第5章思考題與習題答案

1、思考題與習題1.可以決定直流伺服電動機旋轉(zhuǎn)方向的是（ ）A.電機的極對數(shù)B.控制電壓的幅值C.電源的頻率D.控制電壓的極性2. 有一臺直流伺服電動機，電樞控制電壓和勵磁電壓均保持不變，當負載增加時，電動機的控制電流、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速如何變化？3.如果用直流發(fā)電機作為直流電動機的負載來測定電動機的特性（見圖5-101)，就會發(fā)現(xiàn)，當其他條件不變，而只是減小發(fā)電機負載電阻RL時，電動機的轉(zhuǎn)速就下降。試問這是什么原因？圖5-101 用直流發(fā)電機作為直流電動機的負載4.已知一臺直流電動機，其電樞額定電壓Ua=110V，額定運行時的電摳電流Ia=0.4A，轉(zhuǎn)速n=3600r/min，它的電樞電阻Ra50，

2、空載阻轉(zhuǎn)矩T0=15mN·m。試問該電動機額定負載轉(zhuǎn)矩是多少？5.用一對完全相同的直流機組成電動機-發(fā)電機組，它們的勵磁電壓均為110V，電摳電阻Ra=75。已知當發(fā)電機不接負載，電動機電樞電壓加120 V時，電動機的電樞電流為0.12A，繞組的轉(zhuǎn)速為4500 r/min。試問： （1）發(fā)電機空載時的電樞電壓為多少伏？ （2）電動機的電樞電壓仍為110V，而發(fā)電機接上0.5k的負載時，機組轉(zhuǎn)速n多大（設(shè)空載阻轉(zhuǎn)矩為恒值）？6.一臺直流電動機，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。如果電樞電壓和勵磁電壓均為額定值，試問該電機是否允許在轉(zhuǎn)速n=2500r/min下長期運轉(zhuǎn)？為什么？7.直流伺服電

3、動機在不帶負載時，其調(diào)節(jié)特性有無死區(qū)？調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與哪些因素有關(guān)？8.一臺直流伺服電動機其電磁轉(zhuǎn)矩為0.2倍的額定電磁轉(zhuǎn)矩時，測得始動電壓為4V，當電樞電壓增加到49V時，其轉(zhuǎn)速為1500 r/min。試求當電動機為額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速n=3000r/min時，電樞電壓Ua=？9.已知一臺直流伺服電動機的電樞電壓Ua=110 v，空載電流Ia0=0.055A，空載轉(zhuǎn)速n=4600r/min，電樞電阻Ra=80。試求： （1）當電樞電壓Ua=67.5V時的理想空載轉(zhuǎn)速n0及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)Td； （2）該電機若用放大器控制，放大器內(nèi)阻Ri=80，開路電壓U1=67.5V ，求這時的理想空載轉(zhuǎn)速n0及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)

4、Td；（3）當阻轉(zhuǎn)矩TL+T0由30mN·m增至40mN·m時，分別試求上述兩種情況下轉(zhuǎn)速的變化n。10. 交流伺服電動機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)常用的有_形轉(zhuǎn)子和非磁性杯形轉(zhuǎn)子。（ ）A.磁性杯B.圓盤C.圓環(huán)D.鼠籠11. 有一臺四極交流伺服電動機，電源頻率為400Hz，其同步速為（ ）A.3000r/minB.6000r/minC.9000r/minD.12000r/min12交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子有兩種形式，即_和非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子。13. 異步伺服電動機的兩相繞組匝數(shù)不同時，若外施兩相對稱電壓，電機氣隙中能否得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場？如要得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場，兩相繞組的外施電壓要滿足什么條件

5、？14.為什么異步伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻要設(shè)計得相當大？若轉(zhuǎn)子電阻過大對電動機的性能會產(chǎn)生哪些不利影響？15.異步伺服電動機在幅值控制時，有效信號系數(shù)由0變化到1，電動機中的正序、負序磁勢的大小將怎樣變化？16.幅值控制異步伺服電動機，當有效信號系數(shù)1時，理想空載轉(zhuǎn)速為何低于同步轉(zhuǎn)速？當控制電壓發(fā)生變化時，電動機的理想空載轉(zhuǎn)速為什么會發(fā)生改變？17.什么叫“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？對異步伺服電動機應采取哪些措施來克服“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？18.有一臺異步伺服電動機忽略其定子參數(shù)和轉(zhuǎn)子漏抗，并假定R24Xm。試計算當幅值控制及幅值-相位控制方式又始動時為圓形旋轉(zhuǎn)磁場，它們的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之比是多少？此時電容電抗Xcm為R2

6、的多少倍?19.為什么交流伺服電動機有時能稱為兩相異步電動機？如果有一臺電機，技術(shù)數(shù)據(jù)上標明空載轉(zhuǎn)速是1200r/min，電源頻率為50Hz，請問這是幾極電機？空載轉(zhuǎn)差率是多少？20.一臺400 Hz的異步伺服電動機，當勵磁繞組加電壓Uf=110V，而控制電壓Uc=0時，測得勵磁電流If=0.2A，將If的無功分量用并聯(lián)電容補償后，測得有功分量（即If的最小值）Ifm=0.1A。試問： （1）勵磁繞組阻抗Zf0及阻抗角f0各等于多少?（2）如果只有單相電源，又要求n=0時移相90°，應在勵磁繞組上中多大電容？（3）若電源電壓為110V，串聯(lián)電容后，Uf=？Uc=？（n=0）21伺服電

7、動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向都非常靈敏和準確地跟著_變化。22. 一臺500r/min,50Hz的同步電機，其極數(shù)是_。23. 同步電動機最大的缺點是_。24. 同步電機電樞繞組匝數(shù)增加，其同步電抗( )A.增大B.減小C.不變D.不確定25對于同步電機的轉(zhuǎn)速，以下結(jié)論正確的是( )A與電源頻率和電機磁極對數(shù)無關(guān)B與負載大小有關(guān)，負載越大，速度越低C帶不同負載輸出功率總量恒定D轉(zhuǎn)速不隨負載大小改變26. 如果永磁式同步電動機軸上負載阻轉(zhuǎn)矩超過最大同步轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就不再以同步速運行，甚至最后會停轉(zhuǎn)，這就是同步電動機的（ ）A.失步現(xiàn)象B.自轉(zhuǎn)現(xiàn)象C.停車現(xiàn)象D.振蕩現(xiàn)象27.說明永磁同步伺服電動機三閉環(huán)

8、控制原理，說明與常規(guī)速度控制的區(qū)別。答案1、D2. 答：直流伺服電動機的勵磁電壓和電樞控制電壓均維持不變，而負載增加時，電動機的轉(zhuǎn)速將下降，電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩都會增大。3.答：發(fā)電機：Ea=Ua+IaRa，RL減小，Ua上升，n上升；電動機：Ea=Ua-IaRa，n上升，轉(zhuǎn)矩T上升，Ia上升，最終導致轉(zhuǎn)速n下降。4、解：5、解：（1）（2）電壓平衡 又，（1）電磁平衡 帶負載（2）空載 （3）聯(lián)立（2）（3）得： （4）聯(lián)立（1）（4）得：6.答：不可以。對于電動機有Ea=Ua-IaRa，若電動機長期工作在n=2500r/min下，Ea減小，而Ua不變，那么Ia上升，電動機不可以長期工作在超出

9、額定電樞電流的狀態(tài)下。7.答：無。調(diào)節(jié)特性死區(qū)的大小與負載、電樞電阻及勵磁磁通有關(guān)。8. 解：， 又9. 解：，（1）（2）（3），10、D 11、D12、鼠籠形轉(zhuǎn)子13. 答：不能。如要得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場，兩相繞組的外施電壓應與繞組匝數(shù)成正比。14.答：為了得到更接近于直線的機械特性，但不能過分增加。當最大轉(zhuǎn)差率大于1后，若繼續(xù)增加轉(zhuǎn)子電阻，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩將隨轉(zhuǎn)子電阻增加而減小，這將使時間常數(shù)增大，影響電機的快速性能。同時由于轉(zhuǎn)矩的變化對轉(zhuǎn)速的影響增大，電機運行穩(wěn)定性變差。此外，轉(zhuǎn)子電阻取得過大，電動機的轉(zhuǎn)矩會顯著減小，效率和材料利用率大大降低。15.答：異步伺服電動機在幅值控制時，有效信號系數(shù)越接

10、近1，負序磁勢越小，而正序磁勢越大；反之若有效信號系數(shù)接近0，負序磁勢越大，正序磁勢就越小，但無論有效信號系數(shù)多大，負序磁勢幅值總是小于正序磁勢幅值，只有當有效信號系數(shù)為0時，正序、負序磁勢幅值才相等。16.答：當有效信號系數(shù)e1，即橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場時，電動機的理想空載轉(zhuǎn)速將低于同步轉(zhuǎn)速。這是因為在橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場中，存在的反向旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生了附加制動轉(zhuǎn)矩T2，使電動機輸出轉(zhuǎn)矩減小。同時在理想空載情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速已不能達到同步轉(zhuǎn)速ns，只能是小于ns的n0。正向轉(zhuǎn)矩T1與反向轉(zhuǎn)矩T2正好相等，合成轉(zhuǎn)矩TeT1- T2=0，轉(zhuǎn)速n0為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場時的理想空載轉(zhuǎn)速。有效信號系數(shù)e越小，磁場橢圓度越大，反向轉(zhuǎn)矩越大，理想空載轉(zhuǎn)速就越低。17.答：當伺服電動機處于單相供電時，電動機仍然轉(zhuǎn)動，這就是伺服電動機“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。 為了消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，交流伺服電動機零信號時的機械特性必須如下圖所示，顯然這也就要求有相當大的轉(zhuǎn)子電阻，最理想的是使轉(zhuǎn)差率sm>1，可以完全消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象18、解：幅值控制時：幅值相位控制時：其中： 所以：而由于：故：19.答：交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)通常