2018年電大電氣傳動與調速系統(tǒng)復習資料

電大復習資料第一章 電機與拖動基礎1、直流電機定轉子各由哪些主要部件組成？各部件的主要作用是什么？直流電機由定子和轉子兩部分組成。包括：（l）主磁極由主極鐵心和套在鐵心上的勵磁繞組組成，它的作用是建立主磁場。 （2）換向（附加）極由換向極鐵心和套在上面的換向極繞組組成，用來改善直流電機的換向。（3）電刷裝置由電刷、刷握和匯流條組成，它是將直流電引人或引出電樞的裝置。 （4）機座即電機定子外殼，起固定與支撐的作用，同時又是主磁路的一部分。 2、直流電機銘牌上的額定功率、額定電壓、額定電流，對于發(fā)電機和電動機各指什么？直流電機的銘牌數(shù)據(jù)：對發(fā)電機額定功率指能夠輸出的最大電功率，額定電壓和額定電流指輸出最高電壓和最大電流（P N。U NIN） ；而對電動機額定功率指能夠輸出的最大機械功率，額電流指允許輸人的最高電壓和最大電流（PN=U UIN N） 。3、直流電機有哪幾種勵磁方式？不同勵磁方式的電動機如何實現(xiàn)反轉？流電機的勵磁方式分為：他勵、并勵、串勵、復勵。單獨改變勵磁繞組極性或者電樞繞組極性都可使用機實現(xiàn)反轉，如果兩者極性同時改變，電機仍將沿原方向運轉。4、什么叫電樞反應？它對電機產生哪些影響？“電樞反應”就是電樞磁場對主磁場的影響。產生的影響包括：使主磁場發(fā)生畸變，磁力線不再對稱于磁極軸線；物理中線偏離幾何中線不再重合，幾何中線處磁場不再為 0；削弱了主磁場。這些影響將對直流電機的正常運行產生惡劣作用，必須設法消除。5、串勵直流電動機有哪些特點？串勵直流電動機的機械特性曲線是一條非線性的軟特性，當軸上負載為 0時電機轉速 ，所以串勵直流電動機不允許輕載工作；由于它的電磁轉矩與電樞電流的平方成正比，所以起動轉矩大，過載能力強；由于電樞與勵磁繞組串聯(lián)，通人直流或交流電流電機都不受影響，所以在交流電源情況下亦可正常工作。6直流發(fā)電機的電磁轉矩與原動機的拖動轉矩，電動機的感應電動勢與電樞電壓之間的方向相同還是相反？各有何物理意義？直流發(fā)電機的電磁轉矩與原動機輸人的拖動轉矩方向相反，是一對作用力和反作用力的關系。隨發(fā)電機輸出電流的增大，電磁轉矩增大（T= ） ，所需的輸人轉矩也隨著增大，才能維持輸人轉矩與阻轉aICr矩之間的平衡，使電機勻速運轉。直流電動機運轉時功割磁場產生的感應電動勢與電樞外加電壓方向相反，故為反電勢，它維持了電壓平衡關系，限制了電樞電流的大小Ia（UaEa）/（Ra R L） ，不致使電動機電流過大。 7直流發(fā)電機的外特性受哪幾個因素影響？直流電動機的轉速特性受哪幾個因素影響？ 直流發(fā)電機的輸出特性（UaEa-IaRa）受轉速的高低、主磁場的強弱以及電樞回路電阻大小的影響（Ea Ce 沖 n）：直流電動機的轉速特性，受外加電樞電壓通人勵磁電流所建立的主磁場以及電樞回路電阻大小的影響。 8二負載的機械特性有哪幾種？負載轉矩與轉速之間各有什么關系？ 負載的機械特性分為三大類，即恒轉矩負載、恒功率負載、泵類和通風機負載。其中恒轉矩負載又分為反抗性恒轉矩負載和位能性恒轉矩負載兩種。 反抗性恒轉矩負載轉矩大小不變而與轉速的方向永遠相反。而位能性恒轉矩負載大小不變方向也不變，當電機正轉時，負載轉矩與轉速方向相反；當電機反轉時，負載轉矩與轉速方向相同。 恒功率負載轉矩的大小與轉速之間成反比。 （TK/n）泵類和通風機負載的大小與轉速的平方成正比（TKn2 ）9改變他勵直流電動機的電樞電壓、電樞回路電阻或勵磁電流時，機械特性將如何變化？改變他勵直流電動機的電樞電壓，機械特性的斜率不變，理想空載轉速 n。與電壓成正比變化，所以特性平行移動；增大電樞回路電阻，no 不變，特性的斜率 p 隨阻值正比增大，所以特性變軟;減小勵磁電流，主磁場減弱， 上升，特性的斜率 也增大。0n10電動機的調速性能指標有哪些？各如何定義？電動機的調速性能指標有：（l）調速范圍電動機帶額定負載時的最高轉速與最低轉速之比。（2）調速精度（靜差率）在調速范圍內最低轉速所對應的機械特性曲線上的額定速降n N。與該曲線上的比值。（3）平滑性 定義為相鄰兩級轉速之比。11直流發(fā)電機和電動機的功率流程圖有何不同？可變損耗和不變損耗各指什么？電大復習資料直流發(fā)電機的功率流程是原動機輸人機械功率，減去空載損耗，轉化成電磁功率，再減去電樞（與勵磁）損耗，輸出電功率。圖 l11 直流電機的功率流程圖 a）直流發(fā)電機的功率關系 b）直流電動機的功率關系直流電動機的功率流程是從電源輸人電功率，減去電樞（與勵磁）損耗，轉化成電磁功率，再減去空載損耗，在軸上輸出機械功率。可變損耗指的是電樞（與勵磁）損耗，也叫銅損耗，它與電樞（勵磁）電流的平方成正比。 不變損耗指的是空載磨擦損耗和鐵心損耗，它們與電流大小無關。 12他勵直流電動機為什么不允許直接起動？可采用什么方法起動？他勵直流電動機在起動時，由于轉速為 0，反電勢亦為 0Ea= ，電源電壓全部加在電樞電阻nCeaE上，電流過大，所以不允許直接起動?？梢圆捎媒档碗娫措妷夯螂姌谢芈冯娮璐娮璧姆椒ㄆ饎印?3決定電動機起、制動過渡過程的三要素是什么？決定電動機起、制動過渡過程的三要素是：起始值、穩(wěn)態(tài)值和機電時間常數(shù)。 14如何判斷電動機處于電動運行狀態(tài)、發(fā)電運行狀態(tài)、制動運行狀態(tài)？判斷電動機的運行狀態(tài)要看電磁轉矩 T 與轉速 n 的方向相同還是相反，電磁轉矩是拖動轉矩還是阻轉矩；同時還要看感應電勢 Ea 與電樞電壓 Ua 的方向相同還是相反，感應電勢是輸出電勢還是反電勢。電動運行狀態(tài)T 與 n 同向，T 表現(xiàn)為拖動轉矩，Ea 與 Ua 反向，Ea 表現(xiàn)為反電勢。發(fā)電運行狀態(tài) T 與 n 反向，T 表現(xiàn)為阻轉矩，Ea 與 Ua 同向， Ea 表現(xiàn)為輸出電勢。制動運行狀態(tài)與發(fā)電運行狀態(tài)相同，只不過慣性動能或位能所發(fā)出的電沒有輸出，而是全部消耗在電樞回路的電阻上，變?yōu)闊崮苌l(fā)掉。 15三相異步電動機的旋轉磁場有哪些特點？其轉速、轉向、幅值和極對數(shù)各取決于什么？三相異步電動機的旋轉磁場性質如下：轉速：為同步速 ，與電源頻率成正比，與定子極對數(shù)成pfn/601反比。轉向：取決于輸人電流的相序，電機總是由超前相向滯后相的方向旋轉。幅值大?。夯ù艅?F11.35W1KWI1/P 瞬時位置：哪相電流達正最大值時，旋轉磁勢的幅值恰好轉到該相繞組的軸線處。極對數(shù)：取決于定子繞組在定子槽中的布置，或者說取決于定于繞組元件的節(jié)距。16畫出三相異步電動機的 T 型等值電路，寫出基本方程式。 17改變三相異步電動機定于端電壓或轉子回路串人電阻將使機械特性如何變化？ 改變三相異步電動機定子端電壓時，同步速 nl 不受影響，根據(jù)參數(shù)表達式可看出，臨界轉差的大小不變，電磁轉矩的平方與電源電壓成正比，所以當降低定子電壓時，電動機的起動轉矩和臨界轉矩都會成平方倍減小，電大復習資料這顯然會對電動機的運行造成重要影響，在拖動重載時甚至無法正常工作。當轉子回路串人電阻時，同步速 n1 也不受影響，根據(jù)參數(shù)表達式臨界轉矩與轉子電阻大小無關，而臨界轉差的大小與轉子電阻成正比變化，所以串人適當電阻可以增大電動機的起動轉矩，常用于三相異步電動機帶重載起動。18三相異步電動機有哪些起動方法？各有什么特點？三相異步電動機的起動可以分為兩大類（l）小容量電機輕載起動時電流不大可直接起動；重載時需采用特殊制造的電機，即深槽轉子異步電動機或雙鼠籠異步電動機，利用趨膚效應以獲得大的起動轉矩。 （2）大容量電機輕載起動時必須降低定子端電壓，以減小起動電流。常用的降壓方法有定子串電阻或電抗，定子串自耦變壓器，星- 三角變換等；重載起動時可采用轉子串電阻或者串頻敏變阻器的起動方法。19三相異步電動機的調速方法有哪些？各有什么優(yōu)缺點？三相異步電動機的調速方法有（l）定子調壓，調速范圍窄，若加轉速負反饋可得到較好的調速特性。 （2）定子調頻，調速范圍寬，調速性能好，應用越來越廣。 （3）轉子串電阻調速，方法簡單易行，但由于特性變軟，低速時損耗大且運行不穩(wěn)定，只用于要求不高的場合。 （4）轉子串電勢調速也叫串級調速，是一種節(jié)能的調速方法，它將轉差損耗回收加以利用，因增加設備較多，所以只適用于大功率電機的調速。 （5）變極調速，利用改變定子繞組接線進行調速，無須投入其他設備，但需特殊制造電機，只有少數(shù)幾級速度。 （6）轉差離合器調速，由于特性軟，要加負反饋環(huán)節(jié)，調速性能好，但只適用于小功率電機的調速。 20他勵直流電動機和三相異步電動機的能耗制動有什么不同？他勵直流電動機的能耗制動是將電樞電源斷開，給電樞串人適當電阻，使慣性旋轉的轉子槽導體切割主磁場發(fā)電，即將動能轉為電能，再變成消耗在轉子回路電阻上的熱能，同時產生制動轉矩。而三相異步電動機的能耗制動是斷開定子三相電源的同時，給任意兩相繞組通人一個直流電流，建立一個極性不變的磁場，使慣性旋轉的轉子切割這個磁場，產生制動轉矩。 21一臺他勵直流電動機的銘牌額定數(shù)據(jù)為：17KW 220V 90A 1500r/min Ra0.376 ，拖動恒轉矩額定負載運行。求：(1)這臺電動機固有機械特性上的理想空載點、額定工作點、堵轉點的電樞電流和轉速？ (2)將電樞電壓降為 150V，電動機的電樞電流和轉速各為多少？ （3）若把磁通減小到 0.8 ，電動機的電樞電流和轉速各變?yōu)槎嗌?？N解：（1） 12405/)376092(/)( NnRaIUCe理想空載點 min;(14.0/ Iareno額定工作點 )mi;150AN堵轉點 （A）8 ./;Ismin)/(935124.0/)376.95(9 rCaAIaNN （3）負載轉矩不變，磁通減小 20%則 Ia 增加 20%； 8Iai)(.0/)376.928./)( r ceRUnN22、一臺他勵直流電動機的銘牌額定數(shù)據(jù)為：13KW 220V 68.7A 1500r/min ，要求24.0Ra調整精度 ，試求：%0（1）采用電樞串電阻調速時的調速范圍有多少？最低轉速時串多大電阻？（2）采用降低電樞電壓調速的調速范圍有多少？最低轉速時的電壓為多少？解： 1364.05/)24.07682(/)( NNnaIce(1) min(134.0/ rceUnoi)/316r9min調速范圍 .2/5/minaxD)(81640)7.84()/( RIN(2) in/(1.6r3./minomi)./95.5i0axN78.4/1/電大復習資料)(3.204.159316.024.768min VCeRaIEUaNN 23、一臺他勵直流電動機的電樞額定電壓 220V、額定電流 74A，額定電流 74A，額定轉速 1500r/min 電樞額定電動勢 204.6V，電機鐵損耗 PFe=326W， 機械械磨擦損耗 Pm=240W，忽略雜散損耗，求這臺電動機額定運行時的電磁轉矩、輸入功率和效率各為多少？解： )(.15.2047KWITN861P714.52032 Fe9./.5/124、一臺并勵直流電動機的額定數(shù)據(jù)如下：17KW 220V 300r/min 88.9A ，勵磁電14.0Ra阻 ，忽略電樞反應，試求：額定負載時電動機的輸出轉矩、電磁轉和效率？.8fR解： KWPN7287.05.19/1IU)(22Afff.8IaN)(42.18.0785.121 KWCUafM 25、一臺他勵直流電動機用于吊重物，其額定數(shù)據(jù)如下：29KW 440V 76A 1000r/min, ，忽略空載損耗，負載轉矩 試求：37.0R NLT.0（1）電動機以 500r/min 的速度吊起重物，電樞回路需串多大電阻？（2）有哪幾種方法可使負載以 500r/min 的速度下放？電樞回路各需串多大電阻？（3）當以 500r/min 的速度吊起重物時，將電樞電壓突然反接，并使電流不超過 ，最后穩(wěn)定下放速度NI2為多少？解：（1） 41.0/)37.064(/)( NNnRaIUCe58.0/ Ren57.541.0R電樞回路需串電阻： )(.38（2）采用倒拉下放重物：41./)6.(5R)(6.0電樞回路需串電阻 27.10采用能耗下放重物： ./85)(36./41.0R電樞回路需串電阻 .（3） )(247.6/)405102/)( NNIUnCemin/18.78.( reIaR26、一臺三相四極異步電動機，150KW 38V/50HZ 1460 r/min,過載能力 ，求這臺電動機的固有1.3機械特性。解：固有機械特性的四個殊點(1)同步點 T=0，S=0 ，in)/(1502/60/1 rPfn(2)額定工作點 ，mi4rN67.)45()(1S)(98/.9/5.93NMT（3）臨界點 01.TN電大復習資料16.0).31.(0267.122 NmS（4）起動點 0n )(94.32NMSTmS 27、一臺三相極異步電動機，10KW 38V50HZ 21.6A，定子繞組 Y 接，額定運行時，定子銅耗，轉子銅耗 ，鐵耗 ， 機械磨擦損耗 ，附加損耗WPcul57WPcu3142PFe27WPm7WPs20試求其額定轉速、輸出轉矩和電磁轉矩各為多少？解： 10593402 msM59/NcuNpSin)(1601 rfnmi)/(.)( r(6.540./5.93NMnPT7/591N28、一臺三相六極異步電動機，28KW 380V/50HZ 950r/min ,定子銅耗、鐵耗共8.0cos1N2.2KW，機械損耗 1.1KW，忽略附加損耗。試求其額定運行時的轉差率、轉子銅耗、效率、定子電流、轉子電流的頻率？解： min)/(103/5601rPfn05.9()( nSN )(53.1)0./()8.21()22 KWSSpNmcu )(6./ kwM854063(81HZfSf AUpIN205. )(68.5.3/.cos/1229某繞線轉子異步電動機的額定數(shù)據(jù)為：5KW 960r/min 380V/50HZ 14.94A E2N=164V，I 2N=20.6A， 2.3，定子繞組 Y 接，拖動恒轉矩負載 TL=0.75TM，采用反接制動停車，要求超始制動轉矩為 1.8TN，求轉子每相需串人多大電阻？解：S N（n1-n N）/n 1=(1000-960/1000=0.04r2=SN E2N/3I 2N=0.04164320.6=0.184( )=0.04(2.3+ )=0.1752m 1.20.75TN= STm解出 S=0.029 n=n1(1-S)=1000(1-0.029)=972(r/min)S=(-ni-n)/-n1=(-1000)-972/-1000=1.972=1.972 =4.0888.2Sm 18.32.0.184=4.11( )750/.41)/(2rR 第二章 控制電機1一般單相異步電動機若無起動繞組時，能否自行起動？ 一般單相異步電動機無起動繞組時，是不能自行起動的。因為單相繞組通人正弦交流電，只能建立隨電源頻率交變的脈振磁場，而不是旋轉磁場，不可能使轉子產生轉矩。 2一臺定子繞組 Y 接的三相鼠籠式異步電動機輕載運行，若一相引出線突然斷線，電動機還能否繼續(xù)運行？停下來后能否重新起動？為什么？一臺定子繞組 Y 接的三相鼠籠式異步電動機輕載運行，若一相引出線突然斷線，電動機會繼續(xù)運行，但此時旋轉磁場已由國形旋轉磁場變成橢圓形旋轉磁場，轉子的轉矩變小，輕載可能繼續(xù)運行，重載就可能帶不動電大復習資料了。同樣道理，若電動機停下來再重新起動，也要看軸上負載的大小，起動轉矩若大于負載轉矩電動機可以轉起來，如果起動轉矩小于負載轉矩電動機就可能轉不起來。 3簡述罩極式單相異步電動機的工作原理。罩極式單相異步電動機的轉向如何確定？若不拆卸重新裝配轉子，是否可以使其反轉？這種電動機的主要優(yōu)缺點是什么？罩極式異步電動機的罩極部分與未罩部分產生的磁通之間，在空間相差一個電角度，在時間上也差一個電角度，會在氣隙中產生橢園形旋轉磁場，切割轉子導條建立轉矩，而使電動機運轉。電動機的旋轉方向總是從超前相繞組的軸線，轉向滯后相繞組的軸線，若不拆卸重新裝配轉子，電動機是不可能反轉的。這種罩極式異步電動機的優(yōu)點是結構簡單、制造方便、價格便宜，常用于小風扇、電唱機等起動轉矩要求不大的場合；其缺點是只能單方向運轉。 4電容分相式單相異步電動機有哪幾種不同型式，各有什么優(yōu)缺點？如何改變電容分相式單相異步電動機的轉向？電容分相式單相異步電動機分為電容起動異步電動機、電容運轉異步電動機和電容起動與運轉異步電動機三種。電容起動異步電動機所配電容使電動機在起動時旋轉磁場是 l 圓形的，可產生較大的起動轉矩。電容運轉異步電動機所配電容使電動機在運轉時旋轉磁場是圓形的，在運轉時可產生較大的拖動轉矩。電容起動與運轉異步電動機配兩個電容，使電動機在起動和運轉時都可得到比較好的性能。 把工作繞組或起動繞組中的任一個繞組接電源的兩個端子對調，即可實現(xiàn)電機的反轉。 5單相異步電動機主要分哪幾種類型？ 單相異步電動機分為分相電動機和罩極電動機兩大類。6直流伺服電動機的勵磁電壓和電樞控制電壓均維持不變，而負載增加時，電動機的轉速、電樞電流和電磁轉矩將如何變化？ 直流伺服電動機的勵磁電壓和電樞控制電壓均維持不變，而負載增加時，電動機的轉速將下降，電樞電流和電磁轉矩都會增大。7直流伺服電動機的始動電壓是指什么？直流伺服電動機電刷壓力過大軸承缺乏潤滑油或轉軸轉動不靈活是否會影響電動機的起動轉矩和始動電壓？從直流伺服電動機的調節(jié)特性可以看出，當轉速 n0 時對應不同的負載轉矩，需要的控制電壓也不同，調節(jié)特性曲線與橫坐標的交點，就是不同負載轉矩時電動機的始動電壓。即電動機處于待動而未動的臨界狀態(tài)時所加的控制電壓。始動電壓隨負載轉矩的增大而增大，一般把調節(jié)特性曲線上橫坐標從 0 到始動電壓這一范圍稱為在一定負載轉矩時伺服電動機的失靈區(qū)或死區(qū)。直流伺服電動機電刷壓力過大軸承缺乏潤滑油或轉軸轉動不靈活是會影響電動機的起動轉矩和始動電壓的。會使死區(qū)增大。8直流伺服電動機般采用什么控制方法？如何使其反轉？ 一般用電壓信號控制直流伺服電動機的轉向與轉速大小。改變電樞繞組電壓的方向與大小的控制方式，叫電樞控制；改變勵磁電壓的方向與大小的控制方式，叫磁場控制。后者不如前者，很少采用。將電動機的電樞繞組或勵磁繞組中的任一個繞組接電源的兩個端子對調，即可實現(xiàn)電機的反轉。9直流伺服電動機的勵磁電壓下降，對電動機的機械特性如何變化？ 直流伺服電動機的勵磁電壓下降會使磁場減弱，轉速升高，與他勵直流電動機的特點相同，機械特性曲線上理想空載轉速升高，特性斜率增大。 10交流伺服電動機有哪幾種控制方法？如何使其反轉？交流伺服電動機的控制方法有幅值控制、相位控制和幅相控制三種。無論哪種控制方式，只要將控制信號電壓的相位改變 180 電角度（反相） ，從而改變控制繞組與勵磁繞組中電流的相位關系，原來的超前相變?yōu)闇笙?，原來的滯后相變?yōu)槌跋啵妱訖C的轉向就隨之改變。11交流伺服電動機的自轉現(xiàn)象指什么？如何消除自轉現(xiàn)象？ 交流伺服電動機的控制電壓為 0 時，轉子立即停轉，滿足伺服性。如果控制電壓為 0 時，轉子仍舊繼續(xù)旋轉，這種失控現(xiàn)象稱交流伺服電動機的“自轉現(xiàn)象” 。增大轉子電阻，使 Sm1，機械特性處于 II、IV 象限，當交流伺服電動機的控制電壓為 0 時，轉子承受制動性轉矩，迫使轉子停轉，這樣就消除了自轉現(xiàn)象。12為什么永磁式同步電動機轉子上通常裝有鼠籠繞組？ 永磁式同步電動機轉子上裝的鼠籠繞組繞組。因為旋轉磁場的同步速很高，不能將靜止的轉子牽人同步運行，需要在轉子上安裝鼠籠繞組，使旋轉磁場切割鼠籠轉子導條產生異步轉矩而起動，當轉子轉速接近同步速時，就很容易地被牽人同步運行。13轉子上安裝鼠籠繞組的永磁式同步電動機，轉速不等于同步速時，鼠籠繞組和永久磁鐵是否都起作用？轉速等于同步速時，鼠籠繞組和永久磁鐵是否都起作用？為什么？轉子上安裝鼠籠統(tǒng)組的永磁式同步電動機，轉速不等于同步這時，鼠籠繞組起作用，永久磁鐵不起作用；而當轉速等于同步速時，永久磁鐵起作用，而鼠籠繞組不再起作用。因為此時轉子轉速等于同步速，旋轉磁場與轉子相對靜止，不再切割鼠籠轉子導條，也就沒有轉矩產生。電大復習資料14將無刷直流電動機與永磁式同步電動機及直流伺服電動機作比較，分析它們之間有哪些相同和不同點？無刷直流電動機由電子開關電路、永磁式同步電動機及位置傳感器組成，它去掉了普通直流伺服電動機的電刷和換向器，避免了滑動機械接觸影響電機的精度、性能和可靠性以及火花引起的無線電干擾，增長了電機壽命，也避免了結構復雜、噪音大、維護困難的缺點，卻保留了直流電動機調速和起動性能好、堵轉轉矩大的優(yōu)點；同時還具有交流永磁式同步電動機結構簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點。15位置傳感器的作用如何？位置傳感器是一種無機械接觸的檢測轉子位置的裝置，其作用是檢測轉子磁場相對于定子繞組的位置，代替普通直流電動機的電刷和換向器，實現(xiàn)電子換向。它有多種結構形式，常見的轉換方式有電磁轉換、光電轉換和磁敏轉換。16簡述無刷直流電動機的工作原理。如何使無刷直流電動機反轉？ 無刷直流電動機是由電子開關電路、永磁式同步電動機及位置傳感器組成的電動機系統(tǒng)。直流電源經(jīng)開關線路向電動機定于繞組供電，位置傳感器檢測出轉子磁場相對于定子繞組的位置，并提供信號去觸發(fā)開關線路中的功率開關元件使之導通或截止，各相依次通人電流，和轉子磁極主磁場相互作用，產生轉矩，使電動機旋轉。要實現(xiàn)無刷直流電動機的反轉，可采取以下幾種辦法：（1）改變位置傳感器的輸出電壓信號，采用正反轉兩套位置傳感器。（2）使每相繞組兩端頭互換，改變繞組中電流的方向。（3）用霍爾元件作位置傳感器的，可將每片霍爾元件一對電流端或電勢端端頭互換。（4）在控制電路中用一邏輯信號（正反轉）指令改變電機各相繞組的導通順序。17如何控制反應式步進電動機輸出的角位移和轉速？怎樣改變步進電動機的轉向？ 反應式步進電動機輸出的角位移與輸人的脈沖數(shù)成正比，其轉速與輸人脈沖的頻率成正比，改變輸人脈沖的數(shù)目或改變輸人脈沖的頻率就可以控制反應式步進電動機輸出的角位移和轉速。反應式步進電動機的旋轉方向取決于輸人脈沖的相序，改變輸人脈沖的相序就可以使步進電動機反轉。18簡要說明步進電動機靜穩(wěn)定區(qū)和動穩(wěn)定區(qū)的概念。不改變步進電動機控制繞組通電狀態(tài)時獲得的矩角特性中 0 時 T0，這一點為步進電動機的穩(wěn)定平衡點，當 0= 。時同樣 T0，但這兩點是不穩(wěn)定的平衡點。兩個不穩(wěn)定的平衡點之間即為步進電動機的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)域。步進電動機的動穩(wěn)定區(qū)是指使步進電動機從一種通電狀態(tài)切換成另一種通電狀態(tài)而不失步區(qū)域。19一臺反應式步進電動機，已知相數(shù) m=6，單拍運行步距角為 3,單雙拍運行步距為 1.5,求轉子齒數(shù).解: 或00316/3rscZ 000 5.126/3/6rrse Zm則： （個齒）2r20、一臺采用五相十拍通電的步進電動機，測得上動機的轉速為 100r/min，己知轉子有 24 個齒，求（1）步進電動機的步距角（2）脈沖電源的頻率。解：（1） 000 5.1245/36/36Cmrse（2） 則 f=400HZfZfn21、若一臺四相反應式步進電動機，其步距角為 ，試問（1） 表示什么？（2）轉子齒數(shù)9./809./8為多少？（3）寫出四相八拍運行方式的一個通電順序。 （4）在 A 相繞組測得電源的頻率為 400HZ 時，其每分鐘轉速為多少？解：（1） 表示這臺步進電運機單拍運行時步距角為 ，單雙拍運行時步距角為 。09./8 0. 09.（2） (個齒)52.7/3609.2436rrse ZZO則（3） A-D-CB-A（4） min54/ rmfnr 22步進電機的驅動電源由哪幾部分組成？ 步進電機的驅動電源一般由脈沖信號發(fā)生電路、脈沖分配電路和功率放大電路等幾部分組成。脈沖信號發(fā)生電路產生基準頻率信號供給脈沖分配電路，脈沖分配電路完成步進電機控制的各相脈沖信號，功率放大電路對脈沖分配回路輸出的控制信號進行放大，驅動步進電機的各相繞組，使步進電機轉動。 脈沖分配器有多種形式，早期的有環(huán)型分配器，現(xiàn)在逐步被單片機所取代。功率放大電路有單電壓、雙電壓、斬波型、調頻調壓型和細分型等多種形式。近年來出現(xiàn)將控制信號形成和功率放大電路合為一體的集成控制電源。電大復習資料23影響步進電機性能的因素有哪些？使用時如何改善步進電機的頻率特性？ 步進電機的主要性能指標是頻率特性曲線，步進電機的轉矩隨頻率的增大而減小。步進電機的頻率特性曲線和許多因素有關，這些因素包括步進電機的轉子直徑、轉子鐵心有效長度、齒數(shù)、齒形、齒槽比、步進電機內部的磁路、繞組的繞線方式、定轉子間的氣隙、控制線路的電壓等。其中有的因素是步進電機在制造時已確定的，使用者是不能改變的，但有些因素使用者是可以改變的，如控制方式、繞組工作電壓、線路時間常數(shù)等?？刂品绞綄︻l率特性的影響較大，使用時盡量采用單雙拍控制方式。 線路時間常數(shù)小，步進電機的頻率特性好，同時時間常數(shù)小也可使起動頻率增高。因此在實際使用時應盡量減小時間常數(shù)。為了減少時間常數(shù)，可增大電阻 RC 為不使穩(wěn)態(tài)電流減少，在增大電阻的同時，可采用提高供電電壓的方法。在實際中，可根據(jù)客觀情況來考慮選擇恰當?shù)耐獠侩娮?RC，使步進電機處于合適的工作狀態(tài)。通常在改變開關電壓的同時改變外接電阻的值，即增大電阻的同時提高開關電壓使步進電機的頻率特性得到改善。在使用步進電機時應使步進電機工作于高頻穩(wěn)定區(qū)。步進電動機的步距角和轉速的特點是不受電壓信號和負載變化的影響，僅與脈沖頻率有關，它每轉一圈都有固定的步數(shù)，在不丟步的情況下運行，其步距角誤差不會長期積累，如果停機后某些相繞組仍保持通電狀態(tài)，還有自鎖能力?？刂戚斎嗣}沖數(shù)量、頻率及電機各相繞組的接通順序，可以得到各種需要的運行特性。24簡述細分驅動電路的工作原理。步進電機細分驅動電路步進電機的轉動是靠脈沖電壓完成的，對應一個脈沖電壓，步進電機轉子轉動一步，步進電機的各相繞組電流輪流切換，使轉子旋轉。如果每次進行輸人脈沖切換時，不是將繞組電流全都通人或關斷，僅改變對應繞組中額定電流的一部分，那么轉子相應的每步轉動也只是原步距角的一部分。通過控制繞組中電流數(shù)值即可控制轉子的步距角的大小。所謂細分電路，就是把步進電機的步距角減小，把一步再細分成若干步如 10 步） ，這樣步進電機的運動近似地變?yōu)閯蛩龠\動。并能使它在任何位置停步。這種將一個步距角細分成若干步來完成的控制方式，稱為細分控制方式。采用這種線路可以大大改善步進電機的低頻特性，可使步進電機的步進角變小，從而提高步進電機的控制精度，能實現(xiàn)機床加工的微量進給。步進電機中對電流進行細分，本質是在繞組上對電流進行疊加，使原來的矩形電流供電波形變?yōu)殡A梯電流波形供電，要求繞組中的電流以若干個等幅等寬的階梯上升到額定值，或以同樣的階梯從額定值下降到零。電流波形從 0 經(jīng)過 10 個等寬等高的階梯上升到額定值，下降時又經(jīng)過同樣的階梯從額定值下降至 0。它與一般的由 0 值突跳至額定值，從額定值跳至 0 的通電方式相比，步距角縮小了 1/10，因而使電機運轉非常平滑雖然這種驅動電源的結構比較復雜，但有如下優(yōu)點：在不改變電機內部結構的前提下，使步進電機具有更小的步距角、更高的分辨率，使電機運行平穩(wěn)，可以減小或消除電機在低頻段運轉時產生的振動、噪音等現(xiàn)象。第三章 直流調速系統(tǒng)1、開環(huán)系統(tǒng)額定靜態(tài)速降是由什么因素決定的？開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降為 ，其中 C。為電機所固有的常數(shù)，因此開環(huán)系統(tǒng)額定靜態(tài)速降主要由電機edInR的額定電流、電樞回路總電阻決定。 2試概述閉環(huán)調速系統(tǒng)的主要特點。改變給定電壓是否能夠改變電動機的轉速？如果給定電壓不變，調整反饋電壓的分壓比能否改變轉速？為什么？如果測速機勵磁發(fā)生變化，系統(tǒng)有沒有克服這種擾動的能力？ （1）閉環(huán)調速系統(tǒng)的主要特點：a 當給定電壓 不變時，加入轉速負反饋將使轉速大大降低，理想空載gdU轉速。 只是開環(huán) ，即 。如果還要維持系統(tǒng)的運動速度基本不變，即 ,那么閉環(huán)obnk1okobn1 okbn時的 。必須比開環(huán)時相應提高（ ）倍。Ub當負載相同時，閉環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降 將大大減速小，將大大減小，只是開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)速降的 。b 1c如果電動機的最高轉速相同，對靜差率的要求相同，則閉環(huán)系統(tǒng)的調速范圍是開環(huán)系統(tǒng)的（ ）倍。k（2）給定電壓是系統(tǒng)的參考輸入量，改變給定電壓能夠改變電動機的轉速。 調整反饋電壓的分壓比，相當于改變了反饋系數(shù)，能夠改變電動機的轉速。 電大復習資料（3）測速機勵磁發(fā)生變化引起的擾動，不在反饋環(huán)所包圍的前向通道中，所以閉環(huán)系統(tǒng)沒有克服這種擾動的能力？3轉速負反饋系統(tǒng)能減小穩(wěn)態(tài)速降的原因是什么？轉速負反饋系統(tǒng)能減小穩(wěn)態(tài)速降的原因是閉環(huán)系統(tǒng)的自動調節(jié)作用。在開環(huán)系統(tǒng)中，當負載電流增大時，電樞電流 在電阻 上的壓降也增大，轉速就要降下來?，F(xiàn)在引人了轉速負反饋，轉速稍有降落，反饋電壓人dIR就感覺出來了。因給定電壓 不變，因此加到觸發(fā)器上的控制電壓 便自動增加了，它可gdU )(fngdPCUK使晶閘管整流電壓 增加，電動機轉速便相應回升。由于電樞電壓的增量 補償 壓降，就使轉速基gd odo本維持不變。4有一 V 一 M 調速系統(tǒng)，已知電動機的電勢系數(shù) ，電樞回27(v/rpm),1e 分轉 /150,INA路總電阻 ，晶閘管整流裝置的放大倍數(shù) ，要求調速范圍 D20S10，3R30SK(1)計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降和調速要求所允許的靜態(tài)速降。 （2）采用轉速負反饋組成單閉環(huán)系統(tǒng)，如果最大給定電壓為 30V，則轉速反饋系數(shù)應為多少？（ 3）計算所需的放大器的放大倍數(shù)。解：（1） )/(4.3527.1分轉eNokCIn（轉/分）8.0)()(SDsb（2） a.15maxNgdfnU（3） 69.483.0bkKespC2.71694as5在帶電流截止負反饋的轉速負反饋調速系統(tǒng)中，如果穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值 Uw 發(fā)生變化，或電流反饋系數(shù)盧發(fā)生變化，各對系統(tǒng)的靜特性有什么影響？帶電流截止負反饋的轉速負反饋調速系統(tǒng)的靜特性為：當穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值發(fā)生變化時相當于給定電壓發(fā)生變化，影響理想系統(tǒng)的空載轉速。電流反饋系數(shù)月發(fā)生變化相當于電樞回路總電阻發(fā)生變化，影響系統(tǒng)的靜態(tài)速降。所以當穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值發(fā)生變化或電流反饋系數(shù)月發(fā)生變化，將影響系統(tǒng)靜特性的斜率。 6為什么積分控制的調速系統(tǒng)是無靜差的？積分調節(jié)器的輸入偏差電壓 0 時，輸出電壓是多少？決U定于那些元素？系統(tǒng)的動態(tài)速降能否為零，為什么？ 在積分控制的調速系統(tǒng)中，控制作用不僅依靠偏差本身而且依靠偏差的累計。只要輸人偏差 0，積分U控制就使得 逐漸積累，因而轉速就要變化。只有到 AU0 時，輸出電壓為一定值 不再變化，dtUf dtf轉速才穩(wěn)定下來，因而是無靜差的。 當輸入偏差電壓 AU 0 時，輸出電壓為一定值，它取決于偏差的大小、偏差為零的時刻、積分時間常數(shù)等。系統(tǒng)的動態(tài)速降不能為另，如果動態(tài)速降也為零，那么系統(tǒng)的偏差電壓 始終為零，則 為零，控UtFU制作用就失去了，系統(tǒng)無法工作。 7雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)定運行時，速度調節(jié)器的輸人、輸出電壓各為多少？電流調節(jié)器的輸人、輸出電壓各為多少？ 在轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)中，如果轉速、電流兩個調節(jié)器都采用 PI 調節(jié)器，穩(wěn)定運行時，它們的輸人電壓都為零。轉速調節(jié)器的輸出電壓為： xIUfgi電流調節(jié)器的輸出電壓為： SRxfdekKnC8如果要改變雙閉環(huán)系統(tǒng)的轉速，可調節(jié)什么參數(shù)？改變轉速調節(jié)器的放大倍數(shù)行不行？改變轉速反饋系電大復習資料數(shù)行不行？如果要改變堵轉電流（系統(tǒng)起動時的最大電流）應調節(jié)什么參數(shù)？ 如果要改變轉速可調節(jié)給定電壓 或轉速反饋系數(shù) ，改變轉速調節(jié)器的放大倍數(shù)不行，改變轉速反饋gnUa系數(shù)行。如果要改變堵轉電流應調節(jié)轉速調節(jié)器的輸出限幅值 Ug?；螂娏鞣答佅禂?shù) 。9雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在突加給定的起動過程中，轉速調節(jié)器為什么能迅速達到限幅值，其