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《控制電機(jī)》習(xí)題答案

上傳人:豆?jié){ 文檔編號(hào):50603234 上傳時(shí)間:2022-01-20 格式:DOC 頁數(shù):4 大?。?9.50KB
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1、精品文檔,僅供學(xué)習(xí)與交流,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 第2章 直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 1. 為什么直流發(fā)電機(jī)電樞繞組元件的電勢(shì)是交變電勢(shì)而電刷電勢(shì)是直流電勢(shì)? 答:電樞連續(xù)旋轉(zhuǎn), 導(dǎo)體ab和cd輪流交替地切割N極和S極下的磁力線, 因而ab和cd中的電勢(shì)及線圈電勢(shì)是交變的。 由于通過換向器的作用, 無論線圈轉(zhuǎn)到什么位置, 電刷通過換向片只與處于一定極性下的導(dǎo)體相連接, 如電刷A始終與處在N極下的導(dǎo)體相連接, 而處在一定極性下的導(dǎo)體電勢(shì)方向是不變的, 因而電刷兩端得到的電勢(shì)極性不變,為直流電勢(shì)。 2. 如果圖 2 - 1 中的電樞反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn), 試問元件電勢(shì)的方向和A、 B電刷的極性

2、如何? 答:在圖示瞬時(shí),N極下導(dǎo)體ab中電勢(shì)的方向由b指向a,S極下導(dǎo)體cd中電勢(shì)由d指向c。電刷A通過換向片與線圈的a端相接觸,電刷B與線圈的d端相接觸,故此時(shí)A電刷為正,B電刷為負(fù)。 當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過180°以后,導(dǎo)體cd處于N極下,導(dǎo)體ab處于S極下,這時(shí)它們的電勢(shì)與前一時(shí)刻大小相等方向相反,于是線圈電勢(shì)的方向也變?yōu)橛蒩到d,此時(shí)d為正,a為負(fù),仍然是A刷為正,B刷為負(fù)。 4. 為什么直流測(cè)速機(jī)的轉(zhuǎn)速不得超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速? 負(fù)載電阻不能小于給定值? 答:轉(zhuǎn)速越高,負(fù)載電阻越小,電樞電流越大,電樞反應(yīng)的去磁作用越強(qiáng),磁通被削弱得越多,輸出特性偏離直線越遠(yuǎn),線性誤差越大,為了減少

3、電樞反應(yīng)對(duì)輸出特性的影響,直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不得超過規(guī)定的最高轉(zhuǎn)速,負(fù)載電阻不能低于最小負(fù)載電阻值,以保證線性誤差在限度的范圍內(nèi)。而且換向周期與轉(zhuǎn)速成反比,電機(jī)轉(zhuǎn)速越高,元件的換向周期越短;eL正比于單位時(shí)間內(nèi)換向元件電流的變化量。基于上述分析,eL必正比轉(zhuǎn)速的平方,即eL∝n2。同樣可以證明ea∝n2。因此,換向元件的附加電流及延遲換向去磁磁通與n2成正比,使輸出特性呈現(xiàn)非線性。所以,直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速上限要受到延遲換向去磁效應(yīng)的限制。為了改善線性度,采用限制轉(zhuǎn)速的措施來削弱延遲換向去磁作用,即規(guī)定了最高工作轉(zhuǎn)速。 第3章 直流伺服電動(dòng)機(jī) 1. 直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流由什么決

4、定? 答:直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式:T=CTφIa…………(1) 電樞電流的表達(dá)式:Ia=(Ua-Ea)/Ra=(Ua- Ceφn)/Ra…………(2) 由表達(dá)式(1)知道,電磁轉(zhuǎn)矩在φ不變的情況下,由電樞電流Ia決定。 由表達(dá)式(2)知道,在φ不變的情況下,電樞電流由外加電壓,電樞內(nèi)阻及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速共同決定,且穩(wěn)態(tài)時(shí)T=TS,由表達(dá)式(1)得到,電樞電流由負(fù)載總阻轉(zhuǎn)矩決定。 3. 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī), 如果勵(lì)磁電流和被拖動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩都不變, 而僅僅提高電樞端電壓, 試問電樞電流、 轉(zhuǎn)速變化怎樣? 答:當(dāng)直流伺服電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、勵(lì)磁電流不變時(shí),僅將電樞電壓增大,

5、此時(shí)由于慣性,轉(zhuǎn)速來不及變化,Ea=Ceφn,感應(yīng)電勢(shì)不變,電樞電壓增大,由電壓平衡方程式:Ia=(Ua-Ea)/Ra=(Ua-Ceφn)/Ra可知,電樞電流Ia突然增大;又T=CTφIa,電磁轉(zhuǎn)矩增大;此時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩,由T=TL+Tj=TL+JdΩ/dt知道,電機(jī)加速;隨著轉(zhuǎn)速n的增加,感應(yīng)電勢(shì)Ea增加,為保持電壓平衡,電樞電流Ia將減少,電磁轉(zhuǎn)矩T也將減少,當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩減小到等于總的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩時(shí),電機(jī)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài),相對(duì)提高電樞電壓之前狀態(tài),此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加、電磁轉(zhuǎn)矩、電樞電流不變。 4. 已知一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī), 其電樞額定電壓Ua=110 V, 額定運(yùn)行時(shí)的電樞電流Ia=0.4

6、 A, 轉(zhuǎn)速n=3600 r/min, 它的電樞電阻Ra=50 Ω, 空載阻轉(zhuǎn)矩T0=15 mN·m。 試問該電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩是多少? 解:由Ea=Ua-IaRa…………(1) Ea=Ceφn…………(2) CT=60*Ce/(2*π)…………(3) T=Ts=T0+TL…………(4) T=CTφIa…………(5) 聯(lián)立5個(gè)式子,可得到TL=80.5mN·m 7. 直流電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)軸卡死的情況下能否加電樞電壓? 如果加額定電壓將會(huì)有什么后果? 答:當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)軸卡死的情況下不能加電樞電壓。 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸卡死時(shí),電樞電流

7、很大,再由于通風(fēng)條件差,將會(huì)使電機(jī)繞組過熱而損壞。如果加額定電壓,其電樞電流必定超過其額定電流,若長(zhǎng)期工作,將會(huì)使電機(jī)繞組和換向器損壞。 8. 并勵(lì)電動(dòng)機(jī)能否用改變電源電壓極性的方法來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向? 答:不能。因?yàn)楫?dāng)改變并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電源極性時(shí),勵(lì)磁磁通φ的方向改變,同時(shí),電樞電流Ia的方向改變,因此,由電磁轉(zhuǎn)矩公式T=CTφIa可知道,T的方向不變,因此不能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。 9. 當(dāng)直流伺服電動(dòng)機(jī)電樞電壓、 勵(lì)磁電壓不變時(shí), 如將負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少, 試問此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電樞電流、 電磁轉(zhuǎn)矩、 轉(zhuǎn)速將怎樣變化? 并說明由原來的穩(wěn)態(tài)到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)的物理過程。 答:此時(shí),電動(dòng)機(jī)的電樞電流減小,電

8、磁轉(zhuǎn)矩減小,轉(zhuǎn)速增大。 由原來的穩(wěn)態(tài)到達(dá)新的穩(wěn)態(tài)的物理過程分析如下: 開始時(shí),假設(shè)電動(dòng)機(jī)所加的電樞電壓為Ua1,勵(lì)磁電壓為Uf,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n1,產(chǎn)生的反電勢(shì)為Ea1,電樞中的電流為Ia1,根據(jù)電壓平衡方程式: Ua1=Ea1+Ia1Ra=CeΦn1+Ia1Ra 則此時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T=CTΦIa1,由于電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài),電磁轉(zhuǎn)矩T和電動(dòng)機(jī)軸上的總阻轉(zhuǎn)矩Ts平衡,即T=Ts。 當(dāng)保持直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電壓不變,則Φ不變;如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少,則總的阻轉(zhuǎn)矩Ts=TL+T0將減少,因此,電磁轉(zhuǎn)矩T將大與總的阻轉(zhuǎn)矩,而使電動(dòng)機(jī)加速,即n將變大;n增大將使反電勢(shì)Ea變?cè)龃蟆榱吮3蛛姌须?/p>

9、壓平衡(Ua=Ea+IaRa),由于電樞電壓Ua保持不變,則電樞電流Ia必須減少,則電磁轉(zhuǎn)矩也將跟著變小,直到電磁轉(zhuǎn)矩小到與總阻轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí),即T=Ts,才達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。 與負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少前相比,電動(dòng)機(jī)的電樞電流減小,電磁轉(zhuǎn)矩減小,轉(zhuǎn)速增大。 12. 一臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載(負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩不變), 測(cè)得始動(dòng)電壓為 4V,當(dāng)電樞電壓Ua=50V時(shí), 其轉(zhuǎn)速為1500 r/min。 若要求轉(zhuǎn)速達(dá)到 3000 r/min, 試問要加多大的電樞電壓? 解:Ea=Ceφn, Ua-Ua0=Ea,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí),Ua0不變, 則n1/n2=(Ua1-Ua0)/(Ua2-Ua0),即15

10、00/3000=(50-4)/(Ua2-4),得到Ua2=96V,所以要加96V的電樞電壓,轉(zhuǎn)速才會(huì)到達(dá)3000r/min。 第4章 變壓器 1. 某臺(tái)變壓器,額定電壓U1n/U2n=220/110(V),額定頻率fn=50 Hz,問原邊能否接到下面的電源上?試分析原因。(1)交流380V,50Hz;(2)交流440V;100Hz;(3)直流220V。 答:(1)不可以。由U=E=4.44Wfφm,在電源頻率均為50Hz的條件下,主磁通φm決定于外加電壓U,380V的電壓比額定的原邊電壓220V大很多,則加電后必然導(dǎo)致鐵心嚴(yán)重飽和,變壓器主磁通一般就設(shè)計(jì)的比較飽和,增加很小的磁通將引起空

11、載電流I0急劇增加,即使變壓器不帶負(fù)載,變壓器也會(huì)因此損壞。 (2)可以。由U=E=4.44Wfφm,電壓增加一倍,頻率也增加一倍,則主磁通φm基本不變,因此,對(duì)變壓器的影響很小。但不是最理想。 (3)不可以。變壓器對(duì)于直流電源相當(dāng)于短路,因此,一旦接上直流220V,變壓器將很快燒毀。 3. 某臺(tái)單相變壓器原邊有兩個(gè)額定電壓為 110 V的線圈, 如圖 4 - 27 所示,圖中副邊繞組未畫。 若電源電壓為交流 220 V和 110 V兩種, 問這兩種情況分別將1 , 2 , 3 , 4 這四個(gè)端點(diǎn)如何聯(lián)接, 接錯(cuò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么后果? 答:(1)220V電壓可以接在1,4兩端,

12、而把2和3兩端相連; 110V電壓可以接在1,2兩端及3,4兩端 (2)若220V電壓按110V的接法,則變壓器原邊電壓將超過額定電壓,變壓器空載電流I0就會(huì)急劇增加,若超過不允許的的電流值,會(huì)導(dǎo)致變壓器過熱燒毀;若110V電壓按220V接法,原邊電壓將低于額定電壓,接負(fù)載工作時(shí)若負(fù)載要求電壓比副邊能夠提供的電壓高,則變壓器不能正常工作。 5. 變壓器歸算后的等值電路是如何得來的? 歸算的目的和條件是什么? 各參數(shù)的物理意義是什么? 答: 9. 一臺(tái)電源變壓器, 原邊額定電壓 220 V, 副邊有兩個(gè)繞組, 一個(gè)繞組的額定電壓為 450 V, 額定電流為 0.5

13、 A; 另一個(gè)繞組的額定電壓為 110 V, 額定電流為 2 A。 問原邊的額定電流約為多少? 11. 已知一臺(tái)單相變壓器的各參數(shù)如下: R1=0.4 Ω, X1σ=2.0 Ω, Xm=110 Ω, R2=0.25 Ω, X2σ=0.8 Ω, 變比k=2, 鐵耗引起的等值電阻Rm=7.5 Ω, 已知該變壓器接一純電阻負(fù)載RL=1.8 Ω。 要求: (1) 畫出T形等值電路并標(biāo)出各參數(shù)值; (2) 定性畫出相量圖。 第5章 自整角機(jī) 1.各種自整角機(jī)的國內(nèi)代號(hào)分別是什么?自整角機(jī)的型號(hào)中各量含義是什么? P77 2. 何為脈振磁場(chǎng)?它有何特點(diǎn)和性質(zhì)? P83 第6章 旋轉(zhuǎn)變壓器 3. P105 4. P106 【精品文檔】第 4 頁

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