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现代电机控制技术复习题

现代电机控制技术复习题
现代电机控制技术复习题

《现代电机控制技术》复习题

1.试述磁共能的意义,磁能和磁共能有什么关系?

2.试解释以磁能和磁共能表示的电磁转矩公式的物理意义。

3.试以“磁场”和“Bli ”的观点,阐述电磁转矩生成的原因和实质。

4.任意波形的定子电流通入相绕组后能否产生基波磁动势?为什么?

5.试论述三相感应电动机各磁链矢量σψs 、g ψ、s ψ、σψr 、和r ψ的物理含义,

指出它们之间的联系和区别,并写出相应的磁链方程。

6.为什么可以采用空间矢量理论来分析电动机的动态控制问题?矢量控制的含义是什么?

7.为什么在转子磁场作用下,转子笼型绕组会具有换向器绕组的特性?

8.什么是磁场定向?为什么在基于转子磁场的矢量控制中,一定要先将MT 轴系沿转子磁场方向进行磁场定向?

9.什么是换向器变换?MT 轴系沿转子磁场定向后,为什么通过换向器变换可将转子绕组最终变换为换向器绕组?

10.试论述电动机参数变化对直接和间接磁场定向的影响。

11.试论述定子电流3种控制模式的优缺点。

12.基于气隙磁场定向和基于定子磁场定向的矢量控制与基于转子磁场定向的矢量控制比较,有什么本质的不同?

13.PMSM 的磁场定向指的是什么?为什么PMSM 的转子磁场定向相对三相感应电动机的转子磁场定向要容易得多?

14.对于面装式PMSM ,是怎样将其变换为一台等效的直流电动机的?

15.试论述弱磁控制的基本原理和控制方式。

16.为什么说PMSM矢量控制是一种自控式的控制方式?矢量控制会不会发生失步现象?为什么?

17.试将PMSM与本相感应电动机的转子磁场定向的矢量控制进行比较性分析。并指出两者存在差异的根本原因是什么?

18.试论述谐波转矩产生的原因,并分析其对低速性能的影响。

19.试论述直接转矩控制的基本原理。

20.除了定子磁链和转矩会计外,滞环比较控制是否还利用了电动机数学模型,这有什么好处?

21.电动机转速大小对直接转矩控制有什么影响?为什么?

22.为什么直接转矩控制是一种非线性控制?为什么通常选择滞环比较控制方式?这种控制方式有什么优点和不足?

23.直接转矩控制能否改变三相感应电动机固有的非线性机械特性?为什么?

24.试分析滞环比较控制中转矩脉动的原因,您能提出哪些有效的解决方法?

25.在直接转矩控制原理上,PMSM与三相感应电动机有什么共同之处?又有什么差别?

26.电动机转速变化对直接转矩控制有什么影响?

27.直接转矩控制是非线性的,根本原因是什么?

28.直接转矩控制中能够引起转矩脉脉动的因素有哪些?为什么低速时容易引起转矩脉动和产生冲击电流?如何解决?

29.在模型参考自适应系统中,自适应律起什么作用?它的物理含义是什么?

30.试论述由模型参考自适应系统估计转子磁链和转速的优点和不足?

31.扩展的卡尔曼滤与自适应观测器有什么相同之处,又有什么不同?扩展的卡尔曼滤波中增益矩阵起什么作用?

控制电机第三版课后习题答案

第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势 P25 2. 如果图2 - 1中的电枢反时针方向旋转, 试问元件电势的方向和 A 、 B 电刷的极性如何 P7 3. 为了获得最大的直流电势, 电刷应放在什么位置 的电刷放在磁极轴线上 P 9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上, 上, 如图2 - 29 输出特性的影响。 6. 具有16个槽, (1) (2) (3) (4) 会出现什么问题 为什么端部对称的鼓形绕组 负载电阻不能小于给定值 而在偏离几何中性线 分析在此情况下对测速机正、 (见图2 - 3) P23 a 角的直线 反转的 所示,试综合应用所学的知识, (提示:在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 16个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30所示。 试画出其绕组的完整连接图; 试画出图示时刻绕组的等值电路图; 若电枢沿顺时 针方向旋转, 试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; 如果电刷不是位于磁极轴线上, 例如顺时针方向移动一个换向片的距离, ~魚、—_A 2~A__4<5~~p- L 5 卫 J _臂駅 --- W.——Wv ~_W J _Wv ~VA _■- 第三章 7 8 9 10 11 12 1.直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 电也电渝嘉的农示式: / _匕一凤小 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻,而且还取决于与转速成 正比的反电势(当=常数时) 根据转矩平衡方程式, 当负载转矩不变时, 电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不 变,磁通①不变, 所以电枢电流Ia 也不变,直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电 动机的总阻转矩决定。 T 二T 厂兀 2.如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性 当其他条件不变,而只是减小发电机负载电阻 么原因 RL 时,电动机的转速就下降。 (见图3 - 33),就会发现, 试问这是什 ^发 —— 如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变, 转速变化怎样 n 而仅仅提高电枢端 尺发 1 a 发 3. 一台他励直流电动机, 电压,试问电枢电流、 答:最终电枢电流不变,转速升高 4.已知一台直流电动机, 其电枢额定电压 Ua=110 V ,额定运行时的电枢电流 la= A ,转 速n=3600 r/m in,它的电枢电阻 Ra=50 Q, 空载阻转矩T0=15 mN m 。 试问该电动机额定 负载转矩是多少

控制电机期考试题复习题教学文案

控制电机期考试题复 习题

控制电机复习题 一、填空题 1. 控制电机主要是对控制信号进行传递和变换,要求有较高的_______ _______ _______ 等。 2. 单相异步电动机的类型主要有_______ _______ _______ 3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是_______。 4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为_______,在单、双六拍工作方式下步距角为 _______。 5. 交流伺服电动机的控制方式有 _______ _______ _______-。 6. 自整角机是一种能对 _______ 偏差自动整步的感应式控制电机,旋转变压器是一种输出电压随 _______ 变化的信号元件,步进电动机是一种把_______ 信号转换成角位移或直线位移的执行元件,伺服电动机的作用是将输入_______信号转换为轴上的角位移或角速度输出。 7. 无刷直流电动机转子采用_______,用_______ 和_______组成的电子换向器 取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 8. 直线电机按照工作原理来区分,可分为_______、_______和_______ 三类。 9. 自整角机是一种能对 _______偏差自动整步的感应式控制电机,它通过电的方式在两个或 两个以上无_______联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。 10.光电编码器按编码原理分有 _______和 _______两种。 11.异步测速发电机性能技术指标主要有_______、_______、_______和 _______。 12 同步电动机转子上的鼠笼绕组可起_______和_______作用。

现代控制理论在电机中的应用

现代控制理论与电机控制 刘北 070301071 电气工程及其自动化0703班 现代控制理论在电机控制中的具体应用: 自70年代异步电动机矢量变换控制方法提出,至今已获得了迅猛的发展。这种理论的主要思想是将异步电动机模拟成直流机,通过坐标变换的方法,分别控制励磁电流分量与转矩电流分量,从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性。这种控制方法现已较成熟,已经产品化,且产品质量较稳定。因为这种方法采用了坐标变换,所以对控制器的运算速度、处理能力等性能要求较高。近年来,围绕着矢量变换控制的缺陷,如系统结构复杂、非线性和电机参数变化影响系统性能等等问题,国内、外学者进行了大量的研究。伴随着推进矢量控制、直接转矩控制和无传感器控制技术进一步向前发展的是人工智能控制,这是电机现代控制技术的前沿性课题,已取得阶段性的研究成果,并正在逐步实用化。 矢量控制和直接转矩控制技术的一个新的发展方向是直接驱动技术,这种零方式消除了传统机械传动链带来的一系列不良影响,极大地提高了系统的快速响应能力和运动精度。但是,这种机械上的简化,导致了电机控制上的难度。为此,需要电机控制技术的进一步提高和创新。这正是电机现代控制技术有待深入研究和具有广阔开发前景的新领域。 电机的现代控制技术与先进制造装备息息相关,已在为先进制造技术的重要研究领域之一,国内很多学者和科技人员正在从事这方面的研究和开发。 一、三相感应电动机的矢量控制 1、 定、转子磁动势矢量 三相感应电动机是机电能量转换装置,这种的物理基础是电磁间的相互作用或者磁场能量的变化。因此,磁场是机电能量转换的媒介,是非常重要的物理量。为此,对各种电动机都要了解磁场在电动机空间内的分布情况。感应电动机内磁场是由定、转子三相绕组的磁动势产生的,首先要确定电动机内磁动势的分布情况。对定子三相绕组而言,当通以三相电流A i 、B i 、C i 时,分别产生沿着各自绕组轴线脉动的空间磁动势波,取其基波并记为A f 、B f 、C f ,显然它们都是空间矢量。对于分布和短矩绕组,定义正向电流产生的空间磁动势波基波的轴线为该相绕组的轴线,亦即A f 、B f 、C f 是以ABC 为轴线沿圆周正弦分布的空间矢量,各自的幅值是变化的,取决于相电流的瞬时值,即有

控制电机(第四版)陈隆昌 阎治安 课后答案

第二章 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 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。 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转,试问元件电势的方向和A、 B电刷的极性如何? 答:在图示瞬时,N极下导体ab中电势的方向由b指向a,S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触,电刷B与线圈的d端相接触,故此时A电刷为正,B电刷为负。 当电枢转过180°以后,导体cd处于N极下,导体ab处于S极下,这时它们的电势与前一时刻大小相等方向相反,于是线圈电势的方向也变为由a到d,此时d为正,a为负,仍然是A刷为正,B刷为负。 4. 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:转速越高,负载电阻越小,电枢电流越大,电枢反应的去磁作用越强,磁通被削弱得越多,输出特性偏离直线越远,线性误差越大,

为了减少电枢反应对输出特性的影响,直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速,负载电阻不能低于最小负载电阻值,以保证线性误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比,电机转速越高,元件的换向周期越短;eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析,eL必正比转速的平方,即eL∝n2。同样可以证明ea ∝n2。因此,换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比,使输出特性呈现非线性。所以,直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度,采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用,即规定了最高工作转速。 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上,而在偏离几何中性线α角的直线上,如图 2 - 29 所示,试综合应用所学的知识,分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示:在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽, 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转,试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上,例如顺时针方向移动一个换向片的距离,会出现什么问题?

自学考试:控制电机试题及答案(14)

. 浙江省2009年10月自学考试控制电机试题 课程代码:02614 一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.励磁式电磁减速同步电动机分为永久磁钢励磁和_________励磁两种。( ) A.电容 B.电脉冲 C.直流电 D.交流电 2.交流伺服电动机转子的结构常用的有_________形转子和非磁性杯形转子。( ) A.磁性杯 B.圆盘 C.圆环 D.鼠笼 3.步进电动机常用于_________系统中作执行元件,以有利于简化控制系统。( ) A.高精度 B.高速度 C.开环 D.闭环 4.无力矩放大作用,接收误差稍大,负载能力较差的自整角机是_________式自整角机。 ( ) A.力矩 B.控制 C.差动 D.单机 5.旋转变压器由_________两大部分组成。( ) A.定子和换向器 B.集电环和转子 C.定子和电刷 D.定子和转子 6.有一台四极交流伺服电动机,电源频率为400Hz,其同步速为( ) min min min min 7.在各类步进电机中,结构比较简单,用得也比较普遍的是_________步进电动机。( ) A.永磁式 B.反应式 C.感应子式 D.混合式 8.理论上交流异步测速发电机转速为0时输出电压应为( ) B.最大值 C.平均值 D.有效值 9.堵转电流通常是交流伺服电动机绕组电流的( ) A.最小值 B.最大值 C.额定值 D.平均值 10.直流电机可以做成多对极,而控制用的直流电机一般做成( ) A.一对极 B.二对极

现代电机控制技术复习资料

1.机电能量转换:dt时间内磁能的变化d W m=ΨA di A+ΨB di B+i A i BeL AB(θr)/eθr dθr,由绕组A和B中变压器电动势从电源所吸收的全部电能加之运动电动势从电源所吸收电能的一半所组成;由运动电动势吸收的另外一半电能成为转换功率,成为机械功率。产生感应电动势是耦合场从电源吸收电能的必要条件,产生运动电动势是通过耦合场实现机电能量转换的关键。转子在耦合场中运动产生电磁转矩,运动电动势和电磁转矩构成一对机电耦合项,是机电能量转换的核心部分。 2.磁阻转矩:t e=?0.5 L d?L q i A2sin2θr。当转子凸极轴线与定子绕组轴线重合,此时气隙磁导最大,定义此时定子绕组的自感为直轴电感L d;当转子交轴与定子绕组轴线重合,此时气隙磁导最小,定义此时定子绕组的自感为交轴电感L q;因此在转子旋转过程中,定子绕组的自感将发生变化。由于转子运动使气隙磁导发生变化而产生的电磁转矩称为磁阻转矩。转子励磁产生的电磁转矩称为励磁转矩。 3.直流电机电磁转矩:主磁极基波磁场轴线定义为d(直)轴,d轴反时针旋转90°定义为q(交)轴。直流电动机的电枢绕组又称为换向器绕组,其特征:电枢绕组本来是旋转的,但在电刷和换向器的作用下,电枢绕组产生的基波磁场轴线在空间却固定不动。在动态分析中,常将换向器绕组等效为一个单线圈,若电刷放在几何中性线上,单线圈的轴线就被限定在q轴,称为q轴线圈。因q轴磁场在空间是固定的,当q轴磁场变化时会在电枢绕组内感生变压器电动势;同时它又在旋转,在d轴励磁磁场作用下,还会产生运动电动势,q轴线圈为能表示出换向器绕组这种产生运动电动势的效应,它应该也是旋转的。这种实际旋转而在空间产生的磁场却静止不动的线圈具有伪静止特性,称为伪静止线圈,它完全反映了换向器绕组的特征,可以由其等效和代替实际的换向器绕组。电磁转矩t e=Ψf i a,控制i f不变,改变i a即改变t e,线性控制良好。转子产生运动电动势,不断吸收电能,同时将电能转换为机械能,此时转子成为了能量转换的“中枢”,因此称为电枢。 4.三相异步电机电磁转矩:其运行原理是①定子三相绕组通入三相对称正弦电流,②将会在气隙中产生正弦分布的两极旋转磁场,当转子静止不动时,由电磁感应原理,定子旋转磁场将在转子绕组中感生出三相对称正弦电流,其同样会在气隙中产生两极旋转磁场,旋转速度和方向与定子旋转磁场相同,但存在相位差,③定、转子旋转磁场相互作用产生电磁转矩,若其大于负载转矩,转子将开始旋转,而转子速度总是小于定子旋转磁场速度,否则转子绕组不会感生电流,电磁转矩也将消失,所以称为异步电机。当转子速度稳定于ωr,与定子旋转磁场的转速差为Δω=ωs?ωr,可用转差率s表示这种速度差,即s=(ωs?ωr)/ωs。气隙旋转磁场在转子绕组中感生的三相对称电流频率为ωf,ωf=ωs?ωr=sωs,称为转差频率。 5.磁动势矢量:通过控制三相电流(时间变量)能控制三相绕组的基波磁动势波(空间矢量)。f s运动轨迹圆形,圆的半径是每相基波磁动势最大幅值的3/2倍。 6.三相感应电机定、转子磁链:Ψs=Ψsσ+Ψg,Ψr=Ψrσ+Ψg,Ψg=Ψsg+Ψrg,其中Ψsσ=L sσi s,Ψrσ=L rσi r,Ψsg=L m i s,Ψrg=L m i r,根据上式能够完成矢量图的绘制。Ψg是气隙磁链矢量,Ψs和Ψr是

控制电机第三版课后习题答案

第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势P25 2. 如果图2 - 1 中的电枢反时针方向旋转,试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何P7 3. 为了获得最大的直流电势,电刷应放在什么位置为什么端部对称的鼓形绕组(见图2 - 3)的电刷放在磁极轴线上P9-10 4. 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P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上,而在偏离几何中性线α角的直线上,如图 2 - 29 所示,试综合应用所学的知识,分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示:在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有16 个槽,16 个换向片的两极直流发电机结构如图2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转,试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上,例如顺时针方向移动一个换向片的距离,会出现什么问题 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定 答 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻,而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式,当负载转矩不变时,电磁转矩不变;加上励磁电流If不变,磁通Φ不变,所以电枢电流Ia也不变,直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图3 - 33),就会发现,当其他条件不变,而只是减小发电机负载电阻RL时,电动机的转速就下降。试问这是什么原因 3. 一台他励直流电动机,如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变,而仅仅提高电枢端电压,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 4. 已知一台直流电动机,其电枢额定电压Ua=110 V,额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A,转速n=3600 r/m in, 它的电枢电阻Ra=50 Ω,空载阻转矩T0=15 m N·m。试问该电动机额定负载转矩是多少 5. 用一对完全相同的直流机组成电动机—发电机组,它们的励磁电压均为110 V,电枢电阻 Ra=75 Ω。已知当发电机不接负载,电动机电枢电压加110 V时,电动机的电枢电流为0.12 A,绕组的转速为4500 r/m in。试问: (1) 发电机空载时的电枢电压为多少伏 (2) 电动机的电枢电压仍为110 V,而发电机接上0.5 kΩ的负载时,机组的转速n是多大(设空载阻转矩为恒值) 6. 一台直流电动机,额定转速为3000 r/m in。如果电枢电压和励磁电压均为额定值,试问该电机是否允许在转速n=2500 r/m in下长期运转为什么 答:不能,因为根据电压平衡方程式,若电枢电压和励磁电压均为额定值,转速小于额定转速的情况下,电动机的电枢电流必然大于额定电流,电动机的电枢电流长期大于额定电流,必将烧坏电动机的电枢绕组 7. 直流电动机在转轴卡死的情况下能否加电枢电压如果加额定电压将会有什么后果 答:不能,因为电动机在转轴卡死的情况小,加额定的电枢电压,则电压将全部加载电枢绕组上,此时的电枢电流为堵转电流,堵转电流远远大于电枢绕组的额定电流,必将烧坏电动机的电枢绕组。 8. 并励电动机能否用改变电源电压极性的方法来改变电动机的转向 答:不能,改变电动机的转向有两种方法:改变磁通的方向和改变电枢电流的方向,如果同

交流电机控制技术II课程期末试卷A卷标准答案

交流电机控制技术I I课程期末试卷A卷标准答案 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020

交流电机控制技术I复习题A 一、判断题 1. 间接变频装置的中间直流环节采用大电感滤波的属于电压源变频装置。() 2. 恒磁通变频调速协调控制原则是U/f为常数() 3. 异步电动机矢量控制中,MT坐标系的电磁量是直流量。() 4. 在矢量控制中以定子A轴为参考轴的坐标系是dq坐标系。() 5. 交交变频器输出电压频率与输入电网电压的频率相同。() 6. 交-交变频器的最大输出频率是50Hz。() 7. 规则采样法的采样区间是等宽的() 8. 串联二极管的电流型逆变器换流中的尖峰电压出现在二极管换流时刻() 9. 在选择逆变器的开关器件时,可以不考虑元件承受反压的时间。() 10. 交直交变频器是直接变频器。() 二、选择题 从(A)、(B)、(C)、(D)中选择正确的答案,填入下面各题的()中:1. 变频技术中正弦脉冲宽度调制的英文缩写是() A.PIC B. IPM C. SPWM D. GTR 2.基频以下变频调速时为了维持最大转矩恒定,在较低频率时应适当提高()。 A.定子电流 B.定子电压 C. 电源频率 D. 电机转速

3. 由D触发器构建的环形分配器,如果在任意时刻都有2个Q端输出1,则可得到宽()的六路脉冲输出。 A.120° B. 180° C. 150° D. 不确定 4. 对变频器调速系统的调试工作应遵循先()的一般规律。 A、先空载、后轻载、再重载 B、先轻载、后空载、再重载 C、先重载、后轻载、再空载 D、先轻载、后重载、再空载 5. 120°导电型的三相桥式逆变电路的换流是在()之间进行的。 A. 相邻相的上桥臂或者下桥臂 B. 相邻相的上下桥臂 C. 同一相的上下桥臂 D. 不确定桥臂 6. 电流型变频器带异步电动机在电动状态下运行时,变频器的逆变器处于()状态。 A. 空载 B.逆变 C.截止 D.无法确定 7.变频调速系统控制单元通过()得到控制脉冲的高低电平。 A. 锁相环 B. 比较器 C. 函数发生器 D. 极性鉴别器 8.电流型变频器带动异步电动机可以四象限运行,如果运行在第2象限则逆变器处于()状态。 A. 电动 B. 逆变 C. 整流 D. 截止 9. 交交变频器工作时,正、反两组变流器交替工作。如果输出电压电流相位差大于90°,说明电动机工作在()状态。 A. 电动 B. 制动 C.空载 D.额定 10. 在变频调速中,若在额定频率以上调时,当频率上调时,电压 ()。 A、上调 B、下降 C、不变 D、不一定

王成元 《现代电机控制技术》作业

一、论述PMSM 转矩生成及其控制 要求: 1.面装式PMSM 定子磁场矢量方程为f s s s ψi ψ+=L ,说明PMSM 内存在哪三个正弦分布磁场,为什么可以其中任何两个磁场相互作用来表达电磁转矩生成,试分别推导其相应的电磁转矩矢量方程。 答:在面装式PMSM 中,存在由永磁体产生的励磁磁场f ψ,由定子电流矢量s i 产生的电枢磁场s s i L 和由两者合成而得的定子磁场s ψ。转矩生成的本质就是两个磁场相互作用生成的,所以PMSM 中的电磁转矩可以由任何两个磁场的相互作用来表示。 电磁转矩可以看成是由转子磁场与电枢磁场相互作用生成的,其表达式为: ?=f e p t ψ s i =()s 1i s f s L L p ?ψ 电磁转矩也可以看成是定子磁场与电枢磁场相互作用生成的,其表达式为: ()()s s s 11i i i s s s s s f s e L L p L L L p t ?=?+=ψψ 电磁转矩也可以看成由转子磁场与定子磁场相互作用生成的,其表达式为: ()s f s f s s s e L p L L p t ψ ψ ψ ψ?= +?=11s i 。 其相应的推导过程如下: 电磁转矩t e ,机械角速度Ωr ,机械功率P m 以及机械能W m 之间有如下的关系,即 dt dWm Pm r te = =Ω (1) 由式(1)可以推导出电磁转矩矢量表达式。为此可先推导机械能量dW m 的方程。 根据机-电能量转换原理,向电动机输入的电能We 应包括以下几个部分的能量,即 W e =W r +W f +W m (2) 式中,W r 为定、转子损耗掉的能量;W f 为磁场储能。于是有 dW e =dW r +dW f +dW m (3) 下面推导式(3)右端三项的表达式。 假定定子没有零序分量,则有 dWe=Re(u s i s +u r i r )dt (4) W r 中应该包括定、转子绕组的电阻损耗,磁性材料中的磁滞和涡流损耗、风耗

最新控制电机期考试题复习题及答案

控制电机复习题答案111 一、填空题 1. 控制电机主要是对控制信号进行传递和变换,要求有较高的控制性能,如要求运行可靠 动作迅速准确度高等。 2. 单相异步电动机的类型主要有反应式永磁式磁滞式 3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是能够自启动而且启动转矩很大。 4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为3,在单、双六拍工作方式下步距角为 1.5。 5. 交流伺服电动机的控制方式有变极变频变转差率。 6. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机,旋转变压器是一种输出电 压随角度变化的信号元件,步进电动机是一种把脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件,伺服电动机的作用是将输入电压信号转换为轴上的角位移或角速度输出。 7. 无刷直流电动机转子采用永磁体,用电子开关线路和位置传感器组成的电子换向器 取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 8. 直线电机按照工作原理来区分,可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机 三类。 9. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机,它通过电的方式在两个或 两个以上无电联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。 10.光电编码器按编码原理分有绝对式和增量式两种。

11.异步测速发电机性能技术指标主要有线性误差、相位误差、剩余电压和输出斜率。 12 同步电动机转子上的鼠笼绕组可起启动和阻尼作用。 13.小功率同步电动机可分为反应式永磁式磁滞式等。 14.反应式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______,转速公式为_______;励磁式电 磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______,转速公式为_____。 15. 电机产生过度过程的主要原因是电机中存在两种惯性:机械电磁。 16. 罩极式单相异步电动机的旋转方向总是固定不变的由罩住的部分向未罩住的方向旋转。 17.直流伺服电动机的电气制动有能耗回馈反接。 二、选择题 1.伺服电动机将输入的电压信号变换成( D ),以驱动控制对象。 A.动力 B.位移 C.电流 D.转矩和速度 2.交流伺服电动机的定子铁芯上安放着空间上互成( B )电角度的两相绕组,分别为励磁绕组和控制绕组。 A.0o B. 90o C. 120o D.180o 3.为了减小( C )对输出特性的影响,在直流测速发电机的技术条件中,其转速不得超过规定的最高转速。 A.纹波 B.电刷 C.电枢反应 D.温度 4.在交流测速发电机中,当励磁磁通保持不变时,输出电压的值与转速成正比,其频率与转速( D )。 A.正比 B.反比 C.非线性关系 D.无关 5.影响交流测速发电机性能的主要原因是( B )。 A.存在相位误差 B.有剩余电压 C.输出斜率小 D.以上三点 6.步进电机是利用电磁原理将电脉冲信号转换成( C )信号。 A.电流 B.电压 C. 位移 D.功率

控制电机第三版课后习题答案

控制电机第三版课后习题答案 第二章 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? P25 2. 如果图 2 - 1 中的电枢反时针方向旋转,试问元件电势的方向和A、 B 电刷的极性如何? P7 3. 为了获得最大的直流电势,电刷应放在什么位置? 为什么端部对称的鼓形绕组(见图 2 - 3)的电刷放在磁极轴线上? P9-10 4. 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? P23 5. 如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上,而在偏离几何中性线α角的直线上,如图 2 - 29 所示,试综合应用所学的知识,分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示: 在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 6. 具有 16 个槽, 16 个换向片的两极直流发电机结构如图 2 - 30 所示。 (1) 试画出其绕组的完整连接图; (2) 试画出图示时刻绕组的等值电路图; (3) 若电枢沿顺时针方向旋转,试在上两图中标出感应电势方向和电刷极性; (4) 如果电刷不是位于磁极轴线上,例如顺时针方向移动一个换向片的距 离,会出现什么问题? 4321161514N514 a,,1A513B 6132第三章 67891011121. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答

直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻,而且还取决于与转速成正比的反电势(当?=常数时) 根据转矩平衡方程式,当负载转矩不变时,电磁转矩不变; 加上励磁电流If 不变,磁通Φ不变,所以电枢电流Ia也不变,直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总阻转矩决定。 2. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性(见图 3 - 33),就会发现,当其他条件不变,而只是减小发电机负载电阻RL时,电动机的转速就下降。试问这是什么原因? RITTIn,,,,,,,,,,, La发发发电电1223. 一台他励直流电动机,如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变,而仅仅提高电枢端电压,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 4. 已知一台直流电动机,其电枢额定电压Ua=110 V,额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A,转速n=3600 r/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω,空载阻转矩T0=15 mN?m。试问该电动机额定负载转矩是多少?

电机与电气控制技术复习题库

1.双速电动机属于 调速方法。 2.三相交流异步电动机的结构主要由两大部分组成: 和 。 3. 直流电机中的 作用是改善交流电机的换向性能,消除交流电机负载时换向器产生的有害火花。 4.直流电动机的调速方法:降低电枢电压调速、 和 。 5.电磁式交流接触器主要由 、 和 及其它部分组成。 6.接线时一般从电源端起,按线号顺序做,先做 ,然后做 。 7.步进电动机的作用是将输入的 信号变换成输出的 。 8.电气原理图的阅读分析遵循的原则是 、 和化整为零。 9. CA6140型车床主轴电动机M1和冷却泵电动机M2的起动顺序是 先起,后 才能起动。 10.特种变压器有 、 和 。 11.热继电器在电路中作为 保护,熔断器在电路中作为 保护。 12.电气原理图一般分为 和 两部分画出。 13.只要将三相电源中的 就可实现电动机反转。 14.直流电动机的调速方法:降低电枢电压调速、 和 。 15.熔断器保护电路时与电路 联 ,热继电器保护电路时与电路 联 。 卧式车床主轴电动机M1和冷却泵电动机M2的起动顺序是 先起,后 才能起动。 17.电磁式低压电器的主要组成: 、 和灭弧系统及其它部分组成。 18.同步电动机本身 起动转矩,转子 自行起动。 19.在电动机正反转控制电路中必须有 保护。 20.电动机的机械特性是指在端电压等于额定值时,励磁电流和电枢电阻不变的条件下,电动机的 和 之间的关系。 21.对电动机进行反接制动,当转子转速接近于零时,应 三相电源。 22.W X 62铣床主轴电动机1M 有三种控制,分别为: 起动, 制动和 冲动。 23.电动机的电磁转矩T 为 性质转矩,而轴上输出的机械负载转矩2T 与对应的机械损耗和附加损耗的空载转矩 0T 为 性质转矩。 24.采取?-Y 减压起动的电动机,正常运行时其定子绕组应是 联结,减压起动时的电流和起动转矩都下降为直接起动时的 倍。 25.为解决单相异步电动机不能自行起动的问题,常采用 和 两套绕组的形式。 26.三相异步电动机的转子转速2n 是略 于旋转磁场转速1n ,这种电动机称为异步电动机,1n 与2n 的差称为 。当旋转磁场具有P 对磁极,电源频率为1f 时,其同步转速1n 等于 。 二、判 断 题(对 的 打T ,错的打F )(每 题1分,共16分) 1.直流电动机的降压调速输于恒转矩调速,机械特性的硬度不变。( ) 2.三相交流异步电动机的定子和转子间的气隙过小,会导致转配困难、运行不可靠等缺点。( ) 3.反应式步进电动机六拍的控制方式与单三拍相比,三拍驱动方式的步进角更小,更适用于需要精确定位的控制系统中。( ) 4.三相交流异步电动机减压启动的目的是限制起动电流。( ) 5. 他励、并励电动机具有软的机械特性。适宜于拖动恒转矩 (TL 一定,和转速无关)的生产机械,如:电气机车等。( ) 6.转子的作用是在旋转的磁场作用下,产生感应电动势和感应电流,由此获得一定的电磁转矩。( ) 7.交流接触器是一种适用于远距离接通和分断电路及交流电动机的电器。( ) 8.变压器能将直流电能转换成另一种形态的直流电能。( ) 9. 变压器在纯电阻和阻感性负载时,二次电压U 2随负载电流I 2的增加而降低。( ) 10.直流1200V 以下、交流1500V 以下为低压,在此电压范围内使用的电器元件,统称低压电器。( ) 11.熔断器保护电路时与电路并联。( ) 12.转子在旋转磁场作用下,产生感应电动势或电流。( ) 13.刀开关属于低压隔离器的一种。( )

控制电机与特种电机课后答案第4章

控制电机与特种电机课后答案第4章思考题与习题 1. 旋转变压器由_________两大部分组成。( ) A.定子和换向器 B.集电环和转子 C.定子和电刷 D.定子和转子 2. 与旋转变压器输出电压呈一定的函数关系的是转子( )。 A.电流 B. 转角 C.转矩 D. 转速 3(旋转变压器的原、副边绕组分别装在________上。( ) A(定子、转子 B.集电环、转子 C.定子、电刷 D. 定子、换向器 4(线性旋转变压器正常工作时,其输出电压与转子转角在一定转角范围内成________。 5、试述旋转变压器变比的含义, 它与转角的关系怎样? 6、旋转变应器有哪几种?其输出电压与转子转角的关系如何, 7、旋转变压器在结构上有什么特点?有什么用途。 8、一台正弦旋转变压器,为什么在转子上安装一套余弦绕组?定子上的补偿绕组起什么作用? 9、说明二次侧完全补偿的正余弦旋转变压器条件,转子绕组产生的合成磁动势和转子转角α有何关系。 10、用来测量差角的旋转变压器是什么类型的旋转变压器? 11、试述旋转变压器的三角运算和矢量运算方法. 12、简要说明在旋转变压器中产生误差的原因和改进方法。 答案 1. D 2. B 3. A 4. 正比

5. 旋转变压器的工作原理和一般变压器基本相似,从物理本质来看,旋转变压器可以看成是一种能转动的变压器。区别在于对于变压器来说,其原、副边绕组耦合位置固定,所以输出电压和输入电压之比是常数,而旋转变压器的原、副边绕组分别放置在定、转子上,由于原边、副边绕组间的相对位置可以改变,随着转子的转动,定、转子绕组间的电磁耦合程度将发生变化,电磁精确程度与转子的转角有关,因此,旋转变压器能将转角转换成与转角成某种函量关系的信号电压。输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系。 6. 按着输出电压和转子转角间的函数关系,旋转变压器主要可以分:正、余弦旋转变压器(代号为XZ)和线性旋转变压器(代号为XX)、比例式旋转变压器(代号为XL),矢量旋转变压器(代号为XS)及特殊函数旋转变压器等。其中,正余弦旋转变压器当定子绕组外加单相交流电流激磁时其输出电压与转子转角成正余弦函数关系;线性旋转变压器的输出电压在一定转角范围内与转角成正比,线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种;比例式旋转变压器则在结构上增加了一个固定转子位置的装置,其输出电压也与 转子转角成比例关系。 按旋转变压器在系统中用途可分为解算用旋转变压器和数据传输用旋转变压器。根据数据传输用旋转变压器在系统中的具体用途,又可分为旋变发送机(代号为XF),旋变差动发送机(代号为XC),旋变变压器(又名旋变接收器)(代号为XB)。 若按电机极对数的多少来分, 可将旋转变压器分为单极对和多极对两种。采用多极对是为了提高系统的精度。

自学考试:控制电机试题及答案(17)

. 浙江省2010年1月自学考试控制电机试题 课程代码:02614 一、单项选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.原边有一个绕组,副边有两个绕组的变压器叫________变压器。( ) A.单绕组 B.双绕组 C.三绕组 D.自耦 2.目前广泛应用的是________形转子交流伺服电动机。( ) A.磁性杯 B.非磁性杯 C.鼠笼 D.圆盘 3.把机械能转换成电能的是( ) A.变压器 B.发电机 C.电动机 D.力矩电机 4.直线步进电机主要可分为反应式和________两种。( ) A.电磁式 B.永磁式 C.磁滞式 D.磁阻式 5.有一台八极交流伺服电动机,旋转磁场的转速为6000r/min,则其电源频率为( ) A.100Hz 6.采用双拍制的步进电动机步距角与采用单拍制相比( ) A.减小一半 B.相同 C.增大一半 D.增大一倍 7.反应式同步电动机往往不能自己启动,需要在转子上另外装设________才能启动。( ) A.启动磁极 B.启动铁心 C.启动电阻 D.启动绕组 8.交流伺服电动机定子两相绕组加上额定电压,转速等于________时流经励磁绕组的电流称为堵转励磁电流。( ) A.0 B.同步速 C.额定转速 D.平均转速 9.步进电动机是数字控制系统中的一种执行元件,其功用是将________变换为相应的角位移或直线位移。

( ) A.直流电信号 B.交流电信号 C.计算机信号 D.脉冲电信号 10.旋转变压器的原、副边绕组分别装在________上。( ) A.定子、换向器 B.集电环、转子 C.定子、电刷 D.定子、转子 二、判断题(本大题共15小题,每小题1分,共15分) 判断下列各题,正确的在题后括号内打“√”,错的打“╳”。 1.控制式自整角机适用于精度较低、负载较小的伺服系统。( ) 2.工艺性自转多半发生在大功率的交流伺服电动机中,由于电机的转子惯性极大,在很小的椭圆形旋转磁场作用下就能转动。( ) 3.直线感应电动机的机械特性、调节特性都与交流伺服电动机相似。( ) 4.直流电机的定子由定子铁心、励磁绕组、机壳、端盖和电刷装置等组成。( ) 5.改变两相交流伺服电动机运行的不对称程度是无法达到控制目的的。( ) 6.在自动控制系统中常用的变压器有小功率电源变压器和作为信号传递的信号变压器。( ) 7.无刷直流电动机的转子由非磁性材料制成,并带有鼠笼绕组或其它启动装置。( ) 8.转子电阻大有利于交流伺服电动机消除自转现象。( ) 9.旋转变压器主要用来进行坐标变换、三角函数计算和数据传输、将旋转角度转换成信号电压等。( ) 10.由于感应同步器输出阻抗低,输出电压很大,所以不需在输出端接前置放大器。( ) 11.交流伺服电动机的机械特性、调节特性、堵转特性的非线性度越小,特性曲线越接近直线,系统的动态误差就越小,工作就越准确。( ) 12.同步电动机的转速随负载和电压的变化而变化。( ) 13.用直线电机驱动时,由于存在中间传动机构的惯量和阻力矩的影响,因而加速和减速时间长,只能实现慢速启动和正反向运行。( ) 14.交流伺服电动机励磁绕组的电压太低,电机的性能将变坏,如输出功率会明显增加,加速时间缩短。( ) 15.对五相步进电机来说,增加通电相数可以提高转矩。( ) 三、填空题(本大题共7小题,每小题2分,共14分) 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 1.线性旋转变压器正常工作时,其输出电压与转子转角在一定转角范围内成________。 2.一个圆形旋转磁场可以用两个等幅脉振磁场来表示,这两个等幅脉振磁场在时间上彼此有________的相位差。 3.变压器是一种________电机,它可将一种型式的电信号转换成另一种型式的电信号。 4.控制式自整角机的比电压大,就是失调同样的角度所获得的信号电压大,系统的灵敏度就________。 5.平板型直线感应电机的运动方式可以是固定初级,让次级运动,此称为________。

控制电机考试复习题

第一章 1. 在转速、电流双闭环系统中,速度调节器有哪些作用?其输出限幅值应按什么要求来调整?电流调节器有哪些作用?其输出限幅值应如何调整?答: 速度调节器用于对电机转速进行控制,以保障:①调速精度,做到静态无差;②机械特性硬,满足负载要求。 速度调节器输出限幅值应按调速系统允许最大电流来调整,以确保系统运行安全(过电流保护) 电流调节器实现对电流的控制,以保障:①精确满足负载转矩大小要求(通过电流控 制);②调速的快速动态特性(转矩的快速响应)。 电流调节器的输出限幅作为可控整流器晶闸管的移相触发电压,其限幅值决定了触发角的移相围,故应按αmin ―αmax 来调整。 2.在转速、电流双闭环调速系统中,出现电网电压波动与负载扰动时,各是哪个调节器起主要调节作用?答: (1) 电网电压波动:影响整流电压Ud ,整流电流Id,反映到控制信号即ufi,它从电流环介入,故电流调节器起主要作用。 (2)负载扰动:负载TL的变化将影响转矩平衡关系,继而影响转速ωr,n,反映到控制信号即ufn,它从速度环介入,故速度调节器起主要作用 3. 双闭环调速系统正常工作时,调节什么参数可以改变电动机转速?如果速度闭环的转速反馈线突然断掉,会发生什么现象?电动机还能否调速?答:(1)双闭环调速系统正常工作时,只有调节速度给定信号ug才可以改变电动机转速。而改变速度调节器的参数(如比例系数,积分时间常数)均无作用,改变负载大小也不能影响转速,因为是速度闭环系统,不论负载大小均速度无差。 (2)转速反馈线突然断掉时,ufn=0,使△un=ug-ufn=ug很大,速度调节器饱各限幅输出,调速系统以最大电流、最大转矩加速,直至电磁转矩与负载转矩、阻尼转矩相平衡,达到最高转速而恒定,故电动机不可调速。 5. 在直流可逆调速系统中,主回路为何需要双桥反并联? 答: 在直流可逆系统中,要求电磁转矩具有两种方向,以实现四象限运行。 单桥只能提供单一方向电枢电流→产生单一方向电磁转矩; 双桥反并联才能提供两个方向电枢电流,产生两个方向电磁转矩,构成可逆系统主电路。.反并联时为何会出现环流?限制环流有哪些有效方法?各有什么特点?答:两桥反并联且同时整流时, 产生的整流电压会不经直流电机而顺串短路,因无电阻限流,会形成巨大环流。 限制环流的有效办法(对策)是: 1. 极性互顶:一桥整流、一桥逆变。 2. 11.为什么直流PWM变换器-电动机系统比相控整流器-电动机系统能够获得更好的动态性能?答 1. PWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度,直流成分没有受到破坏,也就是说其最大值=峰值是不变的,变的是平均值; 2. 相控整流,是由交流整流得到的直流,虽然也是平均值在变,但是其最大值、峰值

控制电机 课后答案

控制电机课后答案 第二章 1.为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势?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。 2.如果图2-1中的电枢反时针方向旋转,试问元件电势的方向和A、B电刷的极性如何? 答:在图示瞬时,N极下导体ab中电势的方向由b指向a,S极下导体cd中电势由d指向c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触,电刷B与线圈的d端相接触,故此时A电刷为正,B电刷为负。 3.为了获得最大的直流电势,电刷应放在什么位置?为什么端部对称的鼓形绕组(见图2-3)的电刷放在磁极轴线上? 答:放在磁极轴线上。 具体见P9-10 4.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:转速越高,负载电阻越小,电枢电流越大,电枢反应的 去磁作用越强,磁通被削弱得越多,输出特性偏离直线越远, 线性误差越大,为了减少电枢反应对输出特性的影响,直流 测速发电机的转速不得超过规定的最高转速,负载电阻不能 低于最小负载电阻值,以保证线性误差在限度的范围内。而 且换向周期与转速成反比,电机转速越高,元件的换向周期 越短;e L正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析,e L必正比转速的平方,即e L∝n2。同样可以证明e a∝n2。因此,换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比,使输出特性呈现非线性。所以,直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。为了改善线性度,采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用,即规定了最高工作转速。 5.如果电刷通过换向器所连接的导体不在几何中性线上,而在偏离几何中性线α角的直线上,如图2-29所示,试综合应用所学的知识,分析在此情况下对测速机正、反转的输出特性的影响。(提示:在图中作一辅助线。)正反向特性不一致。 思路:假设是逆时针转,图见P7图2-1。 本来中性面是没有切割磁感线的,但是现在偏一个角,虽然还是没有切割磁感线但是却有电流通过,根据右手定则判断在偏角直线产生的感应磁场与原来的磁场方向相比较判断影响。 6.具有16个槽,16个换向片的两极直流发电机结构如图2-30所示。

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