控制電機 第二版 楊渝欽主編 習題解答

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1、第一章 習題解答 1-2 答：由 n=Ua/Ce-RaTem/CeCt2,以及 =NUf/RmZ 可知： （ 1） Uf 機械特性斜率 Tst （ 2） Uf調(diào)節(jié)特性斜率 調(diào)節(jié)范圍減小。 1-12 解： n Ua 0.2Tem 4 49 1500 Tem 3000 Ua1 Ua2 VU UUU VU T KK R K U T KK R K a aaa a e m N te a e a e m N te a e 1 10 3 00 0 20 3 00 01 50 0 449 20 2.0 4 2 212 1 1 1-14解 ： WT T TT T TTT TTT WPT TPP VnKEU n

2、RIU K RInKRIEU C eaa aaa e aaeaaaa 13.6pp 103.1 2 0 12.12106.2 4500 60 2 7512.012.0110p )2( 1014500 4500 101 : 4500 101 4500 7512.0110 :)1( 102010 21em 2010 2em 2em2012 12101em 1em 2 1em 1em 2 1em1u1 1 11 111 ， 空載時： 發(fā)電機 電動機 m i n/r3843n 575n 4500 101 75n 4500 101 110 26.1257575110 pppp 2a 1a 2 2a 1a

3、 2 1a 22u20101u1 I I III PP CC 負載時： 1-15解 ： 1048.0 35.52 1 /1 )( 048.0 101.19102 10758 5.04.2 4.2 5.2 900 010224 101.1955.9 102 120 00 240 0 33 5 3 3 3 0 SS K sF KK JR I nKU R KKK n U K m e te a m a ea a eet a e 1-3解 ： 度，且相位相差應使 為零，即不能，條件是負序電流 90 1 102 12000 2400 ff 3 0 N N U U n U K CC a e 1-6答 ：優(yōu)點

4、 :(1)機械特性更接近線性化 （ 2）能防自轉(zhuǎn) 缺點 : (1)機電時間常數(shù)增加 （ 2）效率和材料利用率降低 1-7答 ： 若轉(zhuǎn)子電阻較小，兩相伺服電動機的機械特性 如圖 (a)當電動機正向旋轉(zhuǎn)，即 Sl時， 12 0emT T T 只要負載轉(zhuǎn)矩小于最大電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子仍能繼續(xù)運 轉(zhuǎn)，并不會因控制電壓的消失而停轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱作 “自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。 措施見教材 p44 1-13解 ： 滿足要求,3024 10228.64406044060 1006.044060 6 msms KK JR KK R KK R T KK R K U n te a m te a te a em te a e a 1-1

5、6解 ： 16 1 )1(, 17 16 )1(, 17 4 17 4 55.9 2 55.9 2 )1( 2ko 1ko 22 2 r m k r m kcck 2 3 22 2 r m k r m kscck 2 ck 2 ck 2ko 1ko 2 ck 2 ck 2 2 1 2ko 2 2 1 1ko T T s X XR RX XXXX s X X X XR RX RRRR X R T T R R X Z U n T R Z U n T mc mcr rmc mc mc mc mcr rmc r m k cks r m k cks 幅控相制時 磁場，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩幅值控制時，圓形旋轉(zhuǎn) 4 1

6、 ,17 17 4 4 4 17 4 17 )2( 2 r m k 2 r m k 222 R X X X R R R R R X XR X ca mc mc ck ck ck ckck ca 103.0 85.2 )()3( 103.0 7.5 )()2( 1025.0 73.2 1104 7.0 60 2 1 /1 )( )( )( 110 300 0 1 506060 )1( 20 55 p pF p pF p p T Jn U n S K pU p pF VUU p f n C C U U ko s c s m e C cNc s 1-18解 ： 第二章 習題解答 太小。速不能太高，負

7、載不能相對誤差變大。所以轉(zhuǎn) 太小都會使得輸出電壓無論速度太大還是負載 知答：由 : 1 1 12 Kn R U l 所以與轉(zhuǎn)速無關。磁通的交換周期一致， 越高，而頻率只與。所以他們的電壓輸出切割磁力線的速度越快 ，轉(zhuǎn)速越快機輸出電壓為切割電勢答：因交流異步測速電42 rm m 32 162 :52 U U U 的影響。線性誤差、勵磁電源和溫度變化、剩余電壓 、直軸磁通的變化生的誤差原因有：答：異步測速發(fā)電機產(chǎn) 制成。和溫度系數(shù)較低的材料通常應選用電阻率較大 輸出特性和控制精度小，以獲得良好的線性電機電阻大，轉(zhuǎn)動慣量 要求比伺服存在區(qū)別：測速發(fā)電機不能互換使用。因兩者答 第三章 習題解答 等而方

8、向相反。相同，交軸分量大小相 量大小相等而方向發(fā)送機與接收機直軸分 ）直軸分量小有關置角無關，僅與失調(diào)角 機的位其大小與發(fā)送機和接收脈振磁勢： 為空間整步繞組中合成磁勢 機和接收機答：力矩式自整角發(fā)送 )3 2 )1 2 s i n 2 3 13 m2 FF 2 c os120 2 c os2 2 c os120 2 c os2 2 c os 2 c os2 120c os 120c os c os 120c os 120c os c os 180 180 33 21 c 21 b 21 a 2c2 2b2 2a2 1c1 1b1 1a1 ）（ ）（ （接） ）（ ）（發(fā)） ）（ ）（ 度相位

9、差。 度，則感應電勢也存在差可認為兩勵磁電源相位 磁繞組電源接反，則答：發(fā)送機或接收機勵 EE EE EE EE EE EE EE EE EE 2 c os120 2 c os 2 c os120 2 c os 2 c os 2 c os 2 c os120 2 c os 2 c os120 2 c os 2 c os 2 c os 21 2c1c 21 2b1b 21 2a1a 21 c 21 b 21 a ）（ ）（ ）（ ）（ m m m FFF FFF FFF II II II 到不了協(xié)調(diào)位置。 保持在初始位置，相同說明，失調(diào)角永遠交軸分量大小相同方向 相互抵消。相反說明直軸電樞反應直

10、軸分量大小相同方向 s i n 4 3 )120s i n ()120s i n (s i n s i n 4 3 )120s i n ()120s i n (s i n )c os1( 4 3 )120c os ()120c os (c os )c os1( 4 3 )120c os ()120c os (c os m 22c22b22a2q m 11c11b11a1q m 22c22b22a2d m 11c11b11a1d F FFFF F FFFF F FFFF F FFFF 出結論。按上題步驟繼續(xù)推導得 （接） ）（ ）（發(fā)） ）（ ）（ 答： 2 12 0 s 2 12 0 s2 2

11、 24 0 s 2 s2 2 12 0 s 2 12 0 s2 12 0c o s 12 0c o s c o s 12 0c o s 12 0c o s c o s 43 21 12c 21 12b 21 12a 2c2 2b2 2a2 1c1 1b1 1a1 ininEEEE ininEEEE ininEEEE EE EE EE EE EE EE ca bc ab 出結論。按上題步驟繼續(xù)推導得 ）（ （接） ）（ ）（發(fā)） ）（ ）（ 相開路答：假設 2 s 2 12 0 s2 2 s12 0- 2 s2 0 12 0c o s 12 0c o s c o s 12 0c o s 12 0

12、c o s c o s a53 21 1c2c 21 1b2b a 2c2 2b2 2a2 1c1 1b1 1a1 ininEEEE ininEEEE E EE EE EE EE EE EE c b 3-6答： 交軸阻尼繞組除了使自整角機的交軸短路阻 抗值減小外，還可以使整步繞組交軸短路阻抗中 的電阻分量 增大，電抗分量 減小。使自整機 得到合理的參數(shù)，從而比整步轉(zhuǎn)矩增大，精度提 高，力矩式自整角接收機中一般裝設交軸阻尼繞 組。 交軸阻尼繞組還可以抑制轉(zhuǎn)子振蕩，起到電氣阻 尼的作用。若從減小阻尼時間，避免不衰減的振 蕩發(fā)生，往往也要增大交軸短路電阻。 3-8答： 自整角變壓器三相整步繞組的空間

13、 合成磁勢 F2的大小與失調(diào)角 無關，并等 于每相最大磁勢幅值的 1.5倍。而合成磁勢 的空間位置則由失調(diào)角 所決定。 4-1答： 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器在負載時輸出電壓發(fā)生畸變， 其原因在于負載電流產(chǎn)生的交軸磁場。為了消除輸出電壓 的畸變，就必須在負載時對電機中的交軸磁勢予以補償。 通?？梢圆捎枚蝹妊a償和一次側補償兩種方法 。 4-2答： 二次側對稱補償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器其輸 入阻抗不隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的改變而變化，這是應用二 次側對稱補償時的優(yōu)點，但必須使正、余弦輸出 繞組的負載阻抗保持相等。對于變動的負載阻抗 時，二次側對稱補償就不易實現(xiàn)。 采用一次側對稱補償時，勵磁繞組電流隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的 改變而變化

14、，相應輸入功率和輸入阻抗也都隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角而 改變。這時，輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈正弦函數(shù)變化，且不 受負載阻抗變動的影響，這是 次側對稱補償?shù)膬?yōu)點。 第四章 習題解答 4-3答：一次側補償?shù)?線性旋轉(zhuǎn)變壓器接線 圖如下。當正弦輸出 繞組開路時，并選取 了最佳變比 Ku，則在 一定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)輸 出電壓 Ur10和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 角 能滿足線性函數(shù)關 系。 c o s1 s i n 110 u fu rr K UKEU 4-4答：產(chǎn)生誤差的原因： 當繞組中有電流通過時，它產(chǎn)生的磁勢在空間為非正弦分 布，引起磁場的繞組諧波。 因定、轉(zhuǎn)子鐵心齒槽的影響，引起繞組中感應電勢的齒諧。 因鐵心磁路的飽和影響，使電機中氣

15、隙磁通密度在空間為 非正弦分布，由此引起諧波電勢。 材料和制造工藝的影響。 (如定、轉(zhuǎn)子偏心，引起氣隙不 均勻；鐵心沖片上齒槽分度不均勻，造成兩套繞組不對稱 等。） 在實際使用時，由于接入電機的阻抗未能完全滿足補償條 件而使電機中存在著交軸磁場，造成輸出電壓的誤差。 設計旋轉(zhuǎn)變壓器時，應從精度要求出發(fā)來選擇繞組的型式，定、 轉(zhuǎn)子的齒槽配合，鐵芯的材料和電機中各部分的磁通密度大小相 等，保證電機氣隙磁場按正弦規(guī)律分布。 4-6答：令 Uy=a， Ux=b 1uK a r c ta n y x U U 4-6答：將下圖中的放大器 與伺服電機改接到余弦輸 出繞組。 a r c s in f U U

16、4-7答：將正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器按下圖接線，則輸出電壓方程 如下，即構成了感應移向控制器。加補償繞組是為了消除 移向控制器的誤差。 )45( 20 2 )45s i n ()45 c o s ( 2 1 )c o s( s i ns i n ojfuoofu fu e UK j UK j j UKU 第五章 習題解答 ms f T Hz J TZ f Z Z Z sm 5 201 11 201 10725.1 686.040 2 1 2 1 2 ,40 33 360 m 360 65 48 5.15 360 m 360 m 360 25 0 0 5 r0 0 s r s r r s 解： 解： 5

17、-7答：反應式步進電機起動頻率與脈沖的間隔時間、步距 角、最大靜轉(zhuǎn)矩值、電路時間常數(shù)、電機內(nèi)部或外部阻尼 轉(zhuǎn)矩有關。 5-9答：負載轉(zhuǎn)動慣量會影響步進電機的起動頻率，轉(zhuǎn)動慣 量越高則起動頻率越低，電機越易失步。連續(xù)運行時轉(zhuǎn)動 慣量升高則起動頻率先降低后升高至一穩(wěn)定點。 5-10答：低頻共振現(xiàn)象：如果脈沖頻率等于電動機的自然 頻率 ,則在第一脈沖間隔時間內(nèi) ,轉(zhuǎn)子恰好振蕩一個周期 ,即 轉(zhuǎn)子角位移又回到接近零的位置 .在這一瞬間加入第二個脈 沖時 ,轉(zhuǎn)子因而離開新的平衡位置為二倍步距角 .其振幅為二 倍步距角了 ,但振動頻率不變 .這樣下去 ,轉(zhuǎn)子的振幅越來越 大 ,電機起動不起來 ,這種現(xiàn)象 .