控制電機第四版陳隆昌閻治安課后答案

1、第二章1. 為什么直流發(fā)電機電樞繞組元件的電勢是交變電勢而電刷電勢是直流電勢?答：電樞連續(xù)旋轉(zhuǎn)， 導(dǎo)體 ab 和 cd 輪流交替地切割 n 極和 s 極下的磁力線， 因而 ab 和 cd 中的電勢及線圈電勢是交變的。由于通過換向器的作用， 無論線圈轉(zhuǎn)到什么位置， 電刷通過換向片只與處于一定極性下的導(dǎo)體相連接， 如電刷a始終與處在n極下的導(dǎo)體相連接，而處在一定極性下的導(dǎo)體電勢方向是不變的， 因而電刷兩端得到的電勢極性不變，為直流電勢。2. 如果圖 2 - 1 中的電樞反時針方向旋轉(zhuǎn)， 試問元件電勢的方向和a、 b 電刷的極性如何?答：在圖示瞬時，n極下導(dǎo)體ab中電勢的方向由b指向a, s極下導(dǎo)體

2、cd中電勢由d指向 c。電刷a通過換向片與線圈的a端相接觸，電刷b與線圈的d端相接觸，故此時a電刷為 正， b 電刷為負(fù)。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過180以后，導(dǎo)體cd 處于 n 極下，導(dǎo)體ab 處于 s 極下，這時它們的電勢與前一時刻大小相等方向相反， 于是線圈電勢的方向也變?yōu)橛?a 到 d， 此時 d 為正， a 為負(fù)，仍然是a 刷為正，b 刷為負(fù)。4. 為什么直流測速機的轉(zhuǎn)速不得超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速? 負(fù)載電阻不能小于給定值?答：轉(zhuǎn)速越高，負(fù)載電阻越小，電樞電流越大，電樞反應(yīng)的去磁作用越強，磁通被削弱得越多，輸出特性偏離直線越遠(yuǎn)，線性誤差越大，為了減少電樞反應(yīng)對輸出特性的影響，直 流測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速不得超

3、過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速，負(fù)載電阻不能低于最小負(fù)載電阻值，以保證線性誤差在限度的范圍內(nèi)。而且換向周期與轉(zhuǎn)速成反比，電機轉(zhuǎn)速越高，元件的換向周期越短； el 正比于單位時間內(nèi)換向元件電流的變化量?；谏鲜龇治?， el 必正比轉(zhuǎn)速的平方，即el8n2。同樣可以證明ea8n2。因此，換向元件的附加電流及延遲換向去磁磁通與n2 成正比，使輸出特性呈現(xiàn)非線性。所以，直流測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速上限要受到延遲換向去磁效應(yīng)的限制。為了改善線性度，采用限制轉(zhuǎn)速的措施來削弱延遲換向去磁作用，即規(guī)定了最高工作轉(zhuǎn)速。5. 如果電刷通過換向器所連接的導(dǎo)體不在幾何中性線上，而在偏離幾何中性線a角的直線上， 如圖 2 - 29 所示，

4、試綜合應(yīng)用所學(xué)的知識， 分析在此情況下對測速機正、 反 轉(zhuǎn)的輸出特性的影響。 ( 提示： 在圖中作一輔助線。 ) 正反向特性不一致。6. 具有 16 個槽， 16 個換向片的兩極直流發(fā)電機結(jié)構(gòu)如圖 2 - 30 所示。(1) 試畫出其繞組的完整連接圖；(2) 試畫出圖示時刻繞組的等值電路圖；(3) 若電樞沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，試在上兩圖中標(biāo)出感應(yīng)電勢方向和電刷極性；(4) 如果電刷不是位于磁極軸線上， 例如順時針方向移動一個換向片的距離， 會出現(xiàn)什么問題 ?第三章1. 直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流由什么決定?直流電動機的電樞電流不僅取決于外加電壓和本身的內(nèi)阻， 而且還取決于與轉(zhuǎn)速成正比的反電勢(

5、當(dāng)?=常數(shù)時)根據(jù)轉(zhuǎn)矩平衡方程式， 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時， 電磁轉(zhuǎn)矩不變； 加上勵磁電流if 不變，磁通不變，所以電本e電流ia也不變，直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流由直流電 動機的總阻轉(zhuǎn)矩決定。2. 如果用直流發(fā)電機作為直流電動機的負(fù)載來測定電動機的特性( 見圖 3 - 33) ， 就會發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)其他條件不變， 而只是減小發(fā)電機負(fù)載電阻rl 時， 電動機的轉(zhuǎn)速就下降。 試問這是什么原因 ?3. 一臺他勵直流電動機， 如果勵磁電流和被拖動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不變， 而僅僅提高電樞端電壓， 試問電樞電流、 轉(zhuǎn)速變化怎樣?答：最終電樞電流不變，轉(zhuǎn)速升高4. 已知一臺直流電動機， 其電樞額定電壓ua=110 v

6、， 額定運行時的電樞電流ia =0.4 a，轉(zhuǎn)速n=3600 r/m in ,它的電樞電阻ra=50 q , 空載阻轉(zhuǎn)矩t0=15 mn mi 試問該電動機 額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩是多少?5. 用一對完全相同的直流機組成電動機發(fā)電機組， 它們的勵磁電壓均為 110 v， 電樞 電阻ra=75 qo已知當(dāng)發(fā)電機不接負(fù)載，電動機電樞電壓加110 v時，電動機的電樞電流為 0.12 a ， 繞組的轉(zhuǎn)速為 4500 r/m in 。 試問：(1) 發(fā)電機空載時的電樞電壓為多少伏 ?(2) 電動機的電樞電壓仍為110 v 而發(fā)電機接上0.5 kq的負(fù)載時， 機組的轉(zhuǎn)速 n 是多大 （ 設(shè)空載阻轉(zhuǎn)矩為恒值）?6.

7、一臺直流電動機， 額定轉(zhuǎn)速為 3000 r/m in 。 如果電樞電壓和勵磁電壓均為額定值， 試問該電機是否允許在轉(zhuǎn)速n=2500 r/m in 下長期運轉(zhuǎn)? 為什么 ?答：不能，因為根據(jù)電壓平衡方程式，若電樞電壓和勵磁電壓均為額定值，轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的情況下，電動機的電樞電流必然大于額定電流，電動機的電樞電流長期大于額定電流，必將燒壞電動機的電樞繞組7. 直流電動機在轉(zhuǎn)軸卡死的情況下能否加電樞電壓? 如果加額定電壓將會有什么后果 ?答：不能，因為電動機在轉(zhuǎn)軸卡死的情況小，加額定的電樞電壓，則電壓將全部加載電樞繞組上，此時的電樞電流為堵轉(zhuǎn)電流，堵轉(zhuǎn)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電樞繞組的額定電流，必將燒壞電動機

8、的電樞繞組。8. 并勵電動機能否用改變電源電壓極性的方法來改變電動機的轉(zhuǎn)向 ?答：不能，改變電動機的轉(zhuǎn)向有兩種方法：改變磁通的方向和改變電樞電流的方向，如果同時改變磁通的方向和電樞電流的方向，則電動機的轉(zhuǎn)向不變。并勵電動機若改變電源電壓的極性，將同時改變磁通的方向和電樞電流的方向，則電動機的轉(zhuǎn)向不變。9. 當(dāng)直流伺服電動機電樞電壓、 勵磁電壓不變時， 如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少， 試問此時電動機的電樞電流、 電磁轉(zhuǎn)矩、 轉(zhuǎn)速將怎樣變化 ? 并說明由原來的穩(wěn)態(tài)到達新的穩(wěn)態(tài)的物理過程。10. 請用電壓平衡方程式解釋直流電動機的機械特性為什么是一條下傾的曲線? 為什么放 大器內(nèi)阻越大， 機械特性就越軟 ?11

9、. 直流伺服電動機在不帶負(fù)載時， 其調(diào)節(jié)特性有無死區(qū)? 調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素有關(guān) ?12. 一臺直流伺服電動機帶動一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載(負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩不變)，測得始動電壓為4 v, 當(dāng)電樞電壓ua=50 v時，其轉(zhuǎn)速為1500 r/m in。若要求轉(zhuǎn)速達到3000 r/m in ,試問要 加多大的電樞電壓 ?13. 已知一臺直流伺服電動機的電樞電壓ua=110 v， 空載電流 ia 0 =0.055a， 空載轉(zhuǎn)速n 0=4600 r/m in , 電樞電阻 ra=80 q。試求：?(1)當(dāng)電樞電壓ua=67.5 v時的理想空載轉(zhuǎn)速n0及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩td;(2) 該電機若用放大器控制，放大器內(nèi)阻ri=8

10、0 q,開路電壓ui=67.5 v,求這時的理想空載轉(zhuǎn)速n0 及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩td;(3) 當(dāng)阻轉(zhuǎn)矩tl+t0由30 x 10-3 n m增至40 x 10-3 n- m時， 試求上 述兩種情況下”速的變化a n。第五章1. 各種自整角機的國內(nèi)代號分別是什么?自整角機的型號中各量含義是什么?答： 常見自整角機的國內(nèi)代號： 力矩式發(fā)送機：zlf， 力矩式接收機： zlj， 控制式發(fā)送機：zkf， 控制式變壓器：zkb， 差動發(fā)送機：zcf， 差動接收機： zcj， 控制式差動發(fā)送機：zkc。型號中前兩位數(shù)字( 由左向右排列 ) 表示機座號, 中間三個字母表示產(chǎn)品名稱代號, 后兩位數(shù)字表示性能參數(shù)序號。

11、2. 何為脈振磁場?它有何特點和性質(zhì)?答：脈振磁場：是一種空間位置固定而幅值在正負(fù)最大值之間變化的磁場。單相繞組，通 入單相交流電時， 便產(chǎn)生兩極脈振磁場。 單相基波脈振磁場的物理意義可歸納為如下兩點：(1) 對某瞬時來說， 磁場的大小沿定子內(nèi)圓周長方向作余弦分布；(2) 對氣隙中某一點而言， 磁場的大小隨時間作正弦變化。3. 自整角變壓器的轉(zhuǎn)子繞組能否產(chǎn)生磁勢? 如果能， 請說明有何性質(zhì)?答：若自整角變壓器的轉(zhuǎn)子繞組電路閉合，則會有輸出電流產(chǎn)生，該電流也為單相正弦交流電，則該電流通過自整角變壓器的轉(zhuǎn)子繞組(單相繞組)必然產(chǎn)生兩極脈振磁場。該磁場具備脈振磁場的兩個性質(zhì)：(1) 對某瞬時來說，

12、磁場的大小沿定子內(nèi)圓周長方向作余弦分布；(2) 對氣隙中某一點而言， 磁場的大小隨時間作正弦變化。4 .說明 zkf 的定子磁密的產(chǎn)生及特點。 如果將控制式運行的自整角機中定子繞組三根引出線改接，例如圖5 -19中的d1和d 2聯(lián)，d2和d 1聯(lián)，而d3仍和d 3聯(lián)接，具協(xié)調(diào)位置和失調(diào)角又如何分析?答：控制式發(fā)送機的轉(zhuǎn)子勵磁繞組產(chǎn)生的勵磁磁場氣隙磁通密度在空間按余弦波分布，它在定子同步繞組中分別感應(yīng)出時間相位相同、幅值與轉(zhuǎn)角 9 1有關(guān)的變壓器電勢，這些電勢在zkf的定子繞組中產(chǎn)生電流，形成磁場。具特點是：(1) 定子三相合成磁密相量和勵磁繞組軸線重合, 但和勵磁磁場反向。故定子合成磁場也是一

13、個脈振磁場。(2)(3)定子三相合成脈振磁場的幅值恒為一相磁密最大值的 3/2 倍 , 它的大小與轉(zhuǎn)子相對定子的位置角8 1無關(guān)。其協(xié)調(diào)位置將超前原位置120 ,失調(diào)角丫 =- 300 + ( 9 2-91)5. 三臺自整角機如圖 5 - 34 接線。 中間一臺為力矩式差動接收機, 左右兩臺為力矩式發(fā)送機，試問：當(dāng)左、右邊兩臺發(fā)送機分別轉(zhuǎn)過8 1、8 2角度時，中間的接收機轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)過的角度8和8 1、9 2之間是什么關(guān)系？答：有圖可知，8 182,他們都是順時針方向旋轉(zhuǎn)；所以 9 = 92-91,則中間的接收機 將順時針轉(zhuǎn)過9 = 9 2- 9 1的角度。原、 副邊都補償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器原邊

14、和副邊都補償時的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器如圖 6 - 7 所示 , 此時其四個繞組全部用上，轉(zhuǎn)子兩個繞組接有外接阻抗 zl和z,允許zl有所改變。和單獨副邊或單獨原邊補償?shù)膬煞N方法比較, 采用原、 副邊都補償?shù)姆椒?對消除輸出特性畸變的效果更好。這是因為，單獨副邊補償時補償所用阻抗z的數(shù)值和旋轉(zhuǎn)變壓器所帶的負(fù)載阻抗 zl 的值必須相等。 對于變動的負(fù)載阻抗來說 , 這樣不能實現(xiàn)完全補償。第六章1 . 消除旋轉(zhuǎn)變壓器輸出特性曲線畸變的方法是什么 ？答：原邊補償和副邊補償。2 .正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器副邊全補償?shù)臈l件是什么？原邊全補償?shù)臈l件又是什么？答：副邊全補償?shù)臈l件是：轉(zhuǎn)子另一輸出繞組接一個等于負(fù)載阻抗zl

15、的阻抗；原邊全補償?shù)臈l件是：定子交軸繞組外接阻抗 z等于勵磁電源內(nèi)阻抗zn。3 .旋轉(zhuǎn)變壓器副方全補償時只產(chǎn)生與轉(zhuǎn)角如何 （有關(guān)；無關(guān)）的直軸磁場？而能否（不；可以） 產(chǎn)生交軸磁場，具原因是什么？答：旋轉(zhuǎn)變壓器副方全補償時只產(chǎn)生與轉(zhuǎn)角 有關(guān)的直軸磁場，不產(chǎn)生交軸磁場，具 原因是：對稱繞組不產(chǎn)生交軸磁場或者說它們產(chǎn)生的交軸磁場相互抵消。4 .采用原方全補償時，旋轉(zhuǎn)變壓器在工作時交軸磁通在某繞組中感生電流 ，該電流所產(chǎn) 生的磁通對交軸磁通有什么作用 ？單獨原邊全補償時，負(fù)載阻抗改變將能否（不；可以）影 響其補償程度，即與負(fù)載阻抗值的改變是否有關(guān)？答：感生電流所產(chǎn)生的磁通對交軸磁通有去磁作用，單獨原

16、邊全補償時，負(fù)載阻抗改變不影響其補償程度，即與負(fù)載阻抗值的改變無關(guān)。5 .線性旋轉(zhuǎn)變壓器是如何從正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器演變過來的？線性旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓uf2和轉(zhuǎn)角9的關(guān)系式是什么？改進后的線性旋變,當(dāng)誤差小于0.1%寸，轉(zhuǎn)角9的角 度范圍是什么？答：將正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的定子勵磁繞組和轉(zhuǎn)子余弦輸出繞組用聯(lián)，并作為勵磁的原邊。定子交軸繞組短接作為原邊補償，轉(zhuǎn)子正弦輸出繞組作為輸出繞組，即可將正余kuu f1 sin弦旋轉(zhuǎn)變壓器變?yōu)榫€性旋轉(zhuǎn)u題器產(chǎn)鏟cos轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓uf2和轉(zhuǎn)角9的關(guān)系式是：改進后的線性旋變,當(dāng)誤差小于0.1%時，轉(zhuǎn)角8的角度范圍是 607. 感應(yīng)移相器的主要特

17、點是什么 ? 具備這些特點的原因是什么 ?答： 感應(yīng)移相器的主要特點是： 輸出電壓的相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系 , 而且其輸出電壓的幅值能保持恒定。原因是：將旋轉(zhuǎn)變壓器接上移相電路構(gòu)成感應(yīng)移相器后，其本身的參數(shù)和外接電路滿足以下兩個條件時:其輸出電壓的相位與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角滿足下面函數(shù)式第七章1 . 單相繞組通入直流電、 交流電及兩相繞組通入兩相交流電各形成什么磁場 ? 它們的氣隙磁通密度在空間怎樣分布， 在時間上又怎樣變化 ?答： 單相繞組通入直流電會形成恒定的磁場， 單相繞組通入交流電會形成脈振磁場；兩相繞組通入兩相交流電會形成脈振磁場或旋轉(zhuǎn)磁場。恒定磁場在磁場內(nèi)部是一個勻強磁場， 不隨時間變化。

18、脈振磁場的幅值位置不變， 其振幅永遠(yuǎn)隨時間交變； 對某瞬時來說， 磁場的大小沿定子內(nèi)圓周長方向作余弦分布， 對氣隙中某一點而言， 磁場的大小隨時間作正弦變化。圓形旋轉(zhuǎn)磁場的特點是： 它的磁通密度在空間按正弦規(guī)律分布， 其幅值不變并以恒定的速度在空間旋轉(zhuǎn)。2 . 何為對稱狀態(tài)? 何為非對稱狀態(tài)? 交流伺服電動機在通常運行時是怎樣的磁場 ? 兩相繞組通上相位相同的交流電流能否形成旋轉(zhuǎn)磁場?答：一般地， 當(dāng)兩相繞組產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場時， 這時加在定子繞組上的電壓分別定義為額定勵磁電壓和額定控制電壓，并稱兩相交流伺服電動機處于對稱狀態(tài)。當(dāng)兩相繞組產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場時,稱兩相交流伺服電動機處于非對稱狀態(tài)兩

19、相繞組通上相位相同的交流電流不能形成旋轉(zhuǎn)磁場，只能形成脈振磁場3 .當(dāng)兩相繞組匝數(shù)相等和不相等時，加在兩相繞組上的電壓及電流應(yīng)符合怎樣條件才能產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場？答：當(dāng)兩相繞組匝數(shù)相等時，加在兩相繞組上的電壓及電流值應(yīng)相等才能產(chǎn)生圓形 旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)兩相繞組有效匝數(shù)不等時，若要產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電流值應(yīng)與繞組匝數(shù)成反比，電壓值應(yīng)與繞組匝數(shù)成正比。4 .改變交流伺服電動機轉(zhuǎn)向的方法有哪些 ？為什么能改變？答：把勵磁與控制兩相繞組中任意一相繞組上所加的電壓反相 (即相位改變180 ), 就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向。因為旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向是從超前相的繞組軸線 (此繞組中流有相 位上超前的電流)轉(zhuǎn)到落后相的繞組

20、軸線，而超前的相位剛好為 90。5 .什么叫作同步速” 如何決定？假如電源頻率為60 hz,電機極數(shù)為6,電機的同步速 等于多少？答：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速常稱為同步速，以ns表示。同步速只與電機極數(shù)和電源頻率有關(guān)，其關(guān)系式為：ns f(r/s) 60f(r/min),假如電源頻率為60 hz,電機極數(shù)為6,電 s pp機的同步速等于1200r/min。6 .為什么交流伺服電動機有時能稱為兩相異步電動機 ？如果有一臺電機，技術(shù)數(shù)據(jù)上標(biāo) 明空載轉(zhuǎn)速是1 200 r/min,電源頻率為50 hz,請問這是幾極電機？空載轉(zhuǎn)差率是多少？答：因為交流伺服電動機的定子繞組有勵磁繞組和控制繞組兩相組成，交流伺服電動

21、機轉(zhuǎn)速總是低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步速， 而且隨著負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩值的變化而變化， 因此交流伺服電動機又稱為 兩相異步伺服電動機 ?？蛰d轉(zhuǎn)速是1200 r/mi n， 電源頻率為 50 hz 的電機是 4 極電機，空載轉(zhuǎn)差率是20%。7. 當(dāng)電機的軸被卡住不動， 定子繞組仍加額定電壓，為什么轉(zhuǎn)子電流會很大? 伺服電動機從啟動到運轉(zhuǎn)時， 轉(zhuǎn)子繞組的頻率、 電勢及電抗會有什么變化 ? 為什么會有這些變化 ?答：當(dāng)電機的軸被卡住不動， 定子繞組仍加額定電壓， 此時電動機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，感應(yīng)電勢er較大，所以轉(zhuǎn)子電流會很大。伺服電動機從啟動到運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組的頻率、電勢及電抗會變小， 因為電機轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電

22、流的頻率、電勢及電抗分別等于轉(zhuǎn)子不動時的頻率、電勢及電抗乘上轉(zhuǎn)差率9. 什么是電源移相， 什么是電容移相， 電容移相時通常移相電容值怎樣確定? 電容伺服電動機轉(zhuǎn)向怎樣?答：直接將電源移相或通過移相網(wǎng)絡(luò)使勵磁電壓和控制電壓之間有一固定的 90相移， 這些移相方法通稱為電源移相。 在交流伺服電動機內(nèi)部采用勵磁相串聯(lián)電容器移相的移相方法叫電容移相。電容伺服電動機轉(zhuǎn)向是從勵磁繞組轉(zhuǎn)向控制繞組。10. 怎樣看出橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的幅值和轉(zhuǎn)速都是變化的？當(dāng)有效信號系數(shù)a e從01變化時， 電機磁場的橢圓度怎樣變化 ? 被分解成的正、 反向旋轉(zhuǎn)磁場的大小又怎樣變化 ?答：橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的幅值和轉(zhuǎn)速都是變化的詳見課本151頁，當(dāng)有效信號系數(shù)ae從 01 變化時， 電機磁場的橢圓度將變小，被分解成的正向旋轉(zhuǎn)磁場增大，反向旋轉(zhuǎn)磁場減小。11. 什么是自轉(zhuǎn)現(xiàn)象？ 為了消除自轉(zhuǎn)， 交流伺服電動機零信號時應(yīng)具有怎樣的機械特性？答： 當(dāng)伺服電動機的控制電信號uk=0 時， 只要阻轉(zhuǎn)矩小