控制电机课后练习题含答案

第二章1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P252. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转. 试问元件电势的方向和A 、 B 电刷的极性如何? P73. 为了获得最大的直流电势. 电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-104. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? P235. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上. 而在偏离几何中性线α角的直线上. 如图 2 - 29 所示. 试综合应用所学的知识. 分析在此情况下对测速机正、 反转的输出特性的影响。

(提示： 在图中作一辅助线。

)正反向特性不一致。

6. 具有 16 个槽. 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。

(1) 试画出其绕组的完整连接图；(2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图；(3) 若电枢沿顺时针方向旋转. 试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性；(4) 如果电刷不是位于磁极轴线上. 例如顺时针方向移动一个换向片的距离. 会出现什么问题?1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定?答直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻.而且还取决于与转速成正比的反电势（当Ø=常数时）根据转矩平衡方程式. 当负载转矩不变时. 电磁转矩不变； 加上励磁电流If 不变. 磁通Φ不变. 所以电枢电流Ia 也不变.直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。

2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33). 就会发现. 当其他条件不变. 而只是减小发电机负载电阻RL 时. 电动机的转速就下降。

试问这是什么原因?3. 一台他励直流电动机. 如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变. 而仅仅提高电枢端电压. 试问电枢电流、 转速变化怎样?答：最终电枢电流不变.转速升高4. 已知一台直流电动机. 其电枢额定电压Ua =110 V. 额定运行时的电枢电流Ia =0.4 A. 转速n =3600 r/m in , 它的电枢电阻Ra =50 Ω. 空载阻转矩T 0=15 m N ·m。

第2章直流测速发电机1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势?答：电枢连续旋转，导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线，因而ab和cd 中的电势及线圈电势是交变的。

由于通过换向器的作用，无论线圈转到什么位置，电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接，如电刷A始终与处在N极下的导体相连接，而处在一定极性下的导体电势方向是不变的，因而电刷两端得到的电势极性不变，为直流电势。

2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab中电势的方向由b指向a，S极下导体cd中电势由d指向c。

电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A电刷为正，B电刷为负。

当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。

4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值?答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性误差在限度的范围内。

而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短；eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。

基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL ∝n2。

同样可以证明ea∝n2。

因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比，使输出特性呈现非线性。

所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。

为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。

第三章1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定?答;直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反电势（当Ø=常数时）根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁转矩不变；加上励磁电流If不变，磁通Φ不变，所以电枢电流Ia也不变，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。

控制电机第4版习题答案控制电机第4版习题答案在学习控制电机这门课程时，习题是非常重要的一部分，通过解答习题可以帮助我们巩固所学的知识，提高我们的理解能力和应用能力。

然而，有时候我们可能会遇到一些难题，不知道如何下手。

因此，我将在这篇文章中为大家提供一些控制电机第4版习题的答案，希望能够帮助大家更好地学习和掌握这门课程。

1. 问题：什么是电机控制系统的闭环控制？答案：闭环控制是一种通过反馈信号来调整系统输出的控制方法。

在电机控制系统中，闭环控制主要通过传感器获取电机的实际运行状态，然后与期望的运行状态进行比较，根据比较结果来调整控制信号，使电机的输出能够尽可能接近期望值。

闭环控制可以提高电机系统的稳定性和精度。

2. 问题：什么是电机的速度控制？答案：电机的速度控制是指通过调节电机的输入信号，使电机的转速能够达到期望值的控制方法。

在电机控制系统中，常用的速度控制方法包括开环控制和闭环控制。

开环控制是通过直接控制电机的输入信号来调节电机的转速，但由于外部干扰等因素的存在，开环控制往往无法保证电机的转速精度。

闭环控制则通过传感器获取电机的实际转速，并与期望转速进行比较，根据比较结果来调节控制信号，使电机的转速能够尽可能接近期望值。

3. 问题：什么是电机的位置控制？答案：电机的位置控制是指通过调节电机的输入信号，使电机的位置能够达到期望值的控制方法。

在电机控制系统中，常用的位置控制方法包括开环控制和闭环控制。

开环控制是通过直接控制电机的输入信号来调节电机的位置，但由于外部干扰等因素的存在，开环控制往往无法保证电机的位置精度。

闭环控制则通过传感器获取电机的实际位置，并与期望位置进行比较，根据比较结果来调节控制信号，使电机的位置能够尽可能接近期望值。

4. 问题：什么是电机的力矩控制？答案：电机的力矩控制是指通过调节电机的输入信号，使电机的输出力矩能够达到期望值的控制方法。

在电机控制系统中，常用的力矩控制方法包括开环控制和闭环控制。

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。

控制电机第一章旋转变压器 (1)第二章自整角机 (8)第三章测速发电机 (12)第四章伺服电动机 (18)第五章微特同步电动机 (26)第六章无刷直流电动机 (31)第七章步进电动机 (34)第八章直线电动机 (39)第九章超声波电动机 (43)第一章 旋转变压器1. 简述旋转变压器的工作原理。

答：旋转变压器是输出电压与转子转角成一定函数关系的特种电机。

以正余弦旋转变压器为例，在定子槽中安放两个相互垂直的绕组，其中直轴方向的S1—S2为励磁绕组，交轴方向的S3—S4为补偿绕组，如图1-1(a)所示。

在转子槽中也安放两个相互垂直的绕组R1—R2、R3—R4，它们是正余弦输出绕组，如图1-1(b)所示。

图1-1 旋转变压器的绕组结构首先分析空载运行时的情况，此时只有定子励磁绕组S1—S2施加交流励磁电压，其余三个绕组全部开路。

显然，励磁绕组将在气隙中产生一个脉振磁场，这个脉振磁场将在输出绕组中产生感应电动势，即式中，为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时在输出绕组中感应电动势的有效值。

设在励磁绕组S1—S2中感应电动势的有效值为，则旋转变压器的变比为这样•U(a)(b)1•U D•Φ⎩⎨⎧==θθsin cos 2R22R1E E E E 2E D•ΦD•Φ1E 12u E E k =⎩⎨⎧==θθsin cos1u R21u R1E k E E k E与普通变压器类似，可以忽略定子励磁绕组的漏阻抗压降，即。

而空载时转子输出绕组的感应电动势在数值上就等于输出电压，所以上式表明，旋转变压器空载时其输出电压分别是转角的余弦函数和正弦函数，这样转子绕组R1—R2就称为余弦输出绕组，而绕组R3—R4称为正弦输出绕组。

2. 正余弦旋转变压器输出特性发生畸变的原因是什么？畸变补偿的方法有哪些？答：当正余弦旋转变压器输出绕组接了负载以后，其输出电压便不再是转角的正、余弦函数。

例如在图1-2中，正弦输出绕组R3—R4接有负载，其输出电压如图1-3所示，它偏离了期望的正弦值，这种现象称为输出特性的畸变。

控制电机第三版答案【篇一：电机与电力拖动(第三版)习题参考答案】lass=txt>第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。

气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、成。

电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势ea方向与外加电源电压及电流方向为，用来与外加电压相平衡。

相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。

输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。

（√ ） 6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。

（√ ）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( b )。

a．直流电流 b．交流电流c．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( b )。

a．应与主极绕组串联 b．应与电枢绕组串联c．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率pn是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( a )。

a．从转轴上输出的机械功率 b．输入电功率c．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。

( c )。

a．额定电枢电流 b．额定励磁电流c．电源输入电动机的电流5．在—个4极直流电动机中，n、s表示主磁极的极性，n、s表示换向极的极性。

顺着转子的旋转方向，各磁极的排列顺序应为( c )。

a．n—n—n—n—s—s一s—sb．n—s—n—s一s—n—s—nc．n—n—s—s一n一n—s—sd．n—s一s—n—n—s一s—n四、简答题1．有一台复励直流电动机，其出线盒标志已模糊不清，试问如何用简单的方法来判别电枢绕组、并励绕组和串励绕组?答：根据阻值大小和绕组直径判断。

《电机与控制》作业一（含习题解答）1. 直流电机定转子各由哪些主要部件组成？各部件的主要作用是什么？直流电机由定子和转子两部分组成。

定子部分包括∶（1）主磁极由主极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成，它的作用是建立主磁场。

（2）换向（附加）极由换向极铁心和套在上面的换向极绕组组成，用来改善直流电机的换向。

（3）电刷装置由电刷、刷握和汇流条组成，它是将直流电引入或引出电枢的装置。

（4）机座即电机定子外壳，起固定与支撑的作用，同时又是主磁路的一部分。

（参照教材图1-1）2. 直流电机铭牌上的额定功率、额定电压、额定电流，对于发电机和电动机各指什么？直流电机的铭牌数据∶对发电机额定功率指能够输出的最大电功率，额定电压和额定电流指输出的最高电压和最大电流（P N=U N I N）；而对电动机额定功率指能够输出的最大机械功率，额定电压和额定电流指允许输入的最高电压和最大电流（P N=U N I NηN）。

3. 直流电机有哪几种励磁方式？不同励磁方式的电动机如何实现反转？直流电机的励磁方式分为∶他励、并励、串励、复励。

单独改变励磁绕组极性或者电枢绕组极性都可使电机实现反转，如果两者极性同时改变，电机仍将沿原方向运转。

4. 什么叫电枢反应？它对电机产生哪些影响？“电枢反应”就是电枢磁场对主磁场的影响。

产生的影响包括∶使主磁场发生畸变，磁力线不再对称于磁极轴线；物理中线偏离几何中线不再重合，几何中线处磁场不再为0；削弱了主磁场。

这些影响将对直流电机的正常运行产生恶劣作用，必须设法消除。

5. 串励直流电动机有哪些特点？串励直流电动机的机械特性曲线是一条非线性的软特性，当轴上负载为0时电机转速∞，所以串励直流电动机不允许轻载工作；由于它的电磁转矩与电枢电流的平方成正比，所以起动转矩大，过载能力强；由于电枢与励磁绕组串联，通入直流或交流电流电机都不受影响，所以在交流电源情况下亦可正常工作。

6. 直流发电机的电磁转矩与原动机的拖动转矩，电动机的感应电动势与电枢电压之间的方向相同还是相反？各有何物理意义？直流发电机的电磁转矩与原动机输入的拖动转矩方向相反，是一对作用力和反作用力的关系。

控制电机综合试题及答案1. 简述直流电机的工作原理。

答案：直流电机的工作原理基于电磁感应和电磁力。

当直流电流通过定子绕组时，产生磁场。

当转子旋转时，转子绕组切割磁场线，产生感应电动势，从而在转子绕组中产生电流。

由于磁场和电流相互作用，产生转矩，使转子旋转。

2. 列出步进电机的三个主要优点。

答案：步进电机的三个主要优点包括：(1) 精确的步进控制，可以精确控制旋转角度；(2) 高响应速度，可以快速启动和停止；(3) 无需反馈装置，简化了控制系统。

3. 解释伺服电机的控制方式。

答案：伺服电机的控制方式通常包括开环控制和闭环控制。

开环控制不依赖于反馈信号，而闭环控制则需要反馈信号来调整电机的运行状态，以确保精确的位置和速度控制。

4. 描述无刷直流电机(BLDC)的工作原理。

答案：无刷直流电机的工作原理是通过电子换向器代替传统的碳刷换向器。

电机的转子磁场与定子磁场相互作用产生转矩，而电子换向器则根据转子的位置变化来调整电流方向，从而实现无刷换向。

5. 列举几种常见的电机调速方法。

答案：常见的电机调速方法有：(1) 变极调速；(2) 变频调速；(3)变压调速；(4) 变转矩调速。

6. 简述电机的启动电流与额定电流的关系。

答案：电机的启动电流通常远大于其额定电流。

这是因为在启动时，电机需要克服静止状态下的惯性和负载，因此需要较大的电流来产生足够的转矩。

一旦电机达到正常运行速度，电流就会降低到接近或等于额定电流。

7. 解释什么是电机的效率和功率因数。

答案：电机的效率是指电机输出功率与输入功率的比值，通常以百分比表示。

功率因数是电机输入功率中实功率与视功率的比值，反映了电机的能量转换效率。

8. 说明电机的额定功率和实际功率的区别。

答案：电机的额定功率是指在特定条件下，电机能够连续运行的最大输出功率。

实际功率则是指电机在实际工作条件下的输出功率，可能会因为负载、电压、频率等因素而低于额定功率。

9. 列举电机过载保护的几种方法。