控制电机课后习题
机电传动控制例题+课后习题答案+华科+第四版
TL T KtI a C
I a
I a E
E U I a Ra E E1
注意：从
U Ra C
不能判断E是如何变化的 E K en
52.5
T
3.15 解：（1） IN=PN/NUN=2200/0.8 ×110=25A （2）求IfN=Uf/Rf=110/82.7=1.33A （3）Pf= Uf IfN=110 ×1.33=0.146kw （4）TN=9.55 × PN/nN=9.55 ×2200/1500=14N.m （5）E= KeN nN=UN-INRa=110-25 ×0.4=100V （6）IST= UN/Ra=110/0.4=275A （7） IST=UN/（Ra+RST）2 IN RST UN/2 IN- Ra=110/2 ×25-0.4=1.8
• 例5-2 有一台三相四极的异步电动机， • 其额定技术数据为nN=1440r/min，R2，E20=20V， • 试求：(l)电动机的同步转速n0 ：(2)电动机启动时的转子电流 I2st ： • (3)电动机在额定转速时转子电动势的频率f2N； • (4)电动机在额定转速时的转子电流 I2N E20 20 • 解 (1) n0=60f1/P=60×50/2=1500r/min 242.5 A I 2 st 2 2 • (2) R2 X 20 0.022 0.082 •
(1)估算Ra
K e N U N I N RN / nN
5.5 103 PN U N Ra 0.51 I 0.51 220 31 0.71 UN IN N
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制是一门涉及机械、电气和控制等多领域知识的重要学科，对于相关专业的学生和从业者来说，掌握这门课程的知识至关重要。
而课后习题的答案则是检验学习成果、加深理解的重要工具。
以下为您提供机电传动控制第五版的课后答案，希望能对您的学习有所帮助。
第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转以及各种生产工艺过程的要求，以满足生产的需要，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统由哪些部分组成？答：机电传动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制系统和电源等部分组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；传动机构用于传递动力和改变运动形式；生产机械是工作对象；控制系统用于控制电动机的运行状态；电源则为整个系统提供电能。
3、机电传动系统的运动方程式是什么？其含义是什么？答：运动方程式为 T M T L ＝J(dω/dt) 。
其中，T M 是电动机产生的电磁转矩，T L 是负载转矩，J 是转动惯量，ω 是角速度，dω/dt 是角加速度。
该方程式表明了机电传动系统中电动机的电磁转矩与负载转矩之间的平衡关系，当 T M ＞ T L 时，系统加速；当 T M ＜ T L 时，系统减速；当 T M ＝ T L 时，系统以恒定速度运行。
第二章机电传动系统的动力学基础1、为什么机电传动系统中一般需要考虑转动惯量的影响？答：转动惯量反映了物体转动时惯性的大小。
在机电传动系统中，由于电动机的转速变化会引起负载的惯性力和惯性转矩，转动惯量越大，系统的加速和减速过程就越困难，响应速度越慢。
因此，在设计和分析机电传动系统时，需要考虑转动惯量的影响，以确保系统的性能和稳定性。
2、多轴传动系统等效为单轴系统的原则是什么？答：多轴传动系统等效为单轴系统的原则是：系统传递的功率不变，等效前后系统的动能相等。
3、如何计算机电传动系统的动态转矩？答：动态转矩 T d ＝ T M T L ，其中 T M 是电动机的电磁转矩，TL 是负载转矩。
电机控制技术 罗文广课后习题答案
电机控制课后习题（部分答案）1-1.负载转矩的折算原则是什么？负载飞轮矩的折算是什么？答：负载转矩折算的原则是折算前后的功率不变；负载飞轮矩折算的原则是折算前后的动能不变。
1-2.什么是负载特性？什么是电动机的机械特性？答：电力拖动系统的负载转矩特性简称负载特性是指生产机械的负载转矩与转速的关系，典型的负载特性有恒转矩负载、通风机与泵类负载和恒功率负载等。
电动机的机械特性是电动机的输出扭矩与其转速之间的关系。
1-3. 电力传动系统稳定运行的充分必要条件是什么？答：为了保证电力系统稳定运行，电力系统必须满足以下要求：(1)为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功、无功备用容量，并有必要的调节手段。
在正常负荷波动和调节有功、无功潮流时，均不应发生自发振荡。
(2)要有合理的电网结构。
(3)在正常方式(包括正常检修方式)下，系统任意一个元件(发电机、线路设备、变压器、母线)发生单一故障时，不应导致主系统发生非同步运行，不应发生频率崩溃和电压崩溃。
(4)在事故后经调整的运行方式下，电力系统仍应有符合规定的静稳定储备，其他元件按规定的事故过负荷运行。
(5)电力系统发生稳定破坏时，必须有预定措施，以缩小事故范围减少事故损失。
2-1.分析并比较交、直流电动机的特点？答：课本38页，表3-12-2.直流电动机有哪些励磁方式？各种励磁方式分别有何特点？答；直流电动机的励磁方式有他励、并励、串励和复励等。
他励式的特点是励磁绕组单独接其他直流电源，这样励磁电流由该电源供给；并励式的特点是励磁绕组和电枢绕组并联，接同一个直流电源，励磁绕组上的电压就等于电枢绕组的端电压；串励式的特点是励磁绕组与电枢绕组串联连接，这样励磁绕组的电流就等于电枢绕组的电流；复励方式的特点是有两套励磁绕组：一套是与电枢绕组并联的并励绕组，另一套是与电枢绕组串联的串励绕组。
若串励绕组产生的磁动势与并励绕组产生的磁动势方向相同，就称为积复励式；若方向相反，则称为差复励式。
控制电机与特种电机课后答案第4章
控制电机与特种电机课后答案第4章思考题与习题1. 旋转变压器由_________两大部分组成。
( )A.定子和换向器B.集电环和转子C.定子和电刷D.定子和转子2. 与旋转变压器输出电压呈一定的函数关系的是转子( )。
A.电流B. 转角C.转矩D. 转速3(旋转变压器的原、副边绕组分别装在________上。
( )A(定子、转子 B.集电环、转子 C.定子、电刷 D. 定子、换向器4(线性旋转变压器正常工作时，其输出电压与转子转角在一定转角范围内成________。
5、试述旋转变压器变比的含义, 它与转角的关系怎样?6、旋转变应器有哪几种?其输出电压与转子转角的关系如何,7、旋转变压器在结构上有什么特点?有什么用途。
8、一台正弦旋转变压器，为什么在转子上安装一套余弦绕组?定子上的补偿绕组起什么作用? 9、说明二次侧完全补偿的正余弦旋转变压器条件，转子绕组产生的合成磁动势和转子转角α有何关系。
10、用来测量差角的旋转变压器是什么类型的旋转变压器?11、试述旋转变压器的三角运算和矢量运算方法.12、简要说明在旋转变压器中产生误差的原因和改进方法。
答案1. D2. B3. A4. 正比5.旋转变压器的工作原理和一般变压器基本相似，从物理本质来看，旋转变压器可以看成是一种能转动的变压器。
区别在于对于变压器来说，其原、副边绕组耦合位置固定，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的原、副边绕组分别放置在定、转子上，由于原边、副边绕组间的相对位置可以改变，随着转子的转动，定、转子绕组间的电磁耦合程度将发生变化，电磁精确程度与转子的转角有关，因此，旋转变压器能将转角转换成与转角成某种函量关系的信号电压。
输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。
6.按着输出电压和转子转角间的函数关系，旋转变压器主要可以分:正、余弦旋转变压器(代号为XZ)和线性旋转变压器(代号为XX)、比例式旋转变压器(代号为XL)，矢量旋转变压器(代号为XS)及特殊函数旋转变压器等。
机电传动控制课后习题答案完整版
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。
TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=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）TMTLTM=TLTM< TLTM-TL>0说明系统处于加速。
TM-TL<0 说明系统处于减速T M T L T M T LT M> T L M>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。
控制电机课后练习题含答案
控制电机课后练习题含答案一、选择题1.下列哪一个模块可以用于控制电机的转速和方向？A. 蓝牙模块B. 光敏电阻模块C. 直流无刷电机驱动模块D. 温湿度传感器模块正确答案：C2.下列哪一个语句可以将电机停止转动？A. digitalWrite(IN1, HIGH);B. digitalWrite(IN2, HIGH);C. digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);D. digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW);正确答案：D3.控制电机转速的方法有哪些？A. 改变电机的电压B. 改变电机的电流C. 改变电机的载荷D. 改变电机内部的导体数量正确答案：A二、填空题1.请用代码实现使用直流无刷电机驱动模块控制电机逆时针旋转。
digitalWrite(IN1, HIGH);digitalWrite(IN2, LOW);2.请用代码实现使用直流无刷电机驱动模块控制电机转速为50。
analogWrite(EN, 50);3.控制电机转速的单位是________。
正确答案：千转每分钟（RPM）三、简答题1.请简述直流无刷电机驱动模块控制电机转速的原理。
直流无刷电机驱动模块通过模拟方式控制电机转速，具体过程如下：–通过控制电机的输入电压来改变电机的转速；–使用PWM调制技术控制电机的输入电压，在不同的电压下引起电机的负载不同，从而改变其转速；–调整占空比大小以改变电机的转速；2.对于一个电机，它的转速越快，那么其________会越大。
正确答案：反电动势。
3.在控制电机转速时，如何实现电机的平滑加速和减速？可以采用线性加速和减速的方式，根据一定规律逐步改变PWM信号的占空比。
四、编程题使用Arduino UNO板卡和直流无刷电机驱动模块控制一个电机完成以下功能：•每隔1秒钟逆时针旋转3秒；•每隔2秒钟顺时针旋转2秒。
电机与电器控制技术课后习题答案
第1章直流电机及电力拖动习题答案1.简述直流电动机的工作原理、主要结构及各部分的作用。
答：1）直流电动机的工作原理：直流电动机的工作原理是基于电磁力定律的。
若磁场B x与导体互相垂直，且导体中通以电流i，则作用于载流导体上电磁力f。
此电磁力与转子半径之积即为电磁转矩。
该电磁转矩使电动机旋转。
通过换向器和电刷的作用，流经线圈的电流方向改变，这样导体所受的电磁力方向不变，从而保持电动机沿着一个固定的方向旋转。
2）直流电机主要由定子和转子部分组成。
定子主要由主磁极、机座、换向磁极、电刷装置和端盖组成。
主磁极的作用是产生恒定、有一定空间分布形状的气隙磁通密度。
整体机座是用导磁效果较好的铸钢材料制成，该种机座能同时起到导磁和机械支撑作用。
换向极用来改善直流电机的换向。
电刷装置把电机电枢中的电流与外部静止电路相连或把外部电源与电机电枢相连。
电刷装置与换向片一起完成机械整流，把电枢中的交变电流变成电刷上的直流或把外部电路中的直流变换为电枢中的交流。
2.直流电机的电枢绕组的连接方式中单叠绕组和单波绕组各有何特点？答：单叠绕组的特点是相邻元件相互叠压，合成节距与换向节距均为1，即y=y k=1。
单叠绕组有以下特点：1）同一主磁极下的元件串联在一起组成一个支路，这样有几个主磁极就有几条支路，主磁极对数等于之路对数，p =a。
2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使支路感应电动势最大。
3）电刷间电动势等于并联支路电动势，即等于每条并联支路中每根导体电动势之和。
4）电枢电流等于各并联支路电流之和。
单波绕组：线圈连接呈波浪形，所以称作波绕组。
单波绕组直接相连的两个线圈的对应边不是在同一个主磁极下面，而是分别处于相邻两对主磁极中的同极性的磁极下面，合成节距约等于两个极距。
单波绕组只有一对并联支路，支路对数与磁极对数p无关，即a=1。
3.直流电机的励磁方式有几种？画图说明。
答：励磁方式分为他励、并励、串励和复励。
a)b)c)d)a）他励b）并励c）串励d）复励4.什么是电枢反应，对电机有何影响？答：电枢磁场对主磁场的影响称为电枢反应。
控制电机中国电力出版社(习题解答)谢卫 答案
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。
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，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，这个脉振磁场将在输出绕组中产生感应电动势，即式中，为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时在输出绕组中感应电动势的有效值。
设在励磁绕组S1—S2中感应电动势的有效值为，则旋转变压器的变比为这样•U(a)(b)1•U D•Φ⎩⎨⎧==θθsin cos 2R22R1E E E E 2E D•ΦD•Φ1E 12u E E k =⎩⎨⎧==θθsin cos1u 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。
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，所以上式表明，旋转变压器空载时其输出电压分别是转角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。
例如在图1-2中，正弦输出绕组R3—R4接有负载，其输出电压如图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。
电机与控制作业一(含习题解答)
《电机与控制》作业一（含习题解答）1. 直流电机定转子各由哪些主要部件组成？各部件的主要作用是什么？直流电机由定子和转子两部分组成。
定子部分包括∶（1）主磁极由主极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成，它的作用是建立主磁场。
（2）换向（附加）极由换向极铁心和套在上面的换向极绕组组成，用来改善直流电机的换向。
（3）电刷装置由电刷、刷握和汇流条组成，它是将直流电引入或引出电枢的装置。
（4）机座即电机定子外壳，起固定与支撑的作用，同时又是主磁路的一部分。
（参照教材图1-1）2. 直流电机铭牌上的额定功率、额定电压、额定电流，对于发电机和电动机各指什么？直流电机的铭牌数据∶对发电机额定功率指能够输出的最大电功率，额定电压和额定电流指输出的最高电压和最大电流（P N=U N I N）；而对电动机额定功率指能够输出的最大机械功率，额定电压和额定电流指允许输入的最高电压和最大电流（P N=U N I NηN）。
3. 直流电机有哪几种励磁方式？不同励磁方式的电动机如何实现反转？直流电机的励磁方式分为∶他励、并励、串励、复励。
单独改变励磁绕组极性或者电枢绕组极性都可使电机实现反转，如果两者极性同时改变，电机仍将沿原方向运转。
4. 什么叫电枢反应？它对电机产生哪些影响？“电枢反应”就是电枢磁场对主磁场的影响。
产生的影响包括∶使主磁场发生畸变，磁力线不再对称于磁极轴线；物理中线偏离几何中线不再重合，几何中线处磁场不再为0；削弱了主磁场。
这些影响将对直流电机的正常运行产生恶劣作用，必须设法消除。
5. 串励直流电动机有哪些特点？串励直流电动机的机械特性曲线是一条非线性的软特性，当轴上负载为0时电机转速∞，所以串励直流电动机不允许轻载工作；由于它的电磁转矩与电枢电流的平方成正比，所以起动转矩大，过载能力强；由于电枢与励磁绕组串联，通入直流或交流电流电机都不受影响，所以在交流电源情况下亦可正常工作。
6. 直流发电机的电磁转矩与原动机的拖动转矩，电动机的感应电动势与电枢电压之间的方向相同还是相反？各有何物理意义？直流发电机的电磁转矩与原动机输入的拖动转矩方向相反，是一对作用力和反作用力的关系。
《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= 。
机电传动与控制(第四版)第3章课后习题参考答案
第三章3.1 为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗..3.2 并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩余磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励.3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL=常数，当电枢电压附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这是拖动系统中那些要发生变化？T=KtφIa u=E+IaRa当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.4 一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E= E1，如负载转矩TL=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？T=IaKtφ, φ减弱,T是常数,Ia增大.根据EN=UN-IaRa ,所以EN减小.,小于E1.3.5 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：PN=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,ηN=89.5%，试求：①该发电机的额定电流；②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η=ηN）PN=UNIN180KW=230*ININ=782.6A该发电机的额定电流为782.6AP= IN100/ηNP=87.4KW3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。
PN=UNINηN7500W=220V*IN*0.885IN=38.5ATN=9.55PN/nN=47.75Nm3.7一台他励直流电动机：PN=15KW, U N=220V, I N=63.5A, n N=2850r/min,Ra =0.25Ω，其空载特性为：U 0/ V 115 184 230 253 265I f/A 0.442 0.802 1.2 1.686 2.10今需在额定电流下得到150V 和220 V的端电压，问其励磁电流分别应为多少？由空载特性其空载特性曲线.当U=150V时If=0.71A当U=220V时If=1.08A3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN=5.5KW, U N=110V, I N=62A, nN=1000r/min,试绘出它的固有机械特性曲线。
控制电机第二版杨渝钦主编习题解答
(1) n s
60 f p
60 50 1
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
• 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， TemT1T20
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
• 1-13解：
n
Ua Ke
Ra KeKt
Tem
0 4406
Ra KeKt
0.1006
Ra KeKt
44060m
Ra J KeKt
440606.228106
24ms 30ms,满足要求
• 1-16解：
(1)幅值控制时，圆形旋转
磁场，堵转转矩
T ko 1
9 .55 2
ns
U
2 1
Z
2 ck
E 2c E cos （ 2 120 ）
Ea
E2b
E 1a
2 Esin
1
2 120
2
sin
120 2
E
b
E2c
E 1b
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为交流电势和电刷电势直流电势？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。
由于换向器的作用，无论线圈转到何处，电刷都只能通过换向器在一定极性下与导体连接。
例如，电刷a始终与N极下的导体连接，且导体在某一极性下的电位方向不变。
因此，电刷两端获得的电势极性不变，即直流电势。
2.如果图2-1中的电枢逆时针旋转，那么元件电势的方向以及电刷a和B的极性如何？A：在图中所示的时刻，N极下导线AB中的电势方向从B指向A，S极下导线CD中的电势方向从D指向C。
电刷A通过换向器与线圈A端接触，电刷B与线圈D端接触。
因此，电刷a为正极，电刷B为负极。
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.为什么直流转速表的速度不能超过规定的最大速度？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?答复直流电机的电枢电流不仅取决于施加的电压及其自身的内阻，还取决于与速度成正比的反电动势（当？=恒定时）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。
机电传动控制课后习题答案
又，制动瞬间的制动转矩
T Kt IN 9.55Ke IN 9.55 0.208 2 31 123.16 N m
由ns R 2 ns （ UN Ra R 2 ( T )得 KeN 9.55( KeN ) 2
3.10 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5kW,UN=220V, n N=1500r/min, ŋ N=88.5%，试求该电机的额定电流和额定转矩。
PN N UN IN IN PN 7.5 1000 38.52 A NU N 220 88.5% PN
PN TN 9.55 nN 9.55 7.5 1000 47.75 N m 1500
由-n =
UN Ra R 5 TL得 2 KeN 9.55( KeN )
UN 9.55( KeN ) 2 R5 （ n） Ra 0.8 KeN TL 不串电阻时的制动转速： n= UN Ra 220 0.4 TL= 49 1105 r 2 2 min KeN 9.55( KeN ) 0.208 9.55 0.208
第2章 机电传动系统的基础知识
习题与思考 2.3 试列出以下几种情况下（见图2.3）系统的运动方程式，并针对各系统说明： (1) T,TL的性质和符号，并带入运动方程。 (2) 运动状态是加速，减速还是匀速？
T
n
TL T
n
TL T
n
TL
T=TL
T<TL
T>TL
T
n
TL
T
n
TL
T
n
控制电机练习题
直流测速发电机：就物理本质来说，此电机是一种测量转速的微型直流发电机。
从能量转换的角度来看，它把机械能转换成电能，输出直流电；从信号转换的角度来看，它把转速信号转换成与转速成正比的直流电压信号输出，因而可以用来测速。
脉动电势：经换向器换向后，电刷间电势虽然方向不变，但却有很大的脉动，这样的电势不是直流电势。
为了减少电势的脉动程度，实际电机中不是只有一个线圈，而是由很多元件组成电枢绕组。
这些元件均匀分布在电枢表面，并按一定的规律连接。
直流电机总体结构可以分成两大部分：静止部分（定子）和旋转部分（转子）。
定子和转子之间存在间隙称为空隙。
定子由定子铁心、励磁绕组、机壳、端盖和电刷装置等组成。
转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴等组成。
直流测速发电机按照励磁方式划分有两种型式：永磁式和电磁式。
永磁式直流测速发电机按其应用场合不同，可分为普通速度电机和低速电机。
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。
它结构简单，省去励磁电源，便于使用，并且温度变化对励磁磁通的影响也小，但材料价格较贵。
电磁式直流测速发电机的定子励磁绕组由外部电源供电，通电时产生磁场。
自动控制系统对直流测速发电机的要求：（1）输出电压与转速的输出特性应为线性；（2）输出特性的斜率要大；（3）温度变化对输出特性的影响要小；（4）输出电压的纹波要小；（5）正、反转两个方向的输出特性要一致。
直流测速发电机的误差：温度影响、电枢反应影响、延迟换向去磁、纹波和电刷接触压降。
电枢反应的影响：负载电阻越小或转速越高，电枢电流就越大，电枢反应去磁作用越强磁通Φ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，在直流测速发电机的技术条件中给出最大线性工作转速max n 和最小负载电阻值。
在使用时，转速不得超过最大线性工作转速，所接负载电阻不得小于最小负载电阻，以保证线性误差在限定的范围内。
直流电动机的启动性能要求：（1）启动时电磁转矩要大，以利于克服启动时的阻转矩，包括总阻转矩s T 和惯性转矩dt J Ωd ；（2)启动时电枢电流不要太大；（3）要求电动机有较小的转动惯量和在加速过程中保持足够大的电磁转矩，以利于缩短启动时间。
电机拖动自动控制课后答案
第三章习题与答案1．双闭环调速系统在突加给定的起动过程中，转速调节器为什么能迅速达到限幅值，其限幅值是如何整定的？电流调节器是否应达到限幅值，其限幅值是如何整定的？双闭环调速系统在突加给定时，由于电机的机械惯性，转速为零，使转速反馈电压fn U 为零，这时加在转速调节器输入端的偏差电压n U ∆很大，而转速调节器的积分时间常数较小，所以转速调节器的输出能迅速达到限幅值，其限幅值按所要限制的最大电流值来整定，dm gi I U β=。
电流调节器不应达到限幅值，否则将失去调节作用，其限幅值应大于最大的输出控制电压，s fz gdm e K km K R I n C U U +=>。
2．双闭环调速系统对电网及负载扰动，其调节过程的特点是什么？对电网电压的扰动无需等到电机转速发生变化，只要电枢回路电流发生变化时，由电流调节器调节即可，有效减小电机转速的变化。
负载扰动要电机的转速发生变化后，由转速调节器来调节。
3－1开环系统额定静态速降是由什么因素决定的？ 开环系统的静态速降为e d C RI n =∆其中e C 为电机所固有的常数，因此开环系统额定静态速降主要由电机的额定电流、电枢回路总电阻决定。
3．转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是什么？转速负反馈系统能减小稳态速降的原因是闭环系统的自动调节作用。
在开环系统中，当负载电流增大时，电枢电流Id 在电阻R 上的压降也增大，转速就要降下来。
现在引入了转速负反馈，转速稍有降落，反馈电压Un 就感觉出来了。
因给定电压Un*不变。
因此加到触发器上的控制电压Uc=Kp(Un*-Un)便会自动增加了，它可使晶闸管整流电压Ud0增加，电动机转速便相应回升。
由于电枢电压的增量ΔUd0，补偿ΔIdR 压降，就使转速基本维持不变。
4．有一V －M 调速系统，已知电动机的电势系数Ce ＝1.27(v/rpm)，IN ＝15A ，nN ＝150转／分，电枢回路总电阻R ＝3Ω，晶闸管整流装置的放大倍数Ks ＝30，要求调速范围D ＝20，S ＝10％，（1）计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。
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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。
5.如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上，而在偏离几何中性线α角的直线上，如图 2 - 29 所示，试综合应用所学的知识，分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。
(提示：在图中作一辅助线。
)正反向特性不一致。
6.具有 16 个槽， 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。
(1) 试画出其绕组的完整连接图；(2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图；(3)若电枢沿顺时针方向旋转，试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性；(4) 如果电刷不是位于磁极轴线上，例如顺时针方向移动一个换向片的距离，会出现什么问题?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;电枢电流Ia 的表达式：RaRa Ia Ce Ua Ea Ua νΦ--== 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，Φ=Φ==+=T sT sL O C T C T Ia T T T T 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。
2. 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 3 -33)， 就会发现， 当其他条件不变， 而只是减小发电机负载电阻RL 时， 电动机的转速就下降。
试问这是什么原因?答：↓↑⇒↑⇒↑⇒↑⇒↓⇒n 221a 电发发发发I T T I R L3、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：最终电枢电流不变，转速升高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/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω， 空载阻转矩T0=15 mN ·m 。
试问该电动机额定负载转矩是多少? 答：m mN T T T I C T C C nEa Ce vIaRa Ua Ea L a T e T .81159610/34/326040/13600/909050*4.01100=-=-=∏=Φ=∏=∏Φ=Φ===Φ=-=-=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 110 V ， 电枢电阻Ra=75 Ω。
已知当发电机不接负载， 电动机电枢电压加 110 V 时， 电动机的电枢电流为 0.12 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 110 V ， 而发电机接上 0.5 k Ω的负载时， 机组的转速n 是多大(设空载阻转矩为恒值)?6.一台直流电动机，额定转速为 3000 r/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=2500 r/min下长期运转? 为什么? 答：不能，因为根据电压平衡方程式，若电枢电压和励磁电压均为额定值，转速小于额定转速的情况下，电动机的电枢电流必然大于额定电流，电动机的电枢电流长期大于额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组7.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：不能，因为电动机在转轴卡死的情况小，加额定的电枢电压，则电压将全部加载电枢绕组上，此时的电枢电流为堵转电流，堵转电流远远大于电枢绕组的额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组。
8.并励电动机能否用改变电源电压极性的方法来改变电动机的转向? 答：不能，改变电动机的转向有两种方法：改变磁通的方向和改变电枢电流的方向，如果同时改变磁通的方向和电枢电流的方向，则电动机的转向不变。
并励电动机若改变电源电压的极性，将同时改变磁通的方向和电枢电流的方向，则电动机的转向不变。
9. 当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化? 并说明由原来的稳态到达新的稳态的物理过程答：P3110. 请用电压平衡方程式解释直流电动机的机械特性为什么是一条下倾的曲线? 为什么放大器内阻越大， 机械特性就越软?答：电动机的电压平衡方程式：Φ+Φ=+=T e a a C TRa n C IaRa E U ,在电动机的电枢电压不变的情况下，转速增大，则电动机的电磁转矩必然减小，电磁转矩增大，则电动机的转速必然减小。
所以电动机的机械特性是一条倾斜的曲线。
放大器的内阻越大，机械特性的斜率2Φ+=T e Ia C C R R k ,将增大，所以机械特性就越软。
11. 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，因为即使电动机不带负载，电动机也有空载阻转矩，死区电压Φ=T ab C TRaU 不为零。
调节特性死区的大小与电枢回路的电阻和总阻转矩有关。
12. 一台直流伺服电动机带动一恒转矩负载(负载阻转矩不变)， 测得始动电压为 4 Ｖ， 当电枢电压Ua=50 V 时， 其转速为 1500 r/min 。
若要求转速达到 3000 r/min ， 试问要加多大的电枢电压? 答：v96300015004-2a 4-50202012a 121===--=U U n n Ua Ua Ua Ua a a E E 得：代入数据： 13. 已知一台直流伺服电动机的电枢电压Ua=110 V ， 空载电流Ia0 =0.055A ， 空载转速n ′0=4600 r/min ， 电枢电阻Ra=80 Ω。
试求： (1) 当电枢电压Ua=67.5 V 时的理想空载转速n0及堵转转矩Td; (2) 该电机若用放大器控制， 放大器内阻Ri=80 Ω， 开路电压Ui=67.5 V ， 求这时的理想空载转速n0及堵转转矩Td; (3) 当阻转矩TL+T0由 30×10-3 N ·m 增至 40×10-3 N ·m 时， 试求上述两种情况下转速的变化Δn 。
第5章1.各种自整角机的国内代号分别是什么?自整角机的型号中各量含义是什么? 答：常见自整角机的国内代号：力矩式发送机：ZLF，力矩式接收机：ZLJ，控制式发送机：ZKF，控制式变压器：ZKB，差动发送机：ZCF，差动接收机：ZCJ；控制式差动发送机：ZKC。
型号中前两位数字(由左向右排列)表示机座号, 中间三个字母表示产品名称代号, 后两位数字表示性能参数序号。
2.何为脉振磁场?它有何特点和性质?答：脉振磁场：是一种空间位置固定而幅值在正负最大值之间变化的磁场。
单相绕组，通入单相交流电时，便产生两极脉振磁场。
单相基波脉振磁场的物理意义可归纳为如下两点：(1)对某瞬时来说，磁场的大小沿定子内圆周长方向作余弦分布； (2) 对气隙中某一点而言，磁场的大小随时间作正弦变化。
3.自整角变压器的转子绕组能否产生磁势? 如果能，请说明有何性质?答：若自整角变压器的转子绕组电路闭合，则会有输出电流产生，该电流也为单相正弦交流电，则该电流通过自整角变压器的转子绕组（单相绕组）必然产生两极脉振磁场。
该磁场具备脉振磁场的两个性质：(1)对某瞬时来说，磁场的大小沿定子内圆周长方向作余弦分布； (2) 对气隙中某一点而言，磁场的大小随时间作正弦变化。
4.说明ZKF的定子磁密的产生及特点。
如果将控制式运行的自整角机中定子绕组三根引出线改接, 例如图 5 - 19中的D1和D′2联, D2和D′1联, 而D3仍和D′3联接, 其协调位置和失调角又如何分析? 答：控制式发送机的转子励磁绕组产生的励磁磁场气隙磁通密度在空间按余弦波分布，它在定子同步绕组中分别感应出时间相位相同、幅值与转角θ1有关的变压器电势，这些电势在ZKF 的定子绕组中产生电流，形成磁场。
其特点是：(1)定子三相合成磁密相量和励磁绕组轴线重合, 但和励磁磁场反向。
(2)故定子合成磁场也是一个脉振磁场。
(3)定子三相合成脉振磁场的幅值恒为一相磁密最大值的3/2倍, 它的大小与转子相对定子的位置角θ1无关。
其协调位置将超前原位置120°，失调角γ=-［30°+（θ2-θ1）］5.三台自整角机如图 5 - 34接线。
中间一台为力矩式差动接收机, 左右两台为力矩式发送机, 试问：当左、右边两台发送机分别转过θ1、θ2角度时, 中间的接收机转子将转过的角度θ和θ1、θ2之间是什么关系?答：有图可知，θ1<θ2，他们都是顺时针方向旋转；所以θ=θ2-θ1，则中间的接收机将顺时针转过θ=θ2-θ1的角度。
原、副边都补偿的正余弦旋转变压器 :原边和副边都补偿时的正余弦旋转变压器如图 6 - 7 所示, 此时其四个绕组全部用上, 转子两个绕组接有外接阻抗ZL和Z′, 允许ZL有所改变。