控制电机 第二版 杨渝钦主编 习题解答

第一章 习题解答 1-2 答：由 n=Ua/Ce-RaTem/CeCt2,以及 =NUf/RmZ 可知： （ 1） Uf 机械特性斜率 Tst （ 2） Uf调节特性斜率 调节范围减小。 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 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 ， 空载时： 发电机 电动机 m i n/r3843n 575n 4500 101 75n 4500 101 110 26.1257575110 pppp 2a 1a 2 2a 1a 2 1a 22u20101u1 I I III PP CC 负载时： 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，且相位相差应使 为零，即不能，条件是负序电流 90 1 102 12000 2400 ff 3 0 N N U U n U K CC a e 1-6答 ：优点 :(1)机械特性更接近线性化 （ 2）能防自转 缺点 : (1)机电时间常数增加 （ 2）效率和材料利用率降低 1-7答 ： 若转子电阻较小，两相伺服电动机的机械特性 如图 (a)当电动机正向旋转，即 Sl时， 12 0emT T T 只要负载转矩小于最大电磁转矩，转子仍能继续运 转，并不会因控制电压的消失而停转。这种现象称作 “自转”现象。 措施见教材 p44 1-13解 ： 满足要求,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 1-16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 幅控相制时 磁场，堵转转矩幅值控制时，圆形旋转 4 1 ,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 习题解答 太小。速不能太高，负载不能相对误差变大。所以转 太小都会使得输出电压无论速度太大还是负载 知答：由 : 1 1 12 Kn R U l 所以与转速无关。磁通的交换周期一致， 越高，而频率只与。所以他们的电压输出切割磁力线的速度越快 ，转速越快机输出电压为切割电势答：因交流异步测速电42 rm m 32 162 :52 U U U 的影响。线性误差、励磁电源和温度变化、剩余电压 、直轴磁通的变化生的误差原因有：答：异步测速发电机产 制成。和温度系数较低的材料通常应选用电阻率较大 输出特性和控制精度小，以获得良好的线性电机电阻大，转动惯量 要求比伺服存在区别：测速发电机不能互换使用。因两者答 第三章 习题解答 等而方向相反。相同，交轴分量大小相 量大小相等而方向发送机与接收机直轴分 ）直轴分量小有关置角无关，仅与失调角 机的位其大小与发送机和接收脉振磁势： 为空间整步绕组中合成磁势 机和接收机答：力矩式自整角发送 )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） ）（ ）（发） ）（ ）（ 度相位差。 度，则感应电势也存在差可认为两励磁电源相位 磁绕组电源接反，则答：发送机或接收机励 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 到不了协调位置。 保持在初始位置，相同说明，失调角永远交轴分量大小相同方向 相互抵消。相反说明直轴电枢反应直轴分量大小相同方向 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 出结论。按上题步骤继续推导得 （接） ）（ ）（发） ）（ ）（ 答： 2 12 0 s 2 12 0 s2 2 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 出结论。按上题步骤继续推导得 ）（ （接） ）（ ）（发） ）（ ）（ 相开路答：假设 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 0c 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： 交轴阻尼绕组除了使自整角机的交轴短路阻 抗值减小外，还可以使整步绕组交轴短路阻抗中 的电阻分量 增大，电抗分量 减小。使自整机 得到合理的参数，从而比整步转矩增大，精度提 高，力矩式自整角接收机中一般装设交轴阻尼绕 组。 交轴阻尼绕组还可以抑制转子振荡，起到电气阻 尼的作用。若从减小阻尼时间，避免不衰减的振 荡发生，往往也要增大交轴短路电阻。 3-8答： 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。而合成磁势 的空间位置则由失调角 所决定。 4-1答： 正余弦旋转变压器在负载时输出电压发生畸变， 其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。 通常可以采用二次侧补偿和一次侧补偿两种方法 。 4-2答： 二次侧对称补偿的正余弦旋转变压器其输 入阻抗不随转子转角的改变而变化，这是应用二 次侧对称补偿时的优点，但必须使正、余弦输出 绕组的负载阻抗保持相等。对于变动的负载阻抗 时，二次侧对称补偿就不易实现。 采用一次侧对称补偿时，励磁绕组电流随转子转角的 改变而变化，相应输入功率和输入阻抗也都随转子转角而 改变。这时，输出电压随转子转角呈正弦函数变化，且不 受负载阻抗变动的影响，这是 次侧对称补偿的优点。 第四章 习题解答 4-3答：一次侧补偿的 线性旋转变压器接线 图如下。当正弦输出 绕组开路时，并选取 了最佳变比 Ku，则在 一定的转角范围内输 出电压 Ur10和转子转 角 能满足线性函数关 系。 c o s1 s i n 110 u fu rr K UKEU 4-4答：产生误差的原因： 当绕组中有电流通过时，它产生的磁势在空间为非正弦分 布，引起磁场的绕组谐波。 因定、转子铁心齿槽的影响，引起绕组中感应电势的齿谐。 因铁心磁路的饱和影响，使电机中气隙磁通密度在空间为 非正弦分布，由此引起谐波电势。 材料和制造工艺的影响。 (如定、转子偏心，引起气隙不 均匀；铁心冲片上齿槽分度不均匀，造成两套绕组不对称 等。） 在实际使用时，由于接入电机的阻抗未能完全满足补偿条 件而使电机中存在着交轴磁场，造成输出电压的误差。 设计旋转变压器时，应从精度要求出发来选择绕组的型式，定、 转子的齿槽配合，铁芯的材料和电机中各部分的磁通密度大小相 等，保证电机气隙磁场按正弦规律分布。 4-6答：令 Uy=a， Ux=b 1uK a r c ta n y x U U 4-6答：将下图中的放大器 与伺服电机改接到余弦输 出绕组。 a r c s in f U U 4-7答：将正余弦旋转变压器按下图接线，则输出电压方程 如下，即构成了感应移向控制器。加补偿绕组是为了消除 移向控制器的误差。 )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 习题解答 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： 5-7答：反应式步进电机起动频率与脉冲的间隔时间、步距 角、最大静转矩值、电路时间常数、电机内部或外部阻尼 转矩有关。 5-9答：负载转动惯量会影响步进电机的起动频率，转动惯 量越高则起动频率越低，电机越易失步。连续运行时转动 惯量升高则起动频率先降低后升高至一稳定点。 5-10答：低频共振现象：如果脉冲频率等于电动机的自然 频率 ,则在第一脉冲间隔时间内 ,转子恰好振荡一个周期 ,即 转子角位移又回到接近零的位置 .在这一瞬间加入第二个脉 冲时 ,转子因而离开新的平衡位置为二倍步距角 .其振幅为二 倍步距角了 ,但振动频率不变 .这样下去 ,转子的振幅越来越 大 ,电机起动不起来 ,这种现象 .