控制电机课后答案

控制电机课后答案

1-3 异步伺服电动机的两相绕组匝数不同时，若外施两相对称电压，电机气隙中能否得到圆形旋转磁场,如要得到圆形旋转磁场，两相绕组的外施电压要满足什么条件, 答:不能。如要得到圆形旋转磁场，两相绕组的外施电压应与绕组匝数成正比。 1-4异步伺服电动机在幅值控制时，有效信号系数由0变化到1，电动机中的正序、负序磁势的大小将怎样变化,

答:异步伺服电动机在幅值控制时，有效信号系数越接近1，负序磁势越小，而正序磁势越大;反之若有效信号系数接近0，负序磁势越大，正序磁势就越小，但无论有效信号系数多大，负序磁势幅值总是小于正序磁势幅值，只有当有效信号系数为0时，正序、负序磁势幅值才相等。

1-5幅值控制异步伺服电动机，当有效信号系数α?1时，理想空载转速为何低于同步转速,当控制电压发生变化时，电动机的理想空载转速为什么会发生改变,

答:当有效信号系数αe?1，即椭圆形旋转磁场时，电动机的理想空载转速将低于同步转速。这是因为在椭圆形旋转磁场中，存在的反向旋转磁场产生了附加制动转矩T2，使电动机输出转矩减小。同时在理想空载情况下，转子转速已不能达到同步转速ns，只能是小于ns的n0。正向转矩T1与反向转矩T2正好相等，合成转矩Te,T1- T2=0，转速n0为椭圆形旋转磁场时的理想空载转速。有效信号系数αe越小，磁场椭圆度越大，反向转矩越大，理想空载转速就越低。

1-6为什么异步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动机的性能会产生哪些不利影响,

答:为了得到更接近于直线的机械特性，但不能过分增加。当最大转差率大于1后，若继续增加转子电阻，堵转转矩将随转子电阻增加而减小，这将使时间常数增大，影响电机的快速性能。同时由于转矩的变化对转速的影响增大，电机运行稳定性变差。此外，转子电阻取得过大，电动机的转矩会显著减小，效率和材料利用率大大降低。

1-7什么叫“自转”现象,对异步伺服电动机应采取哪些措施来克服“自转”现象, 答:当伺服电动机处于单相供电时，电动机仍然转动，这就是伺服电动机“自转”现象。 为了消除自转现象，交流伺服电动机零信号时的机械特性必须如下图所示，显然这也就要求有相当大的转子电阻，最理想的是使转差

2-1为什么直流测速发电机的使用转速不宜超过规定的最高转速,又负载电阻不能小于规定值,

答:发电机的负载电阻不得低于规定的最小电阻,实际上就是限制发电机的输出电流。如果负载电阻过小，则发电机的输出电流会超过额定的指标，引起发电机烧坏。 转速不得超过规定的最高转速，理解为发电机的转速超过规定的转速了，则转子的离心力会过大，引起发电机损坏。譬如离心力使得发电机的绕组线圈变形，与定子擦刮损坏。 2-2若直流测速发电机的电刷没有放在几何中性线的位置上，试问此时电机正、反转时的输出特性是否一样,为什么,

答:负载运行时，若电刷的位置没有严格的位于几何中性线上，会造成测速发电机正反转时输出电压不对称，即在相同的转速下，测速发电机正反转时，输出电压不完全相等。这是因为当电刷偏离几何中性线一个不大的角度时，电枢反应的直轴分量磁通若在一种转向下起去磁作用，而必然在另一种转向下起增磁作用。因此，在两种转向下，尽管转速相同，却有着不同的电枢绕组感应电动势，其输出电压必然不相等。

2-3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:交流异步测速发电机的结构与交流伺服电动机的结构是完全一样的。采用鼠笼转子的异步测速发电机输出斜率大，但特性差、误差大、转子惯量大，测量精度不高。而非磁杯形转子异步测速发电机的精度较高，转子的惯量也较小，是目前应用最为广泛的一种交流测速发

电机。

2-4为什么交流异步测速发电机输出电压的大小与电机转速成正比而频率却与转速无关,

当转子以某一速度n旋转时，由于切割纵轴磁通φ而在转子绕组中产生第二个电动势，称为速度电动势E，E与φ成正比，与转速n成正比。在E作用下，转子中有第二个电流I流过，同样，由于转子电阻远大于电抗，I将与E同相，且I?φn，转子电流I也将在气隙中产生脉动磁通φv，由于E滞后φv90度，故φv为横轴方向。由于磁通中φv与磁通绕组交链，因此输出绕组中将产生感应电动势E1，这个电动势就是测速发电机的输出电动势。显然E1?φv?n。

由此可见在励磁电压U的幅值和频率恒定，且输出绕组负载很小时，交流测速发电机的输出电压与转速成正比，而其频率与转速无关，一直保持电源的频率。因此，只要测出其输出电压的大小就可以测出转速的大小。如果被测机械的转向改变，交流测速发电机的输出电压的相位也将改变。这样，异步测速发电机就能将转速信号变成电压信号，实现测速的目的。2.5 答:不能互换使用。因两者存在区别，测速发电机要求比伺服电机电阻大，转动惯量小， 以获得良好的线性输出特性和控制精度，通常应选用电阻率较大和温度系数较低的材料制成 2-6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:异步测速发电机输出特性存在线性误差的主要原因有:1)(气隙磁通 的变化的影响;2)(励磁电源的影响;3)(温度的影响。

工程上为了确定线性误差的大小，一般把实际输出特性上对应于 的一点与坐标原点的连线作为理想输出特性，其中 为最大转速标么值。将实际输出电压与理想输出电压的最大差值ΔUm 与最大理想输出电压U 2m 之比定义为线性误差: 。 2-7什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以及对系统的影响是什么,如何减小,

由于在加工装配过程中，电机存在机械上的不对称，及定子磁性材料性能的不一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的电压称为剩余电压。

产生原因:基波分量包括变压器分量，旋转分量和电容分量，分别由加工工艺误差所造成的电磁不对称，电机定子铁心材料内部晶格的方向性致使材料各向磁滞变化不同或片间短路及园子材料及壁厚不均匀导致产生不同的涡流和去磁效应、励磁绕组和输出绕组同时嵌放在一个定子铁心上，产生的寄生分布电容所引起的。高频分量产生的原因励磁电源电压波形的非正弦及铁磁材料的饱和影响所造成的

减小剩余电压的措施:选用较低的铁心磁密;采用单层集中绕组和可调铁心结构;定子铁心采用旋转叠装法;修补定子铁心和转子空心杯;采用补偿绕组 3-1力矩式自整角发送机和接收机的整步绕组中合成磁势的性质和特点分别是什么,

答:图片有

3-2力矩式自整角机的接收机中整步转矩是如何产生的，它与哪些因素有关,

答:力矩式自整角机工作在同步回转状态，失调角为θ时，作用在电机轴上的电磁转矩即为整步转矩，又称静态整步转矩T。它是整步绕组中的电流和主磁场相互作用而产生的。 3-3在力矩式自整角机系统中，若将发送机(或接收机)的励磁绕组极性接反后，试分析这时发送机和接收机转子的协调位置有什么特点,

答:发送机(或接收机)的励磁绕组极性接反，同样以a相整步绕组和励磁绕组两轴线间的夹角作为转子的位置角，则发送机(或接收机)的转子位置角为θ1+180?(或θ2+180?)，失调角为θ=θ1-θ2=180?

3-4如果在力矩式自整角机系统中将发送机和接收机的整步绕组轮换相接(例如a1—b2、b1—c2、c1-a2)，试分析这时发送机和接收机转子的协调位置具有什么特点? 答:力矩式自整角机系统中将发送机和接收机的整步绕组轮换相接后，同样以a相整步绕组

的励磁绕组两轴线间的夹角作为转子的位置角，则接收机的转自位置角3为θ2+120?，失调角为θ=θ1-θ2=120?

3.5.3.6见图片

3-7为什么自整角变压器均选用隐极结构,

选用隐极结构可以降低从发送机方取用的励磁电流，有利于多台自整角变压器与发送机并联工作;由于电机的气隙均匀，在运行时整步绕组的合成磁势在空间任意位置都有相同的磁导，可以避免由于磁通波形发生畸变而影响输出绕组的电势;因电机的气隙磁导均匀无磁阻转矩，从而消除了失调角存在时自整角变压器的转子自动跟随发送机转子保持协调位置的任何趋势。 3-8自整角变压器的整步绕组中合成磁势的性质和特点分别是什么, 答:从物理本质上来看，控制式自整角机的发送机定子合成磁场轴线在励磁绕组轴线上，是由于定子三相绕组是对称的(接收机定子三相绕组作为它的对称感性负载)。如果把发送机励磁绕组作为初级，定子三相绕组作为次级，两侧的电磁关系类似一台变压器。因此，可以推想，发送机定子合成磁势 必定对励磁磁场起去磁作用。当励磁电流的瞬时值增加时，发送机定于合成磁势的方向必定与励磁磁场的方向相反。合成磁势的特点主要有: 1. 合成磁场在励磁绕组轴线上，它的方向和励磁磁场的方向相反。

2. 由于合成磁场的位置在空间固定不变，其大小又是时间的正弦函数，所以合成磁场是一个脉振磁场。

3. 合成磁势的幅值恒为3 ,2，它与励磁绕组轴线相对于定子的位置角无关。

4.1 4.2 4.3 4.4 4.6 4.7见图片

4-4简要说明在旋转变压器中产生误差的原因和改进方法。 旋转变压器的误差有函数误差、零位误差、线性误差、电气误差、输出相位移等几个方面，旋转变压器误差原因有绕组谐波、齿槽效应、磁路饱和、材料、制造工艺、交轴磁场等方面的影响。改进措施为严格加工工艺，采取补偿方法、采用正弦绕组、短距绕组，斜槽设计等。 1、函数误差 函数误差的含意根据产品技术条件规定为正余弦旋转变压器的输出电压和理论值(即正弦函数值)之差与最大输出电压之比。

2.零位误差

理论上正弦输出绕组的输出电压在α=0?和180?时应等于零，余弦输出绕组的输出电压在α=90?及270?时应等于零，对应的角度称为理论电气零位。但实际上当α等于上述角度时输出电压不为零，我们称这个电压为零位电压。而当实际输出电压为零时所对应的角度称为实际电气零位。实际电气零位与理论电气零位之差就称为零位误差，以角分表示。 3. 线性误差

线性旋转变压器在工作角范围内，不同转角时，实际输出电压与理论直线之差，对理论最大输出电压之比。

误差范围一般为o. 02%~0. 1% 。

4. 电气误差

在不同转子转角α时，两个输出绕组的输出电压之比所对应的正切或余切的角度与实际转角之差，通常以角分表示。

5. 输出相位移

输出电压的基波分量与励磁电压的基波分量之间的相位差，称为输出相位移。

为了保证旋转变压器有良好的特性，在使用中必须注意:

(1)原边只用一相绕组激磁时，另一相绕组应连接一个与电源内阻抗相同的阻抗或直接短接。

(2)原边两相绕组同时激磁时，两个输出绕组的负载阻抗要尽可能相等。 (3)使用中必须准确调整零位，以免引起旋转变压器性能变差。