浙江大學遠程教育學院《自動控制元件》課程作業姓名:學號:年級：學習中心：第一章??直流伺服電動機1-1直流伺服電動機的電磁轉矩和控制電流由什么決定？答：1.由Tem＝CｍΦＩa可知電磁轉矩由每極磁通量和繞組電流大小決定。2.由Teｍ=Ｔ0+T2=CmΦIａ控制電流由負載轉矩(T2）和空載轉矩(T０)決定。1－２當直流伺服電動機的負載轉矩恒定不變時，控制電壓升高將使穩態的電磁轉矩、控制電流、轉速發生如何的變化?為什么？答：1.電磁轉矩Teｍ=T０＋T２可見電磁轉矩不變;由Tem=CｍΦIａ知控制電流Ia也不變；2.可見Ua升高使得抱負空載轉速變大導致轉速ｎ升高。1-3已知一臺直流電動機，其電樞額定電壓Ua＝110Ｖ，額定運營時電樞電流Ia＝0.４A,轉速n=36０0rpm,它的電樞電阻Ra=50歐姆,負載阻轉矩Ｔo=1５mN．ｍ。試問該電動機額定負載轉矩是多少?答:Ea=Ua-IaRa＝11０-0．４×5０=90ＶＥa＝CｅΦn，Ce＝0.１０5Cm所以ＣmΦ＝90/０．10５/36０0=0.2３８;Teｍ=Ｔ0+T2＝ＣmΦIa,所以T2＝ＣmΦIa-T0=0.4*0.2３8–１５*10-3=0.0952-15×10-３＝8０.2mN．ｍ1－6當直流伺服電動機電樞電壓、勵磁電壓不變時，如將負載轉矩減少,試問此時電動機的電樞電流、電磁轉矩、轉速將如何變化?并說明由本來的狀態到新的穩態的物理過程。答：電磁轉矩Tem=Ｔ0+Ｔ2可見T2↓電磁轉矩也↓;由Tem＝ＣｍΦIa知控制電流Ｉa↓;Ea＝Ua－IaRa可見Ia↓知Ｅa↑，由Ea＝CeΦn知Eａ↑知ｎ↑；當電磁轉矩減少到和新的負載轉矩相等后,系統即進入新的平衡狀態.直流測速發電機２-４某直流測速發電機,其電樞電壓U=50V,負載電阻RＬ＝３０00Ω,電樞電阻Ra=180Ω,轉速n＝３00０rpm，求該轉速下的空載輸出電壓Ｕo和輸出電流Ｉa。答:發電機Ｅa=Ua+IaRa輸出電流:Ia＝50／30０0=0.0167AEa＝5０+0.0１67×180=53;所以空載電壓Uo=Ea=53步進電動機3-8某五相反映式步進電動機轉子有48個齒,試分析其有哪幾種運營方式及相應的步距角，并畫出它們的矩角特性曲線族。答：5相單５拍Ａ→B→Ｃ→Ｄ→E→ＡΘb=36０/５/４8＝１.5°ＴemA=－Tjmaxsｉｎ(Θe）TemＢ=-Tjmaｘsin(Θe-）TeｍC=－Ｔjｍaxsin（Θｅ－)TｅｍD=-Tjｍaｘsｉn(Θｅ-)TeｍＥ=-Tｊmａxｓｉn（Θe-)5相雙5拍AＢ→BC→CD→DE→EA→ABΘｂ＝３60／5/4８=1.5°TeｍAＢ=-1.62Tｊmaxsin(Θｅ-）TemBC=－1．６2Tjmaxsiｎ（Θe-)TemCＤ=-1.62Tjｍａxsin(Θe-π)ＴemDE=-1．62Tjｍaxsin(Θe-)ＴemEA=-１.62Tjmaｘｓiｎ(Θe-)5相10拍A→AB→B→BC→C→ＣD→D→DE→E→ＥA→ＡB矩角特性曲線族Θb＝３60／10／48=０.75°矩角特性曲線族矩角特性曲線族矩角特性曲線族3－１0四相反映式步進電動機，轉子有50個齒,試計算各種運營方式的步距角。并畫出其單、雙拍制的矩角特性曲線族。若單相通電時的最大靜態轉矩為0.１N·m,試計算各種運營方式的起動轉矩;并判斷轉子上負載為0.08N·m時哪種運營方式可使步進電動機正常運營。解：１.四相單四拍步距角Θｂ=3６0/4/５0=１.8°，Θｂe=,如下圖四相單四拍相鄰２相矩角特性曲線交點q1轉矩Temｑ1=TTjmaｘｓin=0．1×0.７０7=0.07０７N·m<0．08N·m電機不能正常運營2.四相雙四拍步距角Θb=36０/4/5０=1.8°,Θbe=,Teｍq1=１.4１4Tjmaｘｓin=1.414×0.0７07=０．1Ｎ·m>０.08N·ｍ,電機能正常運營3.四相八拍步距角Θb=360/8/50=0.9°，Θbe=Ｔemq1=1.41４Ｔｊmaxsiｎ＝1.414×0.０70７=0.1N·m>0.０8Ｎ·m，電機能正常運營矩角特性曲線族矩角特性曲線族旋轉變壓器4-6用正余弦旋轉變壓器可以構成直角坐標系旋轉θ角的變換，接線如圖題圖4-１，4-2所示(見書P1１9）。試分析其工作原理。解：Uxｓ=Uｓsｉnθ,Uyｓ＝Usｃosθ，Uxｃ=Ｕｃcosθ，Uyｃ＝Ucsinθ,因Ux=Uxｓ-Ｕxc，Uy=Ｕｙｓ＋Ｕｙc;有Ｕx=Usｓｉnθ－Ｕccosθ，Uy=Uscosθ+Ｕcsinθ,如ｐ點與坐標系uoｖ相稱于正余弦旋轉變壓器轉子，當其順時針旋轉θ,坐標系順uov時針旋轉θ就會輸出新的坐標(Ux、Uy）4-8有一只旋變發送機XF和一只旋變變壓器ＸB定子繞組相應聯接作控制式運營,如題圖４－3所示（見書P119),已知：圖中的θ1=１５°°,θ２=1０°°,試求：旋變變壓器轉子的輸出繞組的協調位置XT；失調角r。解：１．協調位置XT在轉子逆時針旋轉95°失調角r。γ=－θ1－(90-θ2)=-9５°自整角機5－4三臺自整角機如題圖5-1所示（見書P147）接線。中間一臺為力矩式差動接受機，左右兩臺為力矩式發送機,試問:當左右邊兩臺發送機分別轉過θ２、θ1角度時，中間的接受機將轉過的角度θ與θ２和θ1之間是什么關系?解：r＝θ2-θ1，θ2-θ1＞0則順時針轉動θ2－θ１=０則不動θ２－θ１<０則逆時針轉動5-6某力矩式自整角機接線如題圖5-3所示(見書P148）畫出接受機轉子所受的轉矩方向：畫出接受機的協調位置；求失調角。解：1.接受機轉子所受的轉矩方向是逆時針方向接受機轉子逆時針旋轉轉角度＝15-35=－2０°失調角ｒ=θ1－θ2=１5°-35°＝－20°5-７對于題圖５-4所示(見書P1４８)自整角測量線路，ＣX為自整角發送機，CＴ為自整角變壓器,它們的轉子的轉角分別為θ１和θ2。畫出三相繞組合成磁場軸線的位置，并寫出輸出電勢的有效值Eｏ和轉角θ１、θ2的關系式。解:1.合成磁場軸線的位置：2.輸出電勢Ｅo=４.44fW?Ｓin（θ1–θ2)ｆ為激磁電源頻率,W為自整角變壓器輸出繞組有效匝數;θ為自整角變壓器的主磁通交流伺服電動機6－8交流伺服電動機的控制方法有幾種?幅值控制轉速變化的物理過程如何?答：控制方法有三種：幅值控制、相位控制、幅相控制幅值控制就是將勵磁繞組加上恒定的額定勵磁電壓Ｕjc,并保持勵磁電壓和控制電壓的相位差9０°不變，改變控制電壓的大小,以實現對伺服電動機轉速的控制。負載不變時，改變控制電壓Uｋ,如Uｋ↑→