微特电机及系统答案.docx

微特电机及系统答案【篇一：微特电机试卷】（八）增高电压（b）增大电流（C）增加通电相数2 .交流异步伺服电动机相对于普通的异步电动机，异步伺服电动机具有：（b）（八）电流、电压较高（b）较大的转子电阻（C）功率比普通电机大3 .多台自整角接收机并联起来使用可以将同一转角信号传输到几个不同的地点，但必须限制并联台数，否则就会：（八）（八）降低系统精度（b）多消耗电能（C）发送带不起来4 .直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（b）（八）为了使启动过程平稳（b）为了减小起动电流（C）为了起动转矩二.填空1 .直流伺服电动机有（磁极控制）和（电枢控制）两种控制方式,其中以（电枢控制）应用较多。2 .根据转子结构特点，交流同步伺服电动机可分为（永磁式）（磁阻式）和（磁滞式）三种。3 .在电机转子体积、电枢电流、电流密度和气隙磁通密度相同的条件下，电枢直径增大1倍，电磁转矩也增大（1）倍。4 .表征异步测速发电机性能的主要技术指标有（线性误差）（相位误差）和（剩余误差）5 .测速发电机在自动控制,系统中是一个非常重要的原件，它可作为（测量元件）（校正元件）（阻尼元件）、解算元件和角加速度信号元件等。6 .反应式%进电动机的工作原理是建立在磁力线力图通过磁阻最小的路径，产生（反应转矩）来驱动转子转动。7 .自整角机必须成对或成组使用，主令轴上装得是（自整角发送机），从动轴上装的是（自整角接收机）。8 .旋转变压器在结构上与绕线式异步电动机相似，定、转子均为（隐级结构），并分别放置两相（正交绕组）。9 .无刷直流电动机使用（功率电子开关）及（位置传感器）代替传统直流电动机的（电刷）和（换向器）10 .开关磁阻电机的基本控制方法是(电流斩波控制)和(角位置控制)O前者适用于(低速)运行，后者适用于(高速)运行。三.判断西步伺服电动机当控制电压发生变化时，电机转速也发生相应变化，因而达到控制转速的目的。()4 .在使用异步测速发单机时，电机的工作转速不应超过规定的转速范围。36 .步进电动机输出的角位移量与脉冲数成正比，转速与脉冲的频率成正比，转向取决于控制线路中得通电顺序。()8 .无刷直流电动机通过改变电源电压实现无极调速，改变电枢绕组导通相序可以改变电机的转向。()9 .将旋转变压器与数字转换芯片(ad2s83)配合可构成数字式旋转变压器，直接输出数字转角信号。()10 .如果系统要求反映出两个输入角的和或差时，则可用差动式自整角机系统。()四.计算题2.超高效率三相异步电动机yes355m4,额定功率22Okw,额定功率220kw,额定电压380v,额定转速1490rmin,额定效率95.9%,额定功率因数0.90,试求该电动机额定电流和额定转矩。五.问答题1 .正余弦旋转变压舞在负载时输入电压为什么会发生畸变？消除输出特性曲线崎变的方法有哪些？答：由于转子磁势的交轴分量得不到补偿所引起的，为了要消除输出特性的畸变，不仅直轴磁势需要补偿，交轴磁势也需要完全补偿,可以采用一次侧补偿、二次侧补偿的方法。2 .简述单相串励电动机的调速方法。答,单相串励电动机具有良好的调速性能，主要有调压、调磁和改变电阻三种方法。1.调压调速常用的方法有X(1)电子调速器调速：调整晶闸管导通角，属调压调速。(2)整流器调速：交流供电时，串入一个整流二极管。2,串联电阻调速如图所示，在电路中串入可变电阻器，改变电动机的转速。3.改变磁通调速增加？速度下降；?减小速度增加。（1）如下图a：改变励磁绕组的串并联接法。并联接法，励磁电流为电枢电流的一半，？减小，转速升高；串联接法，？增加，转速降低。（2）如下图b：抽头位置不同，改变励磁绕组匝数调速。以上这两种调磁调速的方法常用于食物搅拌器的单相串励电动机。（3）如下图Cx电阻与励磁绕组并联，调解电阻，改变励磁电流调速。这种方法由于电阻消耗功率使效率降低,所以较少采用。【篇二：微特电机及系统实验指导书】测速发电机实验电机实验实验角机实验角机实验罂实验机实验伺服电机实验流伺服电机实验12、交流测速发33、旋转编码甥64、力矩式自整85、控制式自整126、旋转变压.147、步进电188、交流239、直26一永磁式直流测速发电机测速发电机是一种测量转速信号的元件，它将输入的机械转速变换为电压信号输出，且输出电压与转速成正比。在自动控制系统中用作测量元件和反馈元件，用以测量转速或调节和稳定转速。测速发电机有交、直流两大类，交流测速发电机有异步和同步之分,直流测速发电机根据励磁方式不同，又可分为永磁式和他励磁式之分，本书使用的是永磁式直流测速发电机一、实验方法1调至输出电压最大位置，电压表选择直流电压表的20v档，S选择控制屏上的开关并新开。图直流测速发电机接线图3、先接通励磁电源，再接通电枢电源，并将电枢电源调至220v,使电动机运行，调节励磁电阻E使转速达2400rmin,然后减小励磁电阻rf1和电枢电源输出电压使逐渐电机减速，每300r/min记录对应的转速和输出电压。4、共测取89组，记录于表11中。5、合上双刀双掷开关s,重复上面步骤，记录89组数据于表1-2中。表121二、实验报告1、由：?e0?iara?e0?urarz得：u?uece?nrara1?1?rzrz1、直流测速发电机的误差主要由哪些因素造成？2、在自动控制系统中主要起什么作用？2二交流测速发电机实验一、实验目的1、通过实验加深对交流测速发电机工作原理及其运行情况的理解。2、掌握交流测速发电机的输出特性及其线性误差的测定方法。3、通过实验了解负载性质和大小对交流测速发电机输出特性的影响。二、预习要点纯电阻负载及纯电容负载对交流测速发电机输出特性有何影响？交流测速发电机产生线性误差的原因是什么？如何测定其线性误差？三、实验项目;、测定交流测速发电机的剩余电压。2、测定交流测速发电机带纯电阻负载时的输出特性n=f(u2)O3、测定交流测速发电机带纯电容负裁时的输出特性n=f(u2)。四、实验方法12、测空载时的输出特性和n=0时的剩余电压3图2-1交流测速发电机实验接线图将控制屏左侧调压旋钮逆时针旋转到底，使输出电压为零，按下启动按钮，接通可25的励磁电源，然后调节控制屏左侧调压旋钮，升高电枢电压使转速升高到2200rmin左右，记录转速n及对应的交流测速发电机输出电压U2记录于表21中。交流测速发电机的激磁电压为Ul=Uln=IIOV。求空载时输出特性n=f(u2)及n=0时的剩余电压。原动机可25起动前，交流测速发电机转子不旋转，交流测速发电机的励磁绕组经调压器接交流电源u1=u1n=110v,使交流测速发电机的输出绕组开路，这时测定输出电压u2为一个很小数值u2=ur,此值即为剩余电压。也可用示波器观察剩余电压波形。当交流测速发电机转子位置在一周内变化时，剩余电压最大值与最小值之差即为剩余电压的波动值.在测定剩余电压时，输出绕组为开路。(1)带纯电阻负载开关S接电阻负载，保持UI=UIn,当zl=r=1500?时，测n=f(u2),共测取56组数据，记录于表22中。带负载时的输出特性n=f(u2)保持Ul=UIn,当zl=r=750?时，测n=f(u2),共测取56组数据，记录于表23中。保持Ul=Uln,当zl=r=300?时，测n=f(u2),共测取56组数据，记录于表2-4中。(2)带纯电容负载开关S接电容负载一端，保持UI=Uln,当Zl为c=1?f时，测n=f(u2),共测取56组数据，记录于表25中O保持UI=UIn,当Zl为c=2?f时，测n=f(u2),共测取56组数据，记录于表2-6中。4【篇三：微特电机及其驱动复习】>1根据微特电机的用途可以分为驱动用微特电机和控制用微特电机2伺服电动机的功能是将输入的电信号转变为机械信号输出。根据电信号的不同，可又分为直流伺服电动机和交流伺服电动机1按结构，直流伺服电动机可分为传统型和低惯量型2直流伺服电动机主要采用电枢控制方式3为什么两相伺服电动机的转子电阻要设计的得相当大，若过大，对电机的性能有哪些不利影响？：答：当转子电阻足够大时，临界转差率sm1,电动机的可调转速范围在O到同步速之间；随着转子电阻的增大，异步电机的机械特性更接近于线性关系，增大转子电阻后，还能防止出现“自转”现象，但过大则损耗功率也将变大4伺服电动机也称为执行电动机6交流异步伺服电动机为了获得线性的调节特性，伺服电动机工作在较小的相对转速范围内，这可通过提高伺服电动机的工作频率来实现。2交流测速发电机可分为同步测速发电机和异步测速发电机5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：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同步转速来实现。因此，异步测速发电机大都采用400hz的中频励磁电源1步进电动机是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种特殊执行电动机，又由于它输入的是脉冲电流，所以也叫脉冲电动机4要提高步进电动机启动频率可考虑：增加电动机的相数，运行的拍数和转子的齿数，增大最大静转矩；减小电动机的负栽和转动惯量；减小电路的时间常数;减小电动机内部或外部的阻尼转矩1自整角机按其输出:不同，可分为力矩式自整角机和控制室自整角两类。力矩式自整角主要用于精度要求不高的指示系统中2控制式自整角机主要应用于由自整角机和伺服机构组成的随动系统中3自整角机的结构和一般旋转电机一样，主要由定子和转子两大部分组成，定转子的铁心由硅钢片叠压而成；定转子绕组有单相绕组和三相绕组两种。单相绕组为励磁绕组，可以使分布式也可以是集中式;三相绕组称为整步绕组，一般均为对称分布式，并接成星形力矩式自整角机有凸极式和隐极式两种结构4自整角机的整步绕组嵌放在转子和定子上各有何利弊：答I前者有三组滑环和电刷，摩擦转矩较大，会影响精度，但转子易平衡，而且滑环和电刷仅当系统存在失调角时，即自整角机转子处于转动状态时才有电流通过，滑环的工作条件较好，这种结构大都用于容量较大的力矩式自整角机中.后者有两组滑环和电刷，摩擦转矩较小，精度较高，可靠性也高，但转子重量不以平衡，要引起附加误差，而且即使转子处在协调位置，励磁绕组也长期经电刷和滑环通过励磁电流，容易造成电刷和滑环在固定接触处因接触电阻损耗引起过热甚至烧坏。所以这种结构适用于容量较小的指示式远距离角度传输系统5旋转变压器或称回转变压器，可作为解算元件，主要用于坐标变换，三角运算等，也可作为传感元件，用于随动系统中远距寓测量,传输或再现一个角度.此外，还可以用作移相器和角度一数字转换装置等6对比二次侧补偿和一次侧补偿，当采用二次侧补偿时Zll必须等于zl2才能实现完全补偿，对于正弦旋转变压器来说，如负载阻抗Zll是一变值，则要求作为补偿电路的余弦绕组负载阻抗ZI2随之作相应变化，这在实际应用时颇为不便。当采用一次侧补偿时，补偿回路的阻抗Zq与负载无关，只要适当选取zq便可消去交轴磁场的影响,因此在实际应用时较为方便，易于实现。如果对输出电动势的函数关系要求很严，则可同时采用一次侧补偿和二次侧补偿7正余弦旋转变压器负载后之所以输出特性曲线产生畸变，是由于转子磁势的交轴分景得不到补偿引起的。因此，为了消除畸变，不仅转子的直轴磁势必须补偿，转子的交轴磁势也必须完全予以补偿，方法有一次侧，二次侧补偿1永磁无刷直流电动机主要由永磁电机本体，转子位置传感器和功率电子开关组成2三段式启动法：转自定位，外同步加速和外同步到自同步切换3常见的转子位置传感器有磁敏式,电磁式和光电式O2如将一台单相直流串励电动机接到交流电源上，由于磁通和电流都将同时改变，电磁转矩的方向仍将保持不变，电机仍可工作，但因下述原因，该电机的运行情况将十分恶劣，甚至不能运转：直流电机磁极铁心的定子磁物均系傅钢制成，将有很大的涡流损耗；在励磁绕组和电枢绕组中将有很大的电抗电压降；换向元件中将产生直流电机所没有的短路电动势，是换向发生困难，甚至产生严重的换向火花4双凸极开关主要是只开关词组电机（Sr电机）和双凸极永磁电机（dspm电机）5开关磁阻电机系统主要由开关磁阻电机，功率变换器，控制器和传感器等部分构成1如何改变电容分相式单相异步电动机的转向？答若要改变电机转向只需把起动绕组与主绕组相并联的出线对调即可实现O2一台直流伺服电动机带动一恒转矩负载(负载阻转矩不变)，测得始动电压为4v,当电枢电压ua=50v时，其转速为1500r7min若要求转速达到3000rmin,试问要加多大的电枢电压？解：当电枢电压ua=50v时ce?(ua?uaO)/n?(50?4)150070.3067v.minr若要求转速达到3000rmin,需要加的电枢电压ua?uaO?ce?n?4?0.3067?3000?96v3什么叫自转现象？如何消除交流伺服电动机的自转现象？答伺服电动机在控制信号消失后仍继续旋转的失控现象称为“自转”现象。可以通过增加转子电阻的办法来消除“自转因为增加转子电阻，使正向磁场产生最大转矩时的sm+>1,控制电压消失后的机械特性如右图所示.正向旋转时在控制电压消失后的电磁转矩为负值，即为制动转矩，使电机制动到停止；若电机反向旋转，停止，从而消除“自转”现象.4当微型同步电动机的负载变化时，转速变化吗？答化时，转速不变。5为什么磁滞转矩在异步状态时是不变的，而在同步状态时却是可变的？6磁滞同步电动机最突出的优点是什么？答：磁滞式同步电动机最突出的优点是自身具有起动转矩，因而结构简单、运行可靠，而且起动电流小，起动转矩大，运行稳定。7反应式步进电动机的步距角与齿数有何关系？s?答反应式步进电动机的步距角与齿数的关系：9接上负载后，正、余弦旋转变压器输出电压有何变化？怎样消除?答：正、余弦旋转变压器在负载运行时，绕组中会有电流流过，且建立了在绕组轴线方向上的电枢反应磁动势，这个磁动势可以分解成为d轴分量和q轴分量。其中，d轴分量与接电源的励磁绕组组成变压器副边与原边的关系，由于磁动势平衡，对d轴磁通大小无影响.但q轴分量得不到补偿，就又在输出绕组中感应电动势，这样就破坏了正、余弦绕360?Zrn组电动势只应为转子转角的正、余弦函数的关系，使输出电压发生畸变。正、余弦旋转变压器消除畸变的方法是进行补偿，补偿的方法是从消除或减弱造成电压畸变的交轴分量磁势入手。1）可以给正弦绕组或余弦绕组接上相同的负载阻抗，它们各自产生q轴方向的磁动势大小相等、方向相反，二者可以互相抵消，使输出电压不再畸变，即二次侧补偿：2）也可以在原边进行补偿，将d3d4作为补偿绕组通过阻抗Z（等于电源内阻抗）或直接短接（因电源内阻抗很小），在绕组d3d4中产生感应电流，从而产生交轴方向磁通势，补偿转子绕组的交轴磁势，即一次侧补偿。为了减小误差，在使用时我们常常把一次侧、二次侧补偿同时使用。10力矩式自整角机与控制式自整角机控制方式有何不同？转子的起始位置有何不同？答（1）自整角机控制系统中，当失调角产生时,力矩自整角接收机输出与失调角成正弦关系的转矩，直接带动接收机轴上的机械负载，直至消除失调角。但力矩式自整角机力矩不大,如果机械负裁较大，则采用控制式自整角控制系统，自控式自整角机把失调角转换为正弦关系的电压输出，经过电压放大磐放大后送到交流伺服电动机的控制绕组中，使伺服电机转动，再经齿轮减速后带动机械负载转动，直到消除失调角。（2）对力矩式自整角机转子的起始位置分别为发送机和接受机a相定子绕组的轴线位置；对控制式自整角机，发送机的转子绕组仍以a相定子绕组轴线作为起始位置，而把自整角变压器的转子由a相定子绕组轴线旋转90?作为起始位置。11一对控制式自整角机如图题9-11所示。发送机转子绕组通上励磁电流后，（1）画出自整角变压器转子的协调位置；（2）求失调角？。图题解（1）自整角变压转子的协调位置如图Xt所示。000（2）失调角?二?1?2=5030:20图题12某对力矩式自整角机接线图如图题9-12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；（3）求失调角？。解：（1）接收机转子所受的转矩方向如图t所示；（2）接收机的协调位置如图Xt所示；失调角?200?0?20012013什么叫比整步转矩？什么叫比电压？。答力矩式自整角机当失调角？1时的静态整步转矩称为比整步转矩，数值越大，自整角机越灵敏，系统工作越灵敏，因此数值越大越好，当失调角？1时自整角变压器输出绕组上输出的电压大小称为比电压，比电压越大越好，比电压越大，说明自整角机越灵敏，系统工作越灵敏。14为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速？负载电阻不能小于给定值？答由于电机的磁路存在饱和，因而电枢反应有去磁效应，当负载电阻一定时，直流测速机的转速越高，感应电动势越大，电枢电流越大，电枢反应有去磁效应就越强，同时延迟换向去磁效应越强，使输出特性偏离直线越多，所以，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速。当直流测速发电机的电枢电势一定时，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应有去磁效应就越强，使输出特性偏离直线越多，所以,直流测速发电机的负载电阻不能小于给定值。15直流测速发电机的误差主要有哪些？如何消除或减弱？答直流测速发电机的误差主要有其输出电压与转速之间的非线性误差。造成这种误差的原因主要有以下三个方面,D电枢反应去磁和延迟换向去磁的影响。为了减小电枢反应去磁和延迟换向去磁带来的非线性误差，通常采用限制直流测速机使用时其转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能小于给定值。2）温度的影响.为了减小温度变化带来的非线性误差，我们通常把直流测速发电机的磁路设计为饱和状态。另外，可在励磁回路中串接一个阻值较大而温度系数较小的链铜或康铜电阻，或串接一个温度系数为负的电阻，以减小由于温度的变化而引起的电阻变化，从而减小因温度而产生的线性误差。3）接触电阻的影响：接触电阻总是随负载电流变化而变化，当负载电阻一定时，低速时电流较小，接触电阻较大，线性误差较大。高速时电流较大，接触电阻较小而且基本上越于稳定的数值，线性误差相对而言小得多。故直流测速发电机尽量用在测量转速较高的场合。另外，直流测速发电机输出的电压存在着纹波，其交变分量对速度反馈控制系统、高精度的解算装置有较明显的影响，可采用滤波环节来消除或减弱纹波。16转子不动时，交流异步测速发电机为何没有电压输出？转动时，为何输出电压值与转速成正比，但频率却与转速无关？答在转子不动时，由励磁绕组产生的脉振磁通在空心杯转子中感应出变压器电势（空心杯转子可以看成有无数根导条的笼式转子，相当于变压器短路时的二次绕组，而励磁绕组相当于变压器的一次绕组），产生与励磁电源同频率的脉振磁场，也在d轴，其合成磁场为?d,与处于q轴的输出绕组无磁通交链，故没有电压输出。在转子转动时，转子切割直轴磁通?d,在杯型转子中感应产生旋转电势er,其大小正比于转子转速n,并以励磁磁场?d的脉振频率f交变,又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋转电势er在杯型转子中产生交流短路电流ir,其大小正比于er,其频率为er的交变频率f.若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么电流ir所产生的脉振磁通?q的大小正比于er,在空间位置上与输出绕组的轴线（q轴）一致，因此转子脉振磁场?q与输出绕组相交链而产生感应电势e,据上分析有:因而输出绕组的输出u正比于转速n,其频率为励磁电源的频率to17交流异步测速发电机剩余电压是如何产生的？怎样消除或减小？答，当转子好止时，交流测速发电机的输出电压应当为零，但实际上还会有一个很小的电压输出，此电压称为剩余电压。产生剩余电压的原因很多，最主要的原因是制造工艺不佳所致，如定子两相绕组并不完全垂直，从而使两输出绕组与励磁绕组之间存在耦合作用，气隙不均，磁路不对称，空心杯转子的壁厚不均以及制造杯型转子的材料不均等等都会造成剩余误差。要消除或减小剩余电压，根本方法无疑是提高制造和加工的精度；也可采用一些措施进Oe?q?ir?er?n