控制电机与应用复习题2new1、 自动控制系统对伺服电动机的基本要求是什么？P8㈠ 宽广的调速范围伺服电动机的转速随着控制电压的改变能在宽广的范围内连续调节.㈡ 机械特性和调节特性均为线性伺服电动机的机械特性是指控制电压一定时，转速随转矩的变化关系；调节特性是指电机转矩一定时，转速随控制电压的变化关系线性的机械特性和调节特性有利于提高自动控制系统的动态精度㈢ 无“自转”现象伺服电动机在控制电压为零时能立即自行停转㈣ 快速响应.电机的机电时间常数要小，相应地伺服电动机要有较大的堵转转矩和较小的转动惯量.这样，电机的转速便能随着控制电压的改变而迅速变化.2、 直流伺服电动机电枢控制时始动电压是什么?与负载转矩大小有什么关系？P12调节特性曲线与横轴的交点，就表示在某一电磁转矩（若略去电动机的空载损耗，则为负载转矩值）时电动机的始动电压若转矩一定时，电机的控制电压大于相应的始动电压,电动机便能启动并达到某一转速；反之，控制电压小于相应的始动电压,则这时电动机所能产生的最大电磁转矩仍小于所要求的转矩值，就不能起动3、 直流伺服电动机有哪两种过渡过程?产生的原因是什么？影响机械时间常数大小的因素有哪些?P12，P15若电动机在电枢外施控制电压前处于停转状态.则当电枢外施阶跃电压后，由于电枢绕组有电感，电枢电流Ia不能突然增长，因此有一个电气过渡过程，相应电磁转矩Tem的增长也有一个过程。
在电磁转矩的作用下，电机从停转状态逐渐加速，由于电枢有一定的转动惯量，电机的转速从零增长到稳定转速又需要一定的时间，因而还有一个机械过渡过程.影响机械时间常数大小的因素有①它与电机电枢的转动惯量J的大小成正比②它与电机的每级气隙磁通Φ的平方成反比③它与电枢电阻Ra的大小成正比4、 两相伺服电动机的控制方式有几种？说明控制方法P251）幅值控制：这种控制方式是通过调节控制电压的大小来改变电机的转速，而控制电压与励磁电压之间的相位角始终保持90度电角度当控制电压=0时,电机停转，即n=02）相位控制:这种控制方式是通过调节控制电压的相位（即调节控制电压与励磁电压之间的相位角）来改变电机的转速，控制电压的幅值保持不变当=0时,电机停转，即n=0.3）幅值—-相位控制（电容控制）:这种控制方式是将励磁绕组串联电容C以后，接到稳压电源上，这时励磁绕组电压=-，而控制绕组上仍外施控制电压，的相位始终与相同 若控制电压=0时,电机便停转.这是一种复制和相位的复合控制方式.这种控制方式是利用串联电容器来分相5、 幅值控制时的交流伺服电动机，什么条件下电机气隙磁动势为圆形旋转磁动势？其理想空载转速是多少？P31有效信号系数=1时产生圆形旋转磁场。
当理想空载时,=0，理想空载转速为n=,由此式可知：只有当,即圆形旋转磁场时，电动机的理想空载转速才能达到同步转速,〈16、 交、直流伺服电动机怎样实现改变控制信号而反转的？P44交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动.当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转直流伺服电动机在一定负载转矩下，当磁通不变时，如果升高电枢电压，电机的转速就升高；反之，降低电枢电压，转速就下降；当Uc＝0 时，电动机立即停转要电动机反转,可改变电枢电压的极性7、 自动控制系统对测速发电机的主要要求是什么？P501） 输出特性呈正比关系并保持稳定，这就是指测速发电机的输出电压与转速保持严格的正比关系，且不随外界条件的变化而发生变化2） 点击的转动惯量要小，以保证反应迅速3） 点击的灵敏度要高，这就是指测速发电机和输出电压对转速的反应灵敏，即测速发电机的输出特性斜率要大,还要求它对无线电通信的干扰要小，噪声小，结构简单,工作可靠，体积小和重量轻等8、 直流测速发电机产生误差的原因和改进方法。
P52①电枢反应 ⑴对电磁式直流测速发电机，可以在定子磁极上安装补偿绕组⑵在设计时，应选取较小的线负荷,并适当加大电机的气隙⑶在使用时，负载电阻不应小于规定值②电刷接触压降 在直流测速发电机中采用接触压降较小的铜-石墨电刷③温度的影响 实际使用时可在直流测速发电机的励磁绕组回路中串联一个较大电阻值的附加电阻，附加电阻可用温度系数较低的材料烧制成；设计时也可使电机磁路处于较饱和状态④纹波影响⑴使每支路对的元件数尽可能多，并为奇数元件⑵使磁极的极弧宽度尽可能为整数倍电枢齿距⑶电机加工时应保证定、转子的同心度，尽量减小椭圆度⑷严格保证电刷位于中性线位置,并减小电刷的宽度，以减小气隙磁通的变化⑸采用银—石墨电刷,以改善电刷和换向器的滑动接触9、 为什么交流异步测速发电机通常采用非磁性空心杯转子？P56这种结构形式可使测速发电机输出特性有较高的精度,又因其转子的转动惯量较小，能够满足系统快速性的要求.同时,为了获得较好的线性输出特性并使其性能稳定,转子电阻要比空心杯转子两相伺服电动机更大10、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?P571） 转子不动（n=0)时，直轴脉震刺痛只能在空心杯转子中感应出变压器电势，因输出绕组的轴线和励磁绕组轴线空间位置相差90度电角度，它与直轴刺痛并无匝链，故不产生感应电势,输出电压为0.2） 转子转动后,即n不等于0，转子切歌直轴刺痛Id，并在转子杯中产生切歌电势Er，由于直轴刺痛Id为脉振磁通,电势Er亦为交变电势，其交变频率即为刺痛Id的脉振频率fo,它的大小应为Er=C2nId所以电势Er就与转子的速度n成正比关系与频率f无关11、交流测速发电机输出特性存性误差的主要原因是什么？P62+笔记1）直轴磁通的变化。
通过减小定子绕组的漏阻抗，增大转子电阻和减小电机的相对速度都可以使Bn＊2项减小,以保持输出电压和转速近似成正比关系2）剩余电压.剩余电压有两部分组成：一是固定分量,其值与转速位置无关;二是交变分量,其值与转子位置有关,当转子变化时，其值作周期性变化产生固定分量的原因:两相绕组不正交,磁路不对称，绕组匝间短路，绕阻端部电磁耦合，铁心片间短路等产生交变分量的原因：由于转子间的不对称性，如转子杯材料不均匀，杯壁厚度不一致等3）励磁电源和温度变化的影响电源电压幅值不稳定，会直接引起会直接引起输出特性的线性误差，而频率的变化会影响感抗和容抗得值，因而也会引起输出的线性误差和相位误差环境温度的变化和电机长时间工作的发热，会使定子绕组和环形杯转子的电阻以及磁性材料的性能发生变化，这会对电机的性能产生影响，使输出特性不稳定.为了使电机特性不受温度变化的影响，应采用温度补偿措施.12、自整角机按其使用要求的不同,分为哪两类？每一类的特点是什么？P73+笔记可分为力矩式自整角机和控制式自整角机力矩式自整角机的功用是直接达到转角随动的目的，即将机械角度变换为力矩输出，但无力矩放大作用，接收误差稍大，负载能力较差.只适用于轻载转矩及精度要求不太高的开环控制的伺服系统里.控制式自整角机的功用是作为角度和位置的检测元件,它可将机械角度转换为电信号或将角度的数字量转变为电压模拟量，而且精密程度较高。
常用于精密的闭环控制的伺服系统中13、为了提高力矩式自整角机的精度,通常采取哪几方面的措施？P76（1）三相整步绕组采用分布短距绕组或同心式不等匝绕组：（2）选定凸极转子适当的极弧长,以使气隙磁密的分布接近正弦波形：（3）选取较低的磁通密度4）定子铁心扭斜一个定子齿距，以降低齿谐波的影响14、力矩式自整角机磁势的性质P80（1)发送机和接收机中的直轴磁势分量,交轴磁势分量和合成磁势的大小,与发送机和接收机的位置角无关,反为失调角Q的函数（2）发送机和接收机整步绕组磁势的直轴分量均为负值，说明指轴电枢反应为去磁作用（3)发送机和接收机整步绕组磁势的直轴分量大小相等：方向相同:交轴分量大小相等,方向相反（4）发送机和接收机整步绕组的合成磁势，当失调角很小时,而在空间位置上几乎和交轴重合15、力矩式自整角机中,整步转矩的大小与失调角呈什么关系？整步转矩是怎样产生的？P81力矩式自整角机工作在同步回转状态，失调角为θ时，作用在电机轴上的电磁转矩即为整步转矩，又称为静态整步转矩T.它是由整步绕组中的电流和主磁场相互作用而产生的.作用在自整角机转子上的整步转矩为T=K1（ΦdFq-ΦqFd）当失调角甚小时,可以认为Fd≈0，此时整步转矩便可近似认为T=K1ΦdFq16、什么叫比整步转矩？ 什么叫比电压？P83+P95比整步转矩指力矩式自整角系统中,接收机与发送机的失调角为1度时轴上的输出转矩自整角变压器的比电压是指它与发送机处于协调位置附近，失调角为1度时的输出电压17、自整角变压器整步绕组磁势的性质.P92自整角变压器三相整步绕组的空间合成磁势F2的大小与失调角无关,并等于每相最大磁势幅值的1.5倍。
合成磁势的空间位置可由位置角和失调角两者所决定.18、自整角变压器的输出电压与失调角呈什么关系?实际使用时会带来什么缺点？如何改进？P921）输出电压U2为失调角余弦函数2）当失调角为0时,输出电压有最大值Ulm，而存在失调角后，输出电压反而减小当发送机转子由协调位置向不同方向偏转时，失调角虽有正负之分，但因COSq=COS(—q)，输出电压U2一样，便无法从自整角变压器的输出电压来判断发送机的转子实际的偏转方向.3）为了消除以上缺点，在实际使用自整角变压器时，总是先把转子由协调位置转动90度电角度,即取原定的交轴方向为零态的起始位置.这时由交轴磁场的输出绕组中感应电动势,输出电压为U2=U2mSINq与失调角q呈正弦函数关系19、正余弦旋转变压器在负载运行时,输出电压发生畸变的主要原因是什么?解决的方法是什么?P1101）其原因在于负载电流产生的交轴磁场，由于交轴磁场的影响,将会使正弦输出绕组中的合成感应电势Er1不再与转子转角a保持正弦函数关系同样也影响输出电压使之发生畸变2)为了消除输出电压的畸变，就必须在负载时对电机中的交轴磁势予以补偿.通常可以采用二次侧不长和一次侧补偿.20、正余弦旋转变压器采取一次侧、二次侧补偿的原理，补偿条件以及特点是什么？P113-P114二次侧补偿条件：必须使正余弦输出绕组的负载阻抗保持相等一次侧补偿条件：Zq=0，交轴绕组两端短接，Zq=Zi→A是一个与转子转角a无关的常量正余弦旋转变压器在负载时输出电压发生畸变的原因：在于负载电流产生的交轴磁场。
为了消除输出电压的畸变，就必须在负载时对电机中的交轴磁势予以补偿一次侧补偿：为了消除交轴磁场的影响，也可以在定子的交轴绕组中接入合适的负载阻抗，以达到完善解决交轴磁场对输出电压的影响这种方法称为一次侧补偿.励磁绕组外施单相交流电压励磁，交轴绕组中接入阻抗Zq，转子的正弦输出绕组中仍接有负载阻抗Zl1，另一个余弦输出绕组为开路各绕组的电压方程式 由上式可解出励磁绕组电流If，交轴电流和正弦输出绕组电流21、一次侧补偿的线性旋转变压器的工作原理.P119空载时线性旋转变压器的工作原理当励磁绕组和余弦绕组输出绕组串联后接到单相交流电源上,便有电流If通过这两个绕组，分别产生磁势Ff和Fr2.磁势Ff即为直轴磁势而磁势Fr2可分为两个分量：直轴分量磁势Fr2d=FrCOSa和交轴分量磁势Fr2q=Fr2Sina因交轴绕组短接作为一次测补偿,又忽略定、转子绕组的漏阻抗压降,即可认为交轴分量磁势Fr2q被完全抵消，电机中不在存在交轴磁场这样，在旋转变压器中只存在直轴磁。