控制电机_第二版_杨渝钦主编_习题解答
《电机与电气控制技术》第版习题解答三相异步电动机
《电机与电气控制技术》第2版习题解答第二章三相异步电动机2-1三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的答：在三相异步电动机的定子三相对称绕组中通入三相对称电流，根据三相对称电流的瞬时电流来分析由其产生的磁场，由于三相对称电流其大小、方向随正弦规律变化，由三相对称电流建立的磁场即合成磁极在定子内膛中随一定方向移动。
当正弦交流电流变化一周时，合成磁场在空间旋转了一定角度，随着正弦交流电流不断变化，形成了旋转磁场。
2-2三组异步电动机旋转磁场的转速由什么决定对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速为多少答：三相异步电动机旋转磁场的转速由电动机定子极对数P交流电源频率f1决定，具体公式为n1=60f1/P。
对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速n1分别为3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min。
2-3试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。
答：首先，在三相异步电动机三相定子绕组中通入三相交流电源，流过三相对称电流，在定子内膛中建立三相旋转磁场，开始转子是静止的，由于相对运动，转子导体将切割磁场，在转子导体中产生感应电动势，又由于转子导体是闭合的，将在其内流过转子感应电流，该转子电流与定子磁场相互作用，由左手定则判断电磁力方向，转子将在电磁力作用下依旋转磁场旋转方向旋转。
所谓“异步”是指三相异步电动机转子转速n与定子旋转磁场转速n1之间必须有差别，且n?n1。
2-4旋转磁场的转向由什么决定如何改变旋转磁场的方向答：旋转磁场在空间的旋转方向是由三相交流电流相序决定的，若要改变旋转磁场的方向，只需将电动机三相定子绕组与三相交流电源连接的三根导线中的任意两根对调位置即可。
如果来绕组U1接电源L1、V1接L2、W1接L3为正转，要想反转U1仍接L1，但V1接L3、W1接L2即可。
2-5当三相异步电动机转子电路开路时，电动机能否转动为什么答：三相异步电动机转子电路开路时，电动机是不能转动的。
控制电机试卷与答案1.doc
《控制电机》2009～2010学年第一学期期末考试卷(A)班级姓名座号得分一、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( )。
A. I2/I1B. W1/W2C. W2/W1D. U1/U22. 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( )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.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( )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. 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( )A. 电枢回路串电阻B.C. 减弱磁场D.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( )A. 3000 r/minB. 1500 r/minC. 750 r/minD. 1000 r/min8. 直流电动机的调节特性描述了( )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( )A. ZLJB. ZLFC. ZCFD. ZKC10. 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( )。
控制电机习题学习资料
控制电机习题控制电机习题一．填空题（每题2分）：1．控制电机属于微特电机范畴，主要包括：测速发电机、 、旋转变压器、 、 和 等。
2．直流测速发电机的输出特性的关系式为n R R C U La e a +Φ=1，若电枢绕组电阻为R W ，电刷接压降为⊿U b 则此式应改写为___________________________。
3．实际的直流测速发电机的输出特性与要求的线性特性之间存在误差，引起误差的原因主要是：温度的影响、延迟换向的去磁作用、输出电压中的纹波、__________________________________，______________________________。
4．直流测速发电机的实际输出特性受温度、电枢反应和延迟换向去磁作用的影响，可分别采用 、 方法来减小误差。
5．直流测速发电机提高精度和性能的发展趋势是发展__________________测速发电机、发展_________直流测速发电机和发展永磁式无槽电枢、环形电枢、印制绕组电枢直流测速发电机。
4．直流力矩电机之所以做成圆盘状，是为了能在相同体积和控制电压下产生较大的________和较低的__________。
5．为了降低转动惯量，直流伺服电动机常采用杯形电枢、_____________和________________结构。
6．脉冲变压器用于在触发电路中升高或降低脉冲电压，可通过增大 、降低 的方法增大脉冲宽度，通过 方法提高前沿陡度。
7．自整角机若按运行方式不同可分为__________自整角机和__________自整角机。
8．自整角机属于自动控制系统中的测______用的微特电机，常用来构成_______随动系统。
9．在角度指示系统中，可用 实现角度和位移的测量，并用这种微特电机来构成 系统。
10．ZKF 转子励磁绕组产生磁场大小在某瞬时沿定子内圆周长呈 分布，但对于气隙中某点而言，磁场大小随时间呈 变化。
(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。
控制电机课后习题答案
第2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。
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。
第三章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电势（当Ø=常数时）根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。
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。
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。
控制电机习题..
控制电机习题一．填空题（每题2分）：1．控制电机属于微特电机范畴，主要包括：测速发电机、 、旋转变压器、 、 和 等。
2．直流测速发电机的输出特性的关系式为n R R C U La e a +Φ=1，若电枢绕组电阻为R W ， 电刷接压降为⊿Ub 则此式应改写为___________________________。
3．实际的直流测速发电机的输出特性与要求的线性特性之间存在误差，引起误差的原因主要是：温度的影响、延迟换向的去磁作用、输出电压中的纹波、__________ ________________________，______________________________。
4．直流测速发电机的实际输出特性受温度、电枢反应和延迟换向去磁作用的影响，可分别采用 、 方法来减小误差。
5．直流测速发电机提高精度和性能的发展趋势是发展__________________测速发电机、发展_________直流测速发电机和发展永磁式无槽电枢、环形电枢、印制绕组电枢直流测速发电机。
4．直流力矩电机之所以做成圆盘状，是为了能在相同体积和控制电压下产生较大的________和较低的__________。
5．为了降低转动惯量，直流伺服电动机常采用杯形电枢、_____________和________________结构。
6．脉冲变压器用于在触发电路中升高或降低脉冲电压，可通过增大 、降低 的方法增大脉冲宽度，通过 方法提高前沿陡度。
7．自整角机若按运行方式不同可分为__________自整角机和__________自整角机。
8．自整角机属于自动控制系统中的测______用的微特电机，常用来构成_______随动系统。
9．在角度指示系统中，可用 实现角度和位移的测量，并用这种微特电机来构成 系统。
10．ZKF 转子励磁绕组产生磁场大小在某瞬时沿定子内圆周长呈 分布，但对于气隙中某点而言，磁场大小随时间呈 变化。
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。
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。
∙U(a)(b)图1-1 旋转变压器的绕组结构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 ⎩⎨⎧==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⎩⎨⎧==θθsin cos 1u R21u R1E k E E k E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 ⎩⎨⎧==θθsin cos 1u R21u R1U k U U k U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。
2. 正余弦旋转变压器输出特性发生畸变的原因是什么？畸变补偿的方法有哪些？答：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。
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。
控制电机第二版课程设计 (2)
控制电机第二版课程设计一、课程介绍本课程是针对控制电机的进阶课程，主要包括电机基础知识的回顾，电机控制原理的深入学习，以及基于嵌入式系统的电机控制方案设计及实现等内容。
通过本课程的学习，学生将了解电机控制系统的工作原理，能够基于硬件和软件进行电机控制方案的设计和实现。
二、课程目标•了解电机的基本结构和原理；•掌握电机的基本参数和特性；•了解电机控制系统的工作原理；•能够使用不同的控制算法实现电机的控制；•学会使用嵌入式系统进行电机控制方案实现。
三、课程内容及进度安排第一周：电机基础知识回顾•电机的基本结构和工作原理；•电机的参数和特性；•电机驱动电路的基本原理。
第二周：电机控制原理•开环控制和闭环控制的原理；•PID控制算法的原理及应用。
第三周：电机控制系统设计•基于单片机的电机控制系统设计原理；•电机控制系统硬件设计及其实现。
第四周：电机控制系统实现•MCU编程基础回顾；•电机控制系统软件设计及其实现。
第五周：课程总结与实验•课程总结，回顾电机控制方案的设计和实现；•电机控制系统实验，评估电机控制系统的性能和稳定性。
四、实验设备•电机驱动电路板；•电机控制系统板；•电机；•信号发生器、示波器等测试仪器。
五、考核方式•平时成绩（40%）：课堂讨论、实验报告等；•期末考试（60%）。
六、参考资料•韩伟等. 微处理器原理及应用. 北京: 机械工业出版社, 2015.•岑庆祥等. 基于ARM的嵌入式实时控制系统设计. 北京: 机械工业出版社, 2016.•牛晨, 李冬生. 电机控制技术. 北京: 机械工业出版社, 2012.七、结语控制电机第二版课程设计主要在于深入探究电机控制方案的设计和实现，利用嵌入式系统实现电机的闭环控制，让学生了解电机控制系统的具体应用，具有极高的实用性，对于从事相关领域工作的学生具有较强的指导作用。
电机与电气控制技术第版习题解答三相异步电动机精编版
电机与电气控制技术第版习题解答三相异步电动机文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）《电机与电气控制技术》第2版习题解答第二章三相异步电动机2-1三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的答：在三相异步电动机的定子三相对称绕组中通入三相对称电流，根据三相对称电流的瞬时电流来分析由其产生的磁场，由于三相对称电流其大小、方向随正弦规律变化，由三相对称电流建立的磁场即合成磁极在定子内膛中随一定方向移动。
当正弦交流电流变化一周时，合成磁场在空间旋转了一定角度，随着正弦交流电流不断变化，形成了旋转磁场。
2-2三组异步电动机旋转磁场的转速由什么决定对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速为多少答：三相异步电动机旋转磁场的转速由电动机定子极对数P交流电源频率f1决定，具体公式为n=60f1/P。
1对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速n分别为3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min。
12-3试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。
答：首先，在三相异步电动机三相定子绕组中通入三相交流电源，流过三相对称电流，在定子内膛中建立三相旋转磁场，开始转子是静止的，由于相对运动，转子导体将切割磁场，在转子导体中产生感应电动势，又由于转子导体是闭合的，将在其内流过转子感应电流，该转子电流与定子磁场相互作用，由左手定则判断电磁力方向，转子将在电磁力作用下依旋转磁场旋转方向旋转。
之间必须所谓“异步”是指三相异步电动机转子转速n与定子旋转磁场转速n1。
有差别，且nn12-4旋转磁场的转向由什么决定如何改变旋转磁场的方向答：旋转磁场在空间的旋转方向是由三相交流电流相序决定的，若要改变旋转磁场的方向，只需将电动机三相定子绕组与三相交流电源连接的三根导线中的任意两根对调位置即可。
最新控制电机_第二版_杨渝钦主编_习题解答复习进程
F2a
cos
2
F2b
cos(
2
120
)
F2c
cos(
2
120
)
3 4
Fm (1
cos
)
F1
q
F1a
sin
1
F1b
sin(
1
120
)
F1c
sin(
1
120
)
3 4
Fm
sin
F
2
q
F2a
sin
2
F2b
sin(
2
120
)
F2c
sin(
2
120
)
3 4
Fm
sin
直轴分量大小相同方向
第二章 习题解答
2 1答：由U 1 知: 1 Rl Kn
无论速度太大还是负载太小都会使得输出电压 相对误差变大。所以转速不能太高，负载不能太小。
24答：因交流机 异输 步出 测电 速压 电， 为转 切速 割越 电 切割磁力线。 的所 速以 度他 越们 快越 的高 电， 压而 输频 出 磁通的交换所 周以 期与 一转 致速 ，无关。
3000
U c U cN 110 V
2ns
F(p)
( p)
1
/
K
' e
60U c
2.73
U C ( p ) m S 1 0.1047 Jn s p 1 0.025 p 1
Tko
5.7 (2) F ( p ) U C 55 0.03 p 1
(3)F
(
p)
U C 20
2.85 0.03 p 1
1a
F 2a
电机与电气控制技术第2版习题解答第三章直流电机
《电机与电气控制技术》第2版习题解答第三章直流电机3-1直流电机中为何要用电刷和换向器，它们有何作用答：直流发电机与直流电动机的电刷是直流电压、电流引出与引入的装置。
在发电机中换向器是将电枢元件中的交变电势度换为电刷向直流电势；在电动机中换向器使外加直流电流变为电枢元件中的交流电流，产生恒定方向的转矩，使电枢旋转。
3-4阐明直流电动机电磁转矩和电枢电动势公式T=C t I a1，E a=C e n中各物理量的涵义。
答：直流电动机电磁转矩T=C T I a式中C T：与电动机结构有关的常数，称转矩系数；：每极磁通；I a：电枢电流、T：电磁转矩。
直流电动机电枢电动势公式E a=C e n式中：C e：与电动机结构有关的另一常数，称电动势系数；：每极磁通；n：电动机转速；E a：电枢电动势。
3-5直流电动机电枢电动势为何称为反电动势答：直流电动机电枢转动时，电枢绕组导体切割磁力线，产生感应电动势，由于该电动势方向与电枢电流的方向相反，故称为反电动势。
3-6试写出直流电动机的基本方程式，它们的物理意义各是什么答：直流电动机的基本方程式有电动势平衡方程式、功率平衡方程式和转矩平衡方程式。
1）电动势平衡方程式：U=E a+I a R a式中U：电枢电压；E a：电枢电动势；I a：电枢电流；R a：电枢回路中内电阻。
2）功率平衡方程式：电动机的输入电功率P1=P em+P cua式中P em：电磁功率P cua：电枢绕组的铜损电动机输出的机械功率：P2=P em P Fe P m=P1P cua P Fe P m式中P Fe：电枢铁心损耗；P m：机械损耗；P1：电动机输入的电功率。
3）转矩平衡方程式：T2=TT0式中T2：电动机轴上输出的机械转矩；T：电动机电磁转矩；T0：空载转矩。
.何谓直流电动机的机械特性，写出他励直流电动机的机械特性方程式。
答：直流电动机的机械特性是在稳定运行情况下，电动机的转速n与机械负载转矩T L之间的关系，即n=f(T L)。
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采用一次侧对称补偿时，励磁绕组电流随转子转角的 改变而变化，相应输入功率和输入阻抗也都随转子转角而 改变。这时，输出电压随转子转角呈正弦函数变化，且不 受负载阻抗变动的影响，这是—次侧对称补偿的优点。
E2c Ecos（2 120）
Ea
E2b
E1a
2Esin 1
2 120
2
sin
120 2
Eb
E2c
E 1b
2Esin 1
2
2
sin
240 2
Ec
E2a
E 1c
2Esin 1
2 120
2
sin
120 2
按上题步骤继续推导得出结论。
3 5答：假设a相开路
E1a Ecos1
因铁心磁路的饱和影响，使电机中气隙磁通密度在空间为 非正弦分布，由此引起谐波电势。
材料和制造工艺的影响。(如定、转子偏心，引起气隙不 均匀；铁心冲片上齿槽分度不均匀，造成两套绕组不对称 等。） 在实际使用时，由于接入电机的阻抗未能完全满足补偿条 件而使电机中存在着交轴磁场，造成输出电压的误差。
设计旋转变压器时，应从精度要求出发来选择绕组的型式，定、 转子的齿槽配合，铁芯的材料和电机中各部分的磁通密度大小相 等，保证电机气隙磁场按正弦规律分布。
• 5-10答：低频共振现象：如果脉冲频率等于电动机的自然 频率,则在第一脉冲间隔时间内,转子恰好振荡一个周期,即 转子角位移又回到接近零的位置.在这一瞬间加入第二个脉 冲时,转子因而离开新的平衡位置为二倍步距角.其振幅为二 倍步距角了,但振动频率不变.这样下去,转子的振幅越来越 大,电机起动不起来,这种现象.
4-6答：令Uy=a，Ux=b
arctan U y
Ux
Ku 1
4-6答：将下图中的放大器 与伺服电机改接到余弦输 出绕组。
arcsin U
Uf
• 4-7答：将正余弦旋转变压器按下图接线，则输出电压方程 如下，即构成了感应移向控制器。加补偿绕组是为了消除 移向控制器的误差。
U20
K uUf
Rr'mk
幅控相制时Tko 2
2
9.55 ns
U12
Z
2 ck
X
2 ck
Rc2k
Rr'mk
Tko 1 Tko 2
Rc2k
X
2 ck
Rck
Rsc
Rr'mk
Rr' m k
X
2 mc
Rr'
Rr'2
X
2 mc
4
X
3 mc
17
X
2 mc
4X mc 17
,(s
1)
X ck
X c
X
' rm
k
X
' rm
k
X mc Rr'2
Rr'2
X
2 mc
16X mc 17
, (s 1)
Tko1 1 Tko 2 16
(2) X ca
Rc2k
X
2 ck
X ck
17Rc2k 4Rck
17Rr'mk 4
R2' Rr' m k
4X mc
4 17
X mc
17,
X ca R2'
1 4
• 1-18解：
(1)ns
2 6答：异步测速发电机产生的误差原因有1：、直轴磁通的变化
2、剩余电压3、励磁电源和温度变化的影响。线性误差U
U m
U
' rm
第三章 习题解答
3 1答：力矩式自整角发送机和接收机
整步绕组中合成磁势F2
3 2
Fmsin
2
为空间
脉振磁势：1)其大小与发送机和接收机的位
置角无关，仅与失调角有关2）直轴分量小
• 3-8答：自整角变压器三相整步绕组的空间
合成磁势F2的大小与失调角 无关，并等
于每相最大磁势幅值的1.5倍。而合成磁势
的空间位置则由失调角 所决定。
第四章 习题解答
• 4-1答：正余弦旋转变压器在负载时输出电压发生畸变， 其原因在于负载电流产生的交轴磁场。为了消除输出电压 的畸变，就必须在负载时对电机中的交轴磁势予以补偿。 通常可以采用二次侧补偿和一次侧补偿两种方法 。
3)发送机与接收机直轴分量大小相等而方向
相同，交轴分量大小相等而方向相反。
3 3答：发送机或接收机励磁绕组电源接反，则
可认为两励磁电源相位差180度，则感应电势也存在
180度相位差。
E1a Ecos1
E2a Ecos2
E1b Ecos（1 120）（ 发） E2b Ecos（2 120）（ 接）
E2a Ecos2
E1b Ecos（1 120）（ 发） E2b Ecos（2 120）（ 接）
E1c Ecos（1 120）
E2c Ecos（2 120）
Ea 0
Eb
E2b
E 1b
2Esin（1
2
2
-120）sin
2
Ec
E2c
E 1c
2Esin 1
2 120
2
sin
2
按上题步骤继续推导得出结论。
• 4-3答：一次侧补偿的 线性旋转变压器接线 图如下。当正弦输出 绕组开路时，并选取 了最佳变比Ku，则在 一定的转角范围内输 出电压Ur10和转子转 角α能满足线性函数关 系。
U
r 10
E
r1
K uU 1 K
f u
sin cos
4-4答：产生误差的原因：
当绕组中有电流通过时，它产生的磁势在空间为非正弦分 布，引起磁场的绕组谐波。 因定、转子铁心齿槽的影响，引起绕组中感应电势的齿谐。
Tem1 2.6 102，Pem1 12.12W
Tem1 T01 T21
T21
T02
Tem2
T01
Tem2 0
T02
Tem1 2
1.3102
p01 p02 T01 6.13W
负载时：
P1 pCu1 p01 p02 pCu2 P2
110Ia1
75I
2 a1
F2d F2a cos2 F2b cos(2 120) F2c cos(2 120)
3 4
F1q
Fm (1 cos F1a sin 1
)
F1b
s
in(1
120)
F1c
s
in(1
120)
3 4
Fm
s in
F2q F2a sin 2 F2b sin(2 120) F2c sin(2 120)
3 4
Fm
s in
直轴分量大小相同方向相反说明直轴电枢反应相互抵消。
交轴分量大小相同方向相同说明，失调角永远保持在初始位置，
到不了协调位置。
3 4答：
E1a Ecos1
E2a Ecos2
E1b Ecos（1 120）（ 发） E2b Ecos（2 120）（ 接）
E1c Ecos（1 120）
第一章 习题解答
• 1-2 答：由n=Ua/Ceφ-RaTem/CeCtφ2,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。
n
n
Ua1> Ua2 > Ua3
Tem2> Tem1> 0
Tem
O
Ua
O
• 1-14解：
2
2
120）c os
2
F1a
F2a
Fm c os1
2
2
cos
2
F1b
F2b
Fm c os（1
2
2
120）c os
2
F1c
F2c
Fm c os（1
2
2
120）c os
2
F1d F1a cos1 F1b cos(1 120) F1c cos(1 120)
3 4
Fm
(1
c
os
)
3-6答：交轴阻尼绕组除了使自整角机的交轴短路阻 抗值减小外，还可以使整步绕组交轴短路阻抗中 的电阻分量 增大，电抗分量 减小。使自整机 得到合理的参数，从而比整步转矩增大，精度提 高，力矩式自整角接收机中一般装设交轴阻尼绕 组。
• 交轴阻尼绕组还可以抑制转子振荡，起到电气阻 尼的作用。若从减小阻尼时间，避免不衰减的振 荡发生，往往也要增大交轴短路电阻。
2.4 0.7585105 2 103 19.1103
0.048
F(s)
1
/
K
' e
52.35
mS 1 0.048S 1
• 1-3解：
Ke
Ua n0
2400 2103 12000
不能，条件是负序电流为零，即’ 1
应使UC NC ，且相位相差90度 Uf Nf
• 1-6答：优点:(1)机械特性更接近线性化
sin
(sin
cos
) j 1 j
KuUf [cos( 45o ) jsin( 45o )] KuUf e j(45o )
2
2
第五章 习题解答
5
2解：s
360 mZ r
Zr
360
ms
360 5 1.5