第六章.控制用电机 6-1.当直流伺服电动机的励磁电压U1和控制电压（电枢电压）2不变时，如将负载转矩 减小，试问这时电枢电流I2,电磁转矩T和转速将怎样变化？ 答：当直流伺服电动机的励磁电压U1和控制电压（电枢电压）不变时，如将负载转矩 减小，则电枢电流I2和电磁转矩T都将随之减小，转速将随之增大。这是因为负载转矩T2 减小，T>T2,转速n将增大，电枢电势E随之增大，而电压不变，I2减小，T也减小。（答 毕#) 6-2.交流伺服电动机当控制电压为零时，为什么能够迅速停止？ 答：因为交流伺服电动机转子电阻很大，使发生最大电磁转矩的转差率sm>1。这样， 伺服电动机单相运行产生的合成转矩将和普通鼠笼转子的情况相反。转子电阻很大时，脉振 磁场分解的正、反相旋转磁场在s>1时产生的电磁转矩将比在s1。这样， 伺服电动机单相运行产生的合成转矩将和普通鼠笼转子的情况相反。转子电阻很大时，脉振 磁场分解的正、反相旋转磁场在s>1时产生的电磁转矩将比在s<1时产生的转矩大，所以 运行中，若交流伺服电动机控制电压为零，伺服电动机处于单相运行状态，此时与转子同向 的旋转磁场产生的转矩将小于与转子反向的旋转磁场产生的转矩。因而总的合成电磁转矩将 变成制动转矩，在电磁制动转矩的作用下，电动机就能够迅速停止。（答毕#） 6-5、电动机的单相绕组通入直流电流，单相绕组通入交流及两相绕组通入两相交流电流 各产生什么磁场？定子与转子间气隙的磁感应强度在空间怎样分布？在时间上又怎样变化？ 答：单相绕组通入直流电流，产生的是磁场方向不变的“直流”磁场：单相绕组通入交 流，产生的是脉振磁场：两相绕组通入两相交流电流，产生的是旋转磁场。定子与转子间气 隙的磁感应强度在空间的分布为“平顶波”。在时间上的变化为：“直流”磁场和旋转磁场幅 值不随时间变化：脉振磁场的幅值随时间按正弦规律变化。（答毕#） 6-6、一台400Hz的交流伺服电动机，当励磁电压U=110V,控制电压U20时，测得励磁 绕组的电流I=0.2A。若与励磁绕组并联一适当电容值的电容器后，测得总电流I的最小值
第六章．控制用电机 6-1.当直流伺服电动机的励磁电压 U1 和控制电压（电枢电压）U2 不变时，如将负载转矩 减小，试问这时电枢电流 I2，电磁转矩 T 和转速 n 将怎样变化？ 答：当直流伺服电动机的励磁电压 U1 和控制电压（电枢电压）U2 不变时，如将负载转矩 减小，则电枢电流 I2 和电磁转矩 T 都将随之减小，转速 n 将随之增大。这是因为负载转矩 T2 减小，T＞T2，转速 n 将增大，电枢电势 Ea 随之增大，而电压不变，I2 减小，T 也减小。（答 毕#） 6-2.交流伺服电动机当控制电压为零时，为什么能够迅速停止？ 答：因为交流伺服电动机转子电阻很大，使发生最大电磁转矩的转差率ｓm＞1。这样， 伺服电动机单相运行产生的合成转矩将和普通鼠笼转子的情况相反。转子电阻很大时，脉振 磁场分解的正、反相旋转磁场在ｓ＞1 时产生的电磁转矩将比在ｓ＜1 时产生的转矩大，所以 运行中，若交流伺服电动机控制电压为零，伺服电动机处于单相运行状态，此时与转子同向 的旋转磁场产生的转矩将小于与转子反向的旋转磁场产生的转矩。因而总的合成电磁转矩将 变成制动转矩，在电磁制动转矩的作用下，电动机就能够迅速停止。（答毕#） 6-3、改变交流伺服电动机的转动方向的方法有哪些？ 答：要改变交流伺服电动机的转动方向，可单独改变它的励磁绕组的接线（即，将其两 根引线脱开对调一下再接上）；或可单独改变它的控制绕组的接线（即，将其两根引线脱开对 调一下再接上）。也可不改变接线，仅通过控制装置，单使控制电压相位变反来实现。（答毕#） 6-4、交流伺服电动机当控制电压为零时，为什么能够迅速停止？ 答：因为交流伺服电动机转子电阻很大，使发生最大电磁转矩的转差率ｓm＞1。这样， 伺服电动机单相运行产生的合成转矩将和普通鼠笼转子的情况相反。转子电阻很大时，脉振 磁场分解的正、反相旋转磁场在ｓ＞1 时产生的电磁转矩将比在ｓ＜1 时产生的转矩大，所以 运行中，若交流伺服电动机控制电压为零，伺服电动机处于单相运行状态，此时与转子同向 的旋转磁场产生的转矩将小于与转子反向的旋转磁场产生的转矩。因而总的合成电磁转矩将 变成制动转矩，在电磁制动转矩的作用下，电动机就能够迅速停止。（答毕#） 6-5、电动机的单相绕组通入直流电流，单相绕组通入交流及两相绕组通入两相交流电流 各产生什么磁场？定子与转子间气隙的磁感应强度在空间怎样分布？在时间上又怎样变化？ 答：单相绕组通入直流电流，产生的是磁场方向不变的“直流”磁场；单相绕组通入交 流，产生的是脉振磁场；两相绕组通入两相交流电流，产生的是旋转磁场。定子与转子间气 隙的磁感应强度在空间的分布为“平顶波”。在时间上的变化为：“直流”磁场和旋转磁场幅 值不随时间变化；脉振磁场的幅值随时间按正弦规律变化。（答毕#） 6-6、一台 400Hz 的交流伺服电动机，当励磁电压 U1=110V，控制电压 U2=0 时，测得励磁 绕组的电流 I1=0.2A。若与励磁绕组并联一适当电容值的电容器后，测得总电流 I 的最小值
为0.1A。(1)试求励磁绕组的阻抗|Z1|和i,与0间相位差Φ1：(2)保证U,较U越前90°， 试计算图6-1-2中所串联的电容值。 解：(1)根据题意，并联一适当电容值的电容器C后，测得总电流I的最小值为0.1A 时，该回路处于并联谐振(R=L/C),谐振时回路总等效电阻为：RoL/(CR)=R=U/I=110/0.2: 谐振前，|Z1|=(R2+X2)2=110/0.1:于是Cos中1=R/(R2+X2)=0.5:Φ1=60°。 (2)要保证j,较i越前90°，Sin中=(1-Cos2中1)=0.75=R/(R2+X2):由于 R/(R2+X2)/2=0.5:2R2=1100:R2=550:∴.0.75(550+X2)=550:X2=0.25×550/0.75:X= (550/3)2≈13.54=1/(2πfC):C=1/(13.54×800π)≈29.3859μF。 答：(1)|Z1|和i,与0间相位差中1为60°：(2)所串联的电容值约为29.4μF。 (答毕#) 6-7、当直流伺服电动机的励磁电压U和控制电压（电枢电压）2不变时，如将负载转 矩减小，试问这时电枢电流I2,电磁转矩T和转速n将怎样变化？ 答：当直流伺服电动机的励磁电压U和控制电压（电枢电压）2不变时，如将负载转矩 减小，则电枢电流I2和电磁转矩T都将随之减小，转速将随之增大。这是因为负载转矩T2 减小，T>Tz,转速n将增大，电枢电势E随之增大，而电压不变，I2减小，T也减小。 (答毕#) 6-8、交流测速发电机的转子静止时有无电压输出？转动时为何输出电压与转速成正比， 但频率却与转速无关？何谓剩余电压和线性误差？ 答：当交流测速发电机的转子静止时，励磁绕组在其轴线方向上产生的脉振磁通与输出 绕组的轴线垂直，因而不能在输出绕组中感应电势，也就无电压输出。转动时测速发电机（杯 形)转子切割励磁绕组产生的脉振磁通，将在转子导体中感应电势、产生电流：此电流所产 生的转子磁通与输出绕组基本一致，输出绕组与转子这部分导体的关系就如变压器原副绕组 的关系一样，因而输出绕组将有电压输出。由于切割历次的转子导体感应的电势大小与励磁 磁通和转子转速成正比，励磁磁通是脉振磁通（幅值不变，频率为励磁电源频率），所以感应 的电势为交变电势，大小正比于转速，交变频率为励磁电源频率。再者，输出绕组的输出电 压与此感应电势（按变压器原理）成正比。于是，结论为：输出电压幅值与转速成正比，电 压的频率为励磁电源频率与转速无关。 剩余电压是指：交流测速发电机在额定励磁电压下，转速为零时输出的电压。虽然理论 上讲，转速为零输出的电压也为零。但实际上由于材料和工艺等方面的原因，剩余电压通常 很难为零。线性误差是指：输出电压与转速之间存在的非线性关系。这是因为上述的“成正 比”关系在分析中忽略了励磁电流的变化。实际上，测速发电机带负载后，输出绕组将流过 电流，此电流也将产生磁通，并影响励磁绕组，从而使励磁电流发生变化，进而破坏“成正 比”的线性关系，造成线性误差。（答毕#）
为 0.1A。（1）试求励磁绕组的阻抗︱Z1︱和 • I 1 与 • U 间相位差φ1；（2）保证 • U 1 较 • U 越前 90°， 试计算图 6-1-2 中所串联的电容值。 解：（1）根据题意，并联一适当电容值的电容器 C 后，测得总电流 I 的最小值为 0.1A 时，该回路处于并联谐振（R 2 =L/C），谐振时回路总等效电阻为：R0=L/（CR）=R=U1/I=110/0.2； 谐振前，︱Z1︱=（R 2 +XL 2）1/2 =110/0.1；于是 Cosφ1=R/（R 2 +XL 2）1/2 =0.5；φ1=60°。 （2）要保证 • U 1 较 • U 越前 90°，Sinφ=（1-Cos2φ1）1/2 =0.751/2 =R/（R 2 +XC 2）1/2；由于 R/（R 2 +XL 2） 1/2 =0.5；2R2 =1100；R 2 =550；∴0.75（550+XC 2）=550；XC 2 =0.25×550/0.75；XC= （550/3）1/2≈13.54=1/（2πfC）；C=1/（13.54×800π）≈29.3859μF。 答：（1）︱Z1︱和 • I 1 与 • U 间相位差φ1 为 60°；（2）所串联的电容值约为 29.4μF。 （答毕#） 6-7、当直流伺服电动机的励磁电压 U1 和控制电压（电枢电压）U2 不变时，如将负载转 矩减小，试问这时电枢电流 I2，电磁转矩 T 和转速 n 将怎样变化？ 答：当直流伺服电动机的励磁电压 U1 和控制电压（电枢电压）U2 不变时，如将负载转矩 减小，则电枢电流 I2 和电磁转矩 T 都将随之减小，转速 n 将随之增大。这是因为负载转矩 T2 减小，T＞T2，转速 n 将增大，电枢电势 Ea 随之增大，而电压不变，I2 减小，T 也减小。 （答毕#） 6-8、交流测速发电机的转子静止时有无电压输出？转动时为何输出电压与转速成正比， 但频率却与转速无关？何谓剩余电压和线性误差？ 答：当交流测速发电机的转子静止时，励磁绕组在其轴线方向上产生的脉振磁通与输出 绕组的轴线垂直，因而不能在输出绕组中感应电势，也就无电压输出。转动时测速发电机（杯 形）转子切割励磁绕组产生的脉振磁通，将在转子导体中感应电势、产生电流；此电流所产 生的转子磁通与输出绕组基本一致，输出绕组与转子这部分导体的关系就如变压器原副绕组 的关系一样，因而输出绕组将有电压输出。由于切割历次的转子导体感应的电势大小与励磁 磁通和转子转速成正比，励磁磁通是脉振磁通（幅值不变，频率为励磁电源频率），所以感应 的电势为交变电势，大小正比于转速，交变频率为励磁电源频率。再者，输出绕组的输出电 压与此感应电势（按变压器原理）成正比。于是，结论为：输出电压幅值与转速成正比，电 压的频率为励磁电源频率与转速无关。 剩余电压是指：交流测速发电机在额定励磁电压下，转速为零时输出的电压。虽然理论 上讲，转速为零输出的电压也为零。但实际上由于材料和工艺等方面的原因，剩余电压通常 很难为零。线性误差是指：输出电压与转速之间存在的非线性关系。这是因为上述的“成正 比”关系在分析中忽略了励磁电流的变化。实际上，测速发电机带负载后，输出绕组将流过 电流，此电流也将产生磁通，并影响励磁绕组，从而使励磁电流发生变化，进而破坏“成正 比”的线性关系，造成线性误差。（答毕#）
6-9、什么是步进电动机的步距角？什么是单三拍通电方式？ 答：步进电动机每次通电工作其转子都将相应转动一个角度，这一过程称为称为一步， 工作时每一步步进电动机转子转过的角度称为步进电动机的步距角。步进电动机从一相绕组 通电换接到另一相绕组通电称为“一拍”，每次只有一个绕组通电用“单”以示区别于每次有 两个的“双”。所谓“单三拍”通电方式是指：步进电动机每次只有一个绕组通电，且完成一 个轮流通电的周期需要三拍的工作方式。（答毕#）
6-9、什么是步进电动机的步距角？什么是单三拍通电方式？ 答：步进电动机每次通电工作其转子都将相应转动一个角度，这一过程称为称为一步， 工作时每一步步进电动机转子转过的角度称为步进电动机的步距角。步进电动机从一相绕组 通电换接到另一相绕组通电称为“一拍”，每次只有一个绕组通电用“单”以示区别于每次有 两个的“双”。所谓“单三拍”通电方式是指：步进电动机每次只有一个绕组通电，且完成一 个轮流通电的周期需要三拍的工作方式。（答毕#）