自动控制元件习题PPT课件
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电流：方向与电枢感应电势Ea相反，数值小于堵转电流。（1分） 电磁转矩：方向与转速n相同，数值小于堵转转矩。（1分） 能量关系：电能转化为机械能。（1分） 转速：低于空载转速。（1分） ②发电机状态
电源电压：小于电枢中的感应电势，即Ua < Ea ；Ua的方向仍与Ea 相反。（1分）
电流：方向与电枢感应电势Ea相同。（1分） 电磁转矩：方向与转速n相反，电磁转矩起制动作用。（1分） 能量关系：机械能转化为电能。（1分） 转速：高于理想空载转速。（1分）
② 励磁绕组：通入励磁电流；（1分） ③ 机壳：固定定子；（1分） ④ 端盖：用来安放轴承和电刷装置，并作为转子的机械支撑；（1分） ⑤ 电刷装置:保持外接电源与换向器的滑动接触。（1分）
转子组成：
① 电枢铁心：给主磁通提供低阻磁路，嵌放电枢绕组；
② 电枢绕组: 实现机电能量变换；
③ 换向器： 起整流和换向作用；
④ 轴： 转子绕其转动；
⑤ 风扇： 冷却电机；
1.1.2直流电机的结构P12~P13.
1-7画出直流电机采用他励励磁方式时的原理线路图。 答：
1-8画出直流电机采用复励励磁方式时的原理线路图。 答：
1.1.3直流电机的励磁方式P12~P13.
1-9如图所示为同一台直流伺服电动机在
n(r/min)
1-12绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线， 标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、 发电机和反接制动状态。
1.2 直流伺服电动机的静态特性P25.
1-13当电枢绕组流过负载电流时，直流伺服电动机和直流测 速发电机都会产生电枢反应，试比较它们电枢反应的异 同。1.1.6 直流电机的磁场P18-P19.
不同情况下的机械特性曲线，由图中
看出电枢电阻Ra1、Ra2和Ra3的关系为 Ra2= Ra3< Ra1 ，控制电压Ua1、Ua2 和Ua3的关系为Ua1= Ua2< Ua3 ，动态 响应快速性的情况为 2与3相同，1最
3 12
0
Tem(N•m)
慢。
1.2 直流伺服电动机的静态特性P25.
1-10直流力矩电动机与普通直流直伺服电动机相比有何特点?
1-18电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是 什么？
答：减小涡流损耗。
1-19一台直流伺服电动机额定数据是：电枢电压为24V，电 枢电流为2.5A，转速为3000r/min，激磁电压为24V。如 果电枢电压和激磁电压均为额定值，该电机是否允许在转 速n=2500r/min下长期运转？为什么？如果必须在 2500r/min下长期运行，电枢电压和电流应如何变动（定 性说明）？
自动控制元件习题
四大基本方程式：（1.4）、（1.5）、（1.6）、（1.7）。
直流伺服电机的机电时间常数P37：
m
ห้องสมุดไป่ตู้
2 JRa
60Ke Kt
1-6简答直流电机的定子由哪几部分组成，各起什么作用？ （5分） 简答直流电机的转子由哪几部分组成，各起什么作用？ （5分）
答：定子组成：
①定子铁心：主磁极：建立磁场；（0.5分） 磁轭：提供磁通通路；（0.5分）
答：直流力矩电机：①结构：直流力矩电动机极对数多，形 状扁平，外径大；
②特性：低速、输出大转矩。
1.5 直流力矩电动机P42.
1-11试比较直流伺服电动机在电动机状态和发电机状态时的电源 电压、电枢电流、电磁转矩、转速以及能量关系。（10分）
答：①电动机状态
电源电压：大于电枢的感应电势，即Ua >Ea；Ua的方向（外加电 源电势的方向）与Ea相反。（1分）
1-23欲使用某直流伺服电动机，需要取得其机械特性。现 测得控制电压Ua =100V时的两组数据，即
大，为使电机转动所要产生的电磁转矩和电流就越大，由起
动时Ua =IaRa知，所要加的电压就越大。故摩擦转矩越大， 死区电压就越大。
1-21如果直流伺服电动机的励磁电压下降，试分析将对它的机 械特性和控制特性产生怎样的影响？
答：励磁电压下降 Ke，Kt 。
控制特性 机械特性
n0
=
Ua Ke
Td =Kt
Ua Ra
kf
= n0 Td
相同Ua
kc =
1 Ke
Ua0 =
Tc Kt
Ra
相同Tc
1-22一台直流伺服电动机其电磁转矩为0.2倍额定电磁转矩 时，测得始动电压为4V，并当电枢电压Ua =49V时，电机 转速n=1500r/min。试求电机为额定电磁转矩，转速为 3000r/min时，应加多大电枢电压？
答①电枢反应使气隙合成磁场的物理中性面顺着直流测速发 电机的旋转方向转过一个角度；而在直流伺服电动机中， 是逆着旋转方向偏转一个角度。
②电枢反应对磁极磁场有去磁效应，这点直流测速发电机 和直流伺服电动机是完全相同的。
1-14换向器是直流电机的关键部件，它起 整流 和 换向 的 作用。在直流测速发电机中，换向器的作用是将电枢绕 组内部的交流变为电刷上的直流 ；在直流伺服电动机中， 换向器的作用是电刷上的直流变为绕组内部的交流 。 1.1.6 直流电机的磁场P18-P19.
1-17电枢控制的直流伺服电动机，当控制电压和激磁电压不变 时，如果电动机上负载增大，那么稳定后的控制电流、电 磁转矩和转速都将怎样变化？为什么？
答：稳定时电磁转矩与负载转矩相等（或答电磁转矩由负载决 定也正确），当负载增大，电磁转矩增大； Tem = Kt Ia,控 制电流Ia增大； Ua =IaRa+Cen ， Ua不变，转速n 减小。
答：由Ua =IaRa+Cen，当Ud和不变，nIa，使电机过 热，损坏绝缘，减少电机寿命。若n下降，长期运行，电 流不能超过额定值，应使电枢电压下降。
1-20直流伺服电动机空载时调节特性有无死区？如果有死区， 它的大小是什么原因造成的？
答：直流伺服电动机空载时，轴上存在摩擦转矩等阻转矩，所
以其调节特性有死区。死区是由摩擦转矩形成的。摩擦转矩
1-15哪种方式不能改变直流伺服电动机机械特性的硬度（）。
A、电枢串电阻
B、改变励磁电压
C、改变电枢电压
D、改变放大器的内阻
1-16在直流伺服电动机电枢上加50V和100V的阶跃电压起动时，
所测得的机电时间常数m是否相同？为什么？
答：1.相同。
2.机电时间常数
m
2 JRa
60Ke Kt
，与电枢电压Ua无关。
电源电压：小于电枢中的感应电势，即Ua < Ea ；Ua的方向仍与Ea 相反。（1分）
电流：方向与电枢感应电势Ea相同。（1分） 电磁转矩：方向与转速n相反，电磁转矩起制动作用。（1分） 能量关系：机械能转化为电能。（1分） 转速：高于理想空载转速。（1分）
② 励磁绕组：通入励磁电流；（1分） ③ 机壳：固定定子；（1分） ④ 端盖：用来安放轴承和电刷装置，并作为转子的机械支撑；（1分） ⑤ 电刷装置:保持外接电源与换向器的滑动接触。（1分）
转子组成：
① 电枢铁心：给主磁通提供低阻磁路，嵌放电枢绕组；
② 电枢绕组: 实现机电能量变换；
③ 换向器： 起整流和换向作用；
④ 轴： 转子绕其转动；
⑤ 风扇： 冷却电机；
1.1.2直流电机的结构P12~P13.
1-7画出直流电机采用他励励磁方式时的原理线路图。 答：
1-8画出直流电机采用复励励磁方式时的原理线路图。 答：
1.1.3直流电机的励磁方式P12~P13.
1-9如图所示为同一台直流伺服电动机在
n(r/min)
1-12绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线， 标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、 发电机和反接制动状态。
1.2 直流伺服电动机的静态特性P25.
1-13当电枢绕组流过负载电流时，直流伺服电动机和直流测 速发电机都会产生电枢反应，试比较它们电枢反应的异 同。1.1.6 直流电机的磁场P18-P19.
不同情况下的机械特性曲线，由图中
看出电枢电阻Ra1、Ra2和Ra3的关系为 Ra2= Ra3< Ra1 ，控制电压Ua1、Ua2 和Ua3的关系为Ua1= Ua2< Ua3 ，动态 响应快速性的情况为 2与3相同，1最
3 12
0
Tem(N•m)
慢。
1.2 直流伺服电动机的静态特性P25.
1-10直流力矩电动机与普通直流直伺服电动机相比有何特点?
1-18电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是 什么？
答：减小涡流损耗。
1-19一台直流伺服电动机额定数据是：电枢电压为24V，电 枢电流为2.5A，转速为3000r/min，激磁电压为24V。如 果电枢电压和激磁电压均为额定值，该电机是否允许在转 速n=2500r/min下长期运转？为什么？如果必须在 2500r/min下长期运行，电枢电压和电流应如何变动（定 性说明）？
自动控制元件习题
四大基本方程式：（1.4）、（1.5）、（1.6）、（1.7）。
直流伺服电机的机电时间常数P37：
m
ห้องสมุดไป่ตู้
2 JRa
60Ke Kt
1-6简答直流电机的定子由哪几部分组成，各起什么作用？ （5分） 简答直流电机的转子由哪几部分组成，各起什么作用？ （5分）
答：定子组成：
①定子铁心：主磁极：建立磁场；（0.5分） 磁轭：提供磁通通路；（0.5分）
答：直流力矩电机：①结构：直流力矩电动机极对数多，形 状扁平，外径大；
②特性：低速、输出大转矩。
1.5 直流力矩电动机P42.
1-11试比较直流伺服电动机在电动机状态和发电机状态时的电源 电压、电枢电流、电磁转矩、转速以及能量关系。（10分）
答：①电动机状态
电源电压：大于电枢的感应电势，即Ua >Ea；Ua的方向（外加电 源电势的方向）与Ea相反。（1分）
1-23欲使用某直流伺服电动机，需要取得其机械特性。现 测得控制电压Ua =100V时的两组数据，即
大，为使电机转动所要产生的电磁转矩和电流就越大，由起
动时Ua =IaRa知，所要加的电压就越大。故摩擦转矩越大， 死区电压就越大。
1-21如果直流伺服电动机的励磁电压下降，试分析将对它的机 械特性和控制特性产生怎样的影响？
答：励磁电压下降 Ke，Kt 。
控制特性 机械特性
n0
=
Ua Ke
Td =Kt
Ua Ra
kf
= n0 Td
相同Ua
kc =
1 Ke
Ua0 =
Tc Kt
Ra
相同Tc
1-22一台直流伺服电动机其电磁转矩为0.2倍额定电磁转矩 时，测得始动电压为4V，并当电枢电压Ua =49V时，电机 转速n=1500r/min。试求电机为额定电磁转矩，转速为 3000r/min时，应加多大电枢电压？
答①电枢反应使气隙合成磁场的物理中性面顺着直流测速发 电机的旋转方向转过一个角度；而在直流伺服电动机中， 是逆着旋转方向偏转一个角度。
②电枢反应对磁极磁场有去磁效应，这点直流测速发电机 和直流伺服电动机是完全相同的。
1-14换向器是直流电机的关键部件，它起 整流 和 换向 的 作用。在直流测速发电机中，换向器的作用是将电枢绕 组内部的交流变为电刷上的直流 ；在直流伺服电动机中， 换向器的作用是电刷上的直流变为绕组内部的交流 。 1.1.6 直流电机的磁场P18-P19.
1-17电枢控制的直流伺服电动机，当控制电压和激磁电压不变 时，如果电动机上负载增大，那么稳定后的控制电流、电 磁转矩和转速都将怎样变化？为什么？
答：稳定时电磁转矩与负载转矩相等（或答电磁转矩由负载决 定也正确），当负载增大，电磁转矩增大； Tem = Kt Ia,控 制电流Ia增大； Ua =IaRa+Cen ， Ua不变，转速n 减小。
答：由Ua =IaRa+Cen，当Ud和不变，nIa，使电机过 热，损坏绝缘，减少电机寿命。若n下降，长期运行，电 流不能超过额定值，应使电枢电压下降。
1-20直流伺服电动机空载时调节特性有无死区？如果有死区， 它的大小是什么原因造成的？
答：直流伺服电动机空载时，轴上存在摩擦转矩等阻转矩，所
以其调节特性有死区。死区是由摩擦转矩形成的。摩擦转矩
1-15哪种方式不能改变直流伺服电动机机械特性的硬度（）。
A、电枢串电阻
B、改变励磁电压
C、改变电枢电压
D、改变放大器的内阻
1-16在直流伺服电动机电枢上加50V和100V的阶跃电压起动时，
所测得的机电时间常数m是否相同？为什么？
答：1.相同。
2.机电时间常数
m
2 JRa
60Ke Kt
，与电枢电压Ua无关。