《电气传动与调速系统》综合习题.doc

电气传动技术及应用复习题一、 填空（每空1分，共20分）1交流异步电动机常用的调速方法有 变极对数、变转差率、变频 。p752三相线绕式异步电动机的启动方法有 逐级切除启动电阻法 、 频敏变阻器启动法 。p723直流他励电动机带动恒转矩负载运行，若电枢回路串电阻，则此时电动机转速 下降 ，电动机转矩 不变 。4他励直流电动机，现正运行在正向电动状态，现采用电源反接制动停车，则应把电动机电枢电压的方向换一下即“”“极性交换 。5异步电动机采用能耗制动时，首先将定子绕组从三相电源 断开，并立即在电枢中串接一个电阻将电枢短接 通入直流电流。6在脉动磁场作用下的单相异步电动机是没有 启动 能力，所以为了解决这一问题，通常采用 电容分相式或罩极式单相 异步电动机。7我国生产的重复短时工作制电动机， 工作情况通常用暂载率（或持续率）来 表征工作情况，=。标准暂载率为15% 、25% 、40%、60% 。p4428电动机在调速过程中，保持电枢电流不变情况下，输出转矩不变的调速称为 恒转矩调速，输出功率不变的调速称为 恒功率调速。在直流电动机调速方法中，调压调速是 恒转矩 调速，弱磁调速是 恒功率 调速。9在单闭环直流调速系统中，放大器采用PI调节器的系统称为 比例积分调节系统，采用P调节器的系统称为 比例 调节系统。10调速系统主要技术指标有静态指标 、动态指标。11调速系统的静态指标有 静差度、调速范围、 调速的平滑性。12调速系统的动态性能指标 最大超调量 、 过渡过程时间 、 振荡次数 。p30513在单闭环直流调速系统中，若闭环和开环系统的理想空载转速一样，则闭环系统给定信号应为开环系统的给定信号 倍。14在给定电压相同时，闭环理想空载转速为开环理想空载转速1/(1+K)倍。P31015晶闸管导通之后，要恢复其阻断状态，必须把阳极正向电压 降低到一定值 或 断开或反方向 。16直流调速系统中，常采用的反馈形式有 转速负反馈 、 电动势负反馈 、 电压负反馈 、 电流正反馈 。17在开环控制系统中，控制量（输入量）对被控制量（输出量）只有 单向 的控制。18.电动机调速范围D是定义为 电机在额度负载下所允许的最高转速Nmax和在保证生产机械对转速变化率要求前提下所能达到的最低转速nmin之比 ，静差率S定义为 电机由理想空载到额定负载时的转速降Nn与理想空载转速n0的比值。P30119 机电时间常数 是反映机电传动系统机械惯性的物理量，加快系统过渡过程的主要措施 减小（系统飞轮转矩）、 加大动态转矩d p47 。20直流电动机常用的调速方法有 电枢电路外串电阻 、 改变电机主磁通 、 改变电机电枢供电电压 p30 。21三相鼠笼式异步电动机的启动方法有 直接启动、电阻或电流且降压启动、自偶变压降压启动软启动器 、 降压启动.22直流他励电动机的启动方法有 电枢回路内串接外加电阻启动、 降压启动 。23直流他励电动机带动恒转矩负载运行，若电源电压降低，则此时电动机转速 下降，电动机转矩 不变 。24我国生产的短时工作制电动机规定标准运行时间为10min、30min、60min、 90min。p44125我国将电动机运行方式（亦称工作制）分为三类，它们是 连续工作制、短时工作制 、 重复工作制 p438 。26改变直流电动机的 电枢电压极性 或 励磁绕组电压极性 就可改变电动机的旋转方向。P2727调压调速系统中，系统D、S、nN和nN之间的关系为 p311。28伺服电动机是将电 信号转换成 轴上的转角或转速信号的控制电机。P9729改变交流电动机 旋转磁场方向 就可改变电动机的旋转方向。30电动机调速是指 在一定负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机稳定转速 p30 。31测速发电机是将 转速 信号转换 电压 信号。P11232一般双闭环调速系统由 电流调节环（内环） 、 转速调节环（外环） 组成。P32633转速电流双闭环调速系统中，从反馈结构上看，电流调节环是 内环，转速调节环为 外 环。P32634在转速电流双闭环调速系统中，由于电流调节环、转速调节环都采用 PI 调节器，所以是 无静差 调速系统。P32635晶闸管导通条件为 阳极加正向电压 、 控制极加正向电压。36在闭环控制系统中，不仅输入量与输出量之间有 正向 控制作用，而且又有 反向的反馈控制作用 控制作用。P30237. 单相可控整流电路控制角a是从坐标原点 算起。38. 三相可控整流电路控制角a是从自然换相点 算起。二、 简答题（20分）1一台直流他励直流电动机PN=2.2KW、UN=110V、IN=25A、nN=1500r/min、Ra=0.4试问：nO、TN、nN为多大？ (5分) 2何谓逆变，何谓无源逆变？（5分）或何谓有源逆变？变流装置？或要使整流电路实现有源逆变条件是什么？p2743机电传动系统的稳定运行的含义是什么？（10分）如图所示，曲线1和曲线2分别为电动机和负载的机械特性，试问电动机在A点能否稳定运行？为什么？22 n n 1A1A T T (a) (b) 或多轴系统中，转矩折算原则及飞轮矩折算原则是什么？（10分）如图所示，试说明下列几种情况下，电动机各运行在什么状态（电动、制动）？是加速、减速、还是匀速运行？nnn TM TL TM TL TM TL TMTL TM=TL TM=TL(a) (b) (c)电动、加速 电动、匀速 制动、减速4. 有一台鼠笼三相异步电动机，正常运行时为接法，在额定电压UN下启动，其启动转矩TST=1.2TN，若现采用Y-换接启动，负载转矩TL=0.35TN，试问电动机能否启动？为什么？ 或现采用40%、60%、80%三个抽头的自耦变压器降压起动，试问应选用哪个抽头？（5分） 5.交流异步电动机（或直流电动机）常用的电气制动方式有那些？若电动机运行在制动状态下，其主要特征是什么？ （5分）直流他励电动机制动状态时，电机发出的转矩与转速n方向相反，电动机工作在发电机运行状态，电机吸收或消耗机械能，并将其转化为电能反馈回电网或消耗在电枢电路的电阻中。6.试述变频调速时，采用脉宽调制变频器的工作原理（10分）或生产机械典型的负载机械特性有哪种？画出它们的机械特性曲线。三、分析题（20分）一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构，在电动机拖动重物匀速上升时，将电枢电路突然短接并串入电阻，（或采用电源反接制动，倒拉反接制动）试利用机械特性从机电过程上说明，从系统开始短接到达到新的稳定平衡状态之间，电动机经历了几种运行状态？最后在什么状态下建立系统新的稳定平衡点？（10分）（1）短接并串入电阻为能耗制动电动机在电动状态运行时，若将电枢电路突然短接并串入电阻，（或采用电源反接制动，倒拉反接制动），便得到能耗制动状态。制动时，由于机械（2）电流反接制动36（3）倒拉制动P362.一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构，现正在匀速上升，欲使重物匀速下降可采用那些方法实现？若下放速度低于额定转速，应采用什么方法？若要高于理想空载转速下放，又应采用什么方法？试从机械特性曲线来加以说明。欲使重物匀速下降可采用反馈制动，倒拉反接制动、电源反接制动、能耗制动若下放速度低于额定转速，可采用倒拉反接制动36 若下放理想转矩：则用反馈制动。43.某调速系统如图所示（或如P312图11-13,图11-9、图11-10、图11-11所示），试分析这是何种调速系统？有哪些反馈?负载变化时，系统调整过程。（10分）-+MBRaUkUbUfV- R +UIaUbo+_-Ug图中所示为单闭环调速系统，是典型的晶闸管直流电动机有静差调速系统。有转速负反馈，电流截止负反馈。负载变化时，系统调整过程如下：直流电动机有晶闸管可控整流器经过平波电抗器 L供电。整流电压Ud 由控制角 来改变。触发器的输入控制电压为Uk 。而放大器的输入信号为U ， 为给定电压Ug 与速度反馈信号Uf 的差值。 当负载增加时，Ia 加大，电动机转速下降，测速电机电压下降，导致反馈电压Uf下降，但 Ug不变，于是偏差信号增加，U上升，放大器输出Uk上升，它使晶闸管整流器的控制角减小，整流电压上升，电动机转速又回到原来转速附近。 电流截止负反馈环节正常时不起作用，应该截止。在过流时起作用，使电机转速降低直到停止运转，从而防止电枢电流过大而烧坏电动机。具体过程如下：电流截止放反馈信号有串联在回路中的电阻 R上取出，电流正常时，二极管V不导通，电流截止负反馈环节不起作用，当主回路电流增加时，致使时，二极管V导通，电流截止负反馈信号经过二极管与比较电压Ub比较后，送到放大器，其极性与Ug相反，经过放大后控制，使增大，输出电压Ud减小，电机转速下降。若电流一直增加，则电机继续降速最后到零。起到了限流作用。四、计算题（26分）一台直流他励电动机其额定数据如下：PN=2.2KW，UN=110V，nN=1500r/min，hN=0.8，Ra=0.4W，试求：1）固有机械特性曲线 2）当TL=0.8TN时，电枢电压降到80V则电机转速为多少？ 3）若启动电流不超过2IN，求启动电阻为多少？ 解：1）2）当TL=0.8TN，电枢电压降到80V时：方法一：因为：，所以方法二：3) 或试求：1）固有机械特性曲线。 同上2）电枢附加电阻R=2、TL=TN时电机转速为多少？3）若启动电流不超过3IN，启动时电枢电压应为多大？ 2.一台三相异步电动机，其技术数据如下：PN=3KW、UN=220/380V、连接方法/Y，IN=12.8/7.2A、nN=960r/min、hN=0.83、COSjN=0.75、lst=1.2、lm=2.0、KI=6.5 试问：1）线电压为380V（或220V）时，三相定子绕组应如何正确连接？ 线电压为380V时，三相定子绕组为“Y”连接。线电压为220V时，三相定子绕组2）求nO、SN、TN、TST、（或Tmax、IST、P、sm） 一般，所以3）额定负载时电动机的输入功率是多少？电动机的额定效率多少? 输入功率方法一：输入功率方法二：电动机的额定效率：=0.833.有一直流开环调速系统在高速时，n01=1850r/min，低速时n02=150r/min， 额定负载时静态速降50r/min 试求：求出该系统调速范围D和系统的静差度S2。 又因为，所以，4.有一直流调速系统，速度调节范围75r/min1500r/min，要求静差度S=2%，该系统允需的额定静态速降为多少？5.有一开环调速系统，调速范围D=10，最高转速为nmax=1000r/min，额定负载是静态速降是100r/min，试求系统的静差度。因为，所以，s2=0.5五、设计题（14分）1.试设计三相异步电动机控制线路图（画出主电路、控制电路）要求：1.可正反转(或具有点动和连续工作) 2.有短路和长期过载保护1.可正反转2.具有点动和连续工作2.试设计1M和2M两台电动机顺序启动、停车的控制线路（画出主电路、控制电路）要求：1.1M启动后，2M才可启动，同时停车（或2M在1M启动后方可启动，2M可单独停车， 1M停车则2M同时停车；或1M启动后，2M才可启动，2M停车后1M才可停车） 2. 有短路和长期过载保护主电路如下：解1 ：1M启动后，2M才可启动，同时停车解2：2M在1M启动后方可启动，2M可单独停车， 1M停车则2M同时停车；解3 ：1M启动后，2M才可启动，2M停车后1M才可停车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。包括：（l）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，它是将直流电引人或引出电枢的装置。（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。 图1-1直流电机的结构1-风扇 2-机座 3-电枢 4-主磁极 5-电刷装置 6-换向器 7-接线板 8-出线盒 9-换向磁极 10-端盖 11-轴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最高电压和最大电流（PN。UNIN）；而对电动机额定功率指能够输出的最大机械功率，额电流指允许输人的最高电压和最大电流（PN=UUINN）。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？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用机实现反转，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，通人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人的拖动转矩方向相反，是一对作用力和反作用力的关系。随发电机输出电流的增大，电磁转矩增大（T=），所需的输人转矩也随着增大，才能维持输人转矩与阻转矩之间的平衡，使电机匀速运转。直流电动机运转时功割磁场产生的感应电动势与电枢外加电压方向相反，故为反电势，它维持了电压平衡关系，限制了电枢电流的大小Ia（UaEa）/（RaRL），不致使电动机电流过大。 7直流发电机的外特性受哪几个因素影响？直流电动机的转速特性受哪几个因素影响？ 直流发电机的输出特性（UaEa-IaRa）受转速的高低、主磁场的强弱以及电枢回路电阻大小的影响（EaCe冲n）：直流电动机的转速特性，受外加电枢电压通人励磁电流所建立的主磁场以及电枢回路电阻大小的影响。 8二负载的机械特性有哪几种？负载转矩与转速之间各有什么关系？ 负载的机械特性分为三大类，即恒转矩负载、恒功率负载、泵类和通风机负载。其中恒转矩负载又分为反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。 反抗性恒转矩负载转矩大小不变而与转速的方向永远相反。而位能性恒转矩负载大小不变方向也不变，当电机正转时，负载转矩与转速方向相反；当电机反转时，负载转矩与转速方向相同。 恒功率负载转矩的大小与转速之间成反比。（TK/n）泵类和通风机负载的大小与转速的平方成正比（TKn2）9改变他励直流电动机的电枢电压、电枢回路电阻或励磁电流时，机械特性将如何变化？改变他励直流电动机的电枢电压，机械特性的斜率不变，理想空载转速n。与电压成正比变化，所以特性平行移动；增大电枢回路电阻，no不变，特性的斜率p随阻值正比增大，所以特性变软;减小励磁电流，主磁场减弱，上升，特性的斜率也增大。10电动机的调速性能指标有哪些？各如何定义？电动机的调速性能指标有：（l）调速范围电动机带额定负载时的最高转速与最低转速之比。（2）调速精度（静差率）在调速范围内最低转速所对应的机械特性曲线上的额定速降nN。与该曲线上的比值。（3）平滑性 定义为相邻两级转速之比。11直流发电机和电动机的功率流程图有何不同？可变损耗和不变损耗各指什么？直流发电机的功率流程是原动机输人机械功率，减去空载损耗，转化成电磁功率，再减去电枢（与励磁）损耗，输出电功率。图l11直流电机的功率流程图a）直流发电机的功率关系b）直流电动机的功率关系直流电动机的功率流程是从电源输人电功率，减去电枢（与励磁）损耗，转化成电磁功率，再减去空载损耗，在轴上输出机械功率。可变损耗指的是电枢（与励磁）损耗，也叫铜损耗，它与电枢（励磁）电流的平方成正比。 不变损耗指的是空载磨擦损耗和铁心损耗，它们与电流大小无关。 12他励直流电动机为什么不允许直接起动？可采用什么方法起动？他励直流电动机在起动时，由于转速为0，反电势亦为0Ea=，电源电压全部加在电枢电阻上，电流过大，所以不允许直接起动。可以采用降低电源电压或电枢回路电阻串电阻的方法起动。13决定电动机起、制动过渡过程的三要素是什么？决定电动机起、制动过渡过程的三要素是：起始值、稳态值和机电时间常数。 14如何判断电动机处于电动运行状态、发电运行状态、制动运行状态？判断电动机的运行状态要看电磁转矩T与转速n的方向相同还是相反，电磁转矩是拖动转矩还是阻转矩；同时还要看感应电势Ea与电枢电压Ua的方向相同还是相反，感应电势是输出电势还是反电势。电动运行状态T与n同向，T表现为拖动转矩，Ea与Ua反向，Ea表现为反电势。发电运行状态T与n反向，T表现为阻转矩，Ea与Ua同向，Ea表现为输出电势。制动运行状态与发电运行状态相同，只不过惯性动能或位能所发出的电没有输出，而是全部消耗在电枢回路的电阻上，变为热能散发掉。 15三相异步电动机的旋转磁场有哪些特点？其转速、转向、幅值和极对数各取决于什么？三相异步电动机的旋转磁场性质如下：转速：为同步速，与电源频率成正比，与定子极对数成反比。转向：取决于输人电流的相序，电机总是由超前相向滞后相的方向旋转。幅值大小：基波磁势F11.35W1KWI1/P瞬时位置：哪相电流达正最大值时，旋转磁势的幅值恰好转到该相绕组的轴线处。极对数：取决于定子绕组在定子槽中的布置，或者说取决于定于绕组元件的节距。16画出三相异步电动机的T型等值电路，写出基本方程式。 17改变三相异步电动机定于端电压或转子回路串人电阻将使机械特性如何变化？ 改变三相异步电动机定子端电压时，同步速nl不受影响，根据参数表达式可看出，临界转差的大小不变，电磁转矩的平方与电源电压成正比，所以当降低定子电压时，电动机的起动转矩和临界转矩都会成平方倍减小，这显然会对电动机的运行造成重要影响，在拖动重载时甚至无法正常工作。当转子回路串人电阻时，同步速n1也不受影响，根据参数表达式临界转矩与转子电阻大小无关，而临界转差的大小与转子电阻成正比变化，所以串人适当电阻可以增大电动机的起动转矩，常用于三相异步电动机带重载起动。18三相异步电动机有哪些起动方法？各有什么特点？三相异步电动机的起动可以分为两大类（l）小容量电机轻载起动时电流不大可直接起动；重载时需采用特殊制造的电机，即深槽转子异步电动机或双鼠笼异步电动机，利用趋肤效应以获得大的起动转矩。（2）大容量电机轻载起动时必须降低定子端电压，以减小起动电流。常用的降压方法有定子串电阻或电抗，定子串自耦变压器，星-三角变换等；重载起动时可采用转子串电阻或者串频敏变阻器的起动方法。19三相异步电动机的调速方法有哪些？各有什么优缺点？三相异步电动机的调速方法有（l）定子调压，调速范围窄，若加转速负反馈可得到较好的调速特性。（2）定子调频，调速范围宽，调速性能好，应用越来越广。（3）转子串电阻调速，方法简单易行，但由于特性变软，低速时损耗大且运行不稳定，只用于要求不高的场合。（4）转子串电势调速也叫串级调速，是一种节能的调速方法，它将转差损耗回收加以利用，因增加设备较多，所以只适用于大功率电机的调速。（5）变极调速，利用改变定子绕组接线进行调速，无须投入其他设备，但需特殊制造电机，只有少数几级速度。（6）转差离合器调速，由于特性软，要加负反馈环节，调速性能好，但只适用于小功率电机的调速。 20他励直流电动机和三相异步电动机的能耗制动有什么不同？他励直流电动机的能耗制动是将电枢电源断开，给电枢串人适当电阻，使惯性旋转的转子槽导体切割主磁场发电，即将动能转为电能，再变成消耗在转子回路电阻上的热能，同时产生制动转矩。而三相异步电动机的能耗制动是断开定子三相电源的同时，给任意两相绕组通人一个直流电流，建立一个极性不变的磁场，使惯性旋转的转子切割这个磁场，产生制动转矩。 21一台他励直流电动机的铭牌额定数据为：17KW 220V 90A 1500r/min Ra0.376，拖动恒转矩额定负载运行。求：1)这台电动机固有机械特性上的理想空载点、额定工作点、堵转点的电枢电流和转速？ (2)将电枢电压降为150V，电动机的电枢电流和转速各为多少？ （3）若把磁通减小到0.8，电动机的电枢电流和转速各变为多少？解：（1） 理想空载点 额定工作点 堵转点 （A） （3）负载转矩不变，磁通减小20%则Ia增加20%；22、一台他励直流电动机的铭牌额定数据为：13KW 220V 68.7A 1500r/min ，要求调整精度，试求： （1）采用电枢串电阻调速时的调速范围有多少？最低转速时串多大电阻？（2）采用降低电枢电压调速的调速范围有多少？最低转速时的电压为多少？解： (1) 调速范围(2)23、一台他励直流电动机的电枢额定电压220V、额定电流74A，额定电流74A，额定转速1500r/min电枢额定电动势204.6V，电机铁损耗PFe=326W，机械械磨擦损耗Pm=240W，忽略杂散损耗，求这台电动机额定运行时的电磁转矩、输入功率和效率各为多少？解： 24、一台并励直流电动机的额定数据如下：17KW 220V 300r/min 88.9A ，励磁电阻，忽略电枢反应，试求：额定负载时电动机的输出转矩、电磁转和效率？解： 25、一台他励直流电动机用于吊重物，其额定数据如下：29KW 440V 76A 1000r/min, ，忽略空载损耗，负载转矩试求：（1）电动机以500r/min的速度吊起重物，电枢回路需串多大电阻？（2）有哪几种方法可使负载以500r/min的速度下放？电枢回路各需串多大电阻？（3）当以500r/min的速度吊起重物时，将电枢电压突然反接，并使电流不超过，最后稳定下放速度为多少？解：（1） 电枢回路需串电阻： （2）采用倒拉下放重物： 电枢回路需串电阻采用能耗下放重物：电枢回路需串电阻（3） 26、一台三相四极异步电动机，150KW 38V/50HZ 1460 r/min,过载能力，求这台电动机的固有机械特性。解：固有机械特性的四个殊点(1)同步点 T=0，S=0， (2)额定工作点， （3）临界点 （4）起动点 27、一台三相极异步电动机，10KW 38V50HZ 21.6A，定子绕组Y接，额定运行时，定子铜耗，转子铜耗，铁耗， 机械磨擦损耗，附加损耗试求其额定转速、输出转矩和电磁转矩各为多少？解：28、一台三相六极异步电动机，28KW 380V/50HZ 950r/min ,定子铜耗、铁耗共2.2KW，机械损耗1.1KW，忽略附加损耗。试求其额定运行时的转差率、转子铜耗、效率、定子电流、转子电流的频率？解： 29某绕线转子异步电动机的额定数据为：5KW 960r/min 380V/50HZ 14.94A E2N=164V，I2N=20.6A，2.3，定子绕组Y接，拖动恒转矩负载TL=0.75TM，采用反接制动停车，要求超始制动转矩为1.8TN，求转子每相需串人多大电阻？解：SN（n1-nN）/n1=(1000-960/1000=0.04 r2=SN E2N/3I2N=0.04164320.6=0.184()=0.04(2.3+)=0.1750.75TN=解出S=0.029 n=n1(1-S)=1000(1-0.029)=972(r/min)S=(-ni-n)/-n1=(-1000)-972/-1000=1.972=1.972=4.0880.184=4.11()1一般单相异步电动机若无起动绕组时，能否自行起动？ 一般单相异步电动机无起动绕组时，是不能自行起动的。因为单相绕组通人正弦交流电，只能建立随电源频率交变的脉振磁场，而不是旋转磁场，不可能使转子产生转矩。 2一台定子绕组Y接的三相鼠笼式异步电动机轻载运行，若一相引出线突然断线，电动机还能否继续运行？停下来后能否重新起动？为什么？一台定子绕组Y接的三相鼠笼式异步电动机轻载运行，若一相引出线突然断线，电动机会继续运行，但此时旋转磁场已由国形旋转磁场变成椭圆形旋转磁场，转子的转矩变小，轻载可能继续运行，重载就可能带不动了。同样道理，若电动机停下来再重新起动，也要看轴上负载的大小，起动转矩若大于负载转矩电动机可以转起来，如果起动转矩小于负载转矩电动机就可能转不起来。 3简述罩极式单相异步电动机的工作原理。罩极式单相异步电动机的转向如何确定？若不拆卸重新装配转子，是否可以使其反转？这种电动机的主要优缺点是什么？罩极式异步电动机的罩极部分与未罩部分产生的磁通之间，在空间相差一个电角度，在时间上也差一个电角度，会在气隙中产生椭园形旋转磁场，切割转子导条建立转矩，而使电动机运转。电动机的旋转方向总是从超前相绕组的轴线，转向滞后相绕组的轴线，若不拆卸重新装配转子，电动机是不可能反转的。这种罩极式异步电动机的优点是结构简单、制造方便、价格便宜，常用于小风扇、电唱机等起动转矩要求不大的场合；其缺点是只能单方向运转。 4电容分相式单相异步电动机有哪几种不同型式，各有什么优缺点？如何改变电容分相式单相异步电动机的转向？电容分相式单相异步电动机分为电容起动异步电动机、电容运转异步电动机和电容起动与运转异步电动机三种。电容起动异步电动机所配电容使电动机在起动时旋转磁场是l圆形的，可产生较大的起动转矩。电容运转异步电动机所配电容使电动机在运转时旋转磁场是圆形的，在运转时可产生较大的拖动转矩。电容起动与运转异步电动机配两个电容，使电动机在起动和运转时都可得到比较好的性能。 把工作绕组或起动绕组中的任一个绕组接电源的两个端子对调，即可实现电机的反转。 5单相异步电动机主要分哪几种类型？ 单相异步电动机分为分相电动机和罩极电动机两大类。6直流伺服电动机的励磁电压和电枢控制电压均维持不变，而负载增加时，电动机的转速、电枢电流和电磁转矩将如何变化？ 直流伺服电动机的励磁电压和电枢控制电压均维持不变，而负载增加时，电动机的转速将下降，电枢电流和电磁转矩都会增大。7直流伺服电动机的始动电压是指什么？直流伺服电动机电刷压力过大轴承缺乏润滑油或转轴转动不灵活是否会影响电动机的起动转矩和始动电压？从直流伺服电动机的调节特性可以看出，当转速n0时对应不同的负载转矩，需要的控制电压也不同，调节特性曲线与横坐标的交点，就是不同负载转矩时电动机的始动电压。即电动机处于待动而未动的临界状态时所加的控制电压。始动电压随负载转矩的增大而增大，一般把调节特性曲线上横坐标从0到始动电压这一范围称为在一定负载转矩时伺服电动机的失灵区或死区。直流伺服电动机电刷压力过大轴承缺乏润滑油或转轴转动不灵活是会影响电动机的起动转矩和始动电压的。会使死区增大。8直流伺服电动机般采用什么控制方法？如何使其反转？ 一般用电压信号控制直流伺服电动机的转向与转速大小。改变电枢绕组电压的方向与大小的控制方式，叫电枢控制；改变励磁电压的方向与大小的控制方式，叫磁场控制。后者不如前者，很少采用。将电动机的电枢绕组或励磁绕组中的任一个绕组接电源的两个端子对调，即可实现电机的反转。9直流伺服电动机的励磁电压下降，对电动机的机械特性如何变化？ 直流伺服电动机的励磁电压下降会使磁场减弱，转速升高，与他励直流电动机的特点相同，机械特性曲线上理想空载转速升高，特性斜率增大。 10交流伺服电动机有哪几种控制方法？如何使其反转？交流伺服电动机的控制方法有幅值控制、相位控制和幅相控制三种。无论哪种控制方式，只要将控制信号电压的相位改变 180电角度（反相），从而改变控制绕组与励磁绕组中电流的相位关系，原来的超前相变为滞后相，原来的滞后相变为超前相，电动机的转向就随之改变。11交流伺服电动机的自转现象指什么？如何消除自转现象？ 交流伺服电动机的控制电压为0时，转子立即停转，满足伺服性。如果控制电压为0时，转子仍旧继续旋转，这种失控现象称交流伺服电动机的“自转现象”。增大转子电阻，使Sm1，机械特性处于II、IV象限，当交流伺服电动机的控制电压为0时，转子承受制动性转矩，迫使转子停转，这样就消除了自转现象。12为什么永磁式同步电动机转子上通常装有鼠笼绕组？ 永磁式同步电动机转子上装的鼠笼绕组绕组。因为旋转磁场的同步速很高，不能将静止的转子牵人同步运行，需要在转子上安装鼠笼绕组，使旋转磁场切割鼠笼转子导条产生异步转矩而起动，当转子转速接近同步速时，就很容易地被牵人同步运行。13转子上安装鼠笼绕组的永磁式同步电动机，转速不等于同步速时，鼠笼绕组和永久磁铁是否都起作用？转速等于同步速时，鼠笼绕组和永久磁铁是否都起作用？为什么？转子上安装鼠笼统组的永磁式同步电动机，转速不等于同步这时，鼠笼绕组起作用，永久磁铁不起作用；而当转速等于同步速时，永久磁铁起作用，而鼠笼绕组不再起作用。因为此时转子转速等于同步速，旋转磁场与转子相对静止，不再切割鼠笼转子导条，也就没有转矩产生。14将无刷直流电动机与永磁式同步电动机及直流伺服电动机作比较，分析它们之间有哪些相同和不同点？无刷直流电动机由电子开关电路、永磁式同步电动机及位置传感器组成，它去掉了普通直流伺服电动机的电刷和换向器，避免了滑动机械接触影响电机的精度、性能和可靠性以及火花引起的无线电干扰，增长了电机寿命，也避免了结构复杂、噪音大、维护困难的缺点，却保留了直流电动机调速和起动性能好、堵转转矩大的优点；同时还具有交流永磁式同步电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。15位置传感器的作用如何？位置传感器是一种无机械接触的检测转子位置的装置，其作用是检测转子磁场相对于定子绕组的位置，代替普通直流电动机的电刷和换向器，实现电子换向。它有多种结构形式，常见的转换方式有电磁转换、光电转换和磁敏转换。16简述无刷直流电动机的工作原理。如何使无刷直流电动机反转？ 无刷直流电动机是由电子开关电路、永磁式同步电动机及位置传感器组成的电动机系统。直流电源经开关线路向电动机定于绕组供电，位置传感器检测出转子磁场相对于定子绕组的位置，并提供信号去触发开关线路中的功率开关元件使之导通或截止，各相依次通人电流，和转子磁极主磁场相互作用，产生转矩，使电动机旋转。要实现无刷直流电动机的反转，可采取以下几种办法：（1）改变位置传感器的输出电压信号，采用正反转两套位置传感器。（2）使每相绕组两端头互换，改变绕组中电流的方向。（3）用霍尔元件作位置传感器的，可将每片霍尔元件一对电流端或电势端端头互换。（4）在控制电路中用一逻辑信号（正反转）指令改变电机各相绕组的导通顺序。17如何控制反应式步进电动机输出的角位移和转速？怎样改变步进电动机的转向？ 反应式步进电动机输出的角位移与输人的脉冲数成正比，其转速与输人脉冲的频率成正比，改变输人脉冲的数目或改变输人脉冲的频率就可以控制反应式步进电动机输出的角位移和转速。反应式步进电动机的旋转方向取决于输人脉冲的相序，改变输人脉冲的相序就可以使步进电动机反转。18简要说明步进电动机静稳定区和动稳定区的概念。不改变步进电动机控制绕组通电状态时获得的矩角特性中0时T0，这一点为步进电动机的稳定平衡点，当0=。时同样T0，但这两点是不稳定的平衡点。两个不稳定的平衡点之间即为步进电动机的静态稳定区域。步进电动机的动稳定区是指使步进电动机从一种通电状态切换成另一种通电状态而不失步区域。19一台反应式步进电动机，已知相数m=6，单拍运行步距角为3,单双拍运行步距为1.5,求转子齿数.解:或 则：（个齿）20、一台采用五相十拍通电的步进电动机，测得上动机的转速为100r/min，己知转子有24个齿，求（1）步进电动机的步距角（2）脉冲电源的频率。解：（1） （2）则f=400HZ21、若一台四相反应式步进电动机，其步距角为，试问（1）表示什么？（2）转子齿数为多少？（3）写出四相八拍运行方式的一个通电顺序。（4）在A相绕组测得电源的频率为400HZ时，其每分钟转速为多少？解：（1）表示这台步进电运机单拍运行时步距角为，单双拍运行时步距角为。（2）(个齿)（3）（4）22步进电机的驱动电源由哪几部分组成？ 步进电机的驱动电源一般由脉冲信号发生电路、脉冲分配电路和功率放大电路等几部分组成。脉冲信号发生电路产生基准频率信号供给脉冲分配电路，脉冲分配电路完成步进电机控制的各相脉冲信号，功率放大电路对脉冲分配回路输出的控制信号进行放大，驱动步进电机的各相绕组，使步进电机转动。 脉冲分配器有多种形式，早期的有环型分配器，现在逐步被单片机所取代。功率放大电路有单电压、双电压、斩波型、调频调压型和细分型等多种形式。近年来出现将控制信号形成和功率放大电路合为一体的集成控制电源。23影响步进电机性能的因素有哪些？使用时如何改善步进电机的频率特性？ 步进电机的主要性能指标是频率特性曲线，步进电机的转矩随频率的增大而减小。步进电机的频率特性曲线和许多因素有关，这些因素包括步进电机的转子直径、转子铁心有效长度、齿数、齿形、齿槽比、步进电机内部的磁路、绕组的绕线方式、定转子间的气隙、控制线路的电压等。其中有的因素是步进电机在制造时已确定的，使用者是不能改变的，但有些因素使用者是可以改变的，如控制方式、绕组工作电压、线路时间常数等。 控制方式对频率特性的影响较大，使用时尽量采用单双拍控制方式。 线路时间常数小，步进电机的频率特性好，同时时间常数小也可使起动频率增高。因此在实际使用时应尽量减小时间常数。为了减少时间常数，可增大电阻RC为不使稳态电流减少，在增大电阻的同时，可采用提高供电电压的方法。在实际中，可根据客观情况来考虑选择恰当的外部电阻RC，使步进电机处于合适的工作状态。通常在改变开关电压的同时改变外接电阻的值，即增大电阻的同时提高开关电压使步进电机的频率特性得到改善。在使用步进电机时应使步进电机工作于高频稳定区。步进电动机的步距角和转速的特点是不受电压信号和负载变化的影响，仅与脉冲频率有关，它每转一圈都有固定的步数，在不丢步的情况下运行，其步距角误差不会长期积累，如果停机后某些相绕组仍保持通电状态，还有自锁能力。控制输人脉冲数量、频率及电机各相绕组的接通顺序，可以得到各种需要的运行特性。24简述细分驱动电路的工作原理。步进电机细分驱动电路步进电机的转动是靠脉冲电压完成的，对应一个脉冲电压，步进电机转子转动一步，步进电机的各相绕组电流轮流切换，使转子旋转。如果每次进行输人脉冲切换时，不是将绕组电流全都通人或关断，仅改变对应绕组中额定电流的一部分，那么转子相应的每步转动也只是原步距角的一部分。通过控制绕组中电流数值即可控制转子的步距角的大小。所谓细分电路，就是把步进电机的步距角减小，把一步再细分成若干步如10步），这样步进电机的运动近似地变为匀速运动。并能使它在任何位置停步。这种将一个步距角细分成若干步来完成的控制方式，称为细分控制方式。采用这种线路可以大大改善步进电机的低频特性，可使步进电机的步进角变小，从而提高步进电机的控制精度，能实现机床加工的微量进给。步进电机中对电流进行细分，本质是在绕组上对电流进行叠加，使原来的矩形电流供电波形变为阶梯电流波形供电，要求绕组中的电流以若干个等幅等宽的阶梯上升到额定值，或以同样的阶梯从额定值下降到零。电流波形从0经过10个等宽等高的阶梯上升到额定值，下降时又经过同样的阶梯从额定值下降至0。它与一般的由0值突跳至额定值，从额定值跳至0的通电方式相比，步距角缩小了1/10，因而使电机运转非常平滑虽然这种驱动电源的结构比较复杂，但有如下优点：在不改变电机内部结构的前提下，使步进电机具有更小的步距角、更高的分辨率，使电机运行平稳，可以减小或消除电机在低频段运转时产生的振动、噪音等现象。1为什么改变异步电动机定子供电频率，可以调节异步电动机的转速？ 由可知，当极对数不变时，同步转速和电源频率成正比。而异步电动机的转速，所以连续地改变供电电源频率，就可以平滑地调节电动机的转速。2异步电动机变频调速时，如果只从调速角度出发，仅改变人是否可行？为什么？在实际应用中，同时还要调节，否则会出现什么问题？由电机学可知，异步电动机有如下关系式：式中，定于绕组匝数，定于绕组系数为常数。在电源频率一定时，定于绕组感应电压势与与产生它的气隙合成磁通电成正比。忽略定子阻抗压降时，定子电压U；与E；近似相等。由式（4-1）看出，若不变，成反成反比。如果人下降，则入增加，使磁路过饱和，励磁电流迅速上升，铁损增加，电动机效率降低，也使功率因数减小。如果上升，则减小，电磁转矩减小，电动机的过载能力下降。可见调速时为维持恒磁通不变，在调节人的同时还要协调地调节，才可以使异步电动机具有较好的性能。3、异步电动机变频调速时，常用的控制方式有哪几种？它们的基本思想是什么？这几种控制方式得到的机械特性如何？常用的控制方式有三种： （1）保持=常数的控制方式 一般生产机械的负载多为恒转矩负载。对恒转矩负载，希望在调速过程中保持最大转矩几。不变，即电动机的过载能力不变。由电机学可知，最大转矩为若忽略定子电阻rl，并考虑到,则所以在从额定频率（称为基频）向下调节时，协调控制，使的比值保持不变，即可保证在调速过程中，电动机的最大转矩不变。称为压频比恒定的控制方式。在频率较高时，定子电阻马相对于短路电抗x。来说，可以忽略（因为），在调节同时，调节，并保持常数，即可使不变。但是在频率较低时，相对来说，不可忽略。此时既使仍保持压频比恒定，由也要减小，从而使最大转矩减小。电动机低速运行时，过载能力随转速的降低而降低。因此这种控制方式的变频调速只适用于风机类负载，或是能轻载起动，而又要求调速范围较小的场合。 （2）保持=常数的控制方式 对于要求调速范围大的恒转矩负载，希望在整个调速范围内，保持最大转矩不变，即不变，可以采用=的控制方式，也称为恒磁通控制方式。 由于异步电动机的感应电动势不好测量和控制，所以在实际应用中，是采取补偿的办法。随着的降低，适当提高，以补偿上的压降，等效地满足=常数，以达到维持最大转矩不变的目的。考虑到低频空载时，由于电阻压降减小，应减少补偿量，否则将使电动机磁通增大，导致磁路过饱和而带来的问题，具体如何做需根据生产工艺要求而定。（3）恒功率控制方式 电动机在额定转速以上运行时，定子频率将大于额定频率，如按以上控制方式，定子电压则要相应地高于额定电压，这是不允许的。因此在基频以上应采取恒功率控制方式。这与直流电动机在额定转速以上，采用恒压弱磁调速相似。此时，由于定子电压限制在允许范围内，而频率升高，致使气隙磁通减小，转矩减小，但因为转速上升了，所以属恒功率性质。只要满足=常数的条件，即可恒功率调速。实际在基频上以上调速时，是保持为额定值不变，而只升高频率，所以为近似恒功率调速。一般在基频以下采用=常数或=数的控制方式；基频以上采用恒功率控制方式。（4）机械特性 由知，改变电