s n0 n 1 500 1 440 0.04
（3）P2
2n0
1 500
2
60 T2n ( 60 133 1 440) kW 20.05
电工学课后习题第6章电动机习题及答案
6.2.4 某三相异步电动机，定子电压为 380 V，三角形联
结。当负载转矩为 51.6 N · m 时，转子转速为 740 r/min，效率为 80
％功率因数为 0.8。求：（1）输出功率；（2）输入功率；（3）定子 线流和相电流
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第6章 电 动 机
6.3.1 某三相异步电动机，PN＝30 kW，nN＝ 980 r/min， KM＝ 2.2，KS＝2.0，求: （1）U1l＝UN 时的 TM 和 TS；（2） U1l＝0.8 UN 时的 TM 和 TS。
频率 f2 。
【解】
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第6章 电 动 机
6.2.2 某三相异步电动机, p＝1, f1＝50 Hz, s＝0.02,
P2＝30 kW，T0 = 0.51N · m 。求: （1）同步转速；（2）转子转 速；（3 ）输出转矩；（4）电磁转矩。
【解】 （1）
（2）
【解】 （1） 由于TN<TL，故不能带此负载长期运行。 （2） 由于 ,故可以带此负载短时运行。 （3）
第十八页, 共返三十回一页练。习题题集
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第6章 电 动 机
虽然
, 但由于
, 故不可带此负载直接起动。
第十九页, 共三返十回一回页练。习 题题集
上一题
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下一题
第6章 电 动 机
（2） （3）
第九页, 共三十一页。 返 回练习题题集
上一题
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下一题
（4）
第6章 电 动 机
第十页, 共三十一页返。 回练习题题集
上一题
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 。
电气控制与PLC技术第6章课后习题
（第6章）三台电机相隔5s启动，各进行10s停止，循环往复。
使用传送比较指令完成控制要求。
M8D13
RST CO
CO K20
FNC1O
ZCP KO K5CO MO
FNC10
ZCP
K5KI 5CO M3
FHC1O .
ZCP KiqK20
co
1 」
M6
L
END
六.电动釣芦控制（15分） 要求；工作方式有白动方式和予动方式. 2.自动方式时，电动劭芦上升6新停9和下RF6s.停9s,循坏运厅 1小时，燃后停止运乩 并发出声光估号.3、丁动方式下.可丁动上 升，下降.
试：1写出I/O 分配表2田出林形图3写出助记符语討• 1Q 分起表
M ：
綸人X0手动.自动方式选毎
ttfHr Y0电动葫芦卜升 XI 手动匕升
VI 电动葫芦下降 Y3声光信号 X2乎动下降
猬分
评卷人
试用SFTL左移指令构成移位寄存器，实现广告牌的闪耀控制。
用
HL1-HL4四灯分别照亮“欢迎光临”四个字。
其控制流程要求如下表所示。
o ■］册KIOOO DO
厂一T246
1000ms)
II Y1 兀T
RST MO
x
o TO K50
lt
M8013
II—
T0k
H16 KiYD T1 K30
END
每步间隔1s。
电机及拖动第6章作业参考答案
第1题：答：三相异步电动机有三种，分别是：物理表达式，参数表达式，实用表达式。
（1） 物理表达式：''22cos T m T C I ϕ=Φ 一般用来定性分析电动机在不同运行状态下转矩的大小和性质。
（2） 参数表达式：2'12'2'21121232[()()]pU r s T f r r s x x π=+++ 适用于用电动机转差率，电动机的参数（111,,U m f 及阻抗）计算机械特性（3） 实用表达式：2m m m T T s s s s=+ 适用于用电动机的产品目录或铭牌中的数据计算机械特性第6题：解：由铭牌上的额定电压380/220V 可知，该电动机作Y 形接法时对应线电压额定值是380V ，做△形接法时对应线电压额定值是220V 。
启动时绕组用Y 形接法，线电压是380V ，可以启动。
可是△形运行时，每相绕组承受的电压是380V ，大于额定值220V ，不能正常运行，所以不能采用Y —△降压启动。
第11题： 解：1606050750(min)4f n r p ⨯=== （1）117507200.04750N n n s n --=== （2）3260109.559.553448.6()720N N N N N P P T N m n ⨯===⨯=⋅Ω （3） 2.133448.67345.5()m m N T T N m λ=⋅=⨯=⋅（4）(0.04(2.130.16m N m s s λ=+=⨯=或22 2.130.040.17m m N s s λ==⨯⨯=（5）227345.57166.3()0.20.160.160.2m m m T T N m s s s s⨯===⋅++ 补充题：有一台鼠笼异步电动机， 5.5N P kW =，1380N U V =，111.3N I A =，1440min N n r =， 2.0m λ=。
试求1）电动机的临界转差率m s ，最大转矩m T ；2）用实用公式计算绘制固有机械特性解： 11150014400.041500N n n s n --=== （1）(0.04(2.00.149m N m s s λ==⨯+=35.5109.559.5536.48()1440N N N P T N m n ⨯==⨯=⋅ 2.036.4872.96(m m N T T N m λ==⨯=⋅ （2）求四个特殊点 (min ,)r N m ⋅同步转速点A （1500, 0）额定运行点B （1440, 36.48）临界点C 1(1)(10.149)15001276.5(min)m n s n r =-=-⨯=，所以C 点坐标是（1276.5，72.96）启动点D2272.9621.27()10.1490.1491m m m T T N m s s s s⨯===⋅++ 所以D 点坐标是（0，21.27）第16题 解：110.04N n n s n -==(0.04(2.30.175m N m s s λ==⨯=20.184r ==Ω0.75220.175(0.0290.75N m m m m m N m m T T s s s s s T T s s s sλλ=⇒=⇒== 1(1)1000(10.029)971(m i n )n n s r =-=⨯-= 1110009711.9711000n n s n ----===-- 反接制动机械特性的临界转差率为：'[][1]22.31.971( 4.091.8m Nm Nm N T T s s s T T λλ===⨯+= '2 4.09(1)(1)0.184 4.110.175m m s R r s =-=-⨯=Ω。
特种电机原理及应用课后答案
1 简述特种电机的特点及发展趋势。
特点：工作原理、励磁方式、技术性能以及结构上有较大特点，且种类繁多、功能多样化，种类繁多，功能多样化，而且不断产生功能特性，性能优越的新颖电机。
发展趋势：机电一体化、智能化、大功率化、小型化、微型化、励磁材料永磁化、高功能化。
2 电机中常用的永磁材料有哪几类，各有何特点？①铝镍钴永磁材料：温度系数小，剩余磁场强度较高，但矫顽力很低；退磁曲线呈非线性；使用前要进行稳磁处理。
②铁氧体永磁材料：价格低廉，制造工艺简单，质量较轻；温度系数较大，剩磁密度不高，矫顽力较大；退磁曲线大部分接近直线；不能进行电加工。
③稀土永磁材料：高剩磁密度，高矫顽力，高磁能积；稀土钴永磁价格昂贵，温度系数小，退磁曲线基本上是一条直线；钕铁硼永磁价格较便宜，温度系数较大，容易腐蚀，在高温下使用时退磁曲线的下半部分要产生弯曲。
1.永磁直流电动机与电励磁直流电动机结构上有什么相似和不同之处？两者相比，永磁直流电动机有什么优点？相似之处：在电枢结构上基本相同。
不同之处：在定子侧永磁直流电动机为永磁体，而电励磁直流电动机为电励磁磁极。
优点：永磁电动机没有励磁绕组铜耗，因此相对而言效率更高；永磁电动机体积小质量轻、机械特性硬、电压调整率小。
2.永磁材料的性能对永磁直流电动机磁极结构和永磁体尺寸有什么影响？永磁材料的性能对磁极的结构形式和尺寸有决定性影响。
由于永磁材料的性能差异很大，为达到某一要求，所选用不同材料的磁极的结构形式和尺寸不相同。
铁氧体在性能上具有Br小、Hc相对高的特点，所以常做成扁而粗的瓦片形或圆筒形的磁极结构；铝镍钴永磁具有Br高、Hc低的特点，一般做成细而长的弧形或端面式的磁极结构；稀土永磁的Br、Hc及（BH）max都很高，适宜做成磁极面积和磁化长度都很小的结构。
3.永磁直流电动机有极靴的磁极结构有什么优点和缺点？原因何在？有极靴磁极结构既可起聚磁作用，提高气隙磁通密度，还可调节极靴形状以改善空载气隙磁场波形；负载时交轴电枢反应磁通路径经极靴闭合，对永磁磁极的影响较小。
控制电机与特种电机课后答案第6章
控制电机与特种电机课后答案第6章控制电机与特种电机课后答案第6章思考题与习题1(步进电动机是数字控制系统中的一种执行元件，其功用是将________变换为相应的角位移或直线位移。
( )A(直流电信号 B.交流电信号C. 计算机信号D.脉冲电信号2. 在步进电机的步距角一定的情况下，步进电机的转速与__ __成正比。
3(步进电动机与一般旋转电动机有什么不同,步进电动机有哪几种?4(试以三相单三拍反应式步进电动机为例说明步进电动机的工作原理(为什么步进电动机有两种步距角,5. 步进电动机常用于_________系统中作执行元件，以有利于简化控制系统。
( )A.高精度B.高速度C.开环D.闭环6. 步进电动机的角位移量或线位移量与输入脉冲数成_ _。
7. 步进电动机的输出特性是( )A.输出电压与转速成正比B.输出电压与转角成正比C.转速与脉冲量成正比D.转速与脉冲频率成正比、如何控制步进电动机输出的角位移、转速或线速度, 89、反应式步进电动机与永磁式及感应式步进电动机在作用原理方面有什么共同点和差异,步进电动机与同步电动机有什么共同点和差异, oo10、一台反应式步进电动机步距角为0.9/1.8，问(1)这是什么意思,(2)转子齿数是多少,11(采用双拍制的步进电动机步距角与采用单拍制相比( )A(减小一半 B.相同C.增大一半D.增大一倍12. 有一四相八极反应式步进电机，其技术数据中有步距角为1.8?/0.9?，则该电机转子齿数为( )A.75B.100C.50D.不能确定13(一台三相反应式步进电动机，采用三相六拍运行方式，在脉冲频率f为400Hz时，其转速n为100r/min，试计算其转子齿数Z和步距角θ。
若脉冲频率不变，采用三相三拍运行Rb方式，其转速n和步距角θ又为多少, 1b114. 一台三相反应式步进电动机，其转子齿数Z为40，分配方式为三相六拍，脉冲频率fR为600Hz，要求:(1)写出步进电动机顺时针和逆时针旋转时各相绕组的通电顺序;(2)求步进电动机的步距角θ; b(3)求步进电动机的转速n。
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 (9)第三章测速发电机 (16)第四章伺服电动机 (24)第五章微特同步电动机 (34)第六章无刷直流电动机第七章步进电动机第八章直线电动机第一章 旋转变压器1. 简述旋转变压器的工作原理。
答：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⎩⎨⎧==θθsin cos 2R22R1E E E E 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。
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 12u E E k =这样⎩⎨⎧=θcos 1u R1E k E==θθsin cos 1u R21u R1U k U k R2R1U U 、分别是转角R2就称为余弦输出当正余弦旋转变压器输出绕组接了负载以后，其输出电压便不再是转角的正、余弦函数。
例如在图1-2中，正弦输出绕组R3—R4接有负载L2Z ，其输出电压R2U 如图1-3所示，它偏离了期望的正弦值，这种现象称为输出特性的畸变。
畸变是必须消除的，下面首先分析畸变产生的原因。
(a)(b)L2 Z∙U器二次侧有了电流产生磁动势后，一次侧必然增加一个负载电流分量及相应的磁动势，以抵消二次侧磁动势的影响，保持主磁通基本不变。
据此推断，在旋转变压器中直轴分量dΦ不会使主磁通受到显著影响，当然也就不会使输出电压受到显著影响。
所以，直轴分量dΦ对输出特性畸变的影响是很小的，引起畸变的主要原因应该是交轴分量q Φ。
交轴分量q Φ在正弦输出绕组R3—R4轴线上的分量为θΦθΦΦ2L q q2cos cos ==，q2Φ与绕组R3—R4相匝链，所感应的电动势q2E 正比于q2Φ，也就是正比于θ2cos 。
控制电机课后答案
第3章直流伺服电动机1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定?答：直流电动机的电磁转矩表达式：T=C TφI a (1)电枢电流的表达式：I a=（U a-E a）/R a=（U a- C eφn）/R a (2)由表达式（1）知道，电磁转矩在φ不变的情况下，由电枢电流I a决定。
由表达式（2）知道，在φ不变的情况下，电枢电流由外加电压，电枢内阻及电动机转速共同决定，且稳态时T=T S，由表达式（1）得到，电枢电流由负载总阻转矩决定。
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：当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于惯性，转速来不及变化，E a=C eφn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方程式：I a=（U a-E a）/R a=（U a-C eφn）/R a可知，电枢电流I a突然增大；又T=C TφI a，电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T L+T j=T L+JdΩ/dt知道，电机加速；随着转速n的增加，感应电势E a增加，为保持电压平衡，电枢电流I a将减少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。
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/m in, 它的电枢电阻Ra=50 Ω，空载阻转矩T0=15 m N·m。
试问该电动机额定负载转矩是多少?解：由E a=U a-I a R a (1)E a=C eφn (2)C T=60*C e/(2*π) (3)T=T s=T0+T L (4)T=C TφI a (5)联立5个式子，可得到T L=80.5mN·m7. 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：当直流电动机在转轴卡死的情况下不能加电枢电压。
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控制电机与特种电机课后答案第6章思考题与习题1(步进电动机是数字控制系统中的一种执行元件，其功用是将________变换为相应的角位移或直线位移。
( )A(直流电信号 B.交流电信号C. 计算机信号D.脉冲电信号2. 在步进电机的步距角一定的情况下，步进电机的转速与__ __成正比。
3(步进电动机与一般旋转电动机有什么不同,步进电动机有哪几种?4(试以三相单三拍反应式步进电动机为例说明步进电动机的工作原理(为什么步进电动机有两种步距角,5. 步进电动机常用于_________系统中作执行元件，以有利于简化控制系统。
( )A.高精度B.高速度C.开环D.闭环6. 步进电动机的角位移量或线位移量与输入脉冲数成_ _。
7. 步进电动机的输出特性是( )A.输出电压与转速成正比B.输出电压与转角成正比C.转速与脉冲量成正比D.转速与脉冲频率成正比、如何控制步进电动机输出的角位移、转速或线速度, 89、反应式步进电动机与永磁式及感应式步进电动机在作用原理方面有什么共同点和差异,步进电动机与同步电动机有什么共同点和差异,oo10、一台反应式步进电动机步距角为0.9/1.8，问(1)这是什么意思,(2)转子齿数是多少,11(采用双拍制的步进电动机步距角与采用单拍制相比( )A(减小一半 B.相同C.增大一半D.增大一倍12. 有一四相八极反应式步进电机，其技术数据中有步距角为1.8?/0.9?，则该电机转子齿数为( )A.75B.100C.50D.不能确定13(一台三相反应式步进电动机，采用三相六拍运行方式，在脉冲频率f为400Hz时，其转速n为100r/min，试计算其转子齿数Z和步距角θ。
若脉冲频率不变，采用三相三拍运行Rb方式，其转速n和步距角θ又为多少, 1b114. 一台三相反应式步进电动机，其转子齿数Z为40，分配方式为三相六拍，脉冲频率fR为600Hz，要求:(1)写出步进电动机顺时针和逆时针旋转时各相绕组的通电顺序;(2)求步进电动机的步距角θ; b(3)求步进电动机的转速n。
15. 有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子绕组，测得步进电机的转速为100rpm，已知转子有24个齿。
(5分) 求:(1)步进电机的步距角θ(2)脉冲电源的频率f16(有一台三相反应式步进电机，按A—AB—B—BC—C—CA方式通电，转子齿数为80个，如控制脉冲的频率为800Hz，求该电机的步距角和转速。
(6分) 17. 为什么步进电机的脉冲分配方式应尽可能采用多相通电的双拍制? 18、步进电机带载时的启动频率与空载时相比有什么变化,19、步进电动机连续运行频率和启动频率相比有什么不同,20、步进电动机在什么情况下会发生失步,什么情况下会发生振荡,21、设计一个完整的三相步进电动机的驱动电路，并设计一套单片机的控制程序，包括调速(启动、加速、恒速、减速)及正反转过程。
答案1、D2、脉冲频率3(答:步进电动机一种可由电脉冲控制运动的特殊电动机，可以通过脉冲信号转换控制的方法将脉冲电信号变换成相应的角位移或线位移。
与一般旋转电动机相比，步进电动机不能直接使用通常的直流或交流电源来驱动，而是需要使用专门的步进电动机驱动器。
步进电动机按转矩产生的原理分为a.反应式步进电动机。
b.激磁式步进电动机。
这类步进电动机又分为电磁式与永磁式;c.混合式步进电动机。
同时混合使用前两种方式。
4(答:三相单三拍磁阻式步进电动机的结构如图6.3a所示:其定子铁心上有六个形状相同o的大齿，相邻两个大齿之间的夹角为60。
每个大齿上都套有一个线圈，径向相对的两个线圈串联起来成为—相绕组。
六个电极共构成三相绕组，即相对的UU、WW、VV齿极分别缠有两个相互串联的线圈从而构成三相绕组。
转子有两个磁极。
绕组电路原理如图6.3b所示。
这种形式的步进电动机即是三相步进电动机。
对三相步进电动机来说，当某一相的磁极处于最大磁导位置时，另外两相必处于非最大磁导位置(如图6.2b所示即定子与转子小齿不对齐的位置)。
，当定子绕组通电及换相时，将会产生使转子转动的力矩并使转子转动。
根据通电及换相的方法的不同，可以有以下几种转动方式:1)通电方式为U—V—W—U…的顺序轮流供电且一相通电、两相断电的方式。
此时o步进电动机每换一次通电方式，转子按顺时针方向转过60。
如果按U—W—V—U…顺序轮流供电，则步进电动机逆时针转动。
称这种方式为“三相三位”或“单三拍”分配方式。
2)通电方式为U—UV—V—VW—W—WU—U…(或反顺序)，则称为“三相六位”或o“三相六拍”。
此时，步进电动机每步为30，步距角减小一半。
o3)如果通电方式为UV—VW—WU—UV…，则称为‘双三伯”，步距角仍为60。
从上可知当通电换向的方式不同，步进机电动机可以有两种步距角。
5、C6、正比7、D8、答:步进电动机的运动是受走步脉冲信号控制的，它的直线位移量或角位移量与电脉冲数成正比，所以电机的线速度或转速与脉冲频率成正比。
通过改变脉冲频率的高低，就可以在很大的范围内调节电机的转速，并能实现快速启动、制动和反转。
9、答:同步电机在同步转动时由定子线圈通过电流产生的磁场吸引转子形成转动所需的作用力，磁场的旋转带动转子的运动，属可变磁阻电动机，在这一方面，与步进电动机是相同的。
不同之处是控制方式上步进电机应归属于他控式，通常采用开环控制，无转子位置反馈。
多用于伺服控制系统，对步距精度要求很高，对效率指标要求不严格，只作电动状态运行。
而开关磁阻电动机则归属于自控式，即在转动时电流的换向要与转子的转动速度相匹配，利用转子位置反馈信号运行于自同步状态，相绕组电流导通时刻与转子位置有严格的对应关系,并且绕组电流波形的前后沿可以分别独立控制，即电流脉冲宽度可以任意调节。
多用于功率驱动系统，对效率指标要求很高，并可运行于发电状态。
在应用上步进电机基本上都用作控制电机而开关磁阻电机则主要是拖动用电机。
o10、答:当以单相通电交替换向的方式驱动时(即整步工作时)，步距角是1.8，当采用一相o通电，两相通电间隔交替驱动方式时(即半步工作时)，步距角是0.9。
0360oo根据可得，当K=1 及 K=2时的步距角分别是1.8/0.9，设步进电机的相数为,,,mQK0360m, 则可得转子齿数。
,Qm,K11、A12、C13、解:三相六拍运行因为n=60*f/N/Z，所以Z=60*f/N/n=60*400/(2*3)/100=40; RRθ=360?/N/Z=360?/(2*3)/40=1.5?; bR三相三拍运行n1=60*f/N/Z=60*400/3/40=200(r/min); Rθ=360?/N/Z=360?/3/40=3?。
b1R14、解:(2)θ=360?/N/Z=360?/(2*3)/40=1.5?; bR(3)n=60*f/N/Z=60*600/(2*3)/40=150(r/min) R15、解:(1)θ=360?/N/Z=360?/(2*5)/24=1.5? R(2)因为n=60*f/N/Z，所以f=n*N*Z/60=100*(2*5)*24/60=400(Hz) RR16、解:θ=360?/N/Z=360?/(2*3)/80=0.75? bRn=60*f/N/Z=60*800/(2*3)/80=100(r/min) R17. 答:使用多相通电的双拍制时可以在任何时刻都至少有一相绕组有电流通过，可以减少转动时的振动，减小步进的角度，增加控制精度，并保持定子对转子的引力不间断。
三相步进电动机两相运行和单相运行的特性不变。
其合成的电磁转矩的幅值T仍不变，只是相位mo落后60电角度。
但对于更多相的步进电动机，其多相通电时合成的电磁转矩的幅值可以大于单相时的合成转矩，从而可以提高步进电动机的最大转矩。
18.答:由于转动力矩大小有一定范围，其起动加速度也会在一定范围内，过高的起动频率会使转子的转动速度跟不上输入脉冲控制要求的转动速度，从而导致转子转动落后于定子磁场的转速，这种情况称为步进电动机的失步。
失步可能导致步进电动机不能起动或堵转。
电机的启动频率是步进电动机不失步起动的最高频率。
当负载惯量一定时，随着负载的增加，起动频率要下降。
随着起动频率增加，转距下降较慢的是起动频矩特性较好的步进电动机。
19、答:步进电动机的最高起动频率(突跳频率)一般为几百Hz到三四千Hz，而最高运行频率则可以达到几万Hz。
以超过最高起动频率的频率直接起动，将出现“失步”(失去同步)现象，有时根本就转不起来。
而如果先以低于最高起动频率的某一频率起动，再逐步提高频率，使电机逐步加速(则可以到达最高运行频率。
20、答:步进电动机起动频率不能过高，当起动频率过高时，由于转动力矩大小有一定范围，其起动加速度也会在一定范围内，过高的起动频率会使转子的转动速度跟不上输入脉冲控制要求的转动速度，从而导致转子转动落后于定子磁场的转速，这种情况称为步进电动机的失步。
当步进电动机的控制脉冲等于或接近步进电动机的振荡频率的1/k(k = 1，2，3…)倍时，电机就会出现强烈的振荡现象，甚至出现失步或无法工作，这种现象就是低频共振和低频失步现象。
低频失步的原因是转子在步进运动时，由于惯性会在一个步进脉冲到来达到新的位置之后在平衡位置来回摆动，如果步进脉冲的频率恰好符合前述条件，则就会出现振荡。
为了消除这种低频振荡，可以采用的方法除了不允许电机在振荡频率下工作外，还可以通过增加系统阻尼，限制振荡的幅度的方法来减弱振荡的幅度。