特种电机练习题

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第1章 无刷直流电动机及其控制系统

一、填空题:

1. 无刷直流电动机是典型的机电一体化产品,它是由电动机本体、转子位置检测器、逆变器和控制器组

成的自同步电动机系统或自控式变频同步电动机。

2. 自同步永磁电动机分为无刷直流电动机和正弦波永磁同步电动机。

3. 无刷直流电动机的反电势为梯形波、供电电流为方波。

4. 三相无刷直流电动机绕组的联接方式有星形联接和角形联接,而逆变器又有桥式和半桥式两种。

5. 无刷直流电动机的机械特性表达式为222S T e e e T U U r n T C C C δδ

-=-ΦΦ。 6. 无刷直流电动机控制系统的控制结构,一般采用双闭环控制,外环为速度环,内环为电流环,不同的

是所采用的控制器算法。

7. 数字PID 控制算法分为位置式PID 控制算法和增量式PID 控制算法。

8. 位置式PID 控制算法的公式为

100()k

D k P k j k k j I T T u K e e e e u T T -=??=++-+????∑(或100()k k P k I j D k k j u K e K e K e e u -==++-+∑ )。 9. 增量式PID 控制算法的公式为

21112()(2)ΔΔk k k P k k I k D k k k P k I k D k u u u K e e K e K e e e K e K e K e ----?=-=-++-+=++ 。

10. PWM 调制方式可以分为on_pwm 型、pwm_on 型、H_pwm-L_on 型、H_on-L_pwm 型和H_pwm-L_pwm

型 ,前四种称为半桥PWM 调制方式,第五种称为全桥PWM 调制方式。

11. 无刷直流电机一般通过改变逆变器功率开关管的逻辑关系使电枢各相绕组的导通顺序发生变化来实现

正反转。

12. 两相导通星形三相六状态无刷直流电动机,定子绕组每经过 60? 电角度进行一次换相,每个功率开关

管导通 120? 电角度。

二、判断题:(请在括号内打?或√)

1. 无刷直流电动机属于自控式变频同步电动机。(√ )

2. 无刷直流电动机可以通过改变磁场的极性实现正反转。(?)

3. 对于单相导通星形三相三状态无刷直流电动机,每个开关管连续导通时间为120?电角度。(√)

4. 无刷直流电动机的定子合成磁场及转子磁场均为连续旋转磁场。(?)

5. 三相无刷直流电动机在两两导通方式下,在导通阶段只有两相绕组通电。(?)

6. 三相无刷直流电动机在三三导通方式下,在导通阶段有三相绕组通电。(?)

7. 无刷直流电动机的电动机本体为永磁直流电动机。(?)

8. 无刷直流电动机反转时各开关管的控制逻辑与正转时的控制逻辑正好相反。(√)

三、简答题:

1. 永磁无刷直流电动机主要由哪几部分组成?它与普通的永磁直流电动机相比有何优点?

答:永磁无刷直流电动机主要由电动机本体、位置检测器、逆变器和控制器组成。它采用位置检测器和功率电子开关来代替电刷和换向器,既保留了直流电动机良好的运行性能,又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。

2. 位置传感器在无刷直流电动机中起到什么作用?对于两相导通星形三相六状态无刷直流电动机,如果

采用光电式位置传感器,当其转子上有p 对磁极时,如何设计位置传感器结构? 答:位置传感器在无刷直流电动机中的作用是检测转子磁极相对于定子绕组的位置信号,为逆变器提供正

确的换相信息。对于两相导通三相六状态无刷直流电动机,当其转子是多极时,应采用三个位置传感器,且三个位置传感器在空间应彼此相隔120?空间电角度,即120?/p 空间几何角度,同时还必须保证位置传感器与绕组的对应位置正确。

3. 何谓两相导通星形三相六状态工作方式?简述两相导通星形三相六状态无刷直流电动机的工作原理。 答:两相导通星形三相六状态无刷直流电动机,电机本体的电枢绕组为三相星形连接,位置传感器与电机本体同轴,控制电路对位置信号进行逻辑交换后产生驱动信号,驱动信号经驱动电路隔离放大后控制逆变器的功率开关管使电机的各相绕组按一定的顺序工作。

转子在空间每转过60?电角度(1/6周期),转子位置传感器的输出信号就改变一次,经控制电路逻辑变换后驱动逆变器,逆变器开关管就发生一次切换,切换开关管的导通逻辑为VT1、VT2?VT2、VT3?VT3、VT4? VT4、VT5?VT5、VT6 ?VT6、VT1 ……。在此期间,转子始终受到顺时针方向的电磁转矩作用沿顺时针方向连续旋转。

可见,电机有六种磁状态,每一状态有两相导通,每相绕组的导通时间对应于转子旋转120?电角度。无刷直流电动机的这种工作方式称为两相导通星形三相六状态。

4. 分析无刷直流电动机利用原位置传感器进行反转控制的原理。 答:无刷直流电动机利用原位置传感器进行反转控制是通过改变逆变器功率开关的导通逻辑,使电枢各相绕组的导通顺序发生变化进而从而改变一相导通时的电流方向来改变电机转向的。无刷直流电动机正转和反转时的控制逻辑正好相反。

5. 数字PID 算法分为哪两种?写出它们的表达式。

答:数字PID 控制算法分为位置式PID 控制算法和增量式PID 控制算法。

位置式PID 控制算法的表达式为

100()k D k P k j k k j I T T u K e e e e u T T -=??=++-+???

?∑ 或 100()k k P k I

j D k k j u K e K e K e e u -==++-+∑ 式中,k ——采样序号,k =0,1,2…;

K I —积分系数,I P I

T K K T = ; K D —微分系数,D D P

T K K T

=。 增量式PID 控制算法的表达式为 21112Δ()(2)ΔΔk k k P k k I k D k k k P k I k D k u u u K e e K e K e e e K e K e K e ----=-=-++-+=++

式中,

21121Δ2k k k k k k k k k e e e e e e e e e ----?=-=-+=?-?;。

6. 简述无刷直流电动机的机械特性。

答:无刷直流电动机的机械特性为 22222S T a S T e e e e T U U rI U U r n T C C C C δδδ---==-ΦΦΦ。 无刷直流电动机的机械特性表达式与一般直流电动机相同,

n n n n

机械特性较硬。在不同的供电电压下,其机械特性曲线如右图所示。由该图可知,无刷直流电动机的机械特性曲线存在弯曲现象,这是由于当转矩较大,转速较低时流过开关管和电枢绕组的电流很大,这时开关管管压降ΔUT随着电流增大而增加较快,加在电枢绕组上的电压有所减小,使得特性曲线偏离直线而向下弯曲。

四、分析题:

1.根据无刷直流电动机控制系统的原理图说明无刷直流电动机控制系统的基本工作原理。

答:无刷直流电动机控制系统工作时,转子位置检测器产生的转子位置信号送至逻辑控制单元,逻辑控制单元在控制指令的干预下,根据现行运行状态和对正转、反转等要求形成正确的换相信号,去触发导通相应功率开关元件,使之按一定顺序接通或关断绕组,确保电枢产生的步进磁场和转子永磁磁场保持平均的垂直关系。而导通相并不是持续导通的,它还要受PWM输出信号的限制,逻辑“与”单元的任务就是把换相信号和PWM信号结合起来,送到逆变器的驱动电路。

无刷直流电动机控制系统工作时,速度给定信号与速度反馈信号比较后,送入速度调节器;速度调节器的输出作为电流给定信号,与电流反馈信号比较后,送入电流调节器,输出PWM调制信号。根据换相逻辑信号,顺序控制功率开关器件的导通,由此可以控制逆变器输出的电压,相应的就可以控制定子绕组的相电流,从而控制无刷直流电动机的电磁转矩,确保电动机的实际转速跟随给定转速变化。

第2章开关磁阻电机及其驱动控制系统

一、填空题:

1.开关磁阻电动机传动系统主要由四部分组成:开关磁阻电动机、功率变换器、控制器和检测器。

2.开关磁阻电动机采用双凸极结构,转子既无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中绕组,径向相对的两

个绕组串联或并联在一起,构成一个两极磁极,称为“一相”,绕组为单方向通电。

3.开关磁阻电动机的运行遵循磁阻最小原理,通电后,磁路有向磁阻最小路径变化的趋势。

4.设每相绕组开关频率为f?,转子齿极数为N r,则SR电机的转速为

60

r

f

n

N

?

=

5.开关磁阻电动机的转向与通电相的电流方向无关,仅取决于定子绕组通电的顺序。改变定子绕组的导

通顺序就可改变电机的转向。

6.SRD的基本控制策略是:低速时采用电流PWM控制(CCC控制);高速时采用单脉冲控制(APC控制)。

SRD的基本控制策略是:基速以下,采用电流斩波控制(CCC);基速以上,采用角度位置控制(APC)。

7.SR电动机通过改变相绕组的通电位置(或励磁位置)和触发顺序即可改变电磁转矩的大小和方向,

实现四象限运行。

SR电动机通过改变定子相绕组的通电顺序即可改变电磁转矩的方向,通过改变定子相绕组的励磁位置可改变电磁转矩的大小。从而可以实现正转电动、正转制动、反转电动、反转制动四种运行方式,

即可以实现四象限运行。

8.根据对SR电动机电磁转矩的分析,让SR电动机在电感上升区段通电则产生正转矩,在电感下降区

段通电则产生负转矩。因此,如果θon、θoff为正转控制角,只要将控制导通区推迟半个周期即可产生负转矩。

9.要让SR电动机实现制动,只要通过控制开通角θon和关断角θoff,使相电流主要出现在?L/?θ<0区段

即可。

10.SRD系统的反馈信号一般有位置、速度、电流三种。

11.SRD系统位置检测的目的是确定SRM定、转子的相对位置,以控制对应相绕组的通断。

12.数字测速法有三种:(1)在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度,称为M法测速,适

用于高速场合。(2)测量相邻两个脉冲的时间来测量速度,称为T法测速,适用于低速场合。(3)同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度,称为M/T法测速,该方法在很宽的转速范围内均具有较高的测速精度。

13.SRD系统中常用的电流检测方法有电阻采样和霍尔电流传感器采样两种方法。

14.SR电动机常见的功率变换器主电路有双开关型、双绕组型、电容分压型、H桥型和公共开关型。其中,

双开关型、双绕组型、公共开关型适用于任意相数的SR电动机。

15.四相SR电动机广泛采用的功率变换器主电路形式为H桥型,其斩波模式有四相斩波模式和两相斩波

模式。

二、判断题:(请在括号内打?或√)

1.开关磁阻电动机的定转子齿极数可以为奇数,也可以为偶数。(?)

2.开关磁阻电动机的转动方向与定子绕组的励磁方向相同。(?)

3.基于理想线性模型的开关磁阻电动机,在电感曲线的上升阶段,绕组电流产生电动转矩。(√)

4.开关磁阻电动机电磁转矩的方向取决于相绕组中电流的方向。(?)

5.当外施电压一定、开通角θon和关断角θoff固定时,SR电动机的机械特性类似于串励直流电动机。(√)

6.SR电动机采用APC控制时,一般采用固定开通角θon、改变关断角θoff的控制模式。(?)

7.实际的SR电动机,相绕组的电感不仅与转子位置有关,还与相绕组电流有关。(√)

三、简答题:

1.什么是M法测速、T法测速、M/T法测速?各适用于什么场合?

答:在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度,称为M法测速(测频法)。M法适合于高速运行时测速,低速时测速精度较低。

T法测速是通过测量相邻两个转子位置脉冲之间的间隔时间来计算转速的一种测速方法。T法适合于低速场合测速。

同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度,称为M/T法测速。M/T法综合了M法和T法两种测速方法的特点,既可在低速段可靠地测速(如T法),在高速段又如M法具备较高的分辨能力,因此M/T法在较宽的转速范围内均有很好的检测精度。

2.如何改变开关磁阻电动机的转矩方向?改变电动机绕组电流的极性能够改变转矩方向吗?为什么?答:通过改变相绕组的触发顺序可以改变开关磁阻电动机的转矩方向。

改变电动机绕组电流的极性不能改变转矩方向。因为开关磁阻电动机的运行遵循“磁阻最小原理”,即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合,因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。开关磁阻电动机的电磁转矩是由于转子转动时气隙磁导(电感)变化产生的,电磁转矩的方向与电流的方向无关,仅取决于电感随位置角的变化情况。

3. 为什么SR 电动机具有良好的起动性能?

答:SR 电动机可以通过对相开通角θon 、关断角θoff 和相电流幅值、相绕组电压的控制,得到满足不同负载要求的机械特性,实现系统的软起动。所以SR 电动机具有良好的起动性能。

4. 为什么开关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方向无关?如何获得负转矩?

答:SR 电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”,即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合,因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。SR 电动机的电磁转矩是由于转子转动时气隙磁导(电感)变化产生的,电磁转矩的大小与电流的平方成正比,电磁转矩的方向与电流的方向无关,仅取决于电感随位置角的变化情况,所以开关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方向无关。

或:基于理想线性模型的SR 电动机电磁转矩21(,)2e L T i i θθ

?=?,由此可知SR 电动机的电磁转矩是由于转子转动时气隙磁导(电感)变化产生的,电磁转矩的方向仅取决于电感随位置角的变化情况,与产生转矩的电流方向无关。

将相绕组主开关器件的导通区设在相绕组电感的下降端即可产生负转矩。

或:在电感曲线的下降阶段给绕组通电,将产生负转矩。

5. 开关磁阻电动机在低速时为什么采用斩波控制?在高速时为什么采用角度控制?

答:SR 电动机在起动、低速和中速运行时,电压不变,旋转电动势引起的压降小,电感上升期的时间长,而di dt

的值相当大,为避免电流峰值超过功率开关器件和电机的允许值而损坏功率开关元件和电动机,在低速时采取电流斩波控制方式来限制电流。

在电动机高速运行时,为了使转矩不随转速的平方下降,在外施电压一定的情况下,只有改变开通角θon 和关断角θoff 的值来获得所需的较大电流,即采用角度位置控制。

6. 为什么H 桥型主电路不能用于三相SR 电动机?

答:H 桥型主电路在换相相的磁能以电能形式一部分回馈电源,另一部分注入导通相绕组,引起中点电位的较大浮动。它要求每一瞬间必须上、下各有一相导通。所以不能用于三相SR 电动机。

7. 试分析开关磁阻电动机与步进电动机的区别?

答: (1)步进电动机一般用作定位,它将数字脉冲输入转换成模拟运动输出,对步进电动机系统而言,轴的运动服从电源的换相,转子在定子磁极轴线间步进旋转;而SR 电动机则用于调速传动场合,始终运行在自同步状态,电源的换相取决于转轴的位置。这就与通常的位置开环步进电动机系统不同,SR 电动机均有检测转子位置的环节以实现位置闭环的控制,控制器根据转子位置向功率变换器提供对应的励磁触发信号,保证电动机连续运转,从而可避免步进电动机可能出现的失步现象。

(2) SR 电动机可控因素较多,既可调节每相主开关器件的开通角θon 、关断角θoff ,也可采用调压或限流斩波控制,调速方法灵活,易于构成性能优良的调速系统,并可运行在发电状态;而步进电动机只作电动状态运行,一般只是通过调节电源步进脉冲的频率来调节转速。

五、说明SRD 系统其工作原理

答:SRD 系统采用转速外环、电流内环的双闭环控制结构。转速反馈信号取自位置传感器输出的转子位置脉冲信号,转速调节器ASR 根据给定转速Ω*和实际转速Ω的偏差,给出转矩的参考值T *。

控制模式选择框体现了SRD 系统的控制策略,它根据实时转速信号确定控制模式。(1)在低速运行时,固定开通角θon 和关断角θoff ,采用CCC 控制。在CCC 方式下,实际电流的控制是通过PWM 斩波实现的。这时T *可以直接作为电流参考值i *,它与实际相电流i 比较形成电流偏差,电流调节器ACR 根据电流偏差来调节PWM 信号的占空比,PWM 信号与换相逻辑信号相“与”并经过放大后控制功率变换器中的功率开关器件开通或关断,从而改变相绕组上的平均电压,实现恒转矩无级调速。(2)在高速运行时,采用APC

控制,将电流参考值i *取得较高,使电流斩波不再出现,仅由转矩指令T *的增减来决定开通角θon 和关断角θoff 的大小。

六、一台四相8/6极SR 电动机,额定功率为4.7kW ,转速范围为200~1500r/min ,在200~1000r/min 为恒转矩特性,1000~1500r/min 为恒功率特性,定子极弧宽20?,转子极弧宽24?,L min =7.24mH ,L max =43.44mH 。试画出理想线性模型下的电感变化曲线,推导电磁转矩表达式。

解:?=?=?=606360360r r N τ

转子槽宽为?=?-?=-362460r r βτ

()()12324354363636208828222

28242032322052s s s r s s ββθθθθβθθββθθβ?-?-?-?=-=-=-?=?=+=?=+-=?+?-?=?

=+=?+?=?

,=, max min 3243.447.24 1.8120L L K θθ--===-?

理想线性模型下绕组电感的分段线性解析式为: 电磁转矩的分段线性解析式为:

7.24881.81(8)7.24828()43.44

283243.44 1.81(32)3252L θθθθθθθ-?≤

?????

<≤?-?<≤??<≤??<≤?-=5232905.032280288905.0880)(22θθθθθi i T e 第3章 步进电动机及其控制 一、填空题:

1. 步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制,并将 电脉冲 信号转换成相应的 角位移 或 线位移 的控

制电机。步进电动机输出的角位移或线位移量与 脉冲数 成正比。

2. 步进电动机按励磁方式的不同可分为反应式、永磁式和混合式。

3. 反应式步进电动机的转向取决于控制绕组的通电顺序,转速取决于控制绕组通电的频率。

4. 三相步进电动机采用三相单双六拍通电方式:“三相”是指步进电机的相数;“单”是指每次只给一相

绕组通电;“双”则是每次同时给两相绕组通电;“六拍”是指控制绕组的通电状态经过六次切换为一个循环。

5. 反应式步进电机三相六拍运行方式下的通电顺序为:A ?AB ?B ?BC ?C ?CA ?A …(或A ?CA ?C

?BC ?B ?AB ?A …)。

6. 步进电动机的矩角特性是指步进电动机的静转矩与转子失调角之间的关系。

7. 步进电动机的矩频特性是指步进电动机的动态转矩与电源脉冲频率之间的关系。

8. 步进电动机空载时的静态稳定区为-π<θe <+π,动态稳定区为(-π+θbe )< θe <(π +θbe )。

9.步进电动机相邻两矩角特性的交点所对应的转矩T st称为步进电动机的极限起动转矩。

10.当步进电动机控制脉冲的频率等于自由振荡频率的1/k(k=1,2, 3…)_时,转子会出现强烈振荡甚至失步。

11.在一定的负载转矩下,步进电动机不失步地正常起动所能加的最高控制脉冲的频率,称为起动频率。

12.步进电动机每相绕组中的通电是脉冲式的,每输入—个控制脉冲信号,转子转过的角度称为步距角,

其大小由转子齿数和运行拍数决定。

13.步进电动机的驱动控制器由脉冲发生器、脉冲分配器和功率放大器三部分组成。

14.按照电流流过绕组的方向是单向的还是双向的,步进电动机的功率驱动电路可分为单极性驱动电路和

双极性驱动电路。

15.单极性驱动电路适用于反应式步进电动机;双极性驱动电路适用于永磁式和混合式步进电动机。

16.对一台结构已确定的步进电机,改变运行拍数可以改变其步距角。

17.某五相步进电机在脉冲电源频率为2400Hz时,转速为1200rpm,则可知此时步进电机的步距角为_3?。

18.某步进电机转子有80个齿,采用三相六拍运行方式,此时步进电机的步距角为_0.75?_。

四、简答题:

1.如何控制步进电动机输出的角位移或线位移、转速或线速度?

答:步进电动机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移(或线位移)的特殊电动机。步进电动机的角位移或线位移与脉冲数成正比,控制输入脉冲的数量即可控制步进电动机输出的角位移或线位移。

步进电动机的转速或线速度与输入脉冲的频率成正比,控制输入脉冲的频率即可控制步进电动机的转速或线速度。

2.反应式步进电动机与永磁式及感应子式步进电动机在作用原理方面有什么共同点和差异?步进电机与同步电动机有什么共同点和差异?

答:(1)反应式步进电动机结构简单、生产成本低,步距角可以做得相当小,但励磁电流大(最高20A),断电时没有定位转矩,电机内阻尼较小,单步运行振荡时间较长,动态性能相对较差。

永磁步进电动机步距角较大,相数大多为二相或四相,起动频率较低,控制功率小,断电时具有一定的保持转矩。

感应子式步进电动机不仅具有反应式式步进电动机步距小,运行频率高的特点,还具有永磁步进电动机控制功率小的优点,但其结构和工艺比较复杂。

(2)步进电机与同步电动机的相同点是其转速都与定子绕组电流的频率成正比,转向由定子绕组的相序决定。差异在于步进电机是通过输入脉冲信号来进行控制的。

3.何为步进电动机的步距角?它与哪些因素有关?为什么步进电动机一般有两个步距角?

答:步进电动机每输入—个控制脉冲信号,转子转过的角度称为步距角,其大小由转子齿数和运行拍数决定。

由于一台步进电动机既可采用单拍运行方式也可用单双拍运行方式,所以步进电动机一般有两个步距角。

4.步进电动机的连续运行频率和起动频率有何不同?为什么?

答:步进电动机的连续运行频率比起动频率要高得多。

这是因为步进电动机在起动时,转子要从静止状态开始加速,电机的电磁转矩除了克服负载转矩T L之外,还要克服轴上的惯性转矩JdΩ/dt。如果起动时脉冲频率过高,则转子的运动速度就跟不上定子磁场的变化,转子就要落后稳定平衡位置一个角度。当落后的角度使转子的位置在动稳定区之外时,步进电动机就要失步或振荡,电动机就不能起动。为此,对起动频率要有一定的限制。但电机一旦起动后,由于这时转子的角加速度dΩ/dt较小,惯性转矩不大,因此电机仍能升速。所以步进电动机的连续运行频率比起动频率要高得多。

5.步进电动机的连续运行频率和它的负载转矩之间有怎样的关系?为什么?

答:步进电机的负载转矩随连续运行频率的升高而下降。这主要是因为控制脉冲的频率升高时,绕组中通电和断电的周期较短,由于定子绕组电感有延缓电流变化的作用,控制绕组的电流来不及上升到稳定值就开始下降,于是电流的平均值较小,电动机的转矩下降。另外,随着频率的提高,步进电动机铁芯中的涡流损耗也随之增大,使电机的输出转矩下降。

6.如果一台步进电机的负载转动惯量较大,试问它的起动频率有何变化?

答:在负载转矩一定时,转动惯量越大,转子速度的增加越慢,起动频率也就越低。

第四章直线电动机

一、填空题:

1.直线电动机是由旋转电机演化而来的,旋转电机的定子和转子分别对应直线电机的初级和次级。

2.按照初级和次级的相对位置,直线电动机可分为单边型和双边型。

3.按照运动部分分类,直线电动机可分为动初级和动次级两种。

4.直线电机的初级绕组通入电流,会产生一个磁通密度直线移动的气隙基波磁场,这个磁场称为行波磁

场。

5.改变直线感应电动机的极距或电源频率可以改变电机的转速。

6.改变直线感应电动机初级绕组的通电相序可以改变电机的转向。

7.直线感应电动机最大的缺点是气隙大、功率因数和效率低。

8.直线直流电动机有永磁式和电磁式两种。

三、简答题:

1.直线感应电动机的工作原理是什么?如何改变直线感应电动机的运动速度和方向?

答:在直线感应电动机初级的多相绕组中通入多相电流后,产生的气隙基波磁场是沿直线移动的,称为行波磁场。当绕组电流交变一次,气隙磁场在空间移过一对极。行波磁场切割次级导条,在导条中产生感应电动势和电流,导条电流和气隙磁场相互作用,产生切向电磁力,次级因此而沿行波磁场运动的方向移动。直线感应电动机的速度与电机极距及电源频率成正比,改变极距或电源频率即可改变直线感应电动机运动的速度。改变直线电机初级绕组的通电相序,即可改变次级的运动方向。

2.直线电动机有哪几种主要结构形式?

答:直线电动机主要有扁平式、圆筒式、圆弧式、圆盘式四种结构形式。

3.直线感应电动机的最大缺点是什么?

答:直线感应电动机的气隙相对于旋转电机的气隙大得多,因此与同容量旋转电机相比,直线感应电动机的效率和功率因数较低,这是它最大的缺点。

4.永磁式直线直流电动机按结构特征可分为哪几种?

答:永磁式直线直流电动机按结构特征可分为动圈型和动铁型。动圈型当移动绕组通电时产生电磁力,使绕组作直线运动;动铁型是在电磁力的作用下,推动磁极作直线运动。

5.电磁式直线直流电动机适用于什么场合?

答:电磁式直线直流电动机类型适用于驱动功率较大的机构。当功率较大时,上述直线电机中的永久磁钢所产生的磁通可改为由绕组通入直流电励磁所产生,这就成为电磁式直线直流电机。

6.动铁型直线直流电动机为了减小铜损耗,通常采用什么措施?

答:动铁型直线直流电动机为了减小铜损耗,通常将线圈外表面进行加工使铜裸露出来,通过安装在磁极上的电刷把电流馈入线圈中。这样,当磁极移动时,电刷跟着滑动,可只让线圈的工作部分通电,其余不工作的部分没有电流流过。

国内外特种电机的种类和使用

国内外特种电机的种类及使用 一、特种电机的概念: 电机作为驱动的主要动力源,广泛应用于工业、农业、国防、公共设施、家用电器等各个领域。特种电机指为了满足各类机械设备对其拖动电机性能要求的不同,而专门针对某一类型的机械设备特殊需要而单独设计、制造的特殊专用电机,国民经济的增长为特种电机行业的持续快速发展奠定了良好的基础。 二、特种电机的种类 特种电机主要分为:新型旋转电机、直线电机、非电磁类电机三类。 1、新型旋转电机 (1)永磁无刷电机: 无刷电机的定义:一切具有直流电机外部特性的,采用电子换相的电机统称为“无刷电机”。无刷电机的优点:1、无电刷、低干扰。无刷电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。2、噪音低,运转顺畅。无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持3、寿命长,低维护成本。少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。 (2)新型开关磁阻电机:开关磁阻电机是一种新型调速电机,调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点,是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固,调速范围宽,调速性能优异,且在整个调速范围内都具有较高效率,系统可靠性高。它具有两个基本特征:(l)开关性——电机必须工作在一个连续的开关模式,这也是为什么在各种新型功率半导体器件可以获得后这种电机才得以发展的主要原因。(2)磁阻性——定、转子具有可变磁阻回路,是真正的磁阻电机。 (3)磁悬浮电机:磁悬浮电动机是一种具有轴承支承功能的特殊电动机,它在运行时,不需要任何独立的轴承支承,因此具有无摩擦和磨损,无润滑油污染,寿命长等一系列优点。 (4)复式永磁电机:复式永磁同步电机将2个盘式电机的定子与外转子电机的定子构成一体,3个转子构成一个全封闭的筒形,将定子包围在其内部,它充分地利用了外转子式电机2个端面的空间。一般工况下该电机的输出功率不大,但输出转矩很大;因此,该结构电机以低速大转矩为主要特征,非常适合油田抽油等

机电实务真题与答案

2010机电实务考试真题 一、单选题 1. 定态流动的流体在流动过程中,不随空间位置变化的物理参数是()A.流速 B .流量 C.黏度 D.压力 2.当异步电动机接入三相对称交流电时,旋转磁场在()中产生 A.定子铁芯 B.定子绕组 C.转子绕组 D.笼形绕组 3.高程控制网的测量方法有() A.导线测量、三角测量 B.水准测量、电磁波测量 C.电磁波测量、三边测量 D.三边测量、水准测量 4.有强烈振动的重型机械设备采用()地角螺栓。 A.粘接 B.固定 C.胀错 D.活动 5.安装精度控制方法中的修配法的作用是() A.抵消过大的安装累计误差 B.抵消设备运转时产生的作用力影响 C.抵消摩擦面间油膜的影响 D.抵消零部件磨损的影响 6.根据导线连接要求,在跨越公路、铁路、河流、重要建筑物等处,导线接头的数量应为() A.0个 B.1个 C.2个 D.3个 7.自动化仪表设备的插件在检查、实验过程中,应采取防止()的措施 A.断路 B.静电 C.屏蔽 D.接地 8.金属表面预处理等级为Sa1/2级的防锈方式是() A.手工除锈 B.喷射除锈 C.火焰除锈 D.化学除锈 9.大型原油罐绝热层施工中,依托焊接在罐壁上的保温支架,将绝热材料制品绑紧、定位的施工方法是() A.拼砌法 B.充填法 C.捆扎法 D.粘贴法 10.立式圆筒金属储罐壁板组焊的正确顺序是() A.先焊环缝,再焊纵缝 B.先焊纵缝上段,后焊纵缝下段 C.先焊罐外侧,清焊根后焊罐侧 D. 先焊罐侧,清焊根后焊罐外侧 11.焊缝外观检验时,用焊接检验尺测量焊缝的() A.余高、凹陷、裂纹、错口 B.余高、错口、凹陷、焊瘤 C.错口、气孔、裂纹、焊瘤 D.余高、焊瘤、夹渣、咬边 12.发生火灾时,干式自动喷水灭火系统的喷头先喷洒() A.水 B.泡沫 C.干粉 D.气体 13.空调设备进行自动监控的目的是()A.实施超限调整 B.防止设备损坏 C.节约能源 D.设备自动处理14.焊接工艺评定所使用的焊接设备,应具有符合要求的测量仪表有电流表、电压表和() A.气体流量计 B.液体流量计 C.有功功率表 D.无功功率表 15.用于工艺控制、质量检测的周期检定计量器具是() A.兆欧表 B.接地电阻测量仪 C.样板 D.万用表 16.施工现场临时用电工程的定期检查应复测() A.对地绝缘值 B.接地电流值 C.对地放电值 D.接地电阻值 17.根据《机械设备安装工程施工及验收通用规》,机械设备的负荷试运转应由()单位负责A.施工 B.建设 C.设备制造 D.设计

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. D 2. B 3. A 4. 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。其中,正余弦旋转变压器当定子绕组外加单相交流电流激磁时其输出电压与转子转角成正余弦函数关系;线性旋转变压器的输出电压在一定转角范围内与转角成正比,线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种;比例式旋转变压器则在结构上增加了一个固定转子位置的装置,其输出电压也与 转子转角成比例关系。 按旋转变压器在系统中用途可分为解算用旋转变压器和数据传输用旋转变压器。根据数据传输用旋转变压器在系统中的具体用途,又可分为旋变发送机(代号为XF),旋变差动发送机(代号为XC),旋变变压器(又名旋变接收器)(代号为XB)。 若按电机极对数的多少来分, 可将旋转变压器分为单极对和多极对两种。采用多极对是为了提高系统的精度。

电工考试试题及答案

电工考试试题及答案 1判断题 1.在带电维修线路时,应站在绝缘垫上。" 2.螺口灯头的台灯应采用三孔插座。“ 3.验电器在使用前必须确认验电器良好。" 4.电工刀的手柄是无绝缘保护的, 不能在带电导线或器材上剖切以免触电。" 5.雷电可通过其它带电体或直接对人体放电, 使人的身体遭到巨大的破坏直至死亡。“ 6.并联电路中各支路上的电流不一定相等。“ 7.黄绿双色的导线只能用于保护线。“ 8.基尔霍夫第一定律是节点电流定律, 是用来证明电路上各电流之间关系的定律。" 9.过载是指线路中的电流大于线路的计算电流或允许载流量。“ 10.用星- 三角降压启动时, 启动转矩为直接采用三角形联结时启动转矩的1/3。“ 11.带电机的设备, 在电机通电前要检查电机的辅助设备和安装 底座,接地等,正常后再通电使用。“ 12.旋转电器设备着火时不宜用干粉灭火器灭火。" 13.自动空气开关具有过载、短路和欠电压保护。“

14.按钮的文字符号为SB" 15.交流电动机铭牌上的频率是此电机使用的交流电源的频率。 16.保护接零适用于中性点直接接地的配电系统中。V 17.钳形电流表可做成既能测交流电流,也能测量直流电流。V 18.电流表的内阻越小越好。V 19.万用表在测量电阻时,指针指在刻度盘中间最准确°V 20.在安全色标中用红色表示禁止、停止或消防。V 21.路灯的各回路应有保护,每一灯具宜设单独熔断器。V 22.一号电工刀比二号电工刀的刀柄长度长。V 23.在带电灭火时, 如果用喷雾水枪应将水枪喷嘴接地, 并穿上绝缘靴和戴上绝缘手套,才可进行灭火操作。V 24.为了防止电气火花, 电弧等引燃爆炸物, 应选用防爆电气级别和温度组别与环境相适应的防爆电气设备。V 25.导线连接时必须注意做好防腐措施。V 26.当静电的放电火花能量足够大时, 能引起火灾和爆炸事故, 在生产过程中静电还会妨碍生产和降低产品质量等。V 27.组合开关在选作直接控制电机时, 要求其额定电流可取电动机额定电流的2~3倍。V 28.当导体温度不变时, 通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与其电阻成反比。V 29.对绕线型异步电机应经常检查电刷与集电环的接触及电刷的磨

控制电机与特种电机课后答案第6章

控制电机与特种电机课后答案第6章思考题与习题 1(步进电动机是数字控制系统中的一种执行元件,其功用是将________变换为相应的角位移或直线位移。( ) A(直流电信号 B.交流电信号 C. 计算机信号 D.脉冲电信号 2. 在步进电机的步距角一定的情况下,步进电机的转速与__ __成正比。 3(步进电动机与一般旋转电动机有什么不同,步进电动机有哪几种? 4(试以三相单三拍反应式步进电动机为例说明步进电动机的工作原理(为什么步进电动机有两种步距角, 5. 步进电动机常用于_________系统中作执行元件,以有利于简化控制系统。( ) A.高精度 B.高速度 C.开环 D.闭环 6. 步进电动机的角位移量或线位移量与输入脉冲数成_ _。 7. 步进电动机的输出特性是( ) A.输出电压与转速成正比 B.输出电压与转角成正比 C.转速与脉冲量成正比 D.转速与脉冲频率成正比、如何控制步进电动机输出的角位移、转速或线速度, 8 9、反应式步进电动机与永磁式及感应式步进电动机在作用原理方面有什么共同点和差异,步进电动机与同步电动机有什么共同点和差异, oo10、一台反应式步进电动机步距角为0.9/1.8,问(1)这是什么意思,(2)转子齿数是多少,

11(采用双拍制的步进电动机步距角与采用单拍制相比( ) A(减小一半 B.相同 C.增大一半 D.增大一倍 12. 有一四相八极反应式步进电机,其技术数据中有步距角为1.8?/0.9?,则该电机转子齿数为( ) A.75 B.100 C.50 D.不能确定 13(一台三相反应式步进电动机,采用三相六拍运行方式,在脉冲频率f为400Hz时,其转速n为100r/min,试计算其转子齿数Z和步距角θ。若脉冲频率不变,采用三相三拍运行Rb 方式,其转速n和步距角θ又为多少, 1b1 14. 一台三相反应式步进电动机,其转子齿数Z为40,分配方式为三相六拍,脉冲频率fR 为600Hz,要求: (1)写出步进电动机顺时针和逆时针旋转时各相绕组的通电顺序; (2)求步进电动机的步距角θ; b (3)求步进电动机的转速n。 15. 有一脉冲电源,通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子绕组,测得步进电机的转速为100rpm,已知转子有24个齿。(5分) 求:(1)步进电机的步距角θ (2)脉冲电源的频率f 16(有一台三相反应式步进电机,按A—AB—B—BC—C—CA方式通电,转子齿数为80

特种电机复习

1.无刷直流电动机系统的组成、工作原理、特点。P6、11、14 2.无刷直流电动机系统是一种自控式逆变器,它的输出频率不是独立调节的, 而是受控于转子位置信号。 3.位置检测器的作用是什么?常用的有位置检测器有哪几种形式?P10 4.在无刷直流电动机系统中,控制器主要完成哪些功能?P11 5.三相无刷直流电动机的主电路形式有哪几种?P16 6.简述无位置传感器位置检测方法中反电动势过零检测的原理、电路结构及各 部分作用。P48~49、P70 7.什么是无刷直流电动机的转矩脉动,如何抑制换相转矩脉动?P29、P33 8.无刷直流电动机系统的PWM方式有几种?各有何特点?P42 9.简述用单片机作为控制器的优点及单片机的选择原则。P58 10.设计基于单片机的BLDCM控制系统时要解决哪些问题。P50 11.SRD调速系统由哪些部分组成?电机结构怎样?P80 12.开关磁阻电机的运行原理是什么? 13.如何计算SRD的极距角和步距角?P82 14.为什么说SRD的调速性能好?其不足是什么?P86 15.试列出基于理想线性模型的SR电机绕组电感随定转子相对位置变化的曲线。 16.什么是SRD的APC控制?P99 17.为什么开关磁阻电动机常采用两相启动方式?P102 18.电容分压型主电路的工作过程,特点。 19.SR系统中开关器件的选型原则是什么?P107 20.如何设计SRD光电式转子位置信号检测器? 21.什么是SRD的角度细分控制?硬件细分和软件细分的工作原理?P112 22.简述脉冲测速的三种方法,测量原理及适用范围。 23.霍尔电位传感器检测电路图2-66各参数是如何确定的? 24.简述反应式步进电动机的工作原理及特点。 25.如何计算步进电动机的齿距角和步距角? 26.什么是步进电机的自锁能力? 27.什么是步进电机极限启动转矩?如何提高Tst? 28.为什么步进电机的转矩特性成下降趋势? 29.步进电动机功率驱动电路形式,特点。P162~164 30.什么是步进电机的角度细分控制?细分控制有何作用? 31.试分析步进电机斩波恒流驱动电路的工作原理。 32.试比较SR电机角度细分控制与步进电动机角度细分控制的差异。 33.步进电动机的运行速度与哪些参数有关?如何进行速度控制和位置控制? 34.步进电动机的驱动控制器组成,单片机作为脉冲分配器的三种应用形式。

控制电机与特种电机课后答案第6章

控制电机与特种电机课后答案第 6 章 A. 高精度 B. 高速度 C. 开环 D. 闭环 6. 步进电动机的角位移量或线位移量与输入脉冲数成 输出特性是 ( ) A. 输出电压与转速成正比 B. 输出电压与转角成正比 C. 转速与脉冲量成正比 D. 转速与脉冲频率成正比 、如何控制步进电动机输出 的角位移、转速或线速度 , 8 9、反应式步进电动机与永磁式及感应式步进电动机在作用原理方面有什么共 同点和差异 , 步进电动机与同步电动机有什么共同点和差异 台反应式步进电动机步距角为 0.9/1.8 ,问 (1) 这是什么意思 ,(2) 转子 齿数是多少 , 思考题与习题 1(步进电动机是数字控制系统中的一种执行元件,其功用是将 变换为 相应的角位移或直线位移。 ( ) A( 直流电信号 B. 交流电信号 C. 计算机信号 D. 脉冲电信号 2. 在步进电机的步距角一定的情况下,步进电机的转速与 成正比。 3( 步进电动机与一般旋转电动机有什么不同 , 步进电动机有哪几种 ? 4( 试以三相单三拍反应式步进电动机为例说明步进电动机的工作原理 (为什么 步进电动机有两种步距角 , 5. 步进电动机常用于 系统中作执行元件,以有利于简化控制系统。 _ _。 7. 步进电动机的 oo10、

11(采用双拍制的步进电动机步距角与采用单拍制相比( ) A(减小一半B.相同 C.增大一半 D.增大一倍 12. 有一四相八极反应式步进电机,其技术数据中有步距角为1.8?/0.9? ,则该电机转子齿数为( ) A.75 B.100 C.50 D. 不能确定 13(一台三相反应式步进电动机,采用三相六拍运行方式,在脉冲频率f 为 400Hz时,其转速n为100r/min ,试计算其转子齿数Z和步距角0。若脉冲频率不变,采用三相三拍运行Rb 方式,其转速n 和步距角0又为多少, 1b1 14. 一台三相反应式步进电动机,其转子齿数Z为40,分配方式为三相六拍, 脉冲频率fR 为600Hz,要求: (1) 写出步进电动机顺时针和逆时针旋转时各相绕组的通电顺序 (2) 求步进电动机的步距角0; b (3) 求步进电动机的转速n。 15. 有一脉冲电源,通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子绕组,测得步进电机的转速为100rpm,已知转子有24个齿。(5分) 求:(1) 步进电机的步距角0 (2) 脉冲电源的频率f 16(有一台二相反应式步进电机,按A—AB— B— BC—C— CA方式通电,转子齿 数为80

发电厂电气部分课后习题 答案

第一章能源和发电 1- 2电能的特点:便于大规模生产和远距离输送;方便转换易于控制;损耗小;效率高;无气体和噪声污染。 随着科学技术的发展,电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面,也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。电气化在某种程度上成为现代化的同义词。电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。 1- 3火力发电厂的分类,其电能生产过程及其特点?答:按燃料分:燃煤发电厂;燃油发电厂;燃气发电厂;余热发电厂。 按蒸气压力和温度分:中低压发电厂;高压发电厂;超高压发电厂;亚临界压力发电厂;超临界压力发电厂。 按原动机分:凝所式气轮机发电厂;燃气轮机发电厂;内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。按输出能源 分:凝气式发电厂;热电厂。 按发电厂总装机容量分:小容量发电厂;中容量发电厂;大中容量发电厂;大容量发电厂。火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程分三个系统:燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能,加热锅炉中的水使之变为蒸汽,称为燃烧系统;锅炉产生的蒸汽进入气轮机,冲动气轮机的转子旋转,将热能转变为机械能,称不汽水系统;由气轮机转子的机械能带动发电机旋转,把机械能变为电能,称为电气系统。 1- 4水力发电厂的分类,其电能生产过程及其特点?答:按集中落差的方式分为:堤坝式水电厂;坝后式水电厂;河床式水电厂;引水式水电厂;混合式水电厂。 按径流调节的程度分为:无调节水电厂;有调节水电厂;日调节水电厂;年调节水电厂;多年调节水电厂。 水电厂具有以下特点:可综合利用水能资源;发电成本低,效率高;运行灵活;水能可储蓄和调节;水力发电不污染环境;水电厂建设投资较大工期长;水电厂建设和生产都受到河流的地形,水量及季节气象条件限制,因此发电量也受到水文气象条件的制约,有丰水期和枯水期之分,因而发电量不均衡;由于水库的兴建,淹没土地,移民搬迁,农业生产带来一些不利,还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。 1- 5抽水蓄能电厂在电力系统中的作用及其功能?答:抽水蓄能电厂在电力系统中的作用:调峰;填谷;备用;调频;调相。 功能:降低电力系统燃料消耗;提高火电设备利用率;可作为发电成本低的峰荷电源;对环境没有污染且可美化环境;抽水蓄能电厂可用于蓄能。 第二章发电、变电和输电的电气部分 2- 1 哪些设备属于一次设备?哪些设备属于二次设备?其功能是什么?答:通常把生产、变换、分配和使用电能的设备,如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计,继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组,调整负荷和,切换设备和线路,监视主要设备的运行状态。 2- 2简述300MW 发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 答:1)发电机与变压器的连接采用发电机—变压器单元接线; 2)在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器,供给厂用电; 3)在发电机出口侧,通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器; 4)在发电机出口侧和中性点侧,每组装有电流互感器 4 个; 5)发电机中性点接有中性点接地变压器; 6)高压厂用变压器高压侧,每组装有电流互感器 4 个。 其主要设备如下:电抗器:限制短路电流;电流互感器:用来变换电流的特种变压器;电压互感器:将高压转换成低压,供各种设备和仪表用,高压熔断器:进行短路保护;中性点接地变压器:用来限制电容电流。 2- 3 简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2- 4 影响输电电压等级发展因素有哪些? 答:1)长距离输送电能; 2)大容量输送电能; 3)节省基建投资和运行费用; 4 )电力系统互联。 2-5 简述交流500kV变电站主接线形式及其特点。 答:目前,我国500kV变电所的主接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2台断路器两种接线方

特种电机

哈尔滨远东理工学院2015——2016学年第二学期(大补考)分院: 课程:特种电机及其控制 专业班级: 学号: 学生姓名: 分数: 2016年5月16日

一、简介 特种电机是相对于传统有刷直流电机和交流异步电机模糊概念。传统上,除有刷直流电机、交流异步电机外,所有电动机都叫做特种电机。而非运用于特种场合的电机才是特种电机。 发电机和电动机结构上基本相同,通电运行可为电动机;原动力拖动转子旋转,磁场切割定子绕组感生出电动势成为发电机。 结构构造,电机和发电机在综合结构上基本相同,两者具有可逆性。 电机结构构造:通过电线圈在磁场中受到安培力作用而转动,并在运动过程中带动其他的物体运动。发电机结构构造:利用物理外力驱动,转动线圈,使其切割磁力线,产生电流。 电机工作原理:利用电流转变成机械能,带动外部物体转动 发电机工作原理:利用电磁感应将机械能转变为电能。 电机和发电机之间不是对等关系!虽然电动机和发电机之间有可逆性!在使用过程中,我们将它们结合起来是不会成为永动机器的,因为有能量守恒。 随着中小型电机中产品结构的调整和优化,特种专用电机将成为电机行业发展的重点,其市场需求及发展速度将在本行业中处于领先地位。中小型电机行业内的大型企业生产电机的品种和系列较多,综合实力占优;规模略小的企业则关注于特定的一种或几种电机的生产,力争在细分产品市场取得优势。 我国长期以来中小型电机特种产品品种少,产品结构不合理,表现为基本系列多,派生专用系列少;一般品种多,专用品种少。各企业根据市场需要,也注重了专用电机的发展,经过“十五”、“十一五”技术改造,调整产品结构,特种专用电机都有不同程度的发展。预计“十二五”期间我国标准系列电机与特种专用电机比约为4:6,而国外普通标准系列电机与特种专用电机比为3:7。因此一些高效节能的电机、高品位的出口电机和机电一体化的特种电机将有很好的市场前景。 二、特种电机的种类与区别 无刷直流电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关电路三部分组成。电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似,但没有笼型绕组和其他起动装置。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等),转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2,4,…)组成。 定子绕组的某一相通电时,该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩,驱动转子旋转,再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号,去控制电子开关线路,从而使定子各相绕组按一定次序导通,定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的,因而起到了机械换向器的换向作用。 所以,所谓直流无刷电动机,就其基本结构而言,可以认为是一台由电子开关线路、永磁式同步电动机以及位量传感器三者组成的“电动机系统”。 与电励磁直流电动机相比,永磁直流电动机的电枢结构基本相同,主要差别是在定子侧由永磁体代替了电励磁磁体。永磁直流电动机保留了电励磁直流电动机良好的调速特性和机械特性,又因省去了励磁绕组和励磁损耗而具有结构工艺简单、体积小、用铜量少和效率高等特点。功率在300W以内时,永磁直流电动

《电机在空调中的应用》特种电机及其驱动技术大作业剖析.doc

本科生课程大作业报告 课程名称:题目:姓名:学号:学院:专业:指导教师:特种电机及其驱动技术 电机在空调中的应用 电气工程学院 电气工程及其自动化

目录 1 概述 (2) 1.1 电机简介 (2) 1.2 空调电机的基本要求 (3) 2 空调用电机原理 (3) 2.1 压缩机电机 (3) 2.1.1 异步电动机特点及其控制系统 (4) 2.1.2 单相异步电机 (4) 2.1.3 三相异步电机 (5) 2.2 空调风扇电机 (7) 2.3 其它装置用电机 (9) 2.4 步进电机在空调中的应用 (9) 2.4.1 步进电机简介 (9) 2.4.2 步进电机在空调中的应用 (10) 2.5 永磁同步电机在空调中的应用 (11) 2.5.1 永磁同步电机工作原理及其特点 (11) 2.5.2 永磁同步电机在空调中的应用 (12) 2.6 无刷直流电机在空调中的应用 (13) 2.6.1 无刷直流电机简介 (13) 2.6.2 无刷直流电机在空调中的应用 (14) 3 空调中常用电机性能比较 (14) 4 结论与展望 (15)

电机在空调中的应用 电机( Electric Machine ),是机械能与电能之间转换装置的统称。转换是双向的,大部 分应用的是电磁感应原理。由机械能转换成电能的电机,通常称做“发电机” ;把电能转换成机械能的电机,被称做“电动机” 。电机在生活中的应用非常广泛,在家庭中一般属于驱 动型电机。驱动用电动机可划分:电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等 工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸 尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机 床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。家用电动机主要是小功率电机,家庭中凡有 转动件的,都是由电机来驱动的,如:空调室内机风扇电机、室外风扇电机、空气 压缩机、室内机转页电机等。家用电器的性能与所匹配的电机有着直接的关系,电机的效率、功率因数、调速范围及噪声与家电的节能环保有着密切的关系。本文着重讨论电机在空调中 的典型应用。 1 概述 空调即空气调节器(Air Conditioner ),是指用人工手段,对建筑/构筑物内环境空气的温度、湿度、洁净度、速度等参数进行调节和控制的过程。一般包括冷源/ 热源设备,冷热介质输配系统,末端装置等几大部分和其他辅助设备。主要包括水泵、风机和管路系统。末端装置则负责利用输配来的冷热量,具体处理空气,使目标环境的空气参数达到要求。 空调的结构包括压缩机、冷凝器、蒸发器、风扇、四通阀、单向阀毛细管组件。空调中 的驱动电机主要有 4 个。一个是在压缩机里做功,起到循环制冷剂的作用;一个是在室外机里,带动风扇给压机、冷凝器降温;一个是在室内机里,带动风扇把蒸发器的“冷”给吹出来;一个是室内机百叶窗的调整电机。 1.1 电机简介 电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械,用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率,向机械系统输出机械功率。电机驱动系统主要由电机、控制器(逆变器)构成,驱动电机和电机控制器所占的成本之比约为1:1,根据设计原理与分类方式的不同,电机的具体构造与成本构成也有所差异。电机的控制系统主要起到调节电机运行状态, 使其满足整车不同运行要求的目的。针对不同类型的电机,控制系统的原理与方式有很大差别。 图 1.1-1电动机驱动系统的基本组成框图

维修电工中级鉴定试题106概要

维修电工中级职业资格鉴定题库 理论知识试卷(一零六) 注 意 事 项 1、考试时间:120分钟。 2、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、准考证号和所在单位的名称。 3、请仔细阅读各种题目的回答要求,在规定的位置填写您的答案。 4、不要在试卷上乱写乱画,不要在标封区填写无关的内容。 1题~第60题。请选择一个正确答案,将相应字母填入括号内。每题1分,共60分。) 1. 三相同步电动机定子绕组要通入( )。 A 、直流脉动电流 B 、直流电流 C 、三相交流电流 D 、交流电流 2. 同步电动机一旦出现“失步”现象,应立即( )。 A 、去掉负载 B 、提高电源电压

C 、断电源 D 、降低电源电压 3. 同步电动机的启动方式有( )种。 A 、 5 B 、 4 C 、 3 D 、 2 4. 同步电动机的启动方法多采用( )启动法。 A 、Y —△ B 、同步 C 、异步 D 、降压 5. 同步电动机出现“失步”现象时,电动机的转速( )。 A 、上升 B 、为零 C 、不变 D 、下降 6. 同步电动机停车时,如需进行电力制动,最方便的方法是( )。 A 、 电磁抱闸 B 、 能耗制动 C 、机械制动 D 、反接制动 7. 同步电动机不能自行启动,其原因是:( )。 A 、本身无启动转矩 B 、励磁绕组短路 C 、励磁绕组串电阻 D 、励磁绕组开路 8. 同步电动机采用能耗制动时,将运行中的定子绕组电源断开,并保持转子励磁绕组的( )。 A 、直流励磁 B 、交流励磁 C 、电压 D 、交直流励磁 9. 同步发电机的定子上装有一套在空间上彼此相差( )的 三相对称绕组。

《电机在空调中的应用》特种电机及其驱动技术大作业

本科生课程大作业报告 课程名称:特种电机及其驱动技术 题目:电机在空调中的应用 姓名: 学号: 学院:电气工程学院 专业:电气工程及其自动化指导教师:

目录 1 概述 (2) 1.1 电机简介 (2) 1.2空调电机的基本要求 (3) 2 空调用电机原理 (3) 2.1 压缩机电机 (3) 2.1.1 异步电动机特点及其控制系统 (4) 2.1.2单相异步电机 (4) 2.1.3 三相异步电机 (5) 2.2 空调风扇电机 (7) 2.3 其它装置用电机 (9) 2.4 步进电机在空调中的应用 (9) 2.4.1 步进电机简介 (9) 2.4.2 步进电机在空调中的应用 (10) 2.5 永磁同步电机在空调中的应用 (11) 2.5.1 永磁同步电机工作原理及其特点 (11) 2.5.2 永磁同步电机在空调中的应用 (12) 2.6 无刷直流电机在空调中的应用 (13) 2.6.1 无刷直流电机简介 (13) 2.6.2 无刷直流电机在空调中的应用 (14) 3 空调中常用电机性能比较 (14) 4 结论与展望 (15)

电机在空调中的应用 电机(Electric Machine),是机械能与电能之间转换装置的统称。转换是双向的,大部分应用的是电磁感应原理。由机械能转换成电能的电机,通常称做“发电机”;把电能转换成机械能的电机,被称做“电动机”。电机在生活中的应用非常广泛,在家庭中一般属于驱动型电机。驱动用电动机可划分:电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。家用电动机主要是小功率电机,家庭中凡有转动件的,都是由电机来驱动的,如:空调室内机风扇电机、室外风扇电机、空气压缩机、室内机转页电机等。家用电器的性能与所匹配的电机有着直接的关系,电机的效率、功率因数、调速范围及噪声与家电的节能环保有着密切的关系。本文着重讨论电机在空调中的典型应用。 1 概述 空调即空气调节器(Air Conditioner),是指用人工手段,对建筑/构筑物内环境空气的温度、湿度、洁净度、速度等参数进行调节和控制的过程。一般包括冷源/热源设备,冷热介质输配系统,末端装置等几大部分和其他辅助设备。主要包括水泵、风机和管路系统。末端装置则负责利用输配来的冷热量,具体处理空气,使目标环境的空气参数达到要求。 空调的结构包括压缩机、冷凝器、蒸发器、风扇、四通阀、单向阀毛细管组件。空调中的驱动电机主要有4个。一个是在压缩机里做功,起到循环制冷剂的作用;一个是在室外机里,带动风扇给压机、冷凝器降温;一个是在室内机里,带动风扇把蒸发器的“冷”给吹出来;一个是室内机百叶窗的调整电机。 1.1 电机简介 电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械,用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率,向机械系统输出机械功率。电机驱动系统主要由电机、控制器(逆变器)构成,驱动电机和电机控制器所占的成本之比约为1:1,根据设计原理与分类方式的不同,电机的具体构造与成本构成也有所差异。电机的控制系统主要起到调节电机运行状态,使其满足整车不同运行要求的目的。针对不同类型的电机,控制系统的原理与方式有很大差别。 图1.1-1 电动机驱动系统的基本组成框图

特种电机原理及应用课后答案

1 简述特种电机的特点及发展趋势。 特点:工作原理、励磁方式、技术性能以及结构上有较大特点,且种类繁多、功能多样化,种类繁多,功能多样化,而且不断产生功能特性,性能优越的新颖电机。 发展趋势:机电一体化、智能化、大功率化、小型化、微型化、励磁材料永磁化、高功能化。 2 电机中常用的永磁材料有哪几类,各有何特点? ①铝镍钴永磁材料:温度系数小,剩余磁场强度较高,但矫顽力很低;退磁曲线呈非线性;使用前要进行稳磁处理。 ②铁氧体永磁材料:价格低廉,制造工艺简单,质量较轻;温度系数较大,剩磁密度不高,矫顽力较大;退磁曲线大部分接近直线;不能进行电加工。 ③稀土永磁材料:高剩磁密度,高矫顽力,高磁能积;稀土钴永磁价格昂贵,温度系数小,退磁曲线基本上是一条直线;钕铁硼永磁价格较便宜,温度系数较大,容易腐蚀,在高温下使用时退磁曲线的下半部分要产生弯曲。 1.永磁直流电动机与电励磁直流电动机结构上有什么相似和不同之处? 两者相比,永磁直流电动机有什么优点? 相似之处:在电枢结构上基本相同。 不同之处:在定子侧永磁直流电动机为永磁体,而电励磁直流电动机为电励磁磁极。优点:永磁电动机没有励磁绕组铜耗,因此相对而言效率更高;永磁电动机体积小质量轻、机械特性硬、电压调整率小。 2.永磁材料的性能对永磁直流电动机磁极结构和永磁体尺寸有什么影响? 永磁材料的性能对磁极的结构形式和尺寸有决定性影响。由于永磁材料的性能差异很大,为达到某一要求,所选用不同材料的磁极的结构形式和尺寸不相同。 铁氧体在性能上具有Br小、Hc相对高的特点,所以常做成扁而粗的瓦片形或圆筒形的磁极结构; 铝镍钴永磁具有Br高、Hc低的特点,一般做成细而长的弧形或端面式的磁极结构;稀土永磁的Br、Hc及(BH)max都很高,适宜做成磁极面积和磁化长度都很小的结构。 3.永磁直流电动机有极靴的磁极结构有什么优点和缺点?原因何在? 有极靴磁极结构既可起聚磁作用,提高气隙磁通密度,还可调节极靴形状以改善空载气隙磁场波形;负载时交轴电枢反应磁通路径经极靴闭合,对永磁磁极的影响较小。缺点是漏磁系数大,负载时的气隙磁场的畸变较大。 原因:极靴的存在使得永磁体不能直接面向气隙,主磁通就变小,漏磁系数变大;主磁通需经极靴闭合,使得负载时气隙磁场产生较大的畸变。 4.永磁直流电动机中的电磁转矩和感应电动势各由什么物理量决定?为什么电磁转矩和感应电动势是实现机电能量转换不可分割的两个方面? 电磁转矩至决定于fai和ia,与转速n无关,运动电动势仅决定于气隙磁通fai和电机的转速n。

控制电机与特种电机课后答案第2章

控制电机与特种电机课后答案第2章思考题与习题 1(一台直流测速发电机,已知电枢回路总电阻R=180Ω,电枢转速 n=3000r/min,负载电阻R=2000aLΩ,负载时的输出电压U=50V,则常数 =__________,斜率C=___________。 Kae 2(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, 3(若直流测速发电机的电刷没有放在几何中性线的位置上,试问此时电机正、反转时的输出特性是否一样,为什么, 4. 根据上题1中已知条件,求该转速下的输出电流I和空载输出电压U。 aa0 5(测速发电机要求其输出电压与_________成严格的线性关系。 6(测速发电机转速为零时,实际输出电压不为零,此时的输出电压称为 ____________。 7(与交流异步测速发电机相比,直流测速发电机有何优点, 8. 用作阻尼组件的交流测速发电机,要求其输出斜率_________,而对线性度等精度指针的要求是次要的。 9.为了减小由于磁路和转子电的不对称性对性能的影响,杯形转子交流异步测速发电机通常是( ) A.二极电机 B.四极电机 C.六极电机 D.八极电机 10(为什么异步测速发电机的转子都用非磁性空心杯结构,而不用鼠笼式结构, 11.异步测速发电机在理想的情况下,输出电压与转子转速的关系是:() A.成反比; B.非线性同方向变化; C.成正比; D.非线性反方向变化 答案

1、(一直流测速发电机,已知电枢回路总电阻R=180Ω,电枢转速 n=3000r/min,负载电阻R=2000aLΩ,负载时的输出电压UK=50V,则常数 =_0.1817_,斜率C=_____0.1667_____。 ae KeU,n,Cn=50 aRa1,RL C=50/3000=0.1667 Ra1,K=C()=0.1667 X (1+180/2000)=0.181703 eRL 2、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, ,答:直流测速发电机,当不考虑电枢反应,且认为励磁磁通、R a 和R L 都能保持为常数时可认为其特性是线性的。 误差产生原因有: 1). 温度影响; 措施: (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。 2). 电枢反应的影响; 措施: (1)对电磁式直流测速发电机,在定子磁极上安装补偿绕组。有时为了调节补偿的程度,还接有分流电阻,如图2.10 所示。 NiCC(2)在设计电机时,选择较小的线负荷()和较大的空气隙。 ,AD,a (3)在使用时,转速不应超过最大线性工作转速,所接负载电阻不应小于最小负载电阻,以保证线性误差在限定范围内。 3). 延迟换向去磁作用的影响; 对于小容量的测速机一般采取限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用,限定最高工作转速。 4). 纹波影响;

特种电机的结构、控制原理及应用

课程设计报告 课题名称特种电机的结构、控制原理及应用 目录 摘要 ............................................................................................................................................. II ABSTRACT........................................................................................................................................ I II 第1章绪论 . (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 课题意义及主要工作 (1) 第2章步进电动机 (2) 2.1步进电动机的分类、结构及特点 (2) 2.1.1步进电动机的分类 (2) 2.1.2步进电动机的结构及特点 (2) 2.2步进电动机的工作原理、主要参数及特性 (4) 2.2.1步进电动机的工作原理 (4) 2.2.2主要参数及特性 (5) 2.3步进电动机的应用 (6) 第3章三相交流伺服电动机 (7) 3.1交流伺服电动机结构 (7) 3.2交流伺服电动机工作原理 (7) 3.2.1交流伺服电动机工作原理 (7) 3.2.2交流伺服电动机有以下三种转速控制方式 (8) 3.3三相交流伺服电动机的应用 (8) 第4章总结 (9) 参考文献 (10) 谢辞 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。

特种电机复习题

一、填空题 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_运行平稳____、_响应迅速______、_____准确可靠___等。 3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是____起动转矩大_____。 4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为___3____,在单、双六拍工作方式下步距角为_1.5_____。 5. 交流伺服电动机的控制方式有__幅值_____、_相值______、_幅相_________。 6. 自整角机是一种能对__角位移_____偏差自动整步的感应式控制电机,旋转变压器是一种输出电压随__转子转角____变化的信号元件,步进电动机是一种把_电脉冲_____信号转换成角位移或直线位移的执行元件,伺服电动机的作用是将输入_电压____信号转换为轴上的角位移或角速度输出。 7. 无刷直流电动机转子采用_永磁体_____,用电子开关线路_____和_位置传感器_____组成的电子换向器取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 8. 直线电机按照工作原理来区分,可分为_直线直流______、_直流感应_______和直线同步电机三类。 9. 自整角机是一种能对__角位移____偏差自动整步的感应式控制电机,它通过电的方式在两个或两个以上无机械______联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。 11. 异步测速发电机性能技术指标主要有_线性误差_____、剩余电压_______、__相位误差______和输出斜率。 12.同步电动机转子上的鼠笼绕组可起__启动____和阻尼_______作用。 13. 小功率同步电动机可分为_永磁_____、磁阻_______、_磁滞_____等。 14. 反应式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______,转速公式为_______;励磁式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______,转速公式为_____。 15. 电机产生过度过程的主要原因是电机中存在两种惯性:_机械_____、_电磁_______。 17.直流伺服电动机的电气制动有__反接回馈___能耗__、______。 18.改变___电源频率__或电机的极距可以改变直线感应电动机的速度,改变__初级绕组的通电次序___可以改变直线感应电动机的运动方向。 19.磁阻同步电动机转子直轴与定子旋转磁场轴线重合时,磁阻转矩为_0____;转子交轴与定子旋转磁场轴线重合时,磁阻转矩为___0__。 20.异步伺服电动机____控制_信号消失,而仍有角速度或角位移输出,称为自转现象。 二、选择题 1.伺服电动机将输入的电压信号变换成(),以驱动控制对象。 A.动力 B.位移 C.电流 D.转矩和速度 2.交流伺服电动机的定子铁芯上安放着空间上互成()电角度的两相绕组,分别为励磁绕组和控制绕组。 A.0o B. 90o C. 120o D.180o 3.为了减小()对输出特性的影响,在直流测速发电机的技术条件中,其转速不得超过规定的最高转速。 A.纹波 B.电刷 C.电枢反应 D.温度 4.在交流测速发电机中,当励磁磁通保持不变时,输出电压的值与转速成正比,其频率与转速()。

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