控制电机期考试题复习题及答案

控制电机复习题111 一、填空题 1. 控制电机主要是对控制信号进行传递和变换,有较高的控制性能,如要求运行可靠 动作迅速准确度高等。 2. 单相异步电动机的类型主要有反应式永磁式磁滞式 3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是能够自启动而且启动转矩很大。 4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为3,在单、双六拍工作方式下步距角为 1.5。 5. 交流伺服电动机的控制方式有变极变频变转差率。 6. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机,旋转变压器是一种输出电 压随角度变化的信号元件,步进电动机是一种把脉冲信号转换成角位移或直线位移的执行元件,伺服电动机的作用是将输入电压信号转换为轴上的角位移或角速度输出。 7. 无刷直流电动机转子采用永磁体,用电子开关线路和位置传感器组成的电子换向器 取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 8. 直线电机按照工作原理来区分,可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机 三类。 9. 自整角机是一种能对角度偏差自动整步的感应式控制电机,它通过电的方式在两个或 两个以上无电联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。 10.光电编码器按编码原理分有绝对式和增量式两种。 11.异步测速发电机性能技术指标主要有线性误差、相位误差、剩余电压和输出斜率。 12 同步电动机转子上的鼠笼绕组可起启动和阻尼作用。 13.小功率同步电动机可分为反应式永磁式磁滞式等。 14.反应式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______,转速公式为_______;励磁式电 磁减速同步电动机定转子齿数应满足_______,转速公式为_____。 15. 电机产生过度过程的主要原因是电机中存在两种惯性:机械电磁。 16. 罩极式单相异步电动机的旋转方向总是固定不变的由罩住的部分向未罩住的方向旋转。 17.直流伺服电动机的电气制动有能耗回馈反接。 二、选择题 1.伺服电动机将输入的电压信号变换成( D ),以驱动控制对象。 A.动力 B.位移 C.电流 D.转矩和速度 2.交流伺服电动机的定子铁芯上安放着空间上互成( B )电角度的两相绕组,分别为励磁绕组和控制绕组。 A.0o B. 90o C. 120o D.180o 3.为了减小( C )对输出特性的影响,在直流测速发电机的技术条件中,其转速不得超过规定的最高转速。 A.纹波 B.电刷 C.电枢反应 D.温度 4.在交流测速发电机中,当励磁磁通保持不变时,输出电压的值与转速成正比,其频率与转速( D )。 A.正比 B.反比 C.非线性关系 D.无关 5.影响交流测速发电机性能的主要原因是( B )。 A.存在相位误差 B.有剩余电压 C.输出斜率小 D.以上三点 6.步进电机是利用电磁原理将电脉冲信号转换成( C )信号。 A.电流 B.电压 C. 位移 D.功率 7.旋转型步进电机可分为反应式、永磁式和感应式三种。其中( A )步进电机由于惯性小、反应快和速度高等特点而应用最广。 控制电机复习题答案111 A.反应式 B.永磁式 C.感应式 D. 反应式和永磁式 8.步进电机的步距角是由( C )决定的。 A.转子齿数 B.脉冲频率 C. 转子齿数和运行拍数 D. 运行拍数 9.由于步进电机的运行拍数不同,所以一台步进电机可以有( B )个步距角。 A.一 B. 二 C. 三 D.四 10.步进电机通电后不转,但出现尖叫声,可能是以下( B )原因。 A.电脉冲频率太高引起电机堵转 B.电脉冲频率变化太频繁 C.电脉冲的升速曲线不理想引起电机堵转 D.以上情况都有可能 11.理想的驱动电源应使通过步进电机的绕组电流尽量接近( B )波形。 A.正弦波 B.矩形波 C.三角波 D.锯齿波 12.没有补偿的旋转变压器的在接负载时会出现( C ),使输出特性畸变。 A.剩余电压 B.感应电流过大 C. 交轴磁势 D. 直轴磁势 13.旋转变压器的本质是( D )。 A.变压 B.变流 C.能量转换 D.信号转换 14.若电源允许,考虑到性能和体积等因素应选用电压较高、频率为( C )自整角机。 A.50Hz B.60 Hz C.400 Hz D.1000 Hz 15.因为自整角机的接收机和发送机在结构上有差异,如果调错,将使自整角机( D )。 A.产生振荡 B.烧毁 C.失步 D. 停转 16.在使用同步电机时,如果负载转矩( B )最大同步转矩,将出现“失步”现象。 A.等于 B.大于 C.小于 D.以上都有可能 17.同步电机出现的振荡现象,一般发生在( B )突然发生变化的时候。 A.电源电压 B.信号电压 C. 负载 D.转矩 18.磁滞式同步电动机与永磁式和反应式相比,最可贵的特性是具有( C )。 A.稳定性好 B.负载能力强 C.很大的启动转矩 D.很小的启动电流 19.无刷直流电动机是利用了( A )来代替电刷和换向器。 A.电子开关线路和位置传感器 B. 电子开关 C. 传感器 D.复杂设备 20.无刷直流电动机与一般的直流电动机一样具有良好的伺服控制性能,可以通过改变( D )实现无级调速。 A.电枢绕组电阻 B.转子电阻 C.负载 D.电源电压 21.空心杯非磁性转子交流伺服电动机,当只给励磁绕组通入励磁电流时,产生的磁场为( B )磁场。 A.脉动 B.旋转 C.恒定 D.不变 22.有一个三相六极转子上有40齿的步进电动机,采用单三拍供电,则电动机步矩角为( A )。 A.3° B. 6° C.9° D. 12° 23.通常情况下,下列检测元件的精度由低到高的排列顺序是。( C ) A. 旋转变压器、自整角机、感应同步器、磁尺 B. 自整角机、感应同步器、旋转变压器、磁尺 C. 自整角机、旋转变压器、感应同步器、磁尺 D. 自整角机、旋转变压器、磁尺、感应同步器 24.感应移相器的特点是输出电压的相位与转子转角成( D )关系。 A.正弦 B.余弦 C.非线性关系 D.线性 25.在步进电动机驱动电路中,脉冲信号经( C )放大器后控制步进电动机励磁绕组。 A.电流 B.电压 C.功率 D.直流 26.当交流测速发电机在伺服系统中用作阻尼元件时,应主要满足(A )。 (A)输出斜率大(B)线性度高(C)稳定度高(D)精确度高 27.直流伺服电动机在低速运转时,由于( B )波动等原因可能造成转速时快时慢,甚至 2 控制电机复习题答案111 暂停的现象。 (A)电流(B)电磁转矩(C)电压(D)温度 28.伺服电动机将输入的电压信号变换成( D ),以驱动控制对象。 (A)动力(B)位移(C)电流(D)转矩和速度 29.没有补偿的旋转变压器的在接负载时会出现( C ),使输出特性畸变。 (A)剩余电压(B)感应电流过大(C)交轴磁势(D)直轴磁势 30.成对使用的自整角机按控制式运行时,其中一个是( C ),另一个是控制式变压器。 (A)力矩式发送机(B)力矩式接收机(C)控制式发送机(D)控制式接收机 31.同步电动机的转子磁极上装有励磁绕组,由( C )励磁。 (A)单相正弦交流电(B)三相交流电(C)直流电(D)脉冲电流 32.小功率同步电动机的( C )是恒定不变的,它与电枢电流的频率之间有确定的关系。 (A)电压(B)电流(C)转速(D)温度 33.在使用同步电机时,如果负载转矩( B )最大同步转矩,将出现“失步”现象。 (A)等于(B)大于(C)小于(D)以上都有可能 34.磁滞式同步电动机与永磁式和反应式相比,最可贵的特性是具有( C )。 (A)稳定性好(B)负载能力强(C)很大的启动转矩(D)很小的启动电流 35.( B )是无刷直流电动机的关键部分,其作用是检测转子磁场相对于定子绕组的位置。 (A)电子开关(B)位置传感器(C)换向器(D)磁钢 36.无刷直流电动机与一般的直流电动机一样具有良好的伺服控制性能,可以通过改变( D )实现无级调速。 (A)电枢绕组电阻(B)转子电阻(C)负载(D)电源电压 37.要改变无刷直流电动机的旋转方向,除了改变励磁磁场极性或电枢电流方向外,还需要( A )配合才能实现。 (A)电子开关电路(B)定子绕组(C)转子绕组(D)传感器 38. 现有一直1024P/r的旋转编码器,在零位脉冲之后连续输出102490个脉冲。则该旋转编码器在零位脉冲之后转过的圈数是( B )。 (A)102490圈(B)100又90/1024圈(C)190圈(D)10/102490圈 39.若被测机械的转向改变,则交流测速发电机输出电压的( D )。 (A)频率改变(B)大小改变(C)相位改变900 (D)相位改变1800 三、判断题 1.对于交流伺服电动机,改变控制电压大小就可以改变其转速和转向。 (× ) 2.交流伺服电动机当取消控制电压时不能自转。(√ ) 3.为了减小温度变化对测速发电机输出特性的影响,其磁路通常要求得比较饱和。 (√ ) 4.直流测速发电机在使用时,如果超过规定的最高转速或低于规定的最小负载电阻,对其控制精度会有影响。 (√ ) 5.直流测速发电机在使用时,如果超过规定的最高转速或低于规定的最小负载电阻,对其控制精度有影响。 (√ ) 6.用于一般转速检测或作阻尼元件时,应主要考虑测速发电机的输出斜率要大。(√ ) 7.步进电动机的转速与电脉冲的频率成正比。(√ ) 8.单拍控制的步进电机控制过程简单,应多采用单相通电的单拍制。 (× ) 9.改变步进电机的定子绕组通电顺序,不能控制电机的正反转。(× ) 10.旋转变压器的输出电压与转子转角呈函数关系。 (√ ) 11.采用原边补偿时,旋转变压器的交轴绕组的阻抗与负载阻抗有关。 (× ) 12.旋转变压器采用副边补偿时,转子电流产生的直轴磁场与转角有关。 (× ) 控制电机复习题答案111 13.采用由两极和多极旋转变压器组成的双通道伺服系统,不可以使检测精度从角分级提高到角秒级。(× ) 14.自动控制系统中,自整角机不可以单独使用,需两个或两个以上组合使用。(√ ) 15.力矩式自整角机可以直接实现转角随动的目的,因此接收误差小,适用于精度较高的侧位系统。(× ) 16.小功率同步电动机的转速是恒定不变的,它与电枢电流的频率之间没有关系。(× ) 17.由于转子的惯性作用,使得永磁式同步电机的启动比较困难。(√ ) 18.由于振荡会使同步电动机的瞬时转速出现不稳定,一般在转子上设置短路绕组来加以改善。 (√ ) 19.无刷直流电动机是由电动机、电子开关线路和转子位置检测器三部分组成的。(√ ) 20.与一般直流电动机一样,无刷直流电动机只要改变电源电压的极性不能使电机反转。 (√ ) 21. 控制电机在自动控制系统中的主要任务是完成能量转换、控制信号的传递和转换。(× ) 22.变压器是根据电磁感应原理工作的,负载运行时由副边电流大小决定原边电流的大小。(√)。 23.在两台力矩式发送机之间接入一台力矩式差动接收机,不可以用来显示两个输入角的和或差。(×) 24.交流伺服电动机在转差率s=1~0之间,与普通异步电动机一样具有凸型机械特性曲线。(×) 25.直线电机是一种需要中间转换装置,而作直线运动的电动机械。(×) 26. 单相异步电动机能自己起动和运行。(×) 27. 测速发电机在控制系统中,输出绕组所接的负载可以近似作开路处理。如果实际连接的负载不大则应考虑其对输出特性的影响。(√ ) 28. 直流伺服电动机分为永磁式和电磁式两种基本结构,其中永磁式直流伺服电动机可看作他励式直流电机。(√ ) 29. 交流伺服电动机与单相异步电动机一样,当取消控制电压时仍能按原方向自转。(× ) 30. 步进电动机的转速与电脉冲的频率成正比。(√ ) 31. 当步进电机的电脉冲频率等于自由振动频率的1/k(k为正整数)时,转子会发生强烈的振荡甚至失步。(√ ) 32. 为了提高步进电机的性能指标,应多采用多相通电的双拍制,少采用单相通电的单拍制。 (√ ) 33. 对于多相步进电机,定子的控制绕组可以是每相轮流通电,但不可以是几相同时通电。(× ) 34. 旋转变压器的结构与一般变压器相似。(× ) 35. 力矩式自整角机适用于精度要求不太高、负载较小的场合,常用来带动指针或刻度盘作为测位器。(√ ) 36. 由于转子的惯性作用,使得永磁式同步电机的启动比较容易。(× ) 37. 无刷直流电动机是电子、电机技术结合的高新技术产品,兼顾了直流电动机和交流电动机的优点。(√ ) 38. 从制造和运行成本考虑,直线电动机一般采用短次级。(×) 39.力矩式自整角机必须使用中间放大环节,才能达到使相距较远又无机械联系的两轴实现同步旋转。(×) 40. 直流测速发电机的电枢反应和延迟换向的去磁效应使线性误差随着转速的增高或负载电阻的减小而增大。(√) 41. 测速发电机的转速不得超过规定的最高转速,否则线性误差加大。(√ ) 42. 反应式同步电动机转子直轴与交轴的磁阻必须不同,转子具有与定子极数相等的凸极数。(√ ) 4 控制电机复习题答案111 43.由于采用的是凸极转子,使得磁阻式同步电机的启动比较容易。 (×) 四、简答题 1. 为什么直流发电机电枢绕组元件的电势是交变电势而电刷电势是直流电势? 答:电枢连续旋转,导体ab和cd轮流交替地切割N极和S极下的磁力线,因而ab和cd中的电势及线圈电势是交变的。 由于通过换向器的作用,无论线圈转到什么位置,电刷通过换向片只与处于一定极性下的导体相连接,如电刷A始终与处在N极下的导体相连接,而处在一定极性下的导体电势方向是不变的,因而电刷两端得到的电势极性不变,为直流电势。 2. 对于直流测速发电机,如果电刷不在几何中性线上,而是顺电动机的转向偏移了β角, 分析对输出特性的影响?p26 3. 如果用直流发电机作为直流电动机的负载来测定电动机的特性,在其他条件不变的情况 下,减小发电机的负载电阻RL,直流电动机的转速如何变化,说明原因。 L发a发1发2电2电 4. 当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时,如将负载电阻减小,试问此时电动机的 电枢电流、电磁转矩、转速如何变化?并说明由原来的稳态达到新的稳态时物理过程。 R↓?I↑?T↑?T↑?I↑?n↓ 5. 脉冲变压器如何增加脉冲宽度和提高脉冲前沿的陡度?p75 6. 直流伺服电动机在不带负载时,其调节特性有无死区?若有,为什么?调节特性死区的 大小与哪些因素有关?有死区。由Uao=TsRa=(To+TL)Ra,因为是空载,所以TL=0,但T0≠0,故Uao≠0,CTφCTφ 所以有死区。由关系式Uao=T0Ra=CeφIaoRa=CeIR,可知,死区的大小主要与空载电aoaCTφCTφCT 枢电流Iao和电枢电阻Ra有关。 7. 直流电动机为什么不能直接起动?如果直接起动会引起什么后果? 起动瞬间转速n=0,电动势Ea=CeΦn=0,最初起动电流IN=UNRa。若直接起动,由于Ra很小,Ist会达到十几倍甚至几十倍的额定电流,造成电机无法换向,同时也会过热,因此不能直接起动 8. 要得到圆形旋转磁场,加在励磁绕组和控制绕组上的电压应符合什么条件? 当励磁绕组有效匝数和控制绕组有效匝数相等时,要求两相电压幅值相等,相位相差90度;当励磁绕组有效匝数和控制绕组有效匝数不相等时,要求两相电压相位相差90度,电压幅值应与匝数成正比 5 控制电机复习题答案111 9. 直流电动机的启动性能要求是什么? 1)启动时电磁转矩要大,以利于克服启动时的阻转矩; (2)启动时电枢电流不要太大; (3)要求电动机有较小的转动惯量和在加速过程中保持足够大的电磁转矩以利于缩短启动时间。 10. 为什么交流伺服电动机的转子转速总是比磁铁转速低 因为电动机轴上总带有机械负载,即使在空载下,电机本身也会存在阻转矩。为了克服机械负载的阻力矩,转子绕组中必须要有一定大小的电流以产生足够的电磁转矩,而转子绕组中的电流是由旋转磁场切割转子导条产生的,那末要产生一定数量的电流,转子转速必须要低于旋转磁场的转速。 11. 要得到圆形旋转磁场,加在励磁绕组和控制绕组上的电压应符合什么条件? 当励磁绕组有效匝数和控制绕组有效匝数相等时,要求两相电压幅值相等,相位相差90度;当励磁绕组有效匝数和控制绕组有效匝数不相等时,要求两相电压相位相差90度,电压幅值应与匝数成正比。 12. 交流伺服电动机在控制系统中对它提出的要求有哪些? (1)转速和转向应方便地受控制信号的控制,调速范围要大; (2)整个运行范围内的特性应具有线性关系,保证运行的稳定性; (3)当控制信号消除时,伺服电动机应立即停转,也就是无“自转”现象; (4)控制功率要小,启动转矩应大; (5)机电时间常数要小,始动电压要低,反应应快速灵敏。 13. 直流测速发电机的电枢反应对其输出特性有何影响,在使用过程中如何保证电枢反 应产生的线性误差在限定的范围内? 测速运行时,其电枢绕组的电流产生电枢磁场,它对激磁绕组磁场有去磁效应。而且负载电阻越小或是转速越高,负载电流就越大,去磁作用就越明显,造成输出特性曲线非线性误差增加。 :为了减小电枢反应对输出特性的影响,在直流测速发电机的技术条件中标有最大转速和最小负载电阻值。在使用时,转速不得超过最大转速,所接负载电阻不得小于给定的电阻值,以保证非线性误差较小 14. 简述直流测速发电机的输出特性;负载增大时输出特性如何变化? 答:励磁电流减小,磁通减小,输出电压降低 15. 直流伺服电动机调节特性死区大小与哪些因素有关?在不带负载时,其调节特性有 答:与负载转矩有关,负载转矩越大,死区越大。有,本身纯在机械阻力 6 控制电机复习题答案111 五、计算题: 1. 设一台直流电动机原来运行情况为:电机端电压Ua=220V,Ea=100V,Ra=20Ω,Ia=1A,n=1500r/min。如果电源电压降低一半,而负载转矩不变,试计算转速将降低到原来的百解:当负载转矩不变时,电磁转矩T=CTφIa不变,又由φ不变可知,Ia不变。 ''' 若电压降低到一半后的感应电势、转速、电流用Ea、n、Ia示,则Ua=110V 时的' 转速对原来的转速之比为: ''''/CeφEaUa-IaRan'Ea55-2?10=====0.45,即转速降低到原来的45%。 nEa/CeφEaUa-IaRa110-2?10 2. 已知一台交流伺服电动机的技术数据上标明空载转速是1000 r/min,电源频率为50Hz 请问这是几极电机?空载转差率是多少? 解:空载情况下,ns=n=1000r/min 由ns=60f/p 得p=60f/ns=60×50/1000=3 ∴2p=6 由此得该电机是六级电机; 在理想情况下,空载转差率s=(ns-n)/ns=(1000-1000)/1000=0 在非理想情况下,由n=5/6ns,得s=(ns-n)/ns=(ns-5/6ns)/ns =1/6 3. 一台他励直流电动机,PN=40KW,UN=220V,IN=207.5A,Ra=0.067Ω。若电枢回路不串电阻直接起动,则起动电流为额定电流的几倍?若将起动电流限制为1.5IN,求电枢回路应串入的电阻大小。(保留两位有效数字) (1)Ist=UNRa=0.067=3283.6A=15.82IN (2)Rp=UN.5IN-Ra=1.5?207.5)-0.067=0.64Ω 7