自动控制元件及线路试题及答案

自动控制元件第1页（共5页）一．（20分）1.1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/sV/(2eK摩擦转矩mN2.0fT，转动惯量3104Jkg•m2，电感02.0aLH。连续堵转时电流A51I，电压V201U。（1）求机电时间常数m，电磁时间常数e，连续堵转的电磁转矩1T。答案：33e1410s510s10NmmT，，（2）电枢电压2U=25V，求起动时的输出转矩20T和此电压对应的空载转速20。答案：202012.3Nm12.3rad/sT，（3）电机转速rad/s103，电磁转矩mN23T时，求电枢电压3U和输出转矩30T。答案：33024V1.8NmUT，（4）写出该电机的传递函数)(/)(sUsa。答案：（4）2()0.50.5()(0.041)(0.0051)0.000020.041asUsssss2．输入信号是电枢电压au，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(sIa，),(),(sTsEema及扰动力矩)(sTc。答案：3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。答案：4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？.优点：力矩大，控制容易。缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？5.减小涡流损耗。6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？6.钕铁硼。7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的eK、tK有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？7.etKK、大，电枢扁平状。二．（20分）1.异步电动机等效电路图中ssr1'2上的热损耗表示什么？答案.电机一相绕组产生的机械功率。2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。答案.两相电流相位差：090两相电压相位差90º，幅值不等。3画出两相电机幅相控制时的电路图。4.绘出圆形旋转磁场时异步电动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。5．推导两相伺服电动机传递函数)(/)()(sUssG,并说明其中的参数与静态特性曲线的关系。答案：d(,)dTJUTt，()()()1sUGsUsJsT:U调节特性斜率。:T机械特性斜率。6．绘出三相异步电动机从基频向下变频调速时的机械特性。7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说明。答案：4.44UEfWΦ电机额定工作状态时铁心磁密接近饱和，如图。U不变，fI。电流过大，电机过热损坏。8．一台三相异步电动机空载转速是1450r/min，电源频率50Hz。这是几极电机？为什么？答案：4极，6021500r/minssfnpnp，三、（7分）1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。答案：sinemTK2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。答案：工作原理见图。()sin2mqmdTKRRmqmdRR、:交轴和直轴磁阻。3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能自行起动并具有较大的起动转矩？（磁滞同步电机）绘出它的机械特性曲线。四、（11分）1.步进电动机转角的大小取决于控制脉冲的（个数），转速大小取决于控制脉冲的（频率）。控制脉冲频率增高，步进电机的负载能力下降，主要原因是：绕组电感的影响。2.磁阻式步进电动机有A、B、C、D四相。绘出A和B极下，当A通电，B通电，和AB通电时，定子、转子齿的相对位置。3.磁阻式步进电动机小失调角时的传递函数（输出是转角θ）是：答案：2mrmrTzJTzBssJJ4.两相混合式步进电动机，产品说明书给出步距角为1.8°，若采用8细分驱动电路，步距角是（0.225º）。5.从用户使用角度看，在位置伺服系统中，全数字交流伺服系统与直流伺服电动机有什么不同之处？答案：数字交流伺服系统：控制简单，用脉冲做输入信号，直接控制位置。内部结构复杂，产生高频电压扰动。直流电动机：需要另外配置传感器，功率放大器，补偿电路组成系统。6.目前批量生产的无刷直流电动机(交流伺服电动机)常用的位置传感器有哪两类？答案：霍尔元件；旋转变压器，光电码盘2.两相绕组匝数都是W，电流分别为)90sin(2sin2tIitIifc，。证明合成磁场是圆形旋转磁场。（提示)sin()sin(cossin2）答案：22sin()sin()22cFkWItxkWItx22sin()sin()222sin()fcfFkWItxkWItxFFFkWItx