测速电机为什么要限制最高转速

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。

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。

运动控制系统思考题参考答案(_阮毅_陈伯时)(7)(最新整理)

（2）供电电网电压 Ud发生变化时系统有调节作用，因为 Ud发生变化时，会使 Ks 变化，进而改变输出电压和转速，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
（3）电枢电阻 Ra 发生变化时系统有调节作用，因为 Ra 发生变化时，会使电枢电路总电阻变化，使得转速改变，反馈电压随之改变，改变电压偏差进一步调节输出电压和转速达到调节作用。
2-5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？
电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。
2-6 直流 PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？
吗？（2）双闭环系统在额定负载下稳定运行时，若电动机突然失磁，最终电动机会
飞车吗？
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答：（1）系统仍能正常工作，但是如果有扰动的话，系统就不能稳定工作了。
（2）电动机突然失磁，转子在原有转速下只能产生较小的感应电动势，直流电机转子电流急剧增加，可能飞车。
第四章
思考题：
4-1 分析直流脉宽调速系统的不可逆和可逆电路的区别。
答：直流 PWM 调速系统的不可逆电路电流、转速不能够反向，直流 PWM 调速系统的可逆电路电流、转速能反向。
4-2 晶闸管电路的逆变状态在可逆系统中的主要用途是什么？
答：晶闸管电路处于逆变状态时，电动机处于反转制动状态，成为受重物拖动的发电机，将重物的位能转化成电能，通过晶闸管装置回馈给电网。
答：转速电流双闭环调速系统的静态特性，动态限流性能，起动的快速性，抗负载扰动的性能，抗电源电压波动的性能均优于带电流截止负反馈环节的转速单闭环直流调速系统。

电动车限速原理

电动车限速原理电动车限速是指在电动车运行过程中，通过控制电动车的最高速度，以达到安全、节能、稳定的目的。

电动车限速原理主要是通过控制电动车的电机输出功率和转速来实现的。

下面将详细介绍电动车限速的原理和方法。

首先，电动车限速的原理是通过控制电机的输出功率来限制车辆的最高速度。

电动车的电机输出功率与车辆的加速性能和最高速度密切相关。

通过调整电机的输出功率，可以有效地限制车辆的最高速度，从而达到限速的目的。

一般来说，电动车的控制系统会根据车辆的速度和加速度等参数，实时调整电机的输出功率，以保证车辆在安全范围内运行。

其次，电动车限速的原理还包括通过控制电机的转速来限制车辆的最高速度。

电机的转速是影响车辆速度的重要因素之一。

通过调整电机的转速，可以有效地限制车辆的最高速度。

一般来说，电动车的控制系统会根据车辆的速度和转速等参数，实时调整电机的转速，以保证车辆在限定速度范围内运行。

此外，电动车限速的原理还涉及到车辆的动力系统和控制系统的协同作用。

动力系统主要包括电机、电池和变速器等部件，而控制系统则包括车辆的控制器和传感器等部件。

通过动力系统和控制系统的协同作用，可以实现对电动车的限速控制。

控制系统可以实时监测车辆的速度、转速和加速度等参数，并根据这些参数控制动力系统的输出，从而实现对车辆的限速控制。

最后，电动车限速的原理还需要考虑车辆的安全性和稳定性。

限速不仅仅是为了控制车辆的最高速度，更重要的是为了保证车辆在运行过程中的安全性和稳定性。

因此，在实现电动车限速的过程中，需要充分考虑车辆的动力性能、悬挂系统、制动系统等方面的因素，以保证限速控制不影响车辆的安全性和稳定性。

综上所述，电动车限速的原理主要是通过控制电机的输出功率和转速来实现的，同时需要考虑车辆的安全性和稳定性。

通过动力系统和控制系统的协同作用，可以实现对电动车的限速控制，从而达到安全、节能、稳定的目的。

希望本文对您了解电动车限速原理有所帮助。

《控制电机1~11章》答案解读

第二章直流测速发电机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。

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? P9-104. 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 x n2。

同样可以证明ea x 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。

电力拖动自动控制系统-运动控制系统课后参考答案第二章

第二章作业思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。

反之机械特性的硬度变硬。

2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。

不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。

3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。

调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。

2-2简述直流 PWM 变换器电路的基本结构。

IGBT，电容，续流二极管，电动机。

2-3直流 PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。

电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。

2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。

若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。

2-7直流 PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。

运动控制系统思考题参考答案(_阮毅_陈伯时) (7)

第二章思考题：2-1直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？1.电枢回路串电阻调速特点：电枢回路的电阻增加时，理想空载转速不变，机械特性的硬度变软。

反之机械特性的硬度变硬。

2.调节电源电压调速特点：电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降，从而达到降速的目的。

不同电源电压下的机械特性相互平行，在调速过程中机械特性的硬度不变，比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范围。

3.弱磁调速特点：电动机的转速随着励磁电流的减小而升高，从而达到弱磁降速的目的。

调速是在功率较小的励磁回路进行，控制方便，能耗小，调速的平滑性也较高。

2-2简述直流PWM 变换器电路的基本结构。

IGBT，电容，续流二极管，电动机。

2-3直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？直流电压2-4为什么直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统能够获得更好的动态性能？直流PWM变换器-电动机系统比V-M系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电动机损耗及发热都较小；低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；电力电子开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适中时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。

2-5在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流。

电路中无电流，因为电动机处已断开，构不成通路。

2-6直流PWM变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？反并联二极管是续流作用。

若没有反并联二极管，则IGBT的门极控制电压为负时，无法完成续流，导致电动机电枢电压不近似为零。

2-7直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？不是越高越好，因为太高的话可能出现电容还没充完电就IGBT关断了，达不到需要的输出电压。

直流测速发电机的工作原理

接触压降也大；电枢电流较大时，接触电阻小。可见接触电阻与电流成反比。只有电枢电流较
大，电流密度达到一定数值后，电刷接触压降才可近似认为是常数。考虑到电刷接触压降的影
响，直流测速发电机的输出特性，如图 3-6 所示。
图 3-5 有补偿绕组时的接线图
图 3-6 考虑电刷接触压降后的输出特性
由图 3-6 可见，在转速较低时，输出特性上有一段输出电压极低的区域，这一区域叫不灵敏区，以符号 ∆n 表示。即在此区域内，测速发电机虽然有输入信号（转速），但输出电压很小，对转速的反应很不灵敏。接触电阻越大，不灵敏区也越大。
5/6 nm 。
图 3-8 线性误差计算原理图
2．最大线性工作转速 nm 在允许的线性误差范围内的电枢最高转速称为最大线性工作转速。亦即测速发电机的额定转速。 3．输出斜率 K g 在额定的励磁条件下，单位转速所产生的输出电压称为输出斜率。此值越大越好。增大负载电阻，可提高输出斜率。 4．负载电阻 RL 保证输出特性在允许误差范围内的最小负载电阻值。在使用时，接到电枢两端的电阻应不小于此值。 5．不灵敏区 ∆n 由于换向器与电刷间的接触压降 ∆U b ，而导致测速发电机在低转速时，其输出电压很低，几乎为零，这个转速范围称为不灵敏区。 6．输出电压的不对称度 K ub
3．电刷位置的影响
4
当直流测速发电机带负载运行时，若电刷没有严格地位于几何中性线上，会造成测速发电机正反转时输出电压不对称，即在相同的转速下，测速发电机正反向旋转时，输出电压不完全相等。这是因为当电刷偏离几何中性线一个不大的角度时，电枢反应的直轴分量磁通若在一种转向下起着去磁作用，而在另一种转向下起着增磁作用。因此，在两种不同的转向下，尽管转速相同，电枢绕组的感应电动势不相等，其输出电压也不相等。

第五章电机与拖动基础课后习题答案全解第二版徐建华

第五章5 . 1 什么是直流伺服电机的电枢控制方式?什么是磁场控制方式?答: 将直流伺服电机的电枢绕组接控制电压,励磁绕组接恒定电压的控制方式称为电枢控制方式;将励磁绕组接控制电压, 电枢绕组接恒定电压的控制方式称为磁场控制方式。

5 . 2 为什么直流伺服电机常采用电枢控制方式而不采用磁场控制方式?答: 直流伺服电机采用电枢控制方式时, 控制电压加在电枢绕组上, 励磁绕组接恒定电压,控制精度高,线性度好; 采用磁场控制方式时, 电枢绕组接恒定电压, 控制电压加在励磁绕组上,由于磁路的非线性, 控制精度较差,性能较差,所以直流伺服电机常采用电枢控制方式而不采用磁场控制方式5 . 3 直流伺服电机采用电枢控制方式时,始动电压是多少?与负载大小有什么关系?答: 直流伺服电机采用电枢控制方式时,始动电压 0C U =T C RT ,与负载大小成正比。

5 . 4 常有哪些控制方式可以对交流伺服电机的转速进行控制?答: 或通过改变控制电压的幅值,或改变控制电压的相位,或同时改变控制电压的幅值和相位,都可以对交流伺服电机的转速进行控制,所以常有幅值控制、相位控制和幅值—相位控制等三种控制方式对交流伺服电机的转速进行控制。

5 . 5 何谓交流伺服电机的自转现象?怎样消除自转现象?直流伺服电机有自转现象吗?答: 转动中的交流伺服电机在控制电压为零时继续转动而不停止转动的现象,称为交流伺服电机的自转现象。

增加交流伺服电机的转子电阻可以消除自转现象。

直流伺服电机没有自转现象。

5 .6 幅值控制和相位控制的交流伺服电机,什么条件下电机气隙磁动势为圆形旋转磁动势?答: 当控制电压C U 与励磁电压f U 大小相等、相位差为090时, 幅值控制和相位控制的交流伺服电机,其气隙磁动势为圆形旋转磁动势。

5 . 7 为什么交流伺服电机常采用幅值-相位控制方式?答: 幅值-相位控制方式只需要电容器和电位器,不需要复杂的移相装置, 控制设备简单;而幅值控制方式或者相位控制方式都需要移相装置,所以交流伺服电机常采用幅值-相位控制方式。

直流电机调速控制和测速系统设计

直流电机调速控制和测速系统设计摘要：在电机结构之中，直流型的电机在性能上具有极高的优势，随着时代的飞速发展，有关直流电机的应用范围也越发广泛。

但是，传统的直流电机的工作性质决定它会面临有关运转方面的问题，如何进行转速控制便成为困扰直流电机发展与应用的重要原因。

而直流电机控制系统的出现，很好地缓解了这方面的问题，不但提高了直流电机的稳定性与精准性，同时还能够对直流电机开展有效的调速控制，以此来满足我国对相关设备的应用需求。

正因如此，本文就直流电机调速控制加以分析，并以此为基础开展相应的测速系统设计。

关键词：直流电机；调速控制；测速系统电子技术是新时代发展的基础，对于人们的日常生活有着极为重要的影响，随着我国科学技术的不断提升，有关直流电机的成本也在不断降低，在这一过程中，直流电机本身所具备的优良特性也会得到有效发挥，在发展前景方面也会更加乐观。

此外，由于直流电机本身在控制方面相对简单，且自身所具备的应用性比较强，在进行设计的过程中，只需要对其自身调速稳定内容进行优化即可。

但是，当前我国在有关这方面的控制技术上还存在着一定程度的问题，很多计算过程十分复杂，很难将直流电机的调速控制工作完全发挥出来。

正因如此，本文就这方面进行调速与测速系统的控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性能够得到有效提升。

一、电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变[1]。

而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。

在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢[2]。

本文针对直流电机进行相应的系统设计，整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装在P3.4以及P3.7这两部分，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。

直流测速发电机的误差及其减小的方法

有去磁作用。这样的去磁作用叫延迟换向去磁。
如果不考虑磁通变化，则直流测速发电机电势与转速成正比，当负载电阻一定时，电枢电流及绕组元件电流也与转速成正比；另外，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， e Ｌ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，使输出特性呈现图 2 - 26 所示的形状。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。
由图 2 - 22(b)可以看出，电枢磁场也是一个两极磁场，主磁极轴线的左侧相当于该磁场的N极，右侧相当于S极。另外，在每个主磁极下面，电枢磁场的磁通在半个极下由电枢指向磁极，在另外半个极下则由磁极指向电枢，即半个极下电枢磁通和主磁通同向，另外半个极下电枢磁通和主磁通反向，因此合成磁场的磁通密度在半个极下是加强了，在另外半个极下是削弱了，如图 2 - 22(c)所示。由于电枢磁场的存在，气隙中的磁场发生畸变，这种现象称为电枢反应。
ΔUb是指正负电刷下的总压降。
根据式(2 - 15)以及上述ΔUb和电流密度的关系，就可以得出考虑电刷接触压降后直流测速发电机的输出特性，如图 2 - 27 所示。
由图 2 - 27 可见，在转速较低时，输出特性上有一段斜率显著下降的区域。此区域内，测速机虽有输入信号(转速)，但输出电压很小，对转速的反应很不灵敏，所以此区域叫不灵敏区。
的影响，我们把电压方程式Ua=Ea-IaRa改写为Ua=EaIaRw-ΔUb。其中Rw为电枢绕组电阻； ΔUb为电刷接触压降。这样，式(2 - 14)也可改写为

限速的原理

限速的原理限速是指在特定的道路或区域内，对车辆的行驶速度进行限制的一种交通管理措施。

限速的原理是基于道路安全和交通流畅的考虑，通过控制车辆的速度来减少交通事故的发生，保障行车安全。

下面将从限速的必要性、实施原理和效果等方面进行探讨。

首先，限速的必要性。

道路交通事故是造成人员伤亡和财产损失的重要原因之一，而车辆超速是导致交通事故的主要因素之一。

通过限速，可以有效减少车辆超速行驶，降低交通事故的发生概率，保护行人和车辆的安全。

此外，限速也有利于减少交通拥堵，提高道路通行效率，改善交通环境。

其次，限速的实施原理。

限速的实施依托于交通管理部门对道路交通状况的监测和分析，结合道路的设计标准和交通流量情况，确定合理的限速标准。

限速标志和限速标线是限速措施的具体表现形式，通过设置在道路上的标志和标线，向驾驶员传达限速信息，引导车辆按规定速度行驶。

同时，交警部门也会通过测速设备对车辆的行驶速度进行监控和处罚，以确保限速的有效实施。

再次，限速的效果。

限速措施的有效实施可以带来多方面的效果。

首先，可以降低交通事故的发生率，减少人员伤亡和财产损失。

其次，可以改善道路通行环境，减少交通拥堵，提高通行效率。

此外，限速还可以增强交通秩序，提高驾驶员的遵守交通规则的意识，促进文明行车和和谐交通。

综上所述，限速作为一种重要的交通管理措施，其实施是基于对道路交通安全和交通流畅的考量。

通过对车辆速度的限制，可以有效减少交通事故的发生，提高道路通行效率，改善交通环境。

因此，我们每个驾驶员都应当严格遵守限速规定，自觉维护道路交通秩序，共同营造安全、有序、畅通的道路交通环境。

高速电机高速电机通常是指转速超过10000r

高速电机高速电机通常是指转速超过10000r/min的电机。

它们具有以下优点：一是由于转速高，所以电机功率密度高，而体积远小于功率普通的电机，可以有效的节约材料。

二是可与原动机相连，取消了传统的减速机构，传动效率高，噪音小。

三是由于高速电机转动惯量小，所以动态相应快。

高速电机正成为电机领域的研究热点。

基于以上优点，高速电机在以下各方面具有广阔的应用前景：（1）高速电机在空调或冰箱的离心式压缩机等各种场合得到应用［6］，而随着科学技术的发展，特殊要求越来越多，它的应用也会越来越广泛。

（2）随着汽车工业混合动力汽车的发展，体积小，重量轻的高速发电机将会得到充分的重视，并在混合动力汽车，航空，船舶等领域具有良好的应用前景。

（3）由燃气轮机驱动的高速发电机体积小，具有较高的机动性，可用于一些重要设施的备用电源，也可作为独立电源或小型电站，弥补集中式供电的不足，具有重要的实用价值。

由于高速电机转子上的离心力与线速度的平方成正比，高速电机要求具有很高的机械强度；又由于高速电机频率高，铁耗大，在设计时应适当降低铁心中的磁密，采用低损耗的铁心材料。

轴承的研究也是与高速电机密不可分的内容，因为普通轴承难以承受在高速系统中承受长时间运行，必须采用新材料和新结构的轴承。

目前人们正在研究的类型有气动轴承及磁力轴承。

高速电机可以有多种结构形式，如感应电机、永磁电机和磁阻电机等。

电机在高速旋转时的离心力很大，当线速度达到200m/s以上时，常规叠片转子难以承受高速旋转产生的离心力，需要采用特殊的高强度叠片或实心转子。

在转子动力学发展的近百年的历史中，出现过很多计算方法，发展到今天，现代的计算方法主要可以分为两大类：传递矩阵法和有限元法。

有限元法的运动方程表达方式简洁，规范，在求解转子动力学问题或转子和周围结构一起组成的复杂机械系统的问题时，有很多优点。

有限元法对复杂转子系统剖分庞大，计算结果比传递矩阵法准确，然而计算耗时长，占用内存大。

控制电机复习题 - 副本

1.控制电机主要是对控制信号进行传递和变换，要求有较高的控制性能，如要求运行可靠、动作迅速、准确度高等。

根据它们在自动控制系统中的作用，控制电机的种类可分为执行元件、测量元件、放大元件。

2.单相异步电动机的类型主要有反应式、永磁式、磁滞式。

3.按照励磁方式的划分，直流测速发电机可分为永磁式和电励磁式两种形式。

4.直流测速发电机误差主要由以下因素构成：温度影响、电枢反应、延迟换向去磁、纹波、电刷接触压降。

5.测速发电机的作用是将机械速度转变为电压信号，在自动控制系统和计算装置中作为检测元件、校正元件。

6.直流电动机的启动要求：1.启动时电磁转矩Ist要大 2.电枢电流不要太大 3.较小的电动机转动惯量和加速过程中足够大的电磁转矩。

Ia=Ua/Ra (端电压、电枢电阻)调速方法：1、改变电枢电源电压。

2、串联调节电阻Rtj。

3、改变磁通Φ7.直流伺服电动机和直流测速发电机一样，有永磁式和电励磁式两种形式，电励磁式又可分为他励、并励、串励、复励。

8.交流伺服电动机的控制方式有变极、变频、变转差率。

9.直线电机按照工作原理来区分，可分为__直线感应电机_、__直线直流电机______和直线同步电机三类。

10.直流伺服电动机的电气制动有_能耗、回馈、反接_。

11.同步电动机转子上的鼠笼绕组可起_启动____和___阻尼____作用。

12.步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为线位移或角位移的电机。

13.异步测速发电机性能技术指标主要有_线性误差_____、_相位误差______、__剩余电压__和输出斜率。

14.电磁转矩等于输出转矩和空载转矩之和。

15.步进电机启动频率远小于连续运行频率，启动时电机的负担比连续运转时要重。

16.直流电势的关系式：E a=C eΦn 式中C e=pN/(60a)、K e=C eΦ（a支路对数、n转速、Φ每极总磁通。

）17.电磁转矩P28 Ua=Ea+IaRa（直流电动机电压平衡方程式）18.直流测速发电机的输出特性：Ua=Ea-IaRa （直流发电机电压平衡方程式）Ra电枢回路总电阻、Ia电枢总电流。

微特电机答案

伺服电机2-2若直流伺服电动机的励磁电压下降，对电动机的机械特性和调节特性会有哪些影响？励磁电压下降，磁通下降，所以将导致理想空载转速升高，特性斜率增大，电磁转矩减小；调节特性是指：电机负载转矩恒定时，电机转速值控制电压变化的关系，所以励磁电压下降将导致电机使动电压上升，调节特性的斜率增大。

2-3交流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？如果得到圆形旋转磁场，两相绕组的外施电压要满足什么条件？不能；即控制电压和励磁电压大小相等相位差90°电角度2-4为什么两相伺服电动机的转子电阻要设计得相当大？若转子电阻过大，对电机的性能会产生哪些不利影响？答：（1）为了增大调速范围（和起动转矩）；（2）为了使机械特性更接近线性；（3）防止出现“自转”现象。

转子电阻大同时也会导致机械特性变硬，更多的能量将消耗在电阻上，电机发热大，且快速响应性能变差。

2-7一台直流伺服电动机其电磁转矩为0.2倍额定电磁转矩时，测得始动电压为4V ，并当电枢电压49V =a U 时，电机转速min /5001r n =。

试求电机为额定电磁转矩，转速为min /0300r 时，应加多大电枢电压？解：设额定转矩为N T ，额定电流为N I ，当N em T T 2.0=时，a a e a R I n K U +==49V , 且0=n 时a a a R I U =0= 4V , 则4150049+=e K ，⇒=e K 0.03 （4分）为额定电磁转矩时，V 2050'0===a a N a U R I U ,应加电压：a a e a R I n K U +==30000305⨯+.U 0a =110V (2分)步骤正确得数错误扣1分；a a e a R I n K U += （写出公式得2分）测速发电机3-2 直流测速发电机的输出特性在什么条件下是线性的？产生误差的原因和改进的方法是什么？答：当不考虑电枢反应，且认为φ、Ra 、R L 均恒定，则斜率C=Ke/(1+Ra/R L )亦恒定，输出特性便是线性。

微特电机课后复习题

微特电机总复习第二章伺服电动机2-2 若直流伺服电动机的励磁电压下降，对电动机的机械特性和调节特性会有哪些影响？答：励磁电压下降则电枢电压减小，又由于机械特性是线性的，所以将导致理想空载转速降低，电磁转矩减小；调节特性是指：电机负载转矩恒定时，电机转速值控制电压变化的关系，所以励磁电压下降将导致电机转速n下降。

2-4为什么两相伺服电动机的转子电阻要设计得相当大？若转子电阻过大，对电机的性能会产生那些不利影响？答：原因有1）为了增大调速范围（和起动转矩）；2）为了使机械特性更接近线性；3）两相交流伺服电动机在控制信号消失后会产生自转现象，如果转子电阻足够大，则电动机转子在脉振磁场作用下的合成电磁转矩始终为制动转矩，可以消除自转现象，并且可以扩大其稳定运行范围。

不过若转子电阻过大，会降低启动转矩. 同时也会导致机械特性变硬，更多的能量将消耗在电阻上，电机发热大，且快速响应性能变差。

2-6若已知直流伺服电动机的转动惯量J，如何从机械特性上求出电机的机电时间常数？如何加快电机的动态响应？（5分）答：根据机械特性求得n0及Td即可求得。

2-7 一台直流伺服电动机其电磁转矩为0.2倍额定电磁转矩时，测得始动电压为4V，并当点数电压Ua=49V时，电机转速为1500r/min。

试求电机为额定电磁转矩，转速为3000日/min 时，应加多大的电枢电压？2-8 一台型号为45SY006的直流伺服电动机，额定电压27V，转速9000r/min，功率28W，测得电枢的转动惯量J=6.228*10-6kg.m2。

电枢电压Ua=13V时测得n0=4406r/min，堵转转矩Tk0=0.1006N.m。

按标准规定电动机的机电时间常数应不大于30ms。

试问该电机的机电时间常数是否符合要求？解：0=Φa U n Ce 得014406338.913===Φa n Ce U Φ=T a d a C U T R 得 13129.20.1006a a T d R U C T ===Φ 621602 6.2281013 338.9129.2602830a m T e R J C C ms msπτπ-=ΦΦ⨯⨯⨯=⨯⨯=< 可见，该电机的机电时间常数符合要求。

第三章机电系统的速度控制

串电阻调速
异步电机调速
n 60 f (1 s) p
• 因此异步电动机的调速方法大致可分为改变转差率、极对数和电源频率三种。
• 改变极对数调速的方法在第一章双速电机控制一节中已经介绍。
• 改变转差率的方法又可以通过调定子电压、转子电阻、转子电压以及定转子供电频率差等方法来实现，从而得出很多种调速方法。会使电机特性变软。
3．直流调速系统的控制方式主电路构成不同，控制方法不同：移相控制、PWM控制等
电机调速系统中通常为：
闭环控制方式开环控制
闭环控制
单闭环双闭环多环控制
速度环速度环和电流环
加位置环等
4．工作象限
n
n
n
n
a）单象限运行
0
T
0
T
0
T
0
T b)电压可反向的二象限运行
c) 电流可反向的二象限运行
Ud
M
优点：静止装置、经济、可靠缺点：功率因数低、对电网谐波污染
直流脉宽调制（PWM）系统
原理电路图
控制思路
Ud
控制原理
制动时的能量传递关系工作象限
i0 Ea
u0
VD u0
Ud
驱动 VT
0 Ton
T
U0
t
a) a）原理电路图
n
n
b)
b）斩波器输出电压波形
U0
u0
Ton T
Ud
tU d
越高（S值越小），则允许的调速范围就越小。
例如，某一开环V-M调速系统，额定转速nN =1000r/min ，额定负载下的稳态速降 △nN ＝50r/min，当要求静差率S=0.33 时，允许的调速范围为：

直流测速发电机在自动控制系统中主要起什么作用

直流测速发电机在自动控制系统中主要起什么作用直流测速发电机广泛应用于各种自动控制系统中，其主要作用是实时测量和反馈系统中的转速信息。

通过准确获取转速数据，直流测速发电机能够对自动控制系统进行精准的调节和控制，确保系统的稳定运行和高效性能。

本文将从控制系统的角度详细探讨直流测速发电机在自动控制系统中的作用。

一、转速控制直流测速发电机作为转速传感器，可以通过测量输出的电压信号转化成转速数据，反馈给自动控制系统。

在转速控制系统中，直流测速发电机起到了重要的作用。

通过与控制系统的连接，直流测速发电机可以提供准确的转速信息，帮助控制系统实时监测和控制转速。

控制系统可以通过对直流测速发电机的信号进行分析和比较，调节相关参数，确保设备按照预定转速运行。

二、位置控制除了转速控制，直流测速发电机还可以用于位置控制。

在这种情况下，直流测速发电机可以作为位置传感器来使用。

通过测量输出的位置信号，控制系统可以准确地判断和控制执行机构的位置。

通过与其他控制元件的配合，如电机驱动器等，系统可以实现精准的位置调节和控制。

三、闭环反馈直流测速发电机在自动控制系统中的另一个重要作用是提供闭环反馈。

在自动控制系统中，闭环反馈是实现精确控制的关键之一。

直流测速发电机作为转速传感器，通过实时监测系统的转速，并将数据反馈给控制器，控制器根据这些数据进行实时调节。

通过不断比较实际转速与目标转速，系统可以快速响应，及时调整控制参数，保持系统的稳定性和高效性。

四、故障诊断直流测速发电机还可以用于故障诊断。

在自动控制系统中，故障的发生会导致系统运行的异常或失控。

通过监测直流测速发电机的输出信号，控制系统可以检测出异常值或故障信号，并及时采取措施，以避免进一步的故障。

直流测速发电机的故障诊断功能可以帮助控制系统实现故障的自动排除和修复，提高系统的可靠性和稳定运行时间。

总结来说，直流测速发电机在自动控制系统中主要起到转速测量、位置控制、闭环反馈和故障诊断等重要作用。

测速发电机

测速发电机输出电动势与转速成比例的微特电机。

测速发电机的绕组和磁路经精确设计，其输出电动势E和转速n成线性关系，即E=nK,K是常数。

改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。

在被测机构与测速发电机同轴联接时，只要检测出输出电动势，就能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。

简介（tachogenerator ）为保证电机性能可靠，测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性成线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。

此外，直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小，无线电干扰小；交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。

测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。

在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在解算装置中可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。

测速发电机分为直流和交流两种。

一、直流测速发电机1.直流测速发电机原理直流发电机的工作是基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝链线圈的磁通发生变化，在线圈中发生感应电势。

2.直流测速发电机分类按照励磁方式划分，直流测速发电机有两种型式。

有永磁式和电磁式两种。

其结构与直流发电机相近。

A.永磁式采用高性能永久磁钢励磁，受温度变化的影响较小,输出变化小，斜率高,线性误差小。

这种电机在80年代因新型永磁材料的出现而发展较快。

B.电磁式采用他励式，不仅复杂且因励磁受电源、环境等因素的影响，输出电压变化较大，用得不多。

用永磁材料制成的直流测速发电机还分有限转角测速发电机和直线测速发电机。

它们分别用于测量旋转或直线运动速度，其性能要求与直流测速发电机相近，但结构有些差别。

1. 永磁式直流测速发电机永磁式直流测速发电机的定子磁极由永久磁钢做成，没有励磁绕组，结构组成定子：永久磁钢做成励磁磁极，外壳、碳刷支架、碳刷、接线盒、轴承。

转矩控制速度限幅

转矩控制速度限幅
转矩控制速度限幅是一种用于调节电机转速的控制策略，它结合了转矩控制和速度控制的特点，用于实现电机在特定转矩下的稳定运行，同时限制电机的最高转速，以防止过速运行。

这种控制策略在工业自动化和机器人技术中非常常见，尤其是在需要精确控制的应用中，如机器人臂的关节控制、电梯的曳引机控制等。

转矩控制速度限幅的实现通常涉及以下步骤：
1.转矩控制：通过电机驱动器或控制器设置电机所需的转矩值。

这可以通过直接设置转矩命令或者通过闭环控制来实现。

2.速度反馈：电机配备有速度传感器（如编码器或测速发电机），用于实时监测电机的转速。

3.速度限幅设置：在控制器中设置一个速度上限值，即速度限幅。

当电机的实际转速接近或达到这个限幅值时，控制器会采取措施降低电机的转速。

4.闭环控制：控制器会根据速度反馈信号和设定的转矩值，通过PID（比例-积分-微分）控制算法或其他控制策略，调整电机的输入电压和电流，以保持电机在设定的转矩下运行，并限制其转速不超过设定的上限。

5.动态响应：在实际应用中，电机的负载可能会发生变
化，控制器需要快速响应这些变化，调整转矩和速度，以保持系统的稳定性和性能。

转矩控制速度限幅的优点在于它能够提供精确的转矩控制，同时限制了电机的最高转速，提高了系统的安全性和可靠性。

然而，这种控制策略也可能导致系统的动态响应变慢，因此在设计控制系统时需要仔细考虑动态性能和稳态误差。