控制电机

1、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。

2、旋转变压器的误差种类有：函数误差、零位误差、线性误差、电气误差。

直流测速发电机分类：电磁式直流测速发电机、永磁式直流测速发电机

异步伺服电动机有三种具体的控制方式：幅值控制、相位控制、幅值相位控制

无刷直流电动机结构：电动机本体、转子位置传感器、电子开关线路

6、旋转变压器按照电机极数可分为单极对和多级对两种。

1、什么是异步测速发电机的剩余电压？请简述剩余电压产生的原因以及消除或削弱的方法。

当异步测速发电机的励磁绕组已经供电，转子处于静止状态时，输出绕组所产生的电压称为剩余电压，剩余电压又称为零速电压。它由两部分组成，一部分是固定分量U sz，其值与转子位置无关；另一部分是交变分量U sj，其值与转子位置有关。剩余电压固定分量U sz产生的主要原因是：励磁绕组与输出绕组不正交，磁路不对称，或气隙不均匀等；剩余电压交变分量U sj产生的主要原因是空心杯转子的不对称。为了减小剩余电压，可以采用以下方法：

1）采用四极电机的结构；

2）将励磁绕组和输出绕组分开放置，即励磁绕组置于外定子铁心，输出绕组置于内定子铁心；

3）采用补偿绕组抵消剩余电压；

4）采用补偿电路抵消剩余电压。

上述四种方法主要针对的是剩余电压固定分量的削弱或抵消，剩余电压的交流分量是难以用补偿的方法去除的，只能依靠改善转子材料性能以及提高电机加工精度来减小。

2、什么是直流伺服电机低速运行的不稳定性？简述其产生的主要原因。

从直流伺服电动机的运行特性可知，只要控制电压足够大，电动机就可以在很低的转速下运行。但实际上，当转速很低（每分钟几十转以下）时，转速将很不均匀，时快时慢，甚至停转。这种现象称之为直流伺服电动机低速运行的不稳定性。

产生的原因主要是：

(1) 低速时感应电动势较小，由于电枢齿槽效应等原因造成的电动势脉动的影响将增大，导致电磁转矩的波动比较明显。

(2) 低速时控制电压值很小，电刷和换向器之间接触电压不稳定性的影响将增大，导致电枢电流和电磁转矩的波动。

(3) 低速时电刷和换向器之间的摩擦转矩也是不稳定的，造成总的阻转矩的变化，导致输出转矩的不稳定。

3、永磁同步电动机不能直接起动的原因是什么？如何解决？并简述其原理。

造成永磁同步电动机不能直接起动的原因可归结为：

(1) 转子本身一定的惯性；

(2) 起动瞬间定、转子磁场之间转速相差过大。

为克服这一困难，永磁同步电动机的转子一般设计成磁钢内埋式结构，转子表面装有和异步电动机相似的笼型绕组，称为自起动永磁同步电动机。

当永磁同步电动机起动时，依靠笼型绕组产生如同异步电动机工作时一样的起动转矩，带动转子旋转起来。等到转子转速上升到接近同步速时，依靠定子旋转磁场与转子永磁体的相互吸引把转子牵入同步。这就是所谓的“异步起动，同步运行”。在整个起动过程中，笼型绕组产生异步起动转矩，而永磁体产生发电制动转矩，但当达到同步速时，异步起动转矩为零，而发电制动转矩转变为同步牵引转矩，带动电动机正常同步运行。

4、试比较无刷直流电动机与永磁同步电动机的不同。

（1）设计理念

设计无刷直流电动机的出发点是用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极，将原直流电动机的转子电枢变为定子，BDCM为方波电动机；而设计永磁同步电动机的出发点是直接用永磁体取代电励磁同步电动机转子上的励磁绕组，以省去励磁线圈、滑环和电刷，PMSM为正弦波电动机。（2）结构型式

无刷直流电动机的定子通常采用整距集中绕组，转子永磁体则采用表面瓦片式结构，永磁体厚度均匀；而永磁同步电动机的定子采用短距分布绕组，转子永磁体主要有两类：一类是表面永磁体结构，另一类是内置永磁体结构。

（3）控制方式

当由变频电源供电时，永磁同步电动机可在开环控制下调速运行，起动时转子上无需另装起动绕组。若转轴上装有位置传感器，则可构成基于位置反馈、闭环控制的自控式永磁同步电动机；无刷直流电动机的转轴上一般装有位置传感器，并做成自控式。

（4）电磁转矩

永磁同步电动机产生的电磁转矩基本上是恒定的；而无刷直流电动机产生的电磁转矩存在一定的脉动。

（5）功率密度

从体积和重量角度看，无刷直流电动机的功率密度要比永磁同步电动机高，其功率密度一般是永磁同步电动机的1.15倍。

（6）应用场合

无刷直流电动机多应用于对运行性能要求不是很高、体积及重量受限的场合；而永磁同步电动机适用于要求高精度控制和宽调速范围的场合。5、简述直线电机的主要优点。

(1) 由于不需要中间传动机构，整个系统得到简化，精度提高，振动和噪音减小。

(2) 由于不存在中间传动机构的惯量和阻力矩的影响，电机加速和减速的时间短，可实现快速起动和正反向运行。

(3) 普通旋转电机由于受到离心力的作用，其圆周速度有所限制，而直线电机运行时，其部件不受离心力的影响，因而它的直线速度可以不受限制。

(4) 由于散热面积大，容易冷却，直线电机可以承受较高的电磁负荷，容量定额较高。

(5) 由于直线电机结构简单，且它的初级铁心在嵌线后可以用环氧树脂密封成一个整体，所以可以在一些特殊场合中应用，例如可在潮湿环境甚至水中使用。

6、请简述直流感应测速发电机和交流感应测速发电机的优缺点。

交流感应测速发电机主要优点是：

①不需要电刷和换向器，构造简单，维护方便，运行可靠；②无滑动接触，输出特性稳定，精度高；

③摩擦力矩小，惯量小；④不产生干扰无线电的火花；⑤正、反转输出电压对称。主要缺点是：

①存在相位误差和剩余电压；②输出斜率小；③输出特性随负载性质改变（电阻性、电感性、电容性）。直流测速发电机的优缺点：

不存在输出电压相位移；无剩余电压；输出功率较大，可带较大负载；温度补偿也比较容易。因有电