1、控制电机 2009 2010 学年第一学期期末考试卷（ B） 一、单项选择题 (在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题 2分，共 20分 ) 1. 按照励磁方式划分，直流测速发电机有几种励磁方式 ( )。 A. 一 B. 二 C. 三 D. 四 2. 在其它因素一定的情况下，直流测速发电机的负载电阻 RL 增大，则其输出电压 Ua 将 ( ) A. 增大 B. 减小 C.不变 D. 无法确定 3. 导体在磁场中作切割磁力线运动，导体两端产生感应电势的方向由 _定则判定；通电导体在磁场中运动，运动方向由 _定则判定。 ( ) A. 左手，左手 B.
2、 右手，右手 C.右手，左手 D. 左手，右手 4. 以下哪个选项 不能 改变电动机的转向是 ( ) A.改变磁通方向 B. 同时改变磁通方向和电枢电压方向 C.改变励磁电流方 向 D. 改变电枢电压方向 5. 以下哪个因素不会影响电动机的机械特性硬度变化的是。 ( ) A. 放大器内阻 Ri B. 励磁电流 If C. 电枢电阻 Ra D. 电枢电压 Ua 6. 增大电机端电压 Ua时，电机的转速将 _（填增大或减小）；增大电枢回路的调节电阻 Rtf 时，电机的转速将 _。 ( ) A. 增大、减小 B. 增大、增大 C. 减 小、增大 D. 减小、减小 7. 已知交流伺服电动机的极数对数为
3、 3，使用频率为 50Hz 的交流电压供电，则旋转磁场的转速为 ( )。A. 3000 r/min B. 1800 r/min C. 1500 r/min D. 1000 r/min 8. 直流电动机的调节特性描述了 ( )的对应关系。 A. 转矩和电压 B.转速和电流 C. 转速与电压 D.转速和转矩 9. 交流伺服电动机的负载转矩增大时，则转子转速就下降，转差率 S( ) A.减小 B. 增大 C. 不变 D. 无法确定 10. 对幅值和转速都在变化的椭圆形旋转磁场，可以用分解法分解为 ( )。 A. 两个正向圆形磁场 B. 无法确定 C. 一个正向圆形磁场和一个反向圆形磁场 D.两个反向
4、圆形磁场 二、填空题 (每小题 2 分，共 20分 ) 1. 变压器变比 K=_=_=_。 2. 直流电 动 机的电压平衡方程式是 _。 3. 在直流电机运转过程中，突然将励磁回路断开，当电 机带负载时会发生 _状态；当电机空载时又会出现 _现象。 4. 当旋转磁场具有 P对磁极时，若电源频率为 f，则旋转磁场的转速为 _。 5. 变压器的作用是变 _，变 _电流 _。 6. 自整角机按照使用要求不同，可分为 _自整角机和 _自整角机两大类。 7. 励磁绕组电流与控制绕组电流在相位上彼此互差 _度，幅值彼此 _，这样的两个电流称为两相对称电流。 8. 直流电动机的转矩公式为 _。 9.交流 伺
5、服电动机 又称 _异步伺服电动机 ， 所谓异步，就是指电机转速与 _有差异 。 10.交流伺服电动机的有效信号系数表达式是 _。 三、判断题 (本大题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分 )在每小题的括号内对的打“ ”，错的打“”。 1.发电机运行状态下，电磁转矩是驱动转矩；而在电动机运行状态下，电磁转矩是制动转矩。（ ） 2.要改变电动机的转向，必须单独改变电枢电流的方向或单独改变励磁电流的方向。（ ） 3.电动机过热，一定是定子绕组出了故障。（ ） 4.转差率是分析交流伺服电动机运行性能 的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率就越大。（ ） 5.旋转磁场的转向是从流过超前
6、电流的绕组轴线转到流过落后电流的绕组轴线。（ ） 四 、简答题 (每小题 6 分，共 30分 ) 1.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？ 2.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？ 3.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？ 4. 交流伺服电动机在控制系统中对它提出的要求有哪 些？ 5. 为什么交流伺服电动机的转子转速总是比磁铁转速低？ 五 、计算题 (每小题 10分，共 20分 ) 1. 设一台直流电动机原来运行情况为：电机端电压 Ua=220V， Ea=90V， Ra=10， Ia
7、=2A， n=3000r/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分之几？ 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 1200 r/min，电源频率为 60Hz，请问这是几极电机？空载转差率是多少？ 参考答案 一、 单项选择题 (每小题 2分，共 20 分 ) 1.B 2.A 3.C 4.B 5.D 6.A 7.D 8.C 9.B 10.C 二、填空题 (每小题 2分，共 20 分 ) 1. I2/I1、 W1/W2、 U1/U2 2.Ua=Ea+IaRa 3.堵转、飞车 4. 60f/P 5. 电压、电流 6.力矩式、控制式 7.90、相等 8.
8、T=CTQIa 9.两相、同步速 10.ae=Uk/Ukn 三、判断题 (本大题共 5 小题，每小题 2 分，共 10 分 ) 1 （ ） 2 （ ） 3 （ ） 4 （ ） 5 （ ） 四、简答题 (每小题 5分，共 30 分 ) 1. 有死区。由 T aLoT asao C RTTC RTU )( ，因为是空载，所以 TL=0，但 00T ，故 0Uao ，所以有死区。由关系式aaoTeT aaoeT a RICCC RICC RTU a o 0，可知，死区的大小 主要与空载电枢电流 aoI和电枢电阻 aR 有关。 2. 起动瞬间转速 n=0，电动势 Ea=Cen=0 ，最初起动电流 aN
9、N RUI 。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。 3.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。 4. （ 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
10、电压要低，反应应快速灵敏。 5. 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。 五、计算题 (第 1、 2 小题各 9 分，第 3小题 12 分，共 30分 ) 1. 解：当负载转矩不变时，电磁转矩 aT ICT 不变，又由 不变可知， aI 不变。 若电压降低到一半后的感应电势、转速、电流用 aE 、 n 、 aI 表示，则 aU =110V 时的转速对原来的转速之比为： 45.
11、0102110 10255/ aaa aaaaaea ea RIU RIUEECE CEnn ，即转速降低到原来的 45%。 2. 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 2008-2009 学年第二学期控制电机（ 02614）期末试卷 一 填空题（每空 2 分） 1. 直流电机是直流发电机和
12、直流电动的总称。直流电机由定子和转子组成。定子的主要作用是 ； 转子的主要是 。 2 直流电动机的调速有 、 、 三种方法。 3.直流电动机直接起动时起动电流过大，带来的不良后果有 和 。 4 拖动恒转矩负载运行的并励直流电动机，若减弱磁通，电枢电流将 。 5一台单相变压器，铁芯柱上有三个绕组，已知 U1=330V， W1=700 匝，为获得 U2=220V， U3=11V，应使 W2= 匝 ， W3= 匝。 6 为改变他励直流电动机的转向，可以改变 。 7. 当他励直流电动机电枢串电阻之后，机械特性将变 。 8. 直流电动机可以运行在电动机状态 、 状态和 状态 ， 其中电动机状态对应的电磁
13、转矩为 转矩 。 9. 有一台四极交流伺服电动机，电源频率为 50Hz，其同步速为 _r/min。 10.当交流伺服电动机有效信号系数不等于 1 时，气隙磁场是 _磁场，它可用正转和反转两个圆磁场来代替。 11 交流伺服电动机的转子有两种形式，即 _和非磁性空心杯形转子。 12. 从机械特性上看，第 _象限为电动机的正向电动状态 ， 第 _象限为电机的反向制动状态。 13.正在运行的三相异步电动机突然一相断路，电动机 _立即停下来。（会或不会） 14.直流发电机线圈中的感应电势是 _ 的。（ 交变还是直流 ） 15.异步是指转子转速与 _存在差异。 二 选择题（每题 2 分） 1. 一台 15
14、00r/min、四极直流电动机中，定子励磁绕组电流是（ ），频率为（ ）转子电枢绕 组 电流（ ） ， 频率为（ ） 。 A：交流， 50Hz，直流， 0Hz； B：交流， 100Hz，直流， 0Hz； C：直流， 0Hz，交流， 100Hz； D：直流， 0Hz，交流， 50Hz 2. 直流电动机起动时，应该保证（ ）。 A：励磁回路电阻最大； B：励磁回路电阻最小； C：空载； D：满载 。 3.直流发电机的工作是基于（ ） A.牛顿定律 B.欧姆定律 C.电磁感应定律 D.基尔霍夫定律 4.在反接制动时，直流电动机电枢电流要比电动机状态时（ ） A.小很多 B.大很多 C.不变 D.上下
15、波动 5.为了能在相同的体积和电枢电压下产生比较大的转矩和低的转速，直流力矩电动机一般做（ ） A.细长圆管状 B.细长圆柱形 C.圆盘 状 D.细长圆台形 6.当两相对称交流电流通入两相对称绕组时，在交流伺服电动机内会产生（ ） A.椭圆形旋转磁场 B.脉振磁场 C.圆形旋转磁场 D.等幅脉振磁场 7三相异步电动机在电动机运行状态时，其转差率范围是 ( ) A s1 8直流电动机和直流发电机的 Ea和 Ia 的方向分别是 ( ) A相同、相同 B.相反、相反 C. 相同、相反 D.相反、相同 9. 某五相步进电机在脉冲电源频率为 2400Hz 时，转速为 1200rpm，则可知此时步进电机的
16、步距角为( )。 A 1.5 B.3 C. 6 D. 4 10. 步进电机的角位移与（ ）成正比。 （ A）步距角 （ B）通电频率 （ C）脉冲当量 （ D）脉冲数量 三 简答题 1. 正常运行的他励直流电动机，如果励磁绕组突然断线，会有什么情况发生？为什么？（ 5分） 2. 写出交流伺服电动机的工作原理？（ 6分） 3. 一般的他励直流电动机为什么不能直接起动？有哪些起动方法？采用什么起动方法比较好？ (5分 ) 四 计算题 1.一交流 4 极交流伺服电动机，接在电源电压 50HZ 电源电压上，以 1300r/min 进行旋转。求旋转磁场的转速，启动前和启动后定子与转子上感应电动势的频率。
17、（ 6分） 2.某他励直流电动机的额定数据为 Ra=0.037 ， UN=220V， IN=270A， nN=1150r/min，请画出固有机械特性。（提示联系机械特性直线图，只要求得空载转速，再求得额定转矩，又已知额定转速 ，就可求已知机械特性直线的曲率）（ 6分） 3.一台五相十拍运行的步进电动机，转子齿数 ZR=45，在 A相绕组中测得电流频率为 500Hz，求： (6分 ) （ 1）电机的步距角 （ 2）转速 （ 3）设单相通电时距角特性为正弦形，幅值为 3，求三相同时通电时最大转矩 Tjmax(ABC) 控制电机期末试卷答案及评分标准 一 填空题（每空 2 分） 1.建立主磁场；产生
18、电磁转矩和感应电动势，实现能量转换。 2.转子串电阻调速；调压调速；弱磁调速 3.换向时产生很大的火花；造成电网电压的波动。 4. 增大 5. 466.6, 32.3, 6. 电枢绕阻两端的极性 7.软 8.发电机 电磁制动 驱动 9.1500 10.椭圆形 11.鼠笼式转子 12.一 四 13.不会 14.交变 15.定子磁场转速 二 选择题（每题 2 分） 1.D 2.B 3.C 4.B 5.C 6.C 7.C 8.D 9.B 10.D 三 简答题 1 答：空载或轻载，飞车（转速过高）。由于磁场非常小，反电动势与电枢电压接近，根据 E=Cen，转速过高；（ 2 分） 大负载，电流过大，根据
19、 T=CTIa，电磁转矩与负载转矩相平衡，转矩值较大，所以当磁通非常小时，电流过大。（ 3 分） 2. 当向定子绕组中通过入对称的 二相交流电时，就产生了一个以同步转速 n1 沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。（ 2 分） 由于旋转磁场以 n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。（ 2分） 转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。（ 2 分） 3. 答：起动时，感应电动势 为 0，直接起动时起动电流很大（ 2 分）。可以采用电枢串电阻起动和降压起动（ 2 分）。降压起动的方法比较好（ 1分）。 四 计算题 1.n0=60f/p=1500(r/min) (1分 ) S=(n0-n1)/ n0=(1500-1300)/1500=0.133 （ 1 分） 启动前 转子 f=50HZ 定子 f=50HZ （ 2 分） 启动后 转子 f=sf=0.13350=6.65 HZ 定子 f =50HZ （ 2 分） 2. 解：计算： 3 分；作图： 3 分（包 括横纵坐标、关键点数值、曲线，各占 1 分）。
