控制电机部分课后习题答案

2--为‘一

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。

3-2如I.•..，：,1

答：

々发」=>/侬个=4发个=>与电个=>6电T=>〃』

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。

3-4已知■♦流电动机，兑电枢邂定电♦，=■”,额定运行时的电枢电流■=().坐”转

速n=360()r/min,它的电枢电阻Ra=50欧，空■阻转矩T0=15mN.m试问该电动机额定负

载转矩是多少?

答：

―斤110-0.4x50=90(F)

aaQQ、/

C心里」

“n360040

]_=±

212T40-4^

T-Cd)I———,04=——乏96〃i\,in

T°4l10l

r=T-T;=96-15=8b».V-w

♦电枢电压Ua=5OV时,其转速为15OOr/min♦要求转速达到3OOOr/min,试问要加大的电

枢电压?

答:

_LQ]—乙Q0_2

=一%―a

50-4_1500

-

Ja.2.-43000

解之得：Uaz=96")

到F面的电源上?试分析原因.

(I)交流380V,50Hz?(2)交流440V,100Hz；(3)直流220V

答：(1)不可以。由U=E=4.44Wf@m,在电源频率均为50Hz的条件下，主磁通。m决定

丁外加电压U,380V的电压比额定的原边电压220V大很多，则加电后必然导致铁心严重

饱和，变压器主磁通一般就设计的比较饱和，增加很小的磁通将引起空载电流K)急剧增加，

即使变压器不带负载，变压器也会因此损坏。

(2)可以。由U=E=4.44Wf@m,电压增加一倍，频率也增加•倍，则主磁通6m基本不

变，因此，对变压器的影响很小。但不是最理想。

(3)不可以。变压器对尸直流电源相当于短路，因此，旦接卜.直流220V,变压器将很

一「ir\.问■■理情训下二1"点如何，

接，接错时会产生什么后果?

(1)220V电压可以接在1,4两端，而把2和3两端相连；

UOV电压可以接在1,2两端及3,4两端

(2)若220V电压按110V的接法，则变压器原边电压将超过额定电压，变压器空载电流10

就会急剧增加，若超过不允许的的电流值，会导致变压器过热烧毁；若UOV电压按220V

接法，原边电压将低于额定电压，接负载工作时若负载要求电压比副边能够提供的电压高，

则变压器不能正常工作。

5-6一对控制式臼整角机如图所小’I隙中产生磁通信,

转子绕组的感应电势为Ef。设定、转子绕组的变比，定子回路总阻抗为。

•5-6一对控制式自整角机如图5-35所示。当发送

机转子绕组通上励磁电流,在气隙中产生磁场<P=a)m

sin3t后，转子绕组的感应电势为Ej。设定、转子绕

组的变比1<=亚口/¥7广定子回路总阻抗为z/cp。

•(1)写出发送机定子绕组各相电流的瞬时值小i2和

i?的表达式；

•(2)画出自整角变压器转子的协调位置

•(3)写出如图位置时，输出电压瞬时值112的表达式。

式中用U2m表示最大电压值,不考虑铁耗。

•(4)求失调角丫。

图5-35

・解：(1)定子绕组最大感应电势

E=4.44f^D(bm=kEj

〃=—80°,%=2。°，3=%-4=100°

•定子绕组三相电流的瞬时值

kE.kE

i{=y/2——cos(-80")sin(以一0)=0.2456―^sin(初一夕)

zz

kEkE

L

«i2=V2—^-cos(-80°+120°)sin^=1.083—smC(ot-(p)

zz

r-kEjnnkEjz.

i3=，2——-cos(-80+240)sin<z>^=-1.329——-sin(<z<

zz

•(2)自整角变压器定子磁密与A相绕组轴线夹角

为80。，自整角变压器转子的协调位置与磁密垂直,

如图Xt所示。

•(3)由随时的变化规律与定子电流的变化规律一

致，如图位置时，输出电压瞬时值由的表达式：

“2=U,msinysin(c8一夕)

=f72nisin(-10°)sin(t^-^)=-0.1736U为sin(cut

・(4)失调角

z=90°-J=90°-100°=-10°

（1）画出接收机转子所受的转矩方向；

\（2）画出接收机的协调位置；

（3）若把DI和D2,连接，D2与D1'连接，D3与D3,连接，在另一接线图上画出接收机

转子的协调位置；

（4）求两种情况F的失调角。

•5；某对力矩式自整角机接线图如图5-36所示。

・（1）画出接收机转子所受的转矩方向；

・（2）画出接收机的协调位置文必；

•（3）若把D1和D%连接，和D1连接，D3和D七连接,

再画出接收机转子的协调位置x，tL2

•（4）求失调角丫。

图5-36

•解：（1）接收机转子所受的转矩方向如图所示。

・（2）接收机的协调位置如图Xt1所示。

・（3）接收机的协调位置在定子绕组连线改接后如图

Xt2所示。

•（4）失调角

,=-0°_(_20°)=20°

产生圆形旋转磁场？

答：当两相绕组匝数相等时，加在两相绕组上的电压及电流值应相等才能产生圆形旋转磁场。

当两相绕组有效匝数不等时，若要产生圆形旋转磁场，电流值应与绕组匝数成反比，电压

值应与绕组匝数成正比。

7-4__________________________

答：把励磁与控制两相绕组中任意一相绕组上所加的电压反相（即相位改变180°）,就可以

改变旋转磁场的转向。因为旋转磁场的转向是从超前相的绕组轴线（此绕组中流有相位上超

前的电流）转到落后相的绕组轴线，而超前的相位刚好为90°。

J多少？

答：

答：旋转磁场的转速常称为同步速，以侬表示。同步速只与

电机极数和电源频率有

关，其关系式为：”、=，（r/s）=^（r/mm），假如电源频率为60Hz,电

PP

机极数为6,电机的同步速等于1200r/min。

明空载转速是1200r/min,电源频率为50Hz,请问这，儿极电机?♦我转基率是多少:

答：因为交流伺服电动机的定子绕组有励磁绕组和控制绕组两相组成，交流伺服电动机转速

总是低于旋转磁场的同步速，而且随着负载阻转矩值的变化而变化，因此交流伺服电动机

乂称为两相异步伺服电动机。空载转速是1200r/min,电源频率为50Hz的电机是4极电机,

空载转差率是20%o

•7-14一台两极交流伺服电动机，励磁和控制绕组

的有效匝数分别为Wf和Wk，两绕组轴线在空间相

隔a角（a#90°）,设在该两绕组中各送入电流

if=lfmCOS3t和ik=lkmCOS（3t・0）。试求获得圆形磁场

的条件。

•解：ff=IfWfcosxcoscut

=—IWCOsCeot-X）+—IWCOS（6ty+x）

2ffff2frff

fk=IkWkcos（x-a）cos（6rf-/?）

•获得圆形磁场的条件是反转磁场之和为零，即：

COS(+X)+；COS(t7t+X-/7-«)=0

为此，必须:

IfWf=IkWk

a+/=18。

(1)旋转磁场的同步速ns为:

W1=6^=60X400=24000r/m.n

正向旋转磁场切割转子导体的速率为:

々=24000-18000=6000(i7min)

反向旋转磁场切割转子导体的速率为:

n反=24000+18000=42000(r/min)

(2)正向旋转磁场切割转子导体所产生的转子电流

频率为：

1x42000

700(Hz)

ZE6060

反向旋转磁场切割转子导体所产生的转子电流

频率为：

&=1X6000=100(HZ)

66060

)正、反向旋转磁场作用在转子上的转矩方向相反，

反向旋转磁场作用在转子上的转矩大，做成的交流

伺服电动机零信号时的机械特性应位于二、四象限,

此时要求电动机的反向电磁转矩应大于正向的电磁

转矩。

答：当异步测速发电机的转子不动时，励磁绕组在其轴线方向上产生的脉振磁通与输出绕

组的轴线方向垂克，因而不能在输出绕组中感应电势，也就无电压输出。转动时测速发电机

(杯形)转子切割励磁绕组产生的脉振磁通，将在转子导体中感应电势、产生电流；此电

流所产生的转子磁通与输出绕组轴线方向基本一致，输出绕组与转子这部分导体的关系就如

变压器原副绕组的关系一样，因而输出绕组将有电压输出。

由于切割励磁磁通的转子导体感应电势的大小与励磁磁通和转子转速成正比，励磁磁通是

脉振磁通(幅值不变，频率为励磁电源频率)，所以异步测速发电机感应的电势为交变电势,

电势的大小正比于转速，交变电势的频率为励磁电源的频率，与转速无关。

11-8，■—，♦.■♦■，.■■■■———■——■■.为丁泗.诂

'I，，出四相八拍运行.♦式时个循环的通电次序,并叩川洛利控制电压波形图：

-'

(4)求四相八拍运行方式时的极限启动转矩。

•11-8一台四相步进电动机，若单相通电时矩角特

性为正弦形，其幅值为Tjmax，请

•(1)写出四相八拍运行方式时一个循环的通电次序,

并画出各相控制电压波形图；

•(2)求两相同时通电时的最大静态转矩；

•(3)分别作出单相及两相通电时的矩角特性；

•(4)求四相八拍运行方式时的极限启动转矩。

•解：(1)四相八拍运行方