自动控制元件离线作业2014.05.26

浙江大学远程教育学院

《自动控制元件》课程作业

姓名：郭超学号：712128202045

年级：12秋学习中心：华家池—————————————————————————————第一章直流伺服电动机

1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？

答：电磁转矩T em=C mΦI a 由每极磁通量和绕组电流大小决定。

控制电流由负载转矩大小决定。

1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？

答：（1）控制电流由负载转矩大小决定，不变。

（2）电磁转矩T em=C mΦI a 可见电磁转矩也不变。

（3）Ua-Ua0=Ea=CeΦn，可见转速变大。

1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。试问该电动机额定负载转矩是多少？

解：Ea=Ua-IaRa=110-0.4*50=90V

Ea=CeΦn

Ce=0.105Cm

得：90=0.105CmΦ*3600 则CmΦ=0.238

T2+T0=Tem= CmΦIa

代入得：T2=0.238*0.4-15*10-3=80mN.m

1-6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？

并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。

解：Ea=Ua-IaRa=CeΦn

Tem=T2+T0=CmΦIa

电枢电流由负载转矩决定。

可得：电枢电流减小、电磁转矩减小、转速增大。

第二章直流测速发电机

2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R L=3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压

Uo和输出电流Ia。

解：U0=Ea/（1+Ra/Rf）=47.17V

Ia=U0/Rl=47.17/3000=0.015A

第三章步进电动机

3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。

解：步矩角：2π/（48*5）=π/120

五相单5拍五相双5拍五相三拍五相四拍

3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。并画出其单、双拍制的矩角特性曲线族。若单相通电时的最大静态转矩为0.1N〃m，试计算各种运行方式的起动转矩；

并判断转子上负载为0.08N〃m时哪种运行方式可使步进电动机正常运行。

解：步矩角：2π/（50*4）=π/100

运行方式：四相单拍、四相双拍、单双八拍

单拍制时：T1=-T jmax sin（ϴe）

T2=-T jmax sin（ϴe-π/2）

T3=-T jmax sin（ϴe-π）

T4=-T jmax sin（ϴe-3π/2）

双拍制时：T AB=-√2T jmax sin（ϴe-π/4）

T AB=-√2T jmax sin（ϴe-3π/4）

T AB=-√2T jmax sin（ϴe-5π/4）

T AB=-√2T jmax sin（ϴe-7π/4）

第四章旋转变压器

4-6用正余弦旋转变压器可以构成直角坐标系旋转θ角的变换，接线如图题图4-1，4-2所示（见书P119）。试分析其工作原理。

解：Uc=Uxcosθ+Uysinθ

Us=Uxsinθ+Uycosθ

4-8有一只旋变发送机XF和一只旋变变压器XB定子绕组对应联接作控制式运行，如题图4-3所示（见书P119），已知：图中的θ1=15°°，θ2=10°°，试求：

（1）旋变变压器转子的输出绕组的协调位置XT；

（2）失调角r。

答：（1）θ2=θ1

（2）r=-5°；负号表示逆时针

第五章自整角机

5-4三台自整角机如题图5-1所示（见书P147）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θ2、θ1角度时，中间的接收机将转过的角度θ与θ2和θ1之间是什么关系？

答：θ=θ2-θ1，若θ2-θ1大于0，顺时针转；若θ2-θ1小于0，逆时针转；若θ2-θ1等于0，不转。

5-6某力矩式自整角机接线如题图5-3所示（见书P148）

（1）画出接收机转子所受的转矩方向：

（2）画出接收机的协调位置；

（3）求失调角。

答：（1）逆时针方向（2）逆时针方向转过20度（3）逆时针-20度5-7对于题图5-4所示（见书P148）自整角测量线路，CX为自整角发送机，CT为自整角变压器，它们的转子的转角分别为θ1和θ2。

画出三相绕组合成磁场轴线的位置，并写出输出电势的有效值Eo 和转角θ1、θ2的关系式。

解：Eo=4.44ƒWΦ*sin（θ1-θ2）

ƒ为激磁电源交变频率;W为自整角变压器输出绕组有效匝数；

Φ为自整角变压器的主磁通；

第六章交流伺服电动机

6-8 交流伺服电动机的控制方法有几种？幅值控制转速变化的物理过程如何？

答：控制方法：幅值控制、相位控制、幅相控制

幅相控制就是将励磁绕组加上恒定的额定励磁电压Ujc，并保持励磁电压和控制电压的相位差90°不变，改变控制电压不变的大小，以实现对伺服电动机转速的控制。

6-13什么是自转现象？为了消除自转现象，交流伺服电动机在单相供电时应具有怎样的机械特性？

答：控制信号消失后，电动机仍以某个转速稳定运行的现象，就是自转现象。

为消除自转，控制信号消失时，控制电路将：

（1）控制绕组直接短接

（2）控制绕组通过纯电阻或感性负载连接

（3）控制绕组开路

（4）控制绕组通过容性负载连接

消除单相供电时机械特性位于一、三象限的情况。