微特-知识点课后题

直流伺服电动机 直流力矩电动机 原理 励磁绕组通直流电产生磁场 电枢绕组通直流电与磁场作用产生力从而产生力矩拖动转 子转动 机械特性 调节特性 误差 略 指标 略 交流异步伺服电动机 原理 定子铁心安放空间互成 90 电角度的两相绕组 分别通以同一线路的单相交流电 从而 在定转子气隙中产生圆形旋转磁场 并在转子中感应电流 转子电流与气隙磁场作用产生力 从而产生力矩拖动转子转动 机械特性 调节特性 误差 略 指标 略 交流同步伺服电动机 原理 永磁式 定子绕组通交流电在气隙中产生圆形旋转磁场 并以同步转速旋转 转子为 永磁体 磁力线穿过定转子和磁轭形成回路 为了使自己所走路径磁阻最小 从而产生磁阻转 矩 拖动转子随着同步磁场旋转 原理 磁阻式 定子绕组通交流电在气隙中产生圆形旋转磁场 并以同步转速旋转 转子为 凸极式 磁力线穿过定转子和磁轭形成回路 为了使自己所走路径磁阻最小 从而产生磁阻转 矩 拖动转子随着同步磁场旋转 原理 磁滞式 定子绕组通交流电在气隙中产生圆形旋转磁场 并以同步转速旋转 转子为 磁滞材料 气隙磁场在某一时刻磁化转子 由于磁滞效应 当下一时刻气隙磁场变化极性时 转子被磁化部分尚未退磁 从而产生磁滞转矩 拖动转子随同步磁场旋转 机械特性 误差 略 指标 略 课后 2 2 为什么两相伺服电动机的转子电阻要设计得相当大 若转子电阻过大 对电机的性能会产 生哪些不利影响 答 1 为了增大调速范围 和起动转矩 2 为了使机械特性更接近线性 3 防止出现 自转 现象 转子电阻大同时也会导致电机发热大 且快速响应性能变差 原创 2 1 自动控制系统对伺服电动机有哪些要求 答 调速范围宽 机械特性和调节特性为线性 无自转现象 动态响应快 2 2 画出电枢控制时直流伺服电动机的机械特性和调节特性 2 3 简述直流力矩电动机转矩大 转速低的原因 答 在其他条件相同时 增大电动机直径 减小其轴向长度 可增加电动机转矩和降低电 机转速 2 10 影响永磁式同步电动机不能自起动的主要因素有哪些 答 转子本身存在的惯性 定转子磁场间转速差过大 2 11 为什么磁滞同步电动机很少工作于异步运行状态 答 因为工作在异步运行状态时 转子铁心被交变磁化 会产生很大的磁滞损耗 2 12 举出三种具有代表性的数字化交流伺服系统 答 正弦波永磁同步 矢量控制异步 直接和间接转矩控制异步 2 13 直流力矩电动机在雷达天线系统中如何工作 直流测速发电机 原理 励磁绕组通直流电产生磁场 转子以一定转速转动时其绕组上的导体切割磁场产生感应 电动势 从而输出电压 输出特性 误差 负载时高于一定转速时输出特性会向下弯曲 产生原因 电枢反应的影响 负载电流引起的电枢反应产生的去磁作用使气隙磁通减小 从而使输出特性的斜率减小 并且随着转速的提高 感应电动势增大 负载电流增大 导致电 枢反应的去磁作用更强烈 使输出电压下降得更多 消除措施 定子磁极上安装补偿绕组 设计电机时选择较小的线负荷和较大的空气隙 使 用时转速不超过最大线性工作速度 所接负载电阻不小于最小负载电阻 交流异步测速发电机 原理 定子铁心安放空间互成 90 电角度的两相绕组 其中励磁绕组通单相交流电产生磁通 d 转子以一定转速旋转时切割气隙磁通从而产生感应电动势 转子短路则流过短路电流 从而产生磁通 q 并在输出绕组上感应电动势 从而输出电压 输出特性 误差 略 指标 线性误差 相位误差 剩余电压 霍尔无刷直流测速发电机 原理 定子两电角度相差 90 绕组均通以同一单相交流电 为各自绕组轴线上的霍尔元件提供 电流 将霍尔元件的输出串联 当永磁体转子以一定角速度转动时 霍尔元件的串联输出电压 则正比于角速度 课后 3 2 直流测速发电机的输出特性在什么条件下是线性的 产生误差的原因和改进的方法是什么 答 当不考虑电枢反应 且认为 Ra RL 均恒定 则斜率 C Ke 1 Ra RL 亦恒定 输出特 性便是线性 产生误差的原因是由于电枢反应的影响 当直流测速发电机带载时 负载电流流经电枢绕 组 产生电枢反应的去磁作用使电机气隙磁通 减小 从而 C 减小 故 Ua Cn 较空载时要小 并且随着转速越高 电枢电流也越大 电枢反应的去磁作用也越强 气隙磁通 减小也越多 从而输出电压 Ua 下降越大 使得输出特性向下弯曲 呈现非线性 为了减小电枢反应对输出特性的影响 应尽量使电机气隙磁通 保持不变 通常采取以下 措施 1 对电磁式直流测速发电机 在定子磁极上安装补偿绕组 带分流电阻以调节补偿程 度 2 在设计电机时 选择较小的线负荷和较大的空气隙 3 在使用时 转速不超过最大线性工作转速 所接负载电阻不小于最小负载电阻 3 3 为什么直流测速发电机在使用时转速不宜超过规定的最高转速 而负载电阻不应小于规定 值 答 为减小电枢反应对输出特性的影响 以保证输出特性为线性特性 详见 3 2 答 3 4 若直流测速发电机电刷没有放在几何中性线的位置上 则此时电机正 反转时输出特性是 否一样 答 不一样 若直流测速发电机电刷没有放在几何中性线上 则当电机正 反转时 电枢 反应磁通分别起去磁和增磁的作用 从而使输出电压分别减小或增大 导致二者的输出特性不 一致 3 5 为什么异步测速发电机转子都用非磁性空心杯形结构 而非鼠笼式结构 答 鼠笼式异步测速发电机虽输出斜率大 但线性度差 相对误差大 剩余电压高 一般 只用在精度要求不高的控制系统中 空心杯转子异步测速发电机精度较高 转子惯量也小 性 能稳定 广泛应用于自动控制系统中 3 6 异步测速发电机励磁绕组与输出绕组在空间位置上互差 90 电角度 没有磁路的耦合作用 为什么励磁绕组接交流电源 电机转子转动时 输出绕组会产生电压 为何输出电压频率 却与转速无关 若把输出绕组移到与励磁绕组在同一轴线上 电机工作时 输出绕组输出 电压有多大 与转速有关吗 答 当转子转动时 转子杯导条便切割励磁绕组产生的磁通 从而产生切割电动势 或称 旋转电动势 转速只有一个方向 不随时间正负交替变化 若没有励磁绕组的脉振磁通 则旋转电 动势就不是交变电动势 也就没有频率 因此输出电压频率应与励磁绕组磁通的脉振频率有关 而与转速无关 这么做相当于将电机改造成变压器 因励磁绕组和输出绕组电角度差为零 故输出绕 组输出电压与励磁绕组电压之比始终为二者绕组匝数之比 即输出绕组输出电压为匝数比与励 磁绕组电压的乘积 从而与转速无关 3 7 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 怎样确定线性误差大小 答 气隙磁通 d 的变化 包括转子杯漏抗令转子杯电流产生直轴方向磁通分量使 d 发 生变化 以及转子杯切割 q 产生的与 d 轴线相同的磁通使 d 发生变化 励磁电源的影响 温度的影响 3 8 为什么异步测速发电机的励磁电源大多采用 400Hz 的中频电源 答 通过减小电机的相对转速可减小输出电压的误差 对于一定的转速 通常采用提高励 磁电源的频率 从而增大异步测速发电机的同步转速来实现 因此 异步测速发电机大多采用 400Hz 的中频励磁电源 3 12 说明异步测速发电机作角加速度元件时的工作原理 答 异步测速发电机作角加速度元件时 将转速信号转换为电压信号 对此电压信号进行 微分 再乘上比例系数 即可得到角加速度信号 原创 3 5 测速发电机在自动控制系统中可作为何种元件应用 答 测速 校正 解算 角加速度信号 反应式步进电动机 原理 略 课后 4 1 如何控制步进电动机输出的角位移和线位移量 答 每输入一个电脉冲信号 步进电机就转动一个角度 因此可以通过控制电脉冲信号来 控制步进电机的角位移和线位移量 4 2 怎样确定步进电动机转速大小 与负载转矩大小有关吗 怎样改变步进电动机转向 答 n 60f NZr 通过步进电动机控制脉冲频率 f 运行拍数 N 和转子齿数 Zr 来确定 可见 其与负载转矩大小无关 通过改变各相绕组的通电顺序来改变步进电动机转向 4 13 反应式步进电动机与混合式步进电动机在作用原理上有何相同与不同之处 答 原创 4 1 举出步进电动机的三种不同应用领域 答 数控机床 软磁盘驱动系统 针式打印机 力矩式自整角机 原理 发送机和接收机励磁绕组接同一单相交流电源 由于发送机和接收机整步绕组按相序相 接 故当失调角为零时 整步绕组总感应电动势为零 没有流过电流 故没有整步转矩 当出 现失调角时 整步绕组总感应电动势不为零 因此在整步绕组中流过电流 电流与励磁绕组产 生的磁通作用产生了力 从而产生了整步转矩 拖动转子向失调角减小的方向转动 矩角特性 误差 略 指标 比整步转矩 阻尼时间 接收机误差 静态误差 控制式自整角机 原理 发送机励磁绕组接单相交流电源 其整步绕组上产生感应电动势 由于发送机和接收机 整步绕组按相序相接 故产生的电流流过接收机整步绕组 其三相绕组的合成磁动势与输出绕 组匝链 从而在输出绕组中产生感应电动势 输出电压 输出特性 误差 略 指标 比电压 电气误差 零位电压 剩余电压 输出相位移 差动式自整角机 原理 力矩式差动接收机 略 原理 力矩式差动发送机 略 课后 5 2 如果励磁电压降低或频率升高 力矩式自整角接收机产生的最大整步转矩如何变化 为什 么 答 整步转矩 T1 K1 Uf 2 f Xq Zq 2 sin 减小不解释 5 3 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 答 由两种作用产生 整步绕组电流的交轴分量与励磁绕组磁通的直轴分量作用 以及 整步绕组电流的直轴分量与励磁绕组磁通的交轴分量作用 相关因素 励磁电压 励磁电源频率 交直轴阻抗 5 4 力矩式自整角机比整步转矩的数值大好还是小好 为什么 答 大好 因为比整步转矩越大 则系统越灵敏 5 5 在一定转速下 为了减小传输误差 保证系统精度 自整角机电源的频率高一些还是低一 些好 为什么 答 低些好 因为电源的频率低 则在一定转速下 发送机引起一定的失调角所产生的整 步转矩就大 从而接收机转过的角度也就大 从而减小了传输误差 提高了系统精度 5 6 为什么力矩式自整角机采用凸极式结构 而自整角变压器采用隐极式结构 答 力矩式自整角机采用凸极式结构是为了能获得较好的参数配合关系 以提高运行性能 自整角变压器转子结构可是是凸极式也可以是隐极式 因此采用隐极式以节约工艺成 本 5 7 说明控制式自整角机的工作原理 答 发送机励磁绕组接单相交流电源 其整步绕组上产生感应电动势 由于发送机和接收 机整步绕组按相序相接 故产生的电流流过接收机整步绕组 其三相绕组的合成磁动势与输出 绕组匝链 从而在输出绕组中产生感应电动势 输出电压 5 8 自整角变压器的比电压大好还是小好 为什么 答 大好 因为比电压越大 则表示系统的精度和灵敏度越高 5 16 说明将自整角变压器输出绕组的轴线预先转过 90 的必要性 答 若不这么做 则当失调角为零的时候 输出电压有效值将达到最大 并且无论失调角 为正或负 输出低压均为正 应用中 通常希望当失调角为零时 输出电压亦为零 而只要出 现失调角 则有电压输出 使伺服电动机转动 其次 希望控制电压能反映发送机的转动方向 原创 5 1 为什么力矩式自整角机的发送机和接收机三相整步绕组间可不接中性线 答 因为无论失调角为何值 三相整步绕组中电流的总和始终为零 5 2 为什么在实际使用自整角变压器时 总是预先把转子由协调位置转动 90 答 一方面是为了使输出电压正比于失调角 另一方面是为了使输出电压能反映发送机的 转动方向 差动式自整角机 5 3 在双通道自整角机系统中 为什么说少极对数系统为粗读通道 多极对数系统为精读通道 答 对于多极对数系统 转子在机械角度上转动一圈 则相当于在电气角度上转了 p 极 对数 圈 输出电压更大 控制伺服电动机转动角度更大 从而使失调角更小 提高了精度 故多极对数系统为精读通道 5 4 自整角机在自动控制系统中主要实现什么功能 答 角度的传输 变换和指示 如角位置的远距离指示 远距离定位和远距离控制等 5 5 举出三个自整角机的应用 答 位置指示器 火炮自动瞄准 轧钢机轧辊控制系统 正余弦旋转变压器 原理 略 输出特性 畸变 产生原因 转子磁势交轴分量得不到补偿 消除措施 二次侧补偿 一次侧补偿 线性旋转变压器 原理 略 输出特性 感应移相器 原理 略 输出特性 感应同步器 原理 略 输出特性 鉴幅 输出处理 鉴相 输出处理 课后 6 3 简要说明旋转变压器产生误差的原因和改进方法 答 带负载时出现了交轴磁势且无法自动补偿 从而破坏了输出绕组与转角之间的规律 产生了误差 改进的方法有二次补偿和一次补偿 6 4 感应移相器在实际使用时为什么要在电容支路中加补偿电阻 Rcp 答 考虑到实际工作时转子绕组总是有电阻和漏抗的 并且也总是要带一定的负载的 为 了保证感应移相器有足够的精度 故在电容支路中加补偿电阻 Rcp 6 8 感应同步器有哪几种工作方式 答 鉴幅工作方式和鉴相工作方式 6 10 多极旋转变压器提高测角精度的原理是什么 答 略 原创 6 1 计算用旋转变压器按输出特性可分为哪几种 答 正余弦 线性 比例式 6 2 带负载无补偿的正余弦旋转变压器其交直轴合成磁势较空载时有何变化 为什么 答 直轴合成磁势与空载时一样 因为外施励磁电压一定 并且略去励磁阻抗压降 交轴合成磁势较空载时减少 因为负载电流的磁势的交轴分量的去磁作用 6 3 为什么正余弦旋转变压器负载后输出特性会产生畸变 应采取什么措施 答 因为转子磁势的交轴分量得不到补偿 应进行二次补偿或一次补偿 6 4 简述二次完全补偿和二次完全补偿的条件 答 转子正余弦绕组的负载阻抗相等 定子励磁绕组交直轴阻抗相等 6 5 如何充分利用线性旋转变压器输出特性的线性部分 答 可在线性旋转变压器的输出电压上叠加一个 60 时的输出电压的偏置电压 并令 60 的位置为新的横坐标原点 即 0 则新的输出特性 UR1 f 将在 0 120 范围内保持良好线性关系 6 6 多极旋转变压器为什么能提高测角精度 答 假设在 0 时 两极旋转变压器输出的电压已经不能驱动交流伺服电动机以使失调角 减小 而在同样的 0 时 多极旋转变压器输出的电压比二极的大了 p 倍 故能驱动交流伺服 电动机以使失调角进一步减小 从而使系统的精度进一步提高 术语 伺服电动机 或执行电动机 将电压信号转变为电机转轴的角速度或角位移输出 自转 现象 控制电压为零时 电机输出不为零的现