下载文档原格式
第3章直流电机的工作原理及特性习题3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？答案：直流电动机工作时，（1）电枢绕组中流过交变电流，它产生的磁通当然是交变的。
这个（2）变化的磁通在铁芯中产生感应电流。
铁芯中产生的感应电流，在（3）垂直于磁通方向的平面内环流，所以叫涡流。
涡流损耗会使铁芯发热。
为了减小这种涡流损耗，电枢铁芯采用彼此绝缘的硅钢片叠压而成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以（4）增大涡流通路上的电阻，从而起到（5）减小涡流的作用。
如果没有绝缘层，会使整个电枢铁芯成为一体，涡流将增大，使铁芯发热。
因此，如果没有绝缘，就起不到削减涡流的作用。
习题3.4 一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E ＝E1，如负载转矩TL ＝常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳定值后，电枢反电势将如何变化？是大于、小于还是等于E1？答案：∵当电动机再次达到稳定状态后，输出转矩仍等于负载转矩，即输出转矩T ＝T L ＝常200aae e ae m ae m e e R U n I K K R U n E K n T K I n n n K K K U T K =Φ=−ΦΦ=∴=Φ−Φ∴−∆=Φ=ΦQ Q 又当T=0a aU E I R =+数。
又根据公式（3.2）， T ＝K t ФI a 。
∵励磁磁通Ф减小，T 、K t 不变。
∴电枢电流I a 增大。
再根据公式（3.11），U ＝E ＋I a ·R a 。
∴E=U －I a ·R a 。
又∵U 、R a 不变，I a 增大。
∴E 减小即减弱励磁到达稳定后，电动机反电势将小于E 1。
习题3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：P N ＝5.5KW ，U N ＝110V ，I N ＝62A ，n N ＝1000r/min ，试绘出它的固有机械特性曲线。
（1）第一步，求出n 0 （2）第二步，求出（T N ，n N ）答案：根据公式（3.15），（1-1）Ra ＝（0.50~0.75）(N N N I U P −1)NN I U我们取Ra ＝0.7(N N N I U P −1)NN I U， 计算可得，Ra ＝0.24 Ω 再根据公式（3.16）得，（1-2） Ke ФN ＝（U N －I N Ra ）/n N =0.095 又根据（1-3） n 0＝U N /（Ke ФN ），计算可得，n 0＝1158 r/min 根据公式（3.17），（2-1） T N ＝9.55NNn P ， 计算可得，T N ＝52.525 N ·M 根据上述参数，绘制电动机固有机械特性曲线如下：3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：P N =6.5KW ，U N =220V ， IN=34.4A ， n N =1500r/min ， R a =0.242Ω，试计算出此电动机的如下特性：①固有机械特性；②电枢附加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性；③电枢电压为U N /2时的人为机械特性； ④磁通φ=0.8φN 时的人为机械特性；并绘出上述特性的图形。
（一）控制电机基础知识1.控制电机的用途控制电机是在普通旋转电机的基础上发展起来的，其基本原理与普通旋转电机并无本质区别。
不过，普通电机的主要任务是完成能量的转换，对它们的要求主要着重于提高效率等经济指标以及起动和调速等性能。
而控制电机的主要任务是完成控制信号的传递和转换，因此，现代控制系统对它的基本要求是高精确度，高灵敏度和高可靠性。
控制电机属于电机制造工业中一个新机种，它的历史虽短但发展迅速。
控制电机的品种繁多，用途各异，据不完全统计，已达3000种以上，是普通电机所不可比拟的。
目前，控制电机已广泛应用于化工、炼油、钢铁、造船、原子能反应堆、数控机床、自动化仪表和仪器、电影、电视、电子计算机外设等工业设备；或雷达天线自动定位、飞机自动驾驶仪、导航仪、激光和红外线技术、导弹和火箭的制导、自动火炮射击控制、舰艇驾驶盘和方向盘的控制等军事设备。
这些系统能处理包括直线位移、角位移、速度、加速度、温度、湿度、流量、压力、液面高低、比重、浓度、硬度等多种物理量。
2.控制电机的分类控制电机的种类很多，若按电流分类，可分为直流和交流两种；按用途分类，直流控制电机又可分为直流伺服电动机、直流测速发电机和直流力矩电动机等；交流控制电机可分为交流伺服电动机、交流测速发电机、步进电动机、微型同步电动机等。
各种控制电机的用途和功能尽管不同，但它们基本上可分为信号元件和功率元件两大类。
（1）作为信号元件用的控制电机①交、直流测速发电机。
测速发电机的输出电压与转速精确地保持正比关系，在系统中主要用于转速检测或速度反馈，也可以作为微分，积分的计算元件。
②自整角机。
自整角机的基本用途是传输角度数据，一般由两个以上元件对接使用，输出电压信号时是信号元件，输出转矩时是功率元件。
作为信号元件时，输出电压是两个元件转子角差的正弦函数；作为功率元件时，输出转矩也近似为两个元件转子角差的正弦函数。
自整角机在随动系统中可作为自整步元件或角度的传输、变换、接收元件。
控制电机的复习资料《直流伺服电动机》一、填空题1•伺服电动机在自动控制系统中作为执行元件。
2•伺服电动机将输入的电压信号变换成转轴的角位移或角速度而输出。
输入的电压信号又称为控制信号或控制电压。
改变控制电压可以改变伺服电动机的转速及转向。
3.直流伺服电动机的结构上可以分为传统型和低惯量型。
与传统型的直流伺服电动机相比，低惯量型的直流伺服电动机具有时间常数小响应快速的特点。
4•电枢控制法是以电枢绕组作为控制绕组，是在负载转矩一定时，保持励磁电压不变，通过改变电枢电压来调节电动机转速，即电枢电压加大，转速增大；电枢电压减小，转速减小；电枢电压为零，电动机停转。
当电枢电压的极性改变后，电动机的旋转方向也随之改变。
5.直流伺服电动机的静态特性主要包括机械特性和调节特性。
6•机械特性是指控制电压恒定时，电动机的转速与转矩的关系。
机械特性与纵轴的交点为电磁转矩等于零时电动机的理想空载转速。
7.机械特性的斜率表示了电动机机械特性的硬度，即电动机的转速随转矩的改变而变化的程度。
8.调节特性是指在电磁转矩恒定时，电动机的转速与控制电压的关系。
9.调节特性曲线上从原点到始动电压点的这一段横坐标所示范围，称为在某一电磁转矩值时伺服电动机的失灵区。
失灵区的大小与负载转矩的大小成正比, 负载转矩越大，想要使直流伺服电动机运行起来，电枢绕组需要加的控制电压也要相应的越大。
当n=0时，调节特性曲线与横轴的交点就表示在某一电磁转矩时，电动机的始动电压。
10.伺服电动机在自动控制系统中通常作为执行元件使用，对控制系统的性能影响很大，因此它应具有如下功能：①宽广的调速范围;②机械特性和调节特性均为线性；③无自转现象；④响应快速。
11.动态特性是指电动机的电枢上外施电压突变时, 电动机从一种稳定转速过渡到另一种稳定转速的过程。
11.为了减小直流伺服电动机的机电过渡过程，可以采取以下措施：①尽可能减小电枢电阻;②采用细长型或空心杯型电枢、盘型电枢，以获得较小的转动惯量; ③应增加每个电极气隙的磁通，即提高气隙的磁密。
