2022年浙大自动控制元件作业 .pdf

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1、浙江大学远程教育学院自动控制元件课程作业姓名：学号：年级：学习中心：第一章直流伺服电动机1-1 直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？答：1. 由 Tem=Cm Ia 可知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。2. 由 Tem =T0 +T2 =Cm Ia 控制电流由负载转矩 (T2)和空载转矩 (T0)决定。1-2 当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？答：1. 电磁转矩 Tem =T0 +T2可见电磁转矩不变 ; 由 Tem=Cm Ia知控制电流 Ia也不变 ; 2. KeKtRaTemKeUan可见 Ua 升

2、高使得理想空载转速变大导致转速n升高。1-3 已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ， 转速 n=3600rpm ， 它的电枢电阻 Ra=50欧姆，负载阻转矩 To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4 50=90V Ea=Cen, Ce=0.105Cm 所以 Cm=90/0.105/3600= 0.238; Tem =T0 +T2=Cm Ia, 所以 T2=Cm Ia-T0 =0.4*0.238 15*10-3=0.0952-15 10-3=80.2mN.m1-6 当直流伺服电动机电枢电压

3、、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、 电磁转矩、 转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。答： 电磁转矩 Tem =T0 +T2可见 T2 电磁转矩也 ; 由 Tem=Cm Ia知控制电流 Ia ; Ea= Ua- IaRa可见 Ia 知 Ea ，由 Ea=Cen知 Ea 知 n ; 当电磁转矩降低到和新的负载转矩相等后, 系统即进入新的平衡状态. 第二章直流测速发电机2-4 某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻RL=3000，电枢电阻Ra=180 ，转速 n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流 Ia 。答: 发电机

4、 Ea = Ua +IaRa 输出电流 : Ia=50/3000=0.0167A Ea =50+0.0167 180=53; 所以空载电压 Uo =Ea =53 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 第三章步进电动机3-8 某五相反应式步进电动机转子有48 个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。答: 5 相单 5 拍 ABC D EAb= 360/5/48= 1.5TemA =-Tj

5、maxsin(e) TemB =-Tjmaxsin(e-52 ) TemC =-Tjmaxsin(e-54) TemD =-Tjmaxsin(e-56) TemE =-Tjmaxsin(e-58 )5 相双 5 拍 AB BC CD DE EA ABb= 360/5/48= 1.5TemAB=-1.62Tjmaxsin(e-5) TemBC=-1.62Tjmaxsin(e-53 ) TemCD =-1.62Tjmaxsin(e-) TemDE=-1.62Tjmaxsin(e-57) TemEA =-1.62Tjmaxsin(e-59 ) 5 相 10 拍 AAB BBC CCD DDE EEA

6、 ABb= 360/10/48= 0.75 3-10 四相反应式步进电动机， 转子有 50 个齿，试计算各种运行方式的步距角。并画出其单、双拍制的矩角特性曲线族。若单相通电时的最大静态转矩为0.1Nm ，试计算各种运行方式的起动转矩；并判断转子上负载为0.08Nm时哪种运行方式可使步进电动机正常运行。矩角特性曲线族名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 解: 1. 四相单四拍步距角 b=360/4/50= 1.8， be

7、= 2, 如 下 图 四 相 单 四 拍 相 邻2相 矩 角 特 性 曲 线 交 点q1转 矩Temq1=TTjmaxsin4=0.1 0.707=0.0707N m0.08Nm 电机不能正常运行2. 四相双四拍步距角b=360/4/50=1.8, be= 2，Temq1= 1.414Tjmaxsin4=1.414 0.0707=0.1N m0.08Nm ，电机能正常运行3.四相八拍步距角b=360/8/50=0.9, be= 4Temq1= 1.414Tjmaxsin4=1.414 0.0707=0.1N m0.08Nm ，电机能正常运行第四章旋转变压器4-6 用正余弦旋转变压器可以构成直角

8、坐标系旋转 角的变换，接线如图题图 4-1，4-2 所示（见书 P119） 。试分析其工作原理。解：Uxs= Ussin , Uys = Uscos , Uxc= Uccos , Uyc = Ucsin,因 Ux= Uxs- Uxc，Uy= Uys +Uyc; 有 Ux= Ussin -Uccos ，Uy= Uscos+Ucsin，如 p 点与坐标系 uov 相当于正余弦旋转变压器转子，当其顺时针旋转 ，坐标系顺 uov 时针旋转 就会输出新的坐标（ Ux 、Uy ）4-8 有一只旋变发送机XF和一只旋变变压器XB定子绕组对应联接作控制式运行，如题图 4-3 所示（见书 P119） ，已知：图

9、中的 1=15，2=10，试求：矩角特性曲线族名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - （1）旋变变压器转子的输出绕组的协调位置XT；（2）失调角 r 。解: 1. 协调位置 XT 在转子逆时针旋转952. 失调角 r。 = -1 - (90-2)= -95 第五章自整角机5-4 三台自整角机如题图5-1 所示（见书 P147 ）接线。中间一台为力矩式差动接收机，左右两台为力矩式发送机， 试问：当左右边两台发送机分别转过2

10、、1 角度时，中间的接收机将转过的角度 与 2 和 1 之间是什么关系？解：r= 2 1 , 2 10 则顺时针转动 2 1=0 则不动 2 10 则逆时针转动5-6 某力矩式自整角机接线如题图5-3 所示（见书 P148）（1）画出接收机转子所受的转矩方向：（2）画出接收机的协调位置；（3）求失调角。解: 1. 接收机转子所受的转矩方向是逆时针方向2. 接收机转子逆时针旋转转角度= 15- 35= - 20/z1203. 失调角 r= 1 2=15 - 35 = -20 5-7 对于题图 5-4 所示（见书 P148 ）自整角测量线路， CX为自整角发送机，CT为自整角变压器， 它们的转子的

11、转角分别为1 和 2。画出三相绕组合成磁场轴线的位置，并写出输出电势的有效值Eo和转角 1、2 的关系式。解: 1. 合成磁场轴线的位置：2DBfx2D112Bft名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2. 输出电势Eo = 4.44fW ?Sin( 1 2)f 为激磁电源频率,W 为自整角变压器输出绕组有效匝数；为自整角变压器的主磁通第六章交流伺服电动机6-8 交流伺服电动机的控制方法有几种？幅值控制转速变化的物理过

12、程如何？答: 控制方法有三种：幅值控制、相位控制、幅相控制幅值控制就是将励磁绕组加上恒定的额定励磁电压Ujc，并保持励磁电压和控制电压的相位差90不变，改变控制电压的大小，以实现对伺服电动机转速的控制。负载不变时，改变控制电压Uk ，如 Uka 椭圆磁场越园，其转速n ，电流下降 . 输入阻抗上升 . 反之则相反 . 6-13 什么是自转现象？为了消除自转现象，交流伺服电动机在单相供电时应具有怎样的机械特性？答：控制信号消失后，电动机仍以某个转速稳定运行的现象，就是自转现象。为消除自转 , 应使电机转子电阻足够大， 以使单相供电时机械特性曲线位于二、四象限。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -