自动控制元件及线路课后题答案

第三章1.单相绕组通入直流电形成恒定磁场，气隙磁密基波在空间按正弦分布，位置和大小不随时间变化。单相绕组通入交流电形成脉振磁场，基波在空间按正余弦分布，位置（对称轴、幅值位置）固定，振幅（大小与符号）随时间正弦变化。两相对称绕组通入两相对称电流形成圆形旋转磁场，在空间按正弦分布，波形最大幅值不变，幅值所在位置随时间匀速变化。2.两相伺服电动机通常是椭圆旋转磁场。两相对称绕组通相位相同的交流电流形成脉振磁场。3.两相绕组上的电压和电流应具备相位差。电压和匝数成正比，电流和匝数成反比。4.使一相绕组上电流或电压相位改变。ffccWIWI901805.旋转磁场的转速就是同步转速。50Hz，6极1000r/min6.异步电机空载转速应略低或低于同步转速。s60=fnp2463000r/min1500r/min1000r/min极极极1500-1200==20%1500s0=1200r/minn4极电机7.当电机的轴被卡住不动，定子绕组仍加额定电压，为什么转子电流会很大？伺服电动机从启动到运转时，转子绕组电流的频率、电势及电抗会有什么变化？为什么会有这些变化？7.1）转子不动时，n=0，s=1，模拟电阻等效电路中转子电路阻抗最小，只有转子本身的电阻和漏抗，故电流很大。从物理角度看，转子不动时，转子与磁场间相对速度最高，感应电势最大，故电流也最大。'21-=0srs7.2）物理定性解释：转子电流频率取决于转子和磁场的相对转速，转子转速越高，相对转速越低，导致转子电流频率越低，因此使感应电势和感抗越小。s:0,:10nns2s2m2=(=4.44):0EsEEfWΦE211=:0fsff2s22s2222=(==2π):0xsxxωLfLx8.当有效信号系数αe从0～1变化时，电机磁场的椭圆度怎样变化？被分解成的正、反向旋转磁场的大小怎样变化？解椭圆度变小，α变大，正转磁场变大，反转磁场变小。e:01αe:01αfm12++αB=B+-BBeαα:01αfm1-2-αB=B9.两相电机空载运转时，当一相控制信号为0(Ic=0或Uc=0），转子仍旋不止，就称为自转。两相伺服电动机单相供电时，机械特性应分布在2、4象限（不在1、3象限），且通过s=1,n=0及T=0的坐标原点。10.转子电阻大可使1）圆形旋转磁场时的机械特性在第1象限是下垂的，在0→ns内可稳定运行。2）避免单相自转现象。3）机械特性线性度好。转子电阻过大，效率太低，电机发热；堵转转矩过小。11.为了保持电机的电磁转矩等性能不变，应尽量使m不变。若f1下降，同时保持U1成比例下降即U1/f1不变，则m可基本不变。若f1下降而U1不变，则m增加，将使电流迅速增加，导致电机过热损坏。12.增加很大，导致I0增加很多，从而I1增加很多，I1可增大到额定值的10倍以上。又解：转子从定子取出后，定子绕组就是1个电感，电阻和电感都很小，所以电流很大。2211111cos,44.4ICTkWfEUmmwΦΦ10IIRmmmRIfWfWEU02111144.444.4mR第四章•1.异步运行时，鼠笼转子转速，产生转矩。若较大，定转子磁场轴线夹角θ随t迅速增加，由，转矩是t的周期函数，短时间内的平均转矩为零，永磁体不产生转矩。同步运行时，，鼠笼转子与磁场相对静止，无转矩。由，，T0。•2.电机起动及较大时，鼠笼转子产生电磁转矩带动转子加速前进，使。•3.磁力线产生的转矩互相抵消，总转矩为零。•4.异步状态，snnnnssinKTsnn900sinKTnnssnn。，或，09002sinTKT不变。不变，故sinsinmmKKT　可变。可变，故　同步状态，　sin0KTm•5.磁滞转矩与磁场转动方向同向。涡流转矩与异步电动机转矩相同，也与同向。所以交流电机中磁滞转矩与涡流转矩与及n同向，与电磁转矩同向，是有用转矩。•直流电机电枢铁心中的磁通也是变化的，所以也有涡流转矩与磁滞转矩。图中外磁场本是不动的，转子以转速n转动，电磁转矩同向。为判定磁滞转矩与涡流转矩方向，设转子不动，外磁场以相反方向转动，如，两种转矩T的方向同，与转子转动方向n及电磁转矩反向，是制动转矩，是阻转矩。•涡流转矩方向还可如下判定，先用右手定则求感应电流，再由左手定则求受力方向，与n反向。snsnsnemTnTem与snsnemT•8.步进电机最大输出转矩与运行频率的关系称为运行矩频特性。起动频率与负载转矩的关系是起动矩频特性，起动频率与负载转动惯量的关系是起动惯频特性。在负载条件下能无失步运行的最高控制频率称为运行频率。12.步进电动机的驱动器包括哪些主要部分？它们的主要功能是什么？驱动器包括脉冲分配器与功率放大器。脉冲分配器接收控制脉冲和方向信号，并按要求的状态顺序产生各相控制绕组导通或截止的信号。功率放大器包括信号放大器与处理、保护电路，推动放大级和功率输出级。功放输出级直接与步进电机各相绕组连接，直接向绕组提供所要的电压、电流。13.步进电动机的功率放大电路有哪几种常用类型？它们各有什么特点？单电压功放电路：线路简单，功放元件少，成本低。效率低。用于小功率及要求不高的场合。高低压切换型：有较大的动态输出转矩，运行矩频特性好，提高运行频率，功耗较少。低频时振动噪声较大。细分功放电路：可得到更小的步矩角，并明显减小电机的振动、噪声，改善低频性能。•现代的先进步进电机驱动器一般同时包括细分、恒流斩波、升频升压等电路。第九章•1.产生误差的主要原因是负载电流磁势的交轴分量。可采用负边补偿和原边补偿消除误差。•2.线性旋变接线图•3.旋变发送机和变压器的转角分别为。旋变变压器定子磁密与定子绕组轴线的夹角为，与转子绕组轴线的夹角为，与的夹角为。所以中的感应电势有效值为故可测出两轴转角差。21和'3'1ss1'4'2RR)(9021'3'1RR21'4'2RRsin)sin()](90cos['21'21''24RRRREEEE