《控制电机(第2版)》李光友(思考题与习题参考答案)
控制电机课后习题答案
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。
电机学第二版习题答案
电机学第二版习题答案电机学是电气工程中的重要学科，它研究的是电动机的原理、设计和应用。
对于学习电机学的学生来说，理解和掌握习题的答案是非常重要的。
本文将为大家提供《电机学第二版》习题的答案，帮助大家更好地学习和应用电机学知识。
第一章：电动机基础知识1. 电动机是将电能转化为机械能的装置。
它由定子和转子两部分组成，其中定子是不动的，转子则可以旋转。
2. 电动机的分类有直流电动机和交流电动机两种。
直流电动机是通过直流电源供电，交流电动机则是通过交流电源供电。
3. 电动机的工作原理是根据洛伦兹力的作用，使得定子和转子之间产生力矩，从而实现转动。
4. 电动机的效率可以通过输入功率和输出功率的比值来计算。
效率越高，表示电动机的能量转化效率越高。
第二章：直流电动机1. 直流电动机的主要特点是转子上有一个或多个永磁体，通过改变电流的方向和大小来改变转子的转动方向和速度。
2. 直流电动机的转矩与电流成正比，转速与电压成正比。
根据这个特性，可以通过改变电流和电压来控制直流电动机的转速和转矩。
3. 直流电动机的速度调节方式有电枢电阻调速、电压调速和外加磁场调速等。
第三章：交流电动机1. 交流电动机的主要特点是转子上没有永磁体，而是通过定子上的电流产生的磁场来实现转动。
2. 交流电动机根据转子类型的不同，分为异步电动机和同步电动机两种。
3. 异步电动机的转速略低于同步速度，转速与电源频率成反比。
同步电动机的转速与电源频率成正比。
4. 交流电动机的启动方式有直接启动、星三角启动和自耦变压器启动等。
第四章：电动机的保护与控制1. 电动机的保护主要包括过载保护、短路保护和过热保护等。
这些保护装置可以保护电动机在工作过程中不受损坏。
2. 电动机的控制方式有手动控制、自动控制和远程控制等。
根据实际需要选择合适的控制方式。
第五章：电动机的应用1. 电动机广泛应用于各个领域，如工业生产、农业生产和家庭用电等。
它们在生产和生活中起着重要的作用。
控制电机习题及答案
第四章控制电机习题及答案(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1、交流电动传令钟的两套自整角同步传递系统的励磁绕组间的相互关系是______。
A．串联在单相交流电源上B．并接在单相交流电源上C．并接在单相直流电源上D．并接在三相对称交流电源上2、采用交流传令钟的船舶，为满足驾驶台传令和机舱回令功能，要用______。
A．一套（两台）自整角机B．两套（四台）自整角机C．一套（两台）执行电机D．两套（四台）执行电机3、自整角机按使用方式分为______ 两种形式。
A．力矩式和控制式B．接触式和无接触式C．控制式和差动式D．力矩式和差动式4、舵角指示器是由______组成的同步跟踪系统。
A．两个执行电机B．两个直流电动机C．一对自整角机D．两个异步电动机5、控制式自整角机是将______信号转换成______信号。
A．电流/电压B．转角/电流C．转角/电压D．转角/转角6、力矩式自整角机，在船上常用在______场合。
A．车钟和舵角指示B．测速机构C．油门双位控制D．水位双位控制7、直流测速发电机的技术数据中列有“最小负载电阻和最高转速”的限制一项，其主要目的是______。
A．保证输出电压与转速间关系线性度B．防止电机烧毁C．防止发电机作电动机运行D．减小能量损耗8、为取得与某转轴的转速成正比的直流电压信号，应在该轴安装______。
A．交流执行电机B．自整角机C．直流执行电机D．直流测速发电机9、交流执行电机的转子导体的电阻比普通鼠笼式异步电机转子导体的电阻______。
A．小B．大C．相同D．无要求10、伺服电动机，在船上常用于______场合。
A．电车钟B．舵角同步指示装置C．拖动发电机之柴油机油门开度控制D．水箱水位控制11、为满足电气系统的自动控制需要，常用到一些被称为“控制电机”的电器。
控制电机的主要任务是转换和传递控制信号。
机电传动控制 2习题与思考题答案
习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。
拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。
静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。
动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。
2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。
T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速，T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。
2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）T M TT M=T L T M< T LT M-T L>0说明系统处于加速。
T M-T L<0 说明系统处于减速T M T L T M T LT M> T L T M> T L系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速T M T L T T LT M= T L T M= T L系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。
这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。
所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。
转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω,p不变。
转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。
2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多?因为P=Tω，T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。
《电机与电气控制技术》第2版 习题解答 第五章 常用低压电器
《电机与电气控制技术》第2版习题解答第五章常用低压电器5-1直流电磁机构有何特点？答直流电磁机构具有如下特点：1）直流电磁机构衔铁吸合前后吸引线圈励磁电流不变，但衔铁吸合前后吸力变化很大，气隙越小，吸力越大。
2）直流电磁机构吸引线圈断电时，由于电磁感应，在吸引线圈中产生很大的感应电动势，其值可达线圈额定电压的十多倍，将使线圈过电压而损坏，应设置放电电阻。
5-2交流电磁机构有何特点？答：交流电磁机构有如下特点：1）交流电磁机构电磁吸力瞬时值是脉动的，在工频下，1s内有100次过零点，会引起衔铁的振动，产生噪音与机械损坏应加以克服。
2）交流电磁机构电磁吸力平均值基本不变，即平均吸力与气隙无关。
3）交流电磁机构在衔铁尚未动作时的线圈电流是衔铁吸合后线圈电流（额定电流）的十倍左右。
所以交流电磁机构线圈通电后，若衔铁卡住无法吸合将因电流过大而烧坏线圈，或由于交流电磁机构频繁工作，即衔铁频繁吸合、打开再吸合，也将使线圈电流过大，线圈发热而烧坏线圈。
5-3从外部结构特征上如何区分直流电磁机构与交流电磁机构？怎么区分电压线圈与电流线圈？答：从外部结构特征上，直流电磁机构铁心与衔铁由整块钢或钢片叠制而成，铁心端面无短路环，直流电磁线圈为无骨架、高而薄的瘦高型。
交流电磁机构铁心与衔铁用硅钢片叠制而成，铁心端面上必有短路环，交流电磁线圈设有骨架，做成短而厚的矮胖型。
电压线圈匝数多，线径较细，电流线圈导线粗，匝数少。
5-4三相交流电磁铁有无短路环，为什么？答：三相交流电磁铁无短路环。
三相交流电磁铁电磁线圈加的是三相对称电压，流过三相对称电流，磁路中通过的是三相对称磁通，由于其相位互差120°，所产生的电磁吸力零值错开，其合成电磁吸力大于反力，故衔铁被吸牢而不会产生抖动和撞击，故无需再设短路环。
5-5交流电磁线圈误接入对应直流电源，直流电磁线圈误接入对应交流电源，将发生什么问题，为什么？答：交流电磁线圈误接入对应直流电源，此时线圈不存在感抗，只存在电阻，相当于短路状态，产生大的短路电流，立即将线圈烧毁。
控制电机课件全部,李光友
a）转子电阻较小时
图2-3 自转现象与转子电阻的关系
2.1.2 结构特点
增大转子电阻但sm+<1 时：
增大转子电阻，正、反向旋转磁场产生最大转矩所 对应的临界转差率将增大，相应的T1、T2及合成转矩Te 如图2-3b）所示，可见电机的合成转矩随之减少。 但由于在0<s<1的范围内， Te仍大部分为正值，若最大转 矩Tem仍大于TL，电机将稳定 运行于C点，仍存在自转现象， 只是转速较低。
第2章 交பைடு நூலகம்感应伺服电动机
2.1 两相感应伺服电动机的结构特点与控制方式
2.2 两相感应伺服电动机的理论分析
2.3 两相感应伺服电动机的静态特性 2.4 两相感应伺服电动机的动态特性 2.5 两相感应伺服电动机的主要技术数据和性能指标 2.6 三相感应伺服电动机及其矢量控制
第2章 交流感应伺服电动机•概述
2.1.3 控制方式
幅值-相位控制方式不需要复杂的移相装置，利 用串联电容就能在单相交流电源上获得控制电压 和励磁电压的分相，所以设备简单、成本较低， 是实际应用中最常见的一种控制方式。
2.2 两相感应伺服电动机的理论分析
2.2.1 两相感应伺服电动机的对称分量法 2.2.2 等效电路 2.2.3 控制绕组和励磁绕组中的电流 2.2.4 电磁转矩
c）增大转子电阻至sm+>1 图2-3 自转现象与转子电阻的关系
2.1.3 控制方式
两相感应伺服电动机运行时，其励磁绕组接到电压 为Uf的交流电源上，通过改变控制绕组电压Uc的大小 或相位控制伺服电动机的起、停及运行转速。因此两 相感应伺服电动机的控制方式有三种：（1）幅值控 制；（2）相位控制；（3）幅值-相位控制。 1．幅值控制 采用幅值控制时，励磁绕组电压始终为额定励磁电 压UfN，通过调节控制绕组电压的大小来改变电机的 转速，而控制电压与励磁电压之间的相位角始终保持 90°电角度。当控制电压=0时，电机停转。 原理电路和电压相量图如图2-4所示。
控制电机教材参考答案
控制电机教材参考答案控制电机教材参考答案电机控制是电气工程中一个重要的领域，它涉及到电机的运行、调速、定位等方面。
掌握电机控制的知识对于电气工程师来说是至关重要的。
在学习电机控制的过程中，参考答案是一个非常有用的工具，它可以帮助我们更好地理解和掌握相关的知识。
一、电机控制的基础知识1. 什么是电机控制？电机控制是指通过各种控制方法和技术，对电机的运行状态进行调节和控制的过程。
它可以实现电机的启动、停止、调速、定位等功能。
2. 电机控制的分类电机控制可以根据不同的控制目的和控制方式进行分类。
按照控制目的可以分为速度控制、位置控制、力矩控制等；按照控制方式可以分为开环控制和闭环控制。
3. 电机控制的基本原理电机控制的基本原理包括控制系统的建立、信号的采集和处理、控制算法的设计等。
其中，控制系统的建立是电机控制的基础，它包括建立数学模型、确定控制目标等。
二、电机控制的常用方法1. 开环控制开环控制是指在控制过程中没有反馈信号的控制方式。
它根据预先设定好的控制量来控制电机的运行状态。
开环控制简单直接，但是对于外界干扰和参数变化敏感。
2. 闭环控制闭环控制是指在控制过程中通过反馈信号来实现对电机运行状态的控制。
它可以根据实际情况对控制量进行修正，提高控制的精度和稳定性。
闭环控制常用的方法有PID控制、模糊控制、自适应控制等。
3. 调速控制调速控制是电机控制的一种常见方式，它可以实现对电机转速的调节。
调速控制可以通过改变电机的电压、频率、极数等参数来实现。
4. 位置控制位置控制是指对电机的位置进行控制。
它可以通过编码器等装置来获取电机的位置信息，并根据设定的位置目标来控制电机的运行。
5. 力矩控制力矩控制是指对电机的输出力矩进行控制。
它可以根据实际需要来调节电机的输出力矩，以满足不同的工作要求。
三、电机控制的实际应用电机控制在工业生产中有着广泛的应用。
例如，电机控制可以用于机械加工中的数控机床，通过控制电机的运行状态来实现对工件的加工；电机控制还可以用于电梯、风扇等家用电器中，通过控制电机的转速和运行状态来实现不同的功能。
《控制电机(第2版)》李光友(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，李光友等编著）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= , ,100，3. 伺服电动机型号为70SZ54，,V 110U U ,W 55P f N N ===效率m i n /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Ф =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= 。
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 杨渝钦主编 习题解答
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）
• 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.
•
（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， Tem T1 T2 0
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。 措施见教材p44
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
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，
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
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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
控制电机思考题(想不挂科的看看吧)
控制电机思考题一．填空题（每题2分）：1．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___________________________。
2．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、__________ ________________________，______________________________。
3．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．自整角机若按运行方式不同可分为__________自整角机和__________自整角机。
7．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。
8．为了减少振荡，自整角机可以安装阻尼装置。
转子铁心中安置________________，称为电阻尼；在接收机的轴上装_________________称为机械阻尼。
9．交流伺服电动机的控制电压U k 增大时，电动机转速________；当U k 反相时，电动机转速________。
10．在工程实际中，没有相差90˚相位的电源时，交流伺服电动机的电源可采用以下方法移相：利用三相电源的相电压和线电压构成、直接取线电压通过系统中的其它元件移相、________________________、________________________________。
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)。
《电机学》(第二版)绪论及第1篇课后习题答案
绪 论Δ0-1 电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？0-2 在图0-3中，当给线圈N 1外加正弦电压u 1时，线圈N 1 和 N 2 中各感应什么性质的电动势？电动势的大小与哪些因素有关？0-3 感应电动势=e dtd ψ-中的负号表示什么意思？Δ0-4 试比较磁路和电路的相似点和不同点。
0-5 电机运行时，热量主要来源于哪些部分？为什么用温升而不直接用温度表示电机的发热程度？电机的温升与哪些因素有关？0-6 电机的额定值和电机的定额指的是什么？0-7 在图0-2中，已知磁力线l 的直径为10cm ，电流I 1 = 10A ，I 2 = 5A ，I 3 = 3A ，试求该磁力线上的平均磁场强度是多少？∨0-8 在图0-9所示的磁路中，线圈N 1、N 2中通入直流电流I 1、I 2，试问： （1） 电流方向如图所示时，该磁路上的总磁动势为多少？（2） N 2中电流I 2反向，总磁动势又为 多少？（3） 若在图中a 、b 处切开，形成一空气隙δ，总磁动势又为多少？ （4） 比较1、3两种情况下铁心中的B 、H 的 相对大小，及3中铁心和气隙中H 的相对大小？图0-9 习题0-8附图解：1）22111N I N I F -= 2）22112N I N I F +=3）221113N I N I F F -==不变4）由于31F F =，而31m m R R <<，所以31φφ>>，31B B >>，31H H >>。
在3）中，δB B Fe =，由于0μμ>>Fe ，所以0μμδδB H B H Fe Fe Fe =<<=∨0-9 两根输电线在空间相距2m ，当两输电线通入的电流均为100A 时，求每根输电线单位长度上所受的电磁力为多少？并画出两线中电流同向及反向时两种情况下的受力方向。
解：由H B I R H 0,2.μπ==，得每根输电线单位长度上所受的电磁力为m N lI RIBlI f .1022110010423270--=⨯⨯⨯⨯===πππμ当电流同向时，电磁力为吸力；当电流反向时，电磁力为斥力。
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控制电机（2版）思考题与习题参考答案（机械工业出版社，李光友等编著）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= , ,100，3. 伺服电动机型号为70SZ54，,V 110U U ,W 55P f N N ===效率m i n /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Ф =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。
调节特性是指电磁转矩不变时，转速随控制信号变化的关系。
由公式可知，n 与 为非线性关系，不利于精确调速。
6. 若直流伺服电动机的励磁电压下降，对电机的机械特性和调节特性将会产生哪些影响?答：电枢控制时，若励磁电压下降， 减小，k 增大，机械特性变软，始动电压变大。
7. 电枢控制的直流伺服电机，当控制电压和励磁电压都不变时，电机轴上的负载转矩减小，试问这时电机控制电流a I 、电磁转矩e T 和转速n 都会有哪些变化？并说明由原来的稳态到达新稳态的物理过程。
答：励磁电压不变，可近似认为 不变。
负载转矩减小时， 减小，由 得 减小，U= ，转速升高。
物理过程：负载转矩减小时，瞬时电磁转矩大于负载转矩，电动机加速，反电动势升高，电流下降，电磁转矩下降，直到新的转矩平衡后进入稳态。
8. 直流伺服电动机的机械特性为什么是一条下倾的直线？为什么放大器的内阻越大，机械特性就越软?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，，和都是常数，转速 和电磁转矩 之间是线性关系，且随着电磁转矩 的增加，转速 下降，因此机械特性是一条下倾的直线。
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，直线斜率就越大，机械特性就越软。
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。
发电机：电磁转矩与转速方向相反，机械能转化为电能。
反接制动：电磁转矩与转速方向相反，电能和转子机械能转化为电机内部的热能。
能耗制动：电磁转矩与转速方向相反。
转子机械能转化为电机内部的热能。
11. 试述机电时间常数的物理意义。
答：电动机在空载状态下，励磁绕组加额定励磁电压，电枢加阶跃额定控制电压，转速从零升到理想空载转速的63.2%所需的时间。
12. 直流伺服电动机当转速很低时会出现转速不稳定现象，简述产生转速不稳定的原因及其对控制系统产生的影响。
答：电枢齿槽的影响，电枢接触压降的影响，电刷和换向器之间摩擦的影响。
造成控制系统误差。
13. 一台直流伺服电动机带动恒转矩负载（即负载转矩保持不变），测得始动电压V 4U a0 ，当电枢电压为50V 时，其转速为1500r/min ，若要求转速达到3000r/min ，试问要加多大的电枢电压?解： 由题意， ， ，代入数据得U=96V14. 一台直流伺服电动机，其额定电枢电压和励磁电压都为110V ，额定电枢电流为0.46A ，额定转速为3000r/min ，额定转矩为09.0 N ·m ，忽略空载阻转矩0T 。
要求：（1）绘出电枢电压为110V 和80V 时的机械特性曲线；（2）当负载转矩为08.0 N ·m 电枢电压为80 V 时电机的转速；（3）对应于该负载和电压下的堵转转矩K T 和始动电压a0U 。
解：（1）由 得，，r/minr/min曲线略。
（2）0.08=1806 r/min （3）15. 已知一台直流伺服电动机的电枢电压V 110U a =，空载电流A 055.0I a0=，空载转速r/min 4600n 0='，电枢电阻Ω80R a =，试求：（1）当电枢电压V 5.67U a =时的理想空载转速0n 和堵转转矩K T ；（2）该电机若用放大器控制，放大器的内阻Ω80R =，开路电压V 5.67U i =，求这时的理想空载转速0n 和堵转转矩K T 。
解：（1） ，，r/min（2）r/min第二章 交流感应伺服电动机1．空心杯形转子两相感应伺服电动机与笼型转子感应伺服电动机相比，在结构与原理上有何异同?答：笼型转子感应伺服电动机的结构与普通笼型感应电动机相似，只是定子为两相绕组，并且为了减少转子的转动惯量，需做得细而长。
空心杯型感应伺服电动机的定子分成外定子和内定子两部分。
外定子部分与笼型转子感应伺服电动机相同，在铁心槽中嵌有空间相距90°电角度的两相交流绕组，而内定子铁心中一般不放绕组，仅作为磁路的一部分，以减少主磁通磁路的磁阻。
内、外定子之间有细长的空心转子装在转轴上，空心转子做成杯子形状，所以称为空心杯型转子。
空心杯型和笼型感应伺服电机在原理上是相同的，杯型转子可以看做是导条数目非常多、条与条之间紧靠在一起、而两端自行短路的笼型转子。
2．两相感应伺服电动机的转子电阻为什么必须足够大?转子电阻是不是越大越好？为什么?答：为了得到尽可能接近线性的机械特性，并实现无“自转”现象，两相感应伺服电机必须具有足够大的转子电阻。
转子电阻并非越大越好。
如果转子电阻过大，会导致转子中的电阻损耗增加，电机的转矩减小，效率降低。
3．什么是“自转”现象?对两相感应伺服电动机，应该采取哪些措施来克服“自转”现象?为了实现无“自转”现象，单相供电时应具有怎样的机械特性?答：两相感应伺服电机正常励磁，在控制电压作用下以一定转速运行，当无控制信号时，电机应该立即停转，若电机仍能以某一转速继续旋转，则会造成失控，称为“自转”现象。
为了克服“自转”现象，首先在设计上转子电阻必须足够大，以使正向旋转磁场产生最大转矩对应的转差率s m+>1；另外，在制造过程中还应该避免因工艺不良造成控制电压切除后的气隙磁场不是单相脉振磁场，而是稍有椭圆的旋转磁场。
为了实现无“自转”现象，单相供电时电机的合成电磁转矩在整个电动机运行范围内均应为负值，即在整个机械特性曲线上转速与电磁转矩符号始终相反，此时机械特性位于第二、四象限。
4．两相绕组有效匝数不等的两相感应伺服电动机，若外施两相对称电压，电机中能否得到圆形旋转磁场？若要产生圆形旋转磁场，两相绕组的外施电压应满足什么条件？答：对于两相绕组有效匝数不等的两相感应伺服电动机，若外施两相对称电压，电机中不能得到圆形旋转磁场。
若要产生圆形旋转磁场，两相电压的比值应等于两相绕组的有效匝90。
数比，且相位上相差5．幅值控制的两相感应伺服电动机，若有效信号系数αe由0变化到1，电机中的正序、负序磁动势的大小将如何变化？答：在幅值控制的两相感应伺服电动机中，若有效信号系数αe为0，在满足无“自转”现象的条件下，电机转速为0，此时正、负序磁动势大小相等，合成磁动势为脉振磁动势；若有效信号系数αe为1，则合成磁动势为圆形旋转磁动势，即只有正序磁动势，负序磁动势幅值为零；若有效信号系数0<αe<1，则合成磁动势为椭圆形旋转磁动势，负序磁动势的幅值小于正序磁动势幅值，并且随着有效信号系数αe的增大，负序磁动势的幅值逐渐减小。
6．幅值控制的两相感应伺服电动机，当有效信号系数αe≠1时，理想空载转速为何低于同步转速？当控制电压降低时，电机的理想空载转速为什么随之降低?答：对于幅值控制的两相感应伺服电动机，当有效信号αe小于1时，伺服电动机将产生椭圆形的旋转磁动势，气隙磁场为椭圆形旋转磁场。
由于反向旋转磁场的存在，将会产生一个制动转矩。
当正序旋转磁场产生的电磁转矩与负序磁场产生的制动转矩相等时，合成电磁转矩等于0，对应于电动机的理想空载状态，相应的转速即为理想空载转速，显然这一转速低于同步速。
当控制电压降低时，有效信号系数变小，磁场的椭圆度变大，反向旋转磁场及相应的制动转矩增大，因此电机的理想空载转速随之降低。
7．幅值控制的两相感应伺服电动机，有效信号系数αe=1时，电机的理想空载转速是多少？若采用幅值-相位控制，并按起动时获得圆形旋转磁场选择电容和控制绕组电压，电机的理想空载转速能否达到同步转速？为什么？答：对于幅值控制的两相感应伺服电机，当有效信号系数αe=1时，理想空载转速等于同步转速。
对于幅值-相位控制的两相感应伺服电机，若按起动时获得圆形旋转磁场选择电容和控制绕组电压，电机的理想空载转速达不到同步转速。
因为当电动机旋转后便成为椭圆型旋转磁场，由于反向旋转磁场产生的反向转矩的作用，理想空载转速将低于同步转速。
8．两相感应伺服电动机为何常采用中频电源供电？答：为了提高控制精度，希望伺服电动机的调节特性为线性。
但两相感应伺服电动机调节特性的线性度较差，只在转速很低（转速标么值很小）时近似为线性关系。
因此为了使伺服电动机能工作在调节特性的线性范围内，应使其始终在较小的转速标么值下运行，这样，为了提高电机的实际运行转速，就需提高伺服电动机的同步转速，所以常采用中频电源供电。
9．如何改变两相感应伺服电动机的转向? 为什么?答：当控制电压相对于励磁电压的相位由滞后变为超前（或反之），电机的转向就会改变。