电机与运动控制新版系统第二版罗应立课后答案.doc

2-1 安培环路定律P11，磁路欧姆定律P12，电磁感应定律P19
不一定可以，由于磁路是非线性，存在饱和现象。
2-2磁阻和磁导与磁路磁导率、长度和截面积关于，其中磁导率取决于磁路饱和限度，即磁通密度大小。
2-3 Φ2＞Φ1    B2=B1
Φ2=Φ1     B1>B2
2-4 （1）如果工作时进入磁饱和区，设备发热加剧，影响设备正常运营。P15 P16
（2）
2-5 P24
2-6 （1）P23
（2）
2-7 P24
2-8 （1）瞬态值
（2）平均值
2-9 无功功率 铁心损耗 P37
2-10（1）P35 P39
（2）P42
2-11 P39 重置先后磁动势不变 P40
2-12 P37 大好
2-13 因素:①铁芯材质，磁路构造 ②磁感应强度 ③原边和副边绕线方式，顺序 ④线圈构造
2-14
2-15 增大
2-16 P42
2-17
2-18
E1=-j4*44fW1Φm
E2 =- j4*44fW2Φm
2-19

2-20 N1=W1 N2=W2

3-1
（1）换向器在直流电机中起什么作用?
答:在直流发电机中，换向器起整流作用，即把电枢绕组里交流电整流为直流电，在正、负电刷两端输出。在直流电动机中,换向器起逆变作用，即把电刷外电路中直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。
（2）直流电机主磁路由哪几某些构成？磁路未饱和时，励磁磁通势重要消耗在哪一某些上？
答：直流电机主磁路由如下途径构成：主磁极N 经定、转子间空气隙进入电枢铁心，再从电枢铁心出来经定、转子间空气隙进入相邻主磁极S，经定子铁心磁轭到达主磁极N，构成闭合途径。
励磁磁通势重要消耗在空气隙上。
3-2直流电机铭牌上额定功率是指什么功率？
答：对于直流发电机，是指输出电功率；对于直流电动机，是指输出机械功率。
3-3

3-4
直流发电机损耗重要有哪些?铁损耗存在于哪一某些，它随负载变化吗?电枢铜损耗随负载变化吗?
答：直流发电机损耗重要有：1 ) 励磁绕组铜损耗；( 2 ) 机械摩擦损耗；( 3) 铁损耗；( 4 )电枢铜损耗；( 5 ) 电刷损耗；( 6 ) 附加损耗。
铁损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率关于。当电机励磁电流和转速不变时，铁损耗也几乎不变。它与负载变化几乎没关于系。电枢铜损耗由电枢电流引起，当负载增长时，电枢电流同步增长，电枢铜损耗随之增长。电枢铜损耗与电枢电流平方成正比。
3-5 P55页
电枢电流，励磁电流
3-6 P57页
电动：n Te 同方向 发电： n Te 反方向
1.3电动 2.4发电 （1.2.3.4为 罗马数字）
为各量实际运动方向提供参照
3-7 1.略
2.是
3-8 略
3-9

3-10 1.先励磁再电枢
2.普通她励直流电动机为什么不能直接启动?采用什么启动办法比较好?
答:她 励直流电动机启动时由于电枢感应电动势Ea =CeΦn = 0 ，最初启动电流IS =URa，若直接启动，由于Ra 很小，IS 会十几倍甚至几十倍于额定电流，无法换向，同步也会过热，因而不能直接启动。比较好启动办法是减少电源电压启动，只要满足T≥ (1 .1～1 .2 ) TL 即可启动，这时IS ≤ Iamax 。启动过程中，随着转速不断升高逐渐提高电源电压，始终保持Ia ≤ Iamax 这个条件，直至U = UN ，启动便结束了。如果通过自动控制使启动过程中始终有Ia = Iama x 为最抱负。

3-11

3-12

她励直流电动机启动前，励磁绕组断线，启动时，在下面两种状况下会有什么后果:
(1 ) 空载启动;
(2 ) 负载启动，TL = TN 。
答:她励直流电动机励磁绕组断线，启动过程中磁通则为剩磁磁通，比ΦN 小诸多。
(1 ) 空载启动当最初启动电流IS ≤ Iamax 时，启动转矩TS 就会比空载转矩M0 大诸多，因而电动机可以启动，但启动过程结束后稳态转速则非常高，由于稳定运营时要满足Ea ≈UN ，Ea = CeΦn ，Φ 很小，n就很高，机械强度不容许，电动机会损坏。
(2 ) 负载启动，TL = TN当Ia ≤ Iama x 时，电磁转矩比负载转矩TL 小，电动机不启动。这样如果采用降压启动时，电源电压继续上升，电枢电流继续增大，电磁转矩T 继续增大，从动转矩来讲会达到不不大于1 .1 TN ，但是由于Φ很小，会使电枢电流远远超过Iamax ，不能换向，同步也会由于过热而损坏电动机。固然，用电枢串电阻启动成果也相似。
3-13 略
3-14略
3-15用电动机惯例时，她励直流电动机电磁功率PM=EaIa=TΩ<0，阐明了电动机电能量转换方向是机械功率转换成电功率，那么与否可以以为该电动机运营于回馈制动状态，或者说是一台她励直流发电机？为什么？
答：（1）她励直流电动机运营时PM<0，阐明T与n方向相反，因而电动机运营于制动状态。（2）制动运营状态涉及回馈制动运营、能耗制动运营、反接制动过程及倒拉反转等制动状态，而直流发电机状态仅仅是回馈制动运营这一种。
（3）因而，仅仅从PM<0阐明电动机是一台发电机看法是错误。
（4）运营于回馈制动运营状态条件是：① PM<0，②P1=UIa<0，也就是说，机械功率转变成电功率后还必要回送给电源。
3-16

3-17
3-18略
3-19
一台她励直流电动机PN=17kW，UN=110V，IN=185A，nN=1000r/min，已知电动机最大容许电流Imax=1.8IN，电动机拖动TL=0.8TN负载电动运营。试求：（1）采用能耗制动停车，电枢应串入多大电阻？（2）采用电压反接制动停车，电枢应串入多大电阻？
解：（1）

（2）

3-20
3-21 略

4-1为什么加负载后直流电动机转速会减少，它实质是什么？
答：当负载电流增大后，电枢电阻上压降增大，使E减小，导致转速n必然下降。实质是电枢电阻存在导致压降增大。
4-2什么叫调速范畴、静差率？它们之间有什么关系？如何才干扩大调速范畴？
①调速范畴——电动机在额定负载下调速时，容许最高转速与最低转速之比叫做调速范畴，用D表达，即
②静差率——当系统在某一转速下运营时，负载由抱负空载增长到额定值所相应转速降落与抱负空载转速之比，称作静差率S，即
③直流变压调速系统中调速范畴、静差率和额定速降之间关系为
④采用闭环控制方式，使转速降落可以大幅度下降，才干在保证静差率S不变前提下扩大调速范畴。

4-3直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械规定s=20%时，求系统调速范畴。
解：

（就是公式转换！）
4-4：

4-5

4-6
（1）

（2）

（3）

4-7

4-8 某调速系统开环放大系数为15时，额定负载下电动机速降为8 r/min，如果将开环放大系数提高到30，它转速降为多少？在同样静差率规定下，调速范畴可以扩大多少倍？
解：依照 ，在K= 15时，求出r/min
当K2=30时，求得
再依照 ，在同样静差率规定下答：如果开环放大系数提高到30，它转速降为4.13r/min；在同样静差率规定下，调速范畴可以扩大到1.94倍。
4-9

4-10 略
4-11

4-12

4-13

4.14

4-15
（2）.抑制负载转矩
（3）.可以。
4-16
区别是有无独立加速度环和补偿方式不同，前者是前馈补偿，后者是转速环补偿。
由于扰动计算机原理是加入了前馈补偿因此是前馈办法。
4-17 略4-18 略

5-1同步电机与异步电机在构造上有什么不同和相似之处？与她励直流电动机构造有何不同？
同步电机和异步电机定子绕组是相似，重要区别在于转子构造。同步电机转子上有直流励磁绕组，因此需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机转子是短路绕组，靠电磁感应产生电流。相比之下，同步电机较复杂，造价高。
她励直流电动机是运用换向器来自动变化线圈中电流方向，从而使线圈受力方向一致而持续旋转。
同步与异步电机由定子和转子构成，定子就是电磁铁，转子就是线圈。而定子和转子是采用同一电源，因此，定子和转子中电流方向变化总是同步，即线圈中电流方向变了，同步电磁铁中电流方向也变
5-2（1）鼠笼式异步电机鼠笼式转子如何产生感应电流从而变成磁铁？
当电动机三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一种旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而变成磁铁。
（2）鼠笼式异步电机能否工作在发电状态？该电机被原动机拖动旋转并在定子电端口接上无缘负载时电机与否可以发出电来？
可以工作在发电状态。
不能发出点电，缺少励磁电流。
（3）用原动机拖动永磁同步机电动机旋转，电端口接无缘负载，此时电动机能否做发电机用？为什么？
可以
原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相称于绕组导体反向切割励磁磁场）。由于电枢绕组与主磁场之间相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化三 相  对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。
5-3（1）异步电动机俩种转子构造和同步电动机俩种转子构造？
异步分为（鼠笼式）笼型转子和绕线型转子
（鼠笼式） 笼型转子是在转子铁芯槽中镶入铜条构成，工艺较简朴，功率因数较低。
绕线型转子是用绝缘导线做成三相绕组嵌入转子槽中，可以通过串接电阻减少启动电流和调速。功率因数较高。
同步 由定子和转子两大某些构成。 两种构造重要区别在转子上面 有凸极式和隐极式
同步电动机定子 同步电动机定子与异步电动机定子构造基本相似，由机座、定子铁芯、电枢绕组等构成。 于大型同步电动机，由于尺寸太大，硅钢片常制成扇形，然后对成圆形。
同步电动机转子 由磁极、转轴、阻尼绕组、滑环、电刷等构成，在电刷和滑环通入直流电励磁，产固定磁极。 依照容量大小和转速高低转子构造分凸极和隐极两种。
凸极特点 气隙不均匀，有明显磁极，转子铁芯短粗，合用于转速低于1000r/min，极对数p≥3电动机
隐极特点： 气隙均匀，无明显磁极，转子铁芯长细，合用于转速高于1500r/min，极对数p≤2电动机。
（2） 发电和电动状态下绕组相轴与否变化？
不懂得
（3）电机电角度和机械角度有什么关系？电角频率和机械角频率有什么关系？
电角度=机械角度×极对数
电角度就是定子电流频率 角速度相称于机械频率
电角频率w=np机械角频率Ω
5-4 (1)略
(2)略
5-5（1）单相整距线圈流过正弦电流产生磁动势是一种在空间呈矩形波分布脉振磁动势它既是时间函数又是空间函数即：矩形波振幅随时间以正弦电流频率按正弦规律变化而在任一时刻该矩形波自身又是在空间分布是空间位置函数。
单相整距线圈流过正弦电流产生磁动势是一种在空间呈矩形波分布脉振磁动势,它既是时间函数又是空间函数,即：矩形波振幅随时间以正弦电流频率按正弦规律变化,而在任一时刻该矩形波自身又是在空间分布,是空间位置函数。

5-6--------5-9 略

5-10
5-11略
5-12
5-13（1）同步连过定子、转子两个绕组磁通为主磁通，仅连过定子绕组或仅连过转子绕组磁通为漏磁通。
(2)略
(3)
5-14（1）转子绕组开路时，定子电流是励磁电流I0，其值较小。转子堵转时，短路转子绕组中电流产生磁动势F2，相应地，定子磁动势中浮现与之平衡分量(-F2)，使F1数值增大，即满足磁动势平衡关系F1+F2=F0。因而，定子电流I1要比I0大
（2）堵转时，气隙旋转磁场相对转子绕组运动，在转子绕组中产生电动势和电流。转子电流与气隙磁场互相作用，产生电磁转矩。依照右手定则，可以拟定转子电流方向；再运用左手定则，就可判断出电磁转矩方向与气隙旋转磁场转向相似。此时，转子是由于被堵住而不能旋转起来。

5-15 略
5-16 (1)
详细内容：频率折算，绕组折算，电流折算，电动势折算，阻抗折算
（2）线电压

5-17略
5-18

5-19
5-20

5-21

5-22 略

6-1.P230 换向器换向能力差
6-2.P232
三相异步电动机7种转速方式 
三相异步电动机转速公式为： n=60f/p(1-s)
变极对数调速办法，变频调速办法，串级调速办法，绕线式电动机转子串电阻调速办法，定子调压调速办法，电磁调速电动机调速办法 ,液力耦合器调速办法.
同步电动机转速恒等于同步转速，因此同步电动机调速办法只有变频调速一种办法。
6-3

6-4.（3）
6-5 VSI:C存在，C作用是滤波和吸取无功功率，适合感性负载
CSL:L存在，L作用是滤波和吸取无功功率，适合容性负载
6-6略
6-7略
6-8（3）

6-10
6-11略

6-12

6-13

6-14---------6-20 略

8-1 10极电机极对数为5，18极为9，
同步是:转速=60*频率/极对数，异步是：转速=60*频率（1-转差率）/极对
8-2 （1）交轴也叫q轴，直轴也叫d轴，她们事实上是坐标轴，而不是实际轴
在永磁同步电机控制中，为了可以得到类似直流电机控制特性，
在电机转子上建立了一种坐标系，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d轴，
垂直于转子磁场方向为q轴，将电机数学模型转换到此坐标系下，可实现d轴和q轴
解耦，从而得到良好控制特性。
要用双反映理论，即 把 电枢反映磁动势分解成垂直和平行于电动势^E0两个分量~Fad和~Faq，它们分别产生直轴电枢反映磁通ψad和交轴电枢反映磁通ψaq，相应电流也分解成两个分量。因而 或 Ead=IdXad Xd=Ead/Id Id∝Fad∝ψad∝Ead 或 EaqIqXaq Xq=Eaq/Iq Iq∝Faq∝ψaq∝Eaq，由于直轴磁路磁导比交轴磁路磁导要大得多，同样大小电流产生磁通和相应电动势也大多，因此电抗Xd>Xq。
（2）

（3） 从原理上讲永磁同步电机分隐极和凸极，凸极电机交直轴电感不等，例如说插入式构造电机，转子永磁磁钢磁导率跟空气磁导率接近，插入永磁体某些这一段气隙磁路磁阻大某些为气隙宽度加磁体厚度这某些相应于空气磁导率磁路提供，即D轴，而没有磁体某些磁路就是气隙空气磁导率相应磁阻，即Q轴。因而Lq大些。
8-3 略
8-4（1）

（2）

（3）

8-5 略

8-6 一台励磁式隐极同步电动机增大励磁电流时，
最大电磁转矩与否增大？否；
其最大电磁功率与否增大？是
8-7 P335 a图
8-8 这种状况下电机转速是不会减少，仍为同步转速空载运营。由于在这种状况下，虽然失去励磁使励磁电磁功率为零，但尚有凸极电磁功率及相相应电磁转矩，这个电磁转矩足能维持电动机空载运营。
8-9 磁链方程：磁链和电机电感，电流关于，从电机成果和磁材料饱和特性上说，还和磁路饱和限度关于；转矩方程：转子产生机械功率，旋转磁场对转子做功：电压矩阵方程：
8-10 构成：变压变频器，永磁或磁阻式同步电动机； 转子位置传感器用于探知转子位置。传感器控制单元必要懂得转子精确位置，以便计算出环绕定子磁场合需要相电压（电子传感器控制整流）
8-11 控制原动力转速
8-13 正弦波永磁同步电动机谐波少转矩精度高，多用于伺服系统和高性能调速系统；梯形波永磁同步电动机由于各项电流是方波，逆变器电压只需按直流PWN办法进行控制。