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《控制电机》课后习题答案 第2章 直流测速发电机 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. 如果图 2-1 中的电枢反时针方向旋转，试问元件电势的方向和A、B 电刷的极性如何? 答：在图示瞬时，N极下导体ab 中电势的方向由b指向a，S极下导体cd 中电势由d指向 c。电刷A通过换向片与线圈的a端相接触，电刷B与线圈的d端相接触，故此时A 电刷为 正，B 电刷为负。 当电枢转过180°以后，导体cd处于N极下，导体ab处于S极下，这时它们的电势与 前一时刻大小相等方向相反，于是线圈电势的方向也变为由a到d，此时d为正，a为负， 仍然是A刷为正，B刷为负。 3. 为了获得最大的直流电势， 电刷应放在什么位置 为什么端部对称的鼓形绕? 组 见图( 2-3)的电刷放在磁极轴线上?P9-10 4. 为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速? 负载电阻不能小于给定值? 答：转速越高，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，磁通被削弱得越 多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反应对输出特性的影响，直流测 速发电机的转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能低于最小负载电阻值，以保证线性 误差在限度的范围内。而且换向周期与转速成反比，电机转速越高，元件的换向周期越短； eL正比于单位时间内换向元件电流的变化量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL ∝n2。同样可以证明ea∝n2。因此，换向元件的附加电流及延迟换向去磁磁通与n2成正比， 使输出特性呈现非线性。所以，直流测速发电机的转速上限要受到延迟换向去磁效应的限制。 为了改善线性度，采用限制转速的措施来削弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。 6. N a   1 2 第三章 1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定? 答; 直流电动机的电枢电流不仅取决于外加电压和本身的内阻，而且还取决于与转速成正比的反 电势（当Ø=常数时） 根据转矩平衡方程式， 当负载转矩不变时， 电磁转矩不变； 加上励磁电流If不变， 磁 通Φ不 ，所以电枢电流Ia也不 ，直流电动机的电磁转矩和电枢电流由直流电动机的总 阻转矩决定。 2. 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(见图 3-33)，就会发现， 当其他条件不变， 而只是减小发电机负载电阻RL 时， 电动机的转速就下降。 试问这是 什么原因? R I T T I n L发 a发 1发 2电 2电 3. 一台他励直流电动机， 如果励磁电流和被拖动的负载转矩都不变， 而仅仅提高电枢端 电压， 试问电枢电流、 转速变化怎样? 答：当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于惯性，转 速来不及变化，Ea=Ceφn，感应电势不 ，电枢电压增大，由电压平衡方程式：Ia= （Ua-Ea） /Ra= （Ua-Ceφn）/Ra可知，电枢电流Ia突然增大；又T=CTφIa，电磁转矩增大；此时， 电磁转矩大于负载转矩，由T=TL+Tj=TL+JdΩ/dt知道，电机加速；随着转速n 的增加，感 应电势Ea增加，为保持电压平衡，电枢电流Ia将减少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩 减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机 的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。 4. 已知一台直流电动机， 其电枢额定电压Ua=110V， 额定运行时的电枢电流 Ia=0.4A， 转速n=3600r/min, 它的电枢电阻Ra=50 Ω， 空载阻转矩T0=15 mN·m。 试问该电动机额定负载转矩是多少? E=U-IR 1 解：由 a a a a………… （） E= n 2 a e φ ………… （） =60*