江西理工大学微特电机课程复习要点

1.微特电机在国民经济各个领域中的应用十分广泛，主要有、、
、、、及等方面。

2.根据微特电机的用途，可以将其分为用和用微特电机两大类。

3.驱动用微特电机的主要任务是，控制用微特电机的主要任务
是。

4.根据控制用微特电机在自动控制系统的功能，可分
为、、、及五大类。

5.伺服电动机也称为电动机，它将电压信号转变为电机转轴的或
输出。

6.按转子结构的不同，同步伺服电动机可分为、、三种。

7.交流异步伺服电动机有、、及四种控制方法。

8.直流测速发电机产生误差的原因主要有、、、
及。

9.自动控制系统对测速发电机的要求主要有、、。

10.步进电动机的种类很多，主要有、、三种。

11.步进电机的矩角特性是指：。

12.自整角机中的接收机的阻尼装置有两种：和。

13.自整角机按其输出量不同可分为和自整角机两类。

14.旋转变压器按其在控制系统的不同用途可分为和旋转变压器
两类。

15.永磁无刷直流电动机主要由、、三部分组成。

16.单相交流串励电动机具有、和等优点。

17.双凸极电机主要包括和电机。

18.力矩式自整角机的发送机和接收机的励磁绕组接入励磁，三相整步绕组
彼此对应连接；控制式自整角机发送机的励磁绕组匝数越多，磁密，接收机转子上装设的正弦绕组作为。

19.步进电动机的相数和转子齿数越多，则步距角越，在脉冲频率一定时转
速。

20.两相伺服电动机的控制方式有以下三种：、、和。

21.两相伺服电动机，其定子两相绕组在空间相距电角度，定子绕组中的一相作
为，运行时接至交流电源上；另一相作为，输入控制电压。

22.自整角机在协调位置附近，当失调角为时的输出电压值，称为比电
压，比电压值越大，说明系统的灵敏度越。

23.步进电动机的单脉冲运行是指时的运行方式；步进电动机
的起动频率是指它在一定负载转矩下能够不失步起动的脉冲最高频率。

24.微特电机的发展趋势大致有哪几个方面？
25.直流测速发电机按励磁方式分有哪几种？各有什么特点？
26. 什么是异步测速发电机的剩余电压？简要说明剩余电压产生的原因及其减小的
方法。

27. 为什么异步测速发电机的转子都用非磁性空心杯结构，而不用鼠笼结构？
28. 自动控制系统对伺服电动机的要求主要包括哪些方面？
29. 简述直流力矩电动机的性能特点。

30. 如何控制步进电动机输出的角位移或线性位移量？步进电机有哪些优点？
31. 简要说明旋转变压器产生误差的原因和改进方法。

32. 无刷直流电动机与普通直流电动机相比有何区别？
33. 如何改变开关磁阻电机的转矩方向？改变电机绕组电流的极性能够改变转矩方
向吗？
34. 如图1所示为直流伺服电动机的工作原理图，略去电刷接触压降，假设电机转速
为n 、电枢电压为U a 、励磁磁通为φ、电枢电流为I a ，电枢绕组电阻为R a ，试分析阐述此电机调速原理，若直流伺服电动机的励磁电压U f 下降，对电机的机械特性和调节特性会有哪些影响？
图1 直流伺服电动机工作原理图
35. 直流测速发电机带负载工作原理图见图2，请问直流测速发电机的输出特性在什
么条件下是线性特性？产生误差的原因和改进的方法是什么？
图2 直流测速发电机带负载工作原理图
36. 图3给出了单相串励电动机的电磁关系，试分析单相串励电动机中有哪几种感应
电动势？它们分别是由什么磁通感应产生的？
L
R U
图3 单相串励电动机的电磁关系图
37. 如图所示为8/6极开关磁阻电机与驱动电路，试阐述其工作原理。

图4 8/6极开关磁阻电机
38. 试分析控制式自整角机的工作原理。

图2 控制式自整角机工作原理图
39. 对于如图3(a)所示的三相三状态无刷直流电动机，试分析利用原位置传感器进行
反转控制的原理，其中图(b)给出了C 相通电情况下反转时遮光板位置与通电相a I &
&
关系。

(a) 无刷直流电动机瞬时转子位置
(b) C 相通电 图3无刷直流电动机
40. 图4所示为单相串励电动机原理图，试阐述其工作原理。

图4单相串励电动机
41. 何为反应式步进电动机的步距角？它与哪些因素有关？六相12极步进电动机，
若在单六拍及单十二拍通电方式下，步距角各为多少？
42. 正余弦旋转变压器二次侧完全补偿的条件是什么？一次侧完全补偿的条件又是
什么？试比较采用二次侧和一次侧补偿各有哪些缺点？
(a) 二次侧补偿
(b) 一次侧补偿
图2正余弦旋转变压器
R q 1Z
l
2l 1Z l
u
3
43.画出直流伺服电动机的调节特性线，并说明其电枢控制时始动电压是什么？
44.试完成一次侧补偿的正余弦旋转变压器的接线图，并说明其工作原理。

图1 正余弦旋转变压器工作原理图
45.影响反应式步进电动机步距角的大小和哪些因素有关？若有一台五相反应式步
进电动机，其步距角为1.5度/0.75度，试求转子齿数Z r 应为多少？
6-2、正余弦旋转变压器二次侧完全补偿的条件是什么？一次侧完全补偿的条件又是什么？试比较采用二次侧补偿和一次侧补偿各有哪些特点？
答：二次侧补偿是把二次侧补偿绕组接上一个与负载阻抗相等的阻抗；一次侧补偿是把一次侧补偿绕组接上一个与电源内阻抗相等的阻抗或直接短接；二次侧补偿随着负载阻抗的变化，补偿绕组的阻抗要跟着发生改变使其相等，才能达到完全补偿的目的；单独一次全补偿时，负载阻抗的改变不影响其补偿程度，即与负载阻抗的改变无关。

6-5、简要说明旋转变压器产生误差的原因和改进方法。

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6-1、正余弦旋转变压器在负载时输出电压为什么会发生畸变？如何解决？
答：原因在于负载电流产生的交轴磁场。

为消除畸变，就必须在负载时对电机中的交轴磁势予以补偿。

通常可采用二次侧补偿和一次侧补偿方法。

5-3、力矩式自整角机的接收机中整步转矩是如何产生的，它与哪些因素有关？
力矩式自整角机的失调角定义为发送轴和接收轴的转角差θ。

接收机定子交轴磁密Bq（即与转子绕组轴线垂直的分量）与其励磁磁密相互作用产生整步转矩。

整步转矩与失调角θ的正弦函数成正比，在失调角很小时，Tem近似与失调角θ成正比。

凸极式自整角机的整步转矩由两个不同性质的分量所组成，一个是整步绕组中的电
流和励磁绕组建立的主磁通相互作用而产生的电磁整步转矩
θ
sin
2
2
1
1
q
q
f
Z
X
f
U
K
T=
；
另一个是由于直轴和交轴磁阻不同而引起的反应转矩
θ
sin2
T
m
2
2
=
T。

隐极式自整角
机无反应整步转矩，只有电磁整步转矩。

5-1、自整角机的整步绕组嵌放在转子上和定子上,各有何利弊?
自整角机的三相整步绕组和单相励磁绕组哪一个放在定子上，哪一个放在转子上，从工作原理上看是没有区别的，但它们的性能有区别。

当整步绕组嵌放在定子上而励磁绕组放在转子上时，自整角机有两组集电环和电刷，摩擦转矩较小；转子为凸极，转子重量不易平衡；即使转子处于协调位置，电刷和集电环也要长期通过励磁电流，容易因接触电阻损耗引起过热烧坏集电环。

所以，这种结构（凸极转子）适用于容量较小的力矩式自整角机。

当整步绕组嵌放在转子上而励磁绕组放在定子上时，自整角机有3组集电环和电刷，摩擦转矩较大；转子为隐极，转子重量容易平衡；仅当系统存在失调角时，电刷和集电环才有整步电流流过，集电环工作条件较好。

所以，这种结构（凸极定子）适用于容量较大的力矩式自整角机。

5-7、力矩式自整角机为什么采用凸极式结构？而自整角变压器采用隐极式结构？
采用凸极式结构，有利于提高力矩式自整角机的比整步转矩，因为凸极结构会产生一个附加的磁阻整步转矩，它将增大比整步转矩约20%。

而自整角变压器不直接驱动机械负载，并且把单相输出绕组设计成高精度的正弦绕组以降低零位电压。

5-8、控制式自整角机的工作原理。

控制式自整角机的工作原理可以由左图来说明。

图中由结构、参数均相同的两台自整角机构成自整角机组。

一台用来发送转角信号，它的励磁绕组接到单相交流电源上，称为自整角发送机，用ZKF表示。

另一台用来接收转角信号并将转角信号转换成励磁绕组中的感应电动势输出，称之为自整角接收机，用ZKJ表示。

两台自整角机定子中的整步绕组均接成星形，三对相序相同的相绕组分别接成回路。

4-3、何为反应式步进电动机的步距角？它与哪些因素有关？六相12极步进电动机，若在单六拍、双六拍和单双十六拍通电方式下，步距角各位多少？
答：每输入一个控制脉冲信号转子转过的角度，称为反应式步进电动机的步距角。

步距角的大小与转子齿数和运行拍数成正比。

步距角如果用电角度表示，则它只与运行拍数成反比，即六相12极步进电动机在单六拍、双六拍时其步距角电角度为60°，而在单、双十二拍时其步距角电角度为30°。

3-2、直流测速发电机带负载工作，其输出特性在什么条件下是线性特征？产生误差的原因和改进的方法是什么？答：测速发电机输出电压和转速的关系称为输出特征性即Ua=f(u) 当不考虑电枢反应，且认为Φ、Ra 和Rl都能保持为常数，斜率
C=LRRaKe+1也是常数，输出特性便有线性关系。

原因：1.电枢反应的影响：（1）对电磁式直流测速发电机，在定子磁极上安装补偿绕组Wc。

（2）在设计电机时，选择较小的线负荷和较大的空气隙。

（3）在使用时，转速不应超过最大线性工作转速，所以负载电阻不应小于最小负载电阻。

2.电刷接触电阻的影响，为了减小电刷接触电压的影响，缩小不灵敏区，在直流测速发电机中，常常采用导电性能好的黄铜-石墨电刷或含银金属电刷。

实际使用时，选用较大的负载电阻和适当的转子转速。

3.电刷位置的影响。

4.温度的影响：1设计电机时，磁路比较饱和，使励磁电流的变
化所引起磁通的变化较小2在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流；对测试精度要求比较高的场合，可在励磁回路中串联具有负温度系数的热敏电阻并联网络3励磁回路由恒流源供电。

5.纹波的影响：增加每条支路中串联的元件数，可以减小纹波；电枢采用斜槽结构。

3-7、异步测速发电机输出特性存在线性误差的主要原因有哪些?怎样确定线性误差的大小? 答：异步测速发电机理想的输出特性也是一条直线，但实际上并非如此。

引起误差的主要原因是：dΦ&的大小和相位都随着转速而变化，负载阻抗的大小和性质，励磁电源的性能，温度以及剩余电压，其中剩余电压是引起误差的主要原因。

将实际输出电压与理想（线性）输出电压的最大差值mU∆与对应最大转速maxn（技术条件规定的）的最大理想（线性）输出电压m2U之比定义为线性误差。

即：%1002×∆=mmUUδ
3-8、何为线性误差、相位误差、剩余电压和输出斜率？
线性误差：实际输出电压与线性输出电压的最大差值与对应最大转速（技术条件规定的）的线性输出电压之比的百分数，称为线性误差。

即：%100max2max×∆=LTxUUδ相位误差：在规定的转速范围内，输出电压与励磁电压之间的相位移ϕ∆称为相位误差。

剩余电压：当测速发电机的励磁绕组已经供电，转子处于不动状态下输出绕组所产生的电压称为剩余电压，剩余电压又称零速电压。

输出斜率：输出斜率通常指规定为转速1000r/min时的输出电压nu。

3-9、什么是交流异步测速发电机的剩余电压？产生剩余电压的主要原因有哪些（答出其中四个原因就可以）？答：交流异步测速发电机当励磁绕组加电压而转子处于静止状态时，输出绕组产生的电压称为剩余电压。

产生剩余电压的主要原因有：磁路不对称、气隙不均匀、输出绕组与励磁绕组不正交、以及温升增加、绕组匝短路，绕组端部藕合，铁芯片间短路、转子杯材料不均匀、形状不规格等。

3-11、简述霍尔无刷直流测速发电机的工作原理,并说明为什么输出电压不含脉动成分,而且也无剩余电压。

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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。

2-3、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的影响？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，
影响其快速性。