微特电机课后复习题

微特电机总复习第二章伺服电动机2-2若直流伺服电动机的励磁电压下降，对电动机的机械特性和调节特性会有哪些影响？答：励磁电压下降则电枢电压减小，又由于机械特性是线性的，所以将导致理想空载转速降低，电磁转矩减小；调节特性是指：电机负载转矩恒定时，电机转速值控制电压变化的关系，所以励磁电压下降将导致电机转速n下降。2-4为什么两相伺服电动机的转子电阻要设计得相当大？若转子电阻过大，对电机的性能会产生那些不利影响？答：原因有1）为了增大调速范围（和起动转矩）；2）为了使机械特性更接近线性；3）两相交流伺服电动机在控制信号消失后会产生自转现象，如果转子电阻足够大，则电动机转子在脉振磁场作用下的合成电磁转矩始终为制动转矩，可以消除自转现象，并且可以扩大其稳定运行范围。不过若转子电阻过大，会降低启动转矩.同时也会导致机械特性变硬，更多的能量将消耗在电阻上，电机发热大，且快速响应性能变差。2-6若已知直流伺服电动机的转动惯量J，如何从机械特性上求出电机的机电时间常数？如何加快电机的动态响应？（5分）答：根据机械特性求得n0及Td即可求得。2-7一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，并当点数电压Ua=49V时，电机转速为1500r/min。试求电机为额定电磁转矩，转速为3000日/min时，应加多大的电枢电压？2-8一台型号为45SY006的直流伺服电动机，额定电压27V，转速9000r/min，功率28W，测得电枢的转动惯量J=6.228*10-6kg.m2。电枢电压Ua=13V时测得n0=4406r/min，堵转转矩Tk0=0.1006N.m。按标准规定电动机的机电时间常数应不大于30ms。试问该电机的机电时间常数是否符合要求？解：0aUnCe得014406338.913anCeUTadaCUTR得13129.20.1006aaTdRUCT6216026.2281013338.9129.2602830amTeRJCCmsms可见，该电机的机电时间常数符合要求。2-10已知一台直流伺服电动机的电枢电压Ua=110V，空裁电流I0＝0．005A，空载转速n0=4600r／minRa=80。试求：1）当电枢电压U=67.5aV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，开路电压Ui=67.5V，求这时的理想空载转速n0和堵转转矩Td；3）当阻力转矩T1+T0由30×l0-3N·m增至40×l0-3N·m时、求上述两种情况下转速的变化△n。解：01100.005800.02384600aaaeURICn1）理想空载转速：067.52836/min0.0238aeUnrC堵转转矩：67.59.559.550.02380.192.m80adeaUTCNR2)理想空载转速：067.52386/min0.0238ieUnrC堵转转矩：67.59.559.550.02380.0959.8080ideaiUTCNmRR3）电源电压直接控制：L0L22321L2L122(TT)T9.55()80(TT)(4030)10148/min9.550.0238aaaaeeTeeaeTURURnCCCCCRnnnrCC负载增加后，转速下降了148r/min。经放大器控制：L0L22321L2L122(TT)T9.55()8080(TT)(4030)10296/min9.550.0238iaiaaieeTeeaieTURRURRnCCCCCRRnnnrCC负载增加后，转速下降296r/min。第三章测速发电机3-1直流测速发电机按励磁方式分有哪几种？各有什么特点？答：按励磁方式分为：电磁式、永磁式。电磁式：励磁绕组由外部直流电源供电，通电时产生磁场；永磁式：没有励磁绕组，所以可省去励磁电源，结构简单、使用方便。3-2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？P.51-54答：测速发电机输出电压和转速的关系称为输出特征性即Ua=f(u)当不考虑电枢反应，且认为Φ、Ra和Rl都能保持为常数，斜率也是常数，输出特性便有线性关系。改进方法：1.电枢反应的影响：（1）对电磁式直流测速发电机，在定子磁极上安装补偿绕组Wc。（2）在设计电机时，选择较小的线负荷和较大的空气隙。（3）在使用时，转速不应超过最大线性工作转速，所以负载电阻不应小于最小负载电阻。2.电刷接触电阻的影响，为了减小电刷接触电压的影响，缩小不灵敏区，在直流测速发电机中，常常采用导电性能好的黄铜-石墨电刷或含银金属电刷。实际使用时，选用较大的负载电阻和适当的转子转速。3.电刷位置的影响：调整电刷位置，使其严格位于几何中性线上4.温度的影响：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；对测试精度要求比较高的场合，可在励磁回路中串联具有负温度系数的热敏电阻并联网络3励磁回路由恒流源供电5.纹波的影响：增加每条支路中串联的元件数，可以减小纹波；电枢采用斜槽结构3-3为什么直流测速发电机在使用时转速不宜超过规定的最高转速？而负载不能小于规定值？答：由于电枢反应的去磁效应使线性误差增加，并且负载电阻越小或转速越高，电枢电流越大，去磁效应越强，线性误差越大。故使用时转速不宜超过规定的最高转速，负载不能小于规定值。3-5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？答：根据结构特点笼形转子异步测速发电机输出斜率大，但线性度差，相位误差大，剩余电压高。而空心杯形转子异步测速发电机的精度较高，转子转动惯量也小，性能稳定好。因此，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。3-7．异步测速发电机输出特性存在线性误差的主要原因有哪些?怎样确定线性误差的大小?答：异步测速发电机理想的输出特性也是一条直线，但实际上并非如此。引起误差的主要原因是：d的大小和相位都随着转速而变化，负载阻抗的大小和性质，励磁电源的性能，温度以及剩余电压，其中剩余电压是引起误差的主要原因。将实际输出电压与理想（线性）输出电压的最大差值mU与对应最大转速maxn（技术条件规定的）的最大理想（线性）输出电压m2U之比定义为线性误差。即：%1002mmUU。3-8为什么异步测速发电机的励磁电源大多采用400Hz的中频电源？答：对于一定的转速，通常采用提高励磁电源的频率，从而增大异步测速发电机的同步转速来实现，所以采用400Hz的中频励磁电源。3-9什么是异步测速发电机的剩余电压？各个分量的含义和产生的原因？对系统的影响，如何减小？P61~63答：测速发电机在规定的交流电源励磁下，电机的转速为零时，输出绕组所产生的电压，称为剩余电压。1.基波分量(1)变压器分量：磁路不对称(2)旋转分量：铁心材料磁滞方向不同(3)电容分量：励磁绕组和输出绕组之间存在分布电容2.高次谐波分量：励磁电压为非正弦波。电机磁路的饱和措施：该进电机的制造材料和工艺，降低磁路的饱和度，采用具有补偿绕组的结构等，外接补偿装置第四章步进电动机4-2怎样确定步进电动机转速的大小？与负载转矩大小有关系吗？怎样改变步进电动机的转速？答：反应式步进电动机的转速取决于脉冲频率f、转子齿数rZ和拍数N，即：NZfr60n，而与电压、负载、温度等因素等无关。当转子齿数一定时，转子旋转速度与输人脉冲频率成正比。因此，改变脉冲频率可以改变转速。4-3何为反应式步进电动机的步距角？它与哪些因素有关？六相12极步进电动机，若在单六拍，双六拍及单双十二拍通电方式下，步距角各为多少？答：步进电动机每走一步所转过的角度称为步距角；步距角取决于转子齿数rZ和拍数N，即：CmZNZNrt0r0s360360，而拍数N又取决于通电状态C和电机的相数m。单六拍和双六拍Qs=60/Zr；在单双十二拍时Qs=30/Zr。4-4有一台四相反应式步进电机，其步距角为1.8°/0.9°，试求：1）转子齿数是多少？2）写出四相八拍的一个通电顺序；3）A相绕组的电流频率为400Hz时，电机转速为多少？解：1）已知360rCmZ那么3603601.850441.8rrZZ2）四相八拍通电顺序：A—AB—B—BC—C—CD—D—DA—A四相八拍的控制电压波形图：A相B相C相D相3）84003200fNfHz60606060400480/min50rrrNfffnrNZNZZ4-6步进电动机的负载转矩小于最大静转矩时能否正常步进运行，为什么？答：步进电动机的负载转矩必须小于最大负载转矩（或起动转矩），才能保证步进电动机的正常步进运行。因为如果负载转矩大于最大负载转矩，初始平衡位置就会处在动稳定区之外，即在下一个通电状态下电磁转矩会小于负载转矩，从而无法保证正常步进运行。4-7反应式步进电动机的起动频率和运行频率为什么不同？连续运行频率与负载转矩有怎样的关系？为什么？答：由于起动时，电磁转矩不仅要克服负载转矩，同时还要克服转子系统的惯性转矩（JdΩ/dt），因而起动频率要比运行频率低。因为控制绕组中有电感，绕组中的电流不能突变，故绕组中平均电流会随频率增高而减小，即电磁转矩也相应减小，所以反应式步进电动机连续运行频率随负载转矩增高而减小。4-8一台四相步进电动机，若单相通电时矩角特性为正弦波，其幅值为Tmax，则：（1）两相通电时的最大静转矩；（2）作出单相通电时的矩角特性；（3）求四相八拍运行时的最大带负载转矩。答：（1）Tmax1=2cosπ/mTmax=2cosπ/4Tmax=2Tmax（2）4-9设步进电机工作在三相单三拍运行方式，其通电顺序为A—B—C—A，相应的矩角特性如图。（1）指出理想空载时B相静稳定区和动稳定区；（2）若步进电动机的负载转矩为TL，分析由B相通电改变为C相通电时，步进电动机的运动情况答：（1）B相静稳定区为-π/3θ5π/3，动稳定区为π/3θ7π/3（2）步进电动机将将转过一个步距角到达新的平衡点，即C相矩角特性与T=TL的交点Oc′4-11一台三相反应式步进电动机，步距角θs=3°/1.5°，已知它的最大静转矩为0.685N·m，系统总的转动惯量为1.725*10^-5kg·m2，试求该电动机的自由振荡频率和周期。答：T=1/f0=0.005s4-12简要说明步进电动机的低频共振现象答：当控制脉冲间隔的时间比转子衰减振荡的时间短，转子还未稳定在平衡位置下一个脉冲就到来。若不考虑阻尼作用且电机空载控制脉冲频率等于或接近步进电动机振荡频率f0的1/K(K=1,2,3……)，转子会在某次通电绕组换相时突然反相振荡，进而引发失步。一般一次失步的步数是运行拍数的整数倍，严重时转子会停留在某一位置上或围绕某一位置振荡，这就是步进电动机的无阻尼低频共振。第五章自整角机5-2如果励磁电压降低是频率升高，力矩式自整角接收机产生的最大整步转矩如何变化？为什么？答：力矩式自整角接收机产生的最大整步转矩，它和励磁电压的平方成正比，和电源的频率成反比，因此，励磁电压降低或频率升高使最大整步转矩减小。5-5力矩式自整角机比整步转矩的数值大好还是小好？为什么？答：比整步转矩的数值大好，因为比整步转矩越大，则系统越灵敏。5-6在一定的转速下，为了减小传输误差、保证系统精确。自整角机电源的频率高一些好还是低一些好？为什么？答：低一些好，因为电源的频率低，则在一定转速下，发送机引起一定的失调角所产生的转矩就大，从而接收机转过的角度也就大，减小了传输误差，提高了系统精度。5-8说明控制式自整角机的工作原理。答：发送机励磁绕组接单相交流电源，其整步绕组上产生感应电动势，由于发送机和接收机整步绕组按相序相接，故产生的电流流过接