电机与运动控制系统第二版罗应立课后问题详解.docx

1、电机与运动控制系统第二版罗应立课后问题详解2-1 安培环路定律P11，磁路的欧姆定律P12，电磁感应定律P19不一定可以，因为磁路是非线性的，存在饱和现象。2-2磁阻和磁导与磁路的磁导率、长度和截面积有关，其中磁导率取决于磁路的饱和程度，即磁通密度的大小。2-3 21 B2=B12=1 B1B22-4 （1）如果工作时进入磁饱和区，设备发热加剧，影响设备正常运行。P15 P16 （2）2-5 P242-6 （1）P23（2）2-7 P242-8 （1）瞬态值（2）平均值2-9 无功功率 铁心损耗 P372-10（1）P35 P39（2）P422-11 P39 重置前后磁动势不变 P402-12

2、 P37 大好2-13 因素:铁芯材质，磁路结构 磁感应强度 原边和副边的绕线方式，顺序 线圈结构2-14 2-15 增大2-16 P422-172-18 E1=-j4*44fW1mE2 =- j4*44fW2m2-192-20 N1=W1 N2=W23-1（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, 即把电枢绕组里的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, 即把电刷外电路中的直流电经换向器逆变为交流电输入电枢元件中。（2）直流电机的主磁路由哪几部分组成？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分上？答：直流电机的主磁路由

3、以下路径构成: 主磁极N 经定、转子间的空气隙进入电枢铁心, 再从电枢铁心出来经定、转子间的空气隙进入相邻的主磁极S, 经定子铁心磁轭到达主磁极N, 构成闭合路径。励磁磁通势主要消耗在空气隙上。3-2直流电机的铭牌上的额定功率是指什么功率？答：对于直流发电机，是指输出的电功率；对于直流电动机，是指输出的机械功率。3-33-4直流发电机的损耗主要有哪些? 铁损耗存在于哪一部分, 它随负载变化吗? 电枢铜损耗随负载变化吗?答：直流发电机的损耗主要有: (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

4、损耗是指电枢铁心在磁场中旋转时硅钢片中的磁滞和涡流损耗。这两种损耗与磁密大小以及交变频率有关。当电机的励磁电流和转速不变时, 铁损耗也几乎不变。它与负载的变化几乎没有关系。电枢铜损耗由电枢电流引起, 当负载增加时, 电枢电流同时增加, 电枢铜损耗随之增加。电枢铜损耗与电枢电流的平方成正比。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） 为各量的实际运动方向提供参考3-7 1.略2.是3-8 略3-9 3-10 1.先励磁再电枢2.一般的他励直流电动机为什么不能直接启动? 采用什么启动方

5、法比较好? 答:他 励直流电动机启动时由于电枢感应电动势Ea =Cen = 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, 同时也会过热, 因此不能直接启动。比较好的启动方法是降低电源电压启动, 只要满足T (1 .11 .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 为最理想。3-113-12他励直流电动机启动前, 励磁绕组断线, 启动时

6、, 在下面两种情况下会有什么后果: (1 ) 空载启动; (2 ) 负载启动, TL = TN 。 答:他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N 小很多。 (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 大很多, 因此电动机可以启动, 但启动过程结束后的稳态转速则非常高, 因为稳定运行时要满足Ea UN , Ea = Cen , 很小, n就很高, 机械强度不允许, 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

7、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大于1 .1 TN , 但是由于很小, 会使电枢电流远远超过Iamax , 不能换向, 同时也会由于过热而损坏电动机。当然, 用电枢串电阻启动的结果也相同。3-13 略3-14略3-15用电动机惯例时，他励直流电动机电磁功率PM=EaIa=T0，说明了电动机电能量转换的方向是机械功率转换成电功率，那么是否可以认为该电动机运行于回馈制动状态，或者说是一台他励直流发电机？为什么？答：（1）他励直流电动机运行时PM0，说明T与n方向相反，因此电动机运行于制动状态。（2）制动运行状态包括回馈制动运行、能耗制动运行、反接制动过程及倒拉反

8、转等制动状态，而直流发电机状态仅仅是回馈制动运行这一种。（3）因此，仅仅从PM0说明电动机是一台发电机的看法是错误的。（4）运行于回馈制动运行状态的条件是： PM0，P1=UIaXq。 （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，比如说插入式结构的电机，转子永磁磁钢的磁导率跟空气磁导率接近，插入永磁体部分的这一段气隙磁路的磁阻大部分为气隙宽度加磁体厚度这部分对应于空气磁导率的磁路提供，即D轴，而没有磁体的部分磁路就是气隙的空气磁导率对应的磁阻，即Q轴。因此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

9、磁转矩是否增大？否； 其最大电磁功率是否增大？是8-7 P335 a图8-8 这种情况下电机的转速是不会降低的，仍为同步转速空载运行。因为在这种情况下，虽然失去励磁使励磁电磁功率为零，但还有凸极电磁功率及相对应的电磁转矩，这个电磁转矩足能维持电动机的空载运行。8-9 磁链方程：磁链和电机的电感，电流有关，从电机的结果和磁材料的饱和特性上说，还和磁路的饱和程度有关；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 组成：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的位置。传感器的控制单元必须知道转子的准确位置，以便计算出环绕的定子磁场所需要的相电压（电子传感器控制的整流）8-11 控制原动力的转速8-13 正弦波永磁同步电动机谐波少转矩的精度高，多用于伺服系统和高性能的调速系统；梯形波永磁同步电动机由于各项电流是方波，逆变器的电压只需按直流PWN的方法进行控制。