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第十章 控制电机一、填空1、控制电机一般有伺服电机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、直线电机、步进电机、感应同步器等。2、控制电机一般有伺服电机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、直线电机、步进电机、感应同步器等。3、控制电机一般有伺服电机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、直线电机、步进电机、感应同步器等。4、控制电机一般有伺服电机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、直线电机、步进电机、感应同步器等。5、控制电机一般有伺服电机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、直线电机、步进电机、感应同步器等。6、控制电机一般有伺服电机、测速发电机、自整角机、旋转变压器、直线电机、步进电机、感应同步器等。7、在步进电机的步距角一定的情况下，步进电动机的转速与控制脉冲频率_成正比。8、将电脉冲信号转换成相应角位移的控制电机是_步进电动机。二、单项选择题1、伺服电机也称无惯性电机，主要是因为 （ B ）A电气控制原理方面 B采用了细而长的空心杯转子 C降低了电枢电压 D采用了直流控制 2、下面不属于交流伺服电机的控制方法的是（ A ）A变频控制：就是改变电源频率，进行速度控制。B幅相控制：同时改变控制电压的幅值大小与相位来进行控制。C相位控制：保持控制电压的幅值不变，仅改变其相位来进行控制。 D幅值控制：保持控制电压的相位不变，仅改变其幅值来进行控制。3、在控制电机中的自整角机有电轴之称，在应用中不正确的为 （ B ）A自整角机可以三台以上同时应用。B自整角机单独使用时要注意电压的稳定。C单相自整角机可以两台以上同时应用。D三相自整角机可以两台以上同时应用。4、下列直流测速发电机要求的性能中，不正确的是： （ D）A输出电压与转速成正比，基本上不受温度以及外界的影响。 B在一定的转速下，输出的电压比较大。C不灵敏区一般要较小。D测速发电机的电流也必须与转速成正比，基本上不受温度以及外界的影响。5、步进电动机的输出特性是 （ D ）A输出电压与转速成正比 B输出电压与转角成正比C转速与脉冲量成正比 D转速与脉冲频率成正比6、下述哪一条不是步进电机的独特优点 （ D ）A控制特性好 B误差不会长期积累C步距不受各种干扰因素的影响 D振动小，运转平稳7、某五相步进电动机在脉冲电源频率为2400HZ时，转速为1200r/min,则可知此时步进电动机的步距角为 （ B ） A1.5 B. 3 C. 6 D. 48、某步进电动机转子有80个齿，定子采用三相六拍驱动方式，此时步进电动机的步距角为 （ B ）A. 1.5 B. 0.75 C. 3 D. 69、用于角度的传输、变换和指示的控制电机是 （ C ）A.测速发电机 B.旋转变压器 C.自整角机 D.步进电动机10、直线电机实际上可以认为是一个直径 （A）A.很大的电机 B.很小的电机 C.不是太大的电机 D.不是太小的电机11、旋转变压器的工作原理，实际上是利用（ D ）二次侧感应电势的工作原理。A.改变电阻 B.改变电压 C.改变电流 D.改变磁场12、感应同步器的功能是将转动的角位移或平移的直线位移，转换成（ B ）A.电阻信号 B.电压信号 C.电流信号 D.磁场信号三、多项选择题1、交流伺服电机也称无惯性电机，主要是因为 （ AB ）A转子直径细而长 B转子空心杯转子 C降低了电枢电压 D采用了直流控制 2、控制电机中交流伺服电动机的调速方式一般有下列方法 （ BCD） A变极数 B幅相控制 C相位控制D幅值控制3、步进电动机的运行方式一般有下列运行方式 （ ABC）A三相单三拍B三相双三拍C三相单、双六拍D三相单、双九拍4、自动控制系统对测速发电机的要求是： （ ABCD）A线性度好B在一定的转速下，输出的电压比较大C不灵敏区一般要较小D转动惯量小 5、直线异步电动机的结构形式分类一般有 （ AB ）A平板型 B圆筒型 C圆盘型 D直线型6、控制电机中有“电轴”之称的电机为A力矩式自整角机 B伺服式自整角机 C旋转变压器 D直线电机7、旋转变压器有多种分类的方法,一般可按（ ABCD）分。A有无电刷和滑环之间的滑动接触 B有单极对旋转变压器和多极对旋转变压器两类。C使用要求分，有用于解算装置的旋转变压器和用于随动系统的旋转变压器。D输出电压与转子转角的函数关系来分，可分为正弦旋转变压器、余弦旋转变压器和线性旋转变压器以及特殊函数旋转变压器等。四、判断题（错误用、正确用）1、控制电机与普通电机都是以能量传递为主要目的。 （）2、普通电机主要是调节、放大、传递一些信号。 （）3、一般交流的电动机主要是调节、放大、传递一些信号。（）4、步进电机与同步电机在工作原理上是完全一样的。（）5、步进电动机是把电信号转变成角位移的控制电机。 （）6、控制电机中的自整角机一台不能单独使用。（）7、两台自整角机一般不能同时不能使用。 （）8、测速发电机测出的电压主要和电源电压呈正比。 （）9、测速发电机的转子结构及工作原理与步进电机的转子结构及工作原理基本上是一样 。（ ） 10、旋转变压器主要是引起二次侧的电压无级变化而得到需要的能量较小的电压（） 11、旋转变压器主要是引起二次侧的电压无级变化而得到需要的能量较大的电压（）12、旋转变压器主要是引起产生感生电动势的磁通发生变化的装置。（）13、伺服电动机的转子一般都是采用空心杯转子以减小惯性。（）14、交流伺服电动机可控性很好，没有惯性。（）15、直流伺服电动机可控性很好，没有惯性。（）16、感应同步器的工作原理主要依据的是直流电动机的原理。（ 17、感应同步器的工作原理主要依据的是交流电动机的原理。（ ）五、问答题1、如何控制步进电动机输出的角位移或线位移量？步进电动机有哪些优点？因为步进电动机的角位移或线位移量与控制脉冲数成正比，所以通过控制步进电动机的输入脉冲数即可控制其输出位移量。步进电动机的优点有：在步进电动机负载能力范围内步进电动机每转一周有固定步数，故其步距误差不会积累；可以在很宽的范围内改变脉冲频率达到调速目的，且能快速起动、制动和反转；在不供电时可以仍有定位转矩或停机后仍有自锁能力。2、怎样确定步进电动机转速的大小？与负载转矩大小有关吗？怎样改变步进电动机的转向？由于步进电动机的转速与控制脉冲频率成正比，而其转向取决于控制绕组的通电顺序，所以在步进电动机负载能力范围内，转速与负载转矩无关；通过改变控制绕组的通电顺序，即可改变步进电动机的转向。3、何为反应式步进电动机的步距角？它与哪些因素有关？六相12极步进电动机，若在单六拍、双六拍和单双十六拍通电方式下，步距角各位多少？答：每输入一个控制脉冲信号转子转过的角度，称为反应式步进电动机的步距角。步距角的大小与转子齿数和运行拍数成正比。步距角如果用电角度表示，则它只与运行拍数成反比，即六相12极步进电动机在单六拍、双六拍时其步距角电角度为60，而在单、双十二拍时其步距角电角度为30.4、为什么步进电动机的技术指标中步距角有两个值？答：由于步进电动机在采用单拍制、双拍制时有一个步距角，而在采用单、双拍制时其步距角是前者的一半，故步进电动机有两个步距角。5、什么是反应式步进电动机的静稳定区和初始稳定平稳位置？最大静转矩与哪些物理量有关？ 步进电动机静止时转矩与转子失调角的关系，称为矩角特性。矩角特性上，失调角|的范围，称为步进电动机的静稳定区。在空载情况下，转子的平衡位置称为初始稳定平衡位置。矩角特性上的转矩最大值（=90时）成为最大静转矩，它与转子齿数、控制绕组的磁动势平方、直轴交轴磁导差值成正比，同时还与同时通电相数有关，可以通过增加通电相数来提高最大静转矩。6、步进电动机的负载转矩小于最大静转矩时能否正常步进运行，为什么？步进电动机的负载转矩必须小于最大负载转矩（或起动转矩），才能保证步进电动机的正常步进运行。因为如果负载转矩大于最大负载转矩，初始平衡位置就会处在动稳定区之外，即在下一个通电状态下电磁转矩会小于负载转矩，从而无法保证正常步进运行。7、反应式步进电动机的起动频率和运行频率为什么不同？连续运行频率与负载转矩有怎样的关系？为什么？由于起动时，电磁转矩不仅要克服负载转矩，同时还要克服转子系统的惯性转矩（Jd/dt），因而起动频率要比运行频率低。因为控制绕组中有电感，绕组中的电流不能突变，故绕组中平均电流会随频率增高而减小，即电磁转矩也相应减小，所以反应式步进电动机连续运行频率随负载转矩增高而减小。8、简要说明影响反应式步进电动机起动频率的主要因素？在一定负载转矩下，步进电动机不失步地正常起动所能加的最高控制脉冲的频率，称为起动频率。起动频率的大小与步进电动机的参数、负载转矩、转动惯量及电源条件等因素有关。要提高起动频率，可以从如下方面考虑：（1）增加步进电动机相数、运行拍数和转子齿数；（2）增大最大静转矩；（3）减小步进电动机的负载和转动惯量；（4）减小电路的时间常数；（5）减小步进电动机的阻尼转距。9、自整角机的整步绕组嵌放在转子上和定子上各有何利弊？自整角机的三相整步绕组和单相励磁绕组哪一个放在定子上，哪一个放在转子上，从工作原理上看是没有区别的，但它们的性能有区别。当整步绕组嵌放在定子上而励磁绕组放在转子上时，自整角机有两组集电环和电刷，摩擦转矩较小；转子为凸极，转子重量不易平衡；即使转子处于协调位置，电刷和集电环也要长期通过励磁电流，容易因接触电阻损耗引起过热烧坏集电环。所以，这种结构（凸极转子）适用于容量较小的力矩式自整角机。当整步绕组嵌放在转子上而励磁绕组放在定子上时，自整角机有3组集电环和电刷，摩擦转矩较大；转子为隐极，转子重量容易平衡；仅当系统存在失调角时，电刷和集电环才有整步电流流过，集电环工作条件较好。所以，这种结构（凸极定子）适用于容量较大的力矩式自整角机。10、简要说明力矩式自整角接收机中整步转矩是怎样产生的？它与哪些因素有关？力矩式自整角接收机中整步转矩包括电磁整步转矩和磁阻整步转矩两部分。当失调角不为零时，在整步绕组中有感应电动势和电流，整步绕组电流与励磁磁场相互作用产生电磁整步转矩，它与励磁电压平方成正比，与励磁电源频率成反比，还与交轴电抗和阻抗有关；除此之外，整步绕组电流产生的磁动势作用于角直轴不对称的凸极磁路，会产生磁阻整步转矩，它与交直轴磁阻的差值大小有关。11、力矩式自整角机为什么采用凸极式结构？而自整角变压器采用隐极式结构？采用凸极式结构，有利于提高力矩式自整角机的比整步转矩，因为凸极结构会产生一个附加的磁阻整步转矩，它将增大比整步转矩约20%。而自整角变压器不直接驱动机械负载，并且把单相输出绕组设计成高精度的正弦绕组以降低零位电压。12、正余弦旋转变压器在负载时输出电压为什么会发生畸变？消除输出特性曲线畸变的方法有哪些？正余弦旋转变压器在负载时输出电压会发生畸变，是由于正弦绕组的输出电流会产生交轴磁动势和交轴磁通，从而感应产生附加的电动势，改变了空载时正弦绕组电动势只与直轴磁通有关的状态。为了消除输出特性的畸变，可以采用一次侧补偿、二次侧补偿的方法。13、正余弦旋转变压器二次侧完全补偿的条件是什么？一次侧完全补偿的条件又是什么？试比较两种补偿方法各有哪些特点？正余弦旋转变压器二次侧完全补偿的条件是ZL1=ZL2=ZL,即转子正余弦绕组的负载阻抗相等。一次侧完全补偿的条件是Zq=Zi，即定子交轴绕组负载阻抗等于励磁电源的内阻抗。一次侧补偿的优点是补偿阻抗与负载无关，且由于励磁电源的内阻抗通常较小，故定子交轴绕组可直接短路，缺点是励磁绕组输入电流（即励磁磁场）与转角有关；二次侧补偿的优点是励磁绕组输入电流与转角无关，但不足是补偿阻抗与负载阻抗相等，当负载阻抗变化大时较难实现完全补偿。当然，也可同时采用一次侧补偿和二次侧补偿。14、直线电动机有哪些优点？有哪些主要用途？直线电动机是一种不需要中间转换装置就能直接作直线运动的电动机。与旋转电动机传动相比，直线电动机传动主要具有如下优点：（1）由于不需要中间传动机械，整个装置结构简单。（2）加速和减速时间短，可实现快速起动和正反向运行。（3）直线电动机散热面积大、容易冷却，允许较高的电磁负载，可提高电动机容量。（4）装配灵活性大，往往可将电动机和其它部件合为一体。直