11微特电机复习题 - 图文

微特电机复习资料

1 简述特种电机的特点及发展趋势。

特点：工作原理、励磁方式、技术性能以及结构上有较大特点，且种类繁多、功能多样化，种类繁多，功能多样化，而且不断产生功能特性，性能优越的新颖电机。

发展趋势：机电一体化、智能化、大功率化、小型化、微型化、励磁材料永磁化、高功能化。 2 电机中常用的永磁材料有哪几类，各有何特点？

① 铝镍钴永磁材料：温度系数小，剩余磁场强度较高，但矫顽力很低；退磁曲线呈非线性；使用前要进行 稳磁处理。

② 铁氧体永磁材料：价格低廉，制造工艺简单，质量较轻；温度系数较大，剩磁密度不高，矫顽力较大； 退磁曲线大部分接近直线；不能进行电加工。

③ 稀土永磁材料：高剩磁密度，高矫顽力，高磁能积；稀土钴永磁价格昂贵，温度系数小，退磁曲线基本 上是一条直线；钕铁硼永磁价格较便宜，温度系数较大，容易腐蚀，在高温下使用时 退磁曲线的下半部分要产生弯曲。 什么是稳磁处理，为什么要进行稳磁处理？

稳磁处理是事先人工预加可能发生的最大去磁效应，人为地决定回复线的起始点P的位置，使永磁电机在规定或预期的运行状态下，回复线的起始点不再下降。

有些磁材料的回复线与退磁曲线不重合，如果以后施加的退磁磁场强度超过第一次的值，磁通密度会下降到新的起始点，在磁路设计制造时要注意它的特殊性，由它构成的磁路必须事先对永磁体进行稳磁处理。铝镍钴永磁电机一旦拆卸、维修之后再重新组装时，还必须进行再次整体饱和充磁和稳磁处理，否则，永磁体工作点将下降，磁性能大大下降。

铝镍钴永磁电机在设计和使用时要注意哪些？

由于铝镍钴永磁材料的回复线和退磁曲线并不重合，在磁路设计制造时要进行稳磁处理。铝镍钴永磁材料要事先进行稳磁处理，且在拆卸、维修之后再进行组装时，需再次整体饱和充磁和稳磁处理。

铝镍钴永磁材料矫顽力低，在使用过程中，严格禁止它与任何铁器接触。为加强它的抗去磁能力，铝镍钴永磁磁极往往设计成长柱体或长棒体。铝镍钴永磁材料硬而脆，可加工性能差，不宜设计成复杂的形状。 永磁磁路的计算与常规的磁路计算有何不同？

永磁磁路的计算与常规的磁路计算主要的不同在于永磁体需要进行等效处理，将永磁体等效成类似于电路中的电源，在磁路中等效成恒磁通源或磁动势源。另外永磁体需要进行工作点的确定。

永磁直流电动机与电励磁直流电动机结构上有什么相似和不同之处？两者相比，永磁直流电动机有什么优点？

相似之处：在电枢结构上基本相同。

不同之处：在定子侧永磁直流电动机为永磁体，而电励磁直流电动机为电励磁磁极。

优点：永磁电动机没有励磁绕组铜耗，因此相对而言效率更高；永磁电动机体积小质量轻、机械特性硬、电压调整率小。

永磁材料的性能对永磁直流电动机磁极结构和永磁体尺寸有什么影响？

永磁材料的性能对磁极的结构形式和尺寸有决定性影响。由于永磁材料的性能差异很大，为达到某一要求，所选用不同材料的磁极的结构形式和尺寸不相同。

铁氧体在性能上具有Br小、Hc相对高的特点，所以常做成扁而粗的瓦片形或圆筒形的磁极结构； 铝镍钴永磁具有Br高、Hc低的特点，一般做成细而长的弧形或端面式的磁极结构；

稀土永磁的Br、Hc及（BH）max都很高，适宜做成磁极面积和磁化长度都很小的结构。 永磁直流电动机有极靴的磁极结构有什么优点和缺点？原因何在？

有极靴磁极结构既可起聚磁作用，提高气隙磁通密度，还可调节极靴形状以改善空载气隙磁场波形；负载时交轴电枢反应磁通路径经极靴闭合，对永磁磁极的影响较小。缺点是漏磁系数大，负载时的气隙磁场的畸变较大。

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原因：极靴的存在使得永磁体不能直接面向气隙，主磁通就变小，漏磁系数变大；主磁通需经极靴闭合，使得负载时气隙磁场产生较大的畸变。

绘图说明永磁直流电动机组合式磁极结构的目的和原理。

同电励磁电动机相比，永磁直流电动机运行中有什么值得注意的特殊问题？为什么会存在这些问题？

① 运行特性的温度敏感性；永磁材料的磁性能受温度的影响，因此，永磁电机运行时要注意工作温度对运行特性的影响。

② 永磁体励磁不可调；永磁体的磁性能是固有的物理特性，在安装到电机上之前就已经固定，在运行中不能调节永磁体的磁性能。

③ 交轴电枢磁动势和交轴电枢反应；电枢反应不仅影响气隙磁场的分布与大小，而且使永磁体的工作点相应改变，影响到永磁体的工作状态。

已知一台永磁直流电动机，其电枢电压U=110V，电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600r/min，电枢电阻Ra=50Ω，忽略空载转矩和电刷电压，试求：

(1) 该运行状态下的电磁转矩；

(2) 如果电动机运行中，由于温度升高永磁体励磁磁通减少了20%，在电枢电压和负载转矩保持不变的情况下，电枢电流、转速和电磁转矩各变化多少；

解：（1）E=Ua=110V ?=2πn/60

Tem=E*Ia/?=110*0.4/(2π*3600/60)=0.1167(N?m)

（2）Tem=T2+T0 因为T2不变，T0不计 所以Tem不变

Tem =CT*￠*I ￠1*I1=￠2*I2 ￠1/￠2=I2/I1=5/4 I2=0.5A E不变，E=Ce*￠*n ￠1/￠2=n2/n1=5/4 n2=4500 r/min 电枢电流增加0.1A、转速增加900r/min、电磁转矩不变。

永磁同步电动机与电励磁同步电动机结构上有什么相似和不同之处？两者相比，永磁同步电动机有什么优点？

相似之处：在定子结构上基本相同。不同之处：永磁同步电动机由永磁体提供磁通取代了电励磁绕组励磁。 优点：省去了集电环和电刷，简化了结构，提高了运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高 了电动机的效率和功率因数。

永磁同步电动机表面凸出式转子结构釆用的如果是稀土永磁体，则可认为电机气隙是均匀的，为什么？

稀土永磁材料的相对回复磁导率接近于1，与空气相当，因此，永磁体内的磁路磁导等同于空气，气隙磁场的分布没有因磁极突出而改变，所以可认为电机气隙是均匀的。

转子磁极具有凸极性的永磁同步电动机与电励磁凸极同步电动机在矩角特性上有什么差别？为什么？

转子磁极具有凸极性的永磁同步电动机的矩角特性曲线上转矩最大值所对应的功率角大于90o，而电励磁凸极同步电动机小于90o。因为永磁同步电动机的直轴同步电抗Xd小于交轴同步电抗Xq，而电励磁同步电动机恰好相反，根据矩角公式θ=arccos[

2222E0Xq?8U（Xd-Xq）-E0Xq4U（Xd-Xq）]可以得：对永磁同步电动机有90o<θ<180o；对电

励磁同步电动机有0o<θ<90o 。

简述永磁无刷电动机构成和工作原理。

永磁无刷电动机由电动机本体、转子位置传感器和驱动电路三部分组成。电动机本体是进行机电能量变换的器件，由定子和转子构成，转子轭上装有永磁体，用以提供主磁通；定子铁芯上装有多相绕组用来输入电能。与转子同轴的位置传感器用来检测磁极位置。驱动电路根据位置传感器的信号依次向绕组供电。在a相导通期间，

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若a导体中流入页面的电流处在N极下，则a' 导体中流出页面的电流处在S极下，产生逆时针方向的转矩；转动后，换向成b相导通，同理产生逆时针方向的转矩；如此a、b、c三相循环导通，电机进入逆时针转向电动机运行状态。根据上述原理，电机也可进入顺时针转向电动机运行状态。 位置传感器都有哪几种？简述它们的工作原理。（霍尔位置传感器、旋转变压器、光电编码器、磁性编码器） 永磁无刷直流电动机的驱动模式有哪几种？简述它们各有什么特性。

“三相Y联结，3状态，一相单向导通120o”每次只有一相导通，电流总为正值。每相导通120o电角度。 “三相Y联结，6状态，两相双向导通60o”每次两相同时导通，电流可双向流通。每次导通60o电角度。 共性：当电压一定时，机械特性是一条直线；随着电压的下降，机械特性平行下移。转矩-电流特性是一条斜率为正数、过原点的直线。转矩-电压特性是一条斜率为正数、不过原点与U正半轴相交的直线。功率特性是一条过原点、开口朝下的抛物线。

如何改变永磁无刷电动机的旋转方向？

在“三相Y联结，3状态，一相单向导通120o”驱动模式下，调换b、c两相的导通顺序可实现反向；在“三相Y联结，6状态，两相双向导通60o”驱动模式下，互换桥式电路上下桥臂的开通关断状态可实现反向。 无独立位置传感器永磁同步电动机有哪些位置预估方法？ 1、基于反电动势的位置估算器；

2、检测定子电压、电流转子位置估算器； 3、基于观测器的速度和位置估算器；

4、由于几何形状和饱和的影响，基于电感变化的估算器； 5、用于人工智能的估算器。

简述直流伺服电动机的基本工作原理。

基于电磁感应定律和电磁力定律，当电枢两端接通直流电源时，电枢绕组中有电枢电流产生磁场，电枢磁场与气隙磁场相互作用，产生电磁转矩，电动机带动负载旋转。改变电动机的输入参数，其输出参数也随之变化。 两相交流伺服电动机转子电阻的选择原则是什么？转子电阻过大或过小对电动机性能将会产生怎样影响？

原则：一使电动机具有宽广的调速范围，二要有效防止电动机的“自转”现象。因此要采用较大的转子电阻。 转子电阻过小，电动机的调速范围较小，并且单相运行的感应电动机仍然产生正方向的电磁转矩，只要负载转矩小于电磁转矩，转子仍然继续运行，而不会因Ua为零而立即停止。 而转子电阻过大会导致损耗增加。 两相交流伺服电动机的控制方式有哪些？试就它们各自的特点作简要说明。

1、幅值控制：控制电压与励磁电压之间的相位差始终保持90度电角度不变。当Ua为最大值时气隙磁场为圆形旋转磁场，电动机为最高转速；当Ua为零时电动机停转。

2、相位控制：控制电压的幅值保持不变。当控制电压与励磁电压之间的相位差为90度时，电动机为最高转速；当相位差角为零时，电动机停转。

3、幅值—相位控制：调节控制电压Ua的幅值时，励磁绕组电压Uf的幅值极其与控制电压Ua之间的相位差角都随之变化，从而使电动机转速得到调节。当Ua为零时，电动机停转。

简述反应式步进电动机的工作原理。

反应式步进电机利用磁通总是要沿着磁导最大的路径闭合的原理产生磁拉力形成磁阻性质的转矩而步进。反应式步进电机定子齿上装有励磁绕组，定子齿数为相数的两倍，相对的齿上的绕组串联成一相；转子由软磁材料制成，其上均匀分布着与定子齿同宽的齿，无论转子转到什么位置，转子齿的轴线总是最多只有一条与定子齿的轴线重合。以三相反应式步进电机为例，当采用三相单三拍通电方式，每拍只导通一相，根据“磁导最大原理”，转子总是会以最短的路径转动使转子齿轴线与定子齿轴线对齐；当采用三相双三拍通电方式，每拍同时导通两相，转子总是会以最短的路径转动到使转子转矩为零的位置。若依次循环按A-B-C或者AB-BC-CA的方式通电，反应式步进电机会按照通电信号一步一步的朝一个转向步进，则每次步进的角度为30度，我们称其步距角为30度。若改变绕组通断电的频率可以调节电机的转速，若改变绕组轮流通电的顺序可以改变电机的转向。

步进电动机的步距角由哪些因素决定？步进电动机的转速是由哪些因素决定的？

步进电动机的步距角由相数、转子齿数以及通电方式决定。

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步进电动机的转速由绕组通断电的频率决定。

何谓步进电动机的起动频率，它和运行频率大小一样吗？为什么？

步进电动机的起动频率和运行频率大小不一样。步进电动机在起动时，转子从静止状态开始加速，电动机的磁阻转矩除了克服负载转矩外，还要克服轴上的惯性转矩，因而起动时电动机的负担比连续运转时要大。当起动时脉冲频率过高，转子的运动速度跟不上定子磁场的变化，步进电动机就可能要失步或震荡，电动机便无法起动。因此，步进电动机的运行频率要比起动频率高。 怎样改变步进电动机的转向？

改变绕组轮流通电的顺序可改变步进电机的转向。

步距角为1.5/0.75°的反应式三相六极步进电动机的转子有多少个齿？若运行频率为2000Hz，求电动机运行的转速是多少？ ｛ 步距角= 360/（Z*N） ； 转速= 60f /（Z*N） 其中Z为转子齿数，N为拍数 ｝ 提示：要分不同的通电方式讨论！

为什么开关磁阻电动机都做成双凸极结构？

因为开关磁阻电动机在结构上的构成原则是转子旋转时，磁路的磁导要有尽可能大的变化，因此需采用凸极定子和凸极转子的双凸极结构。

简述理想线性化开关磁阻电动机的工作原理。绕组电感，电流与转子位置角的关系如何？

工作原理：利用磁阻的不等，磁通总向磁阻小的路线集中，通电的定子以磁力吸引铁磁性的转子，使磁力产生切向分力，即产生对转子的转矩。定子的通电循序是根据转子位置传感器检测到的转子位置相对应的最有利于对转子产生向前转动转矩的那一相定子通电，转过一定角度后又由下一个最有利于转子产生转矩的一相通电。不断变换通电的定子绕组相序，使转子连续朝一个方向转动。 电感与转子位置角关系：L????Lmin?L1?1-cosNr??式中L1??Lmax-Lmin?2

转子转动时，绕组电感在Lmax与Lmin之间变化，其频率与转子齿数成正比，周期为转子齿数?r。 电流与转子位置角关系：i?u； f??? θ1?θ?θ2（电压、转速一定条件下）

?在电源一定条件下，高速运行时，Ω大电流上升速度很慢；低速运行时，Ω小电流上升速度很快。减少θon即θon向θ1方向移动，电流幅值随之而增加；另一方面，调节θp又可以改变电流波形宽度，亦即改变电流波形。 什么是电流斩波控制和角度位置控制？它们分别适用于何种场合？什么叫能量比？

电流斩波控制：低速运行特别是起动时，采用斩波控制，限制电流峰值。包括3种控制方法：1.给定绕组上限值Imax和值Imin的斩波控制，通过开关器件多次导通和关断来限制电流在给定的上、下限值之间变化；2.给定绕组电流上限值Imax和关断时间t1的斩波控制；3.脉宽调制的斩波控制。

角度位置控制：开关磁阻电机高速运行时，电机的转矩只能通过改变开关角θon和θp来调节，并由此实现速度闭环控制，即根据当前转速和给定转速n0的差值自动调节电流脉冲的开通、关断位置，最后使转速稳定于n0。

12Li能量比：磁场储能/机械能输出（212dL?i2d?）

开关磁阻电动机系统中位置检测器的功能是什么？

确定定、转子极的相对位置，即要用绝对位置传感器检测定、转子相对位置、向单片机端口提供正确的转子位置信息，以确定对应相绕组的通断，使转子位置与绕组导通的相序很好地配合起来，以便实现设计所需的运行特性，同时也作为测量电机转速的依据。

试述直线感应电动机的工作原理，其同步速度决定于什么？如何改变运动的速度和方向？

将三相感应电动机展开后得到直线感应电动机，通入定子三相绕组的三相对称正弦电流，直线感应电动机气隙中的定子磁场是平移的，其中初级与次级间在电磁上的作用关系没有改变，次级导条在气隙磁场的切割下感应出电动势并产生电流，导条电流与气隙磁场作用产生电磁推力，从而实现了机电能量转换。

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直线感应电动机结构有哪几种主要型式？各有什么特点？

扁平形：初、次级均为扁平形；

圆弧形：初级为弧形，次级为圆柱形；

圆盘形：初级放在次级圆盘靠近外缘的平面上； 圆筒形：初、次极均为圆筒形。

单对极自整角机的主要结构型式有哪些？简要说明他们的结构特点及其优缺点。

1、定子隐极，转子凸极结构 其定子铁芯槽中嵌入三相整步绕组；励磁绕组集中安放在凸极转子极间区域内，通过两组电刷和集电环引出。优点：提高比整步力矩并产生阻尼效应；减小发送机的电气误差，提高精度。

2、定子凸极，转子隐极结构 其单相励磁绕组安放在定子凸极铁芯上，而转子隐极铁芯槽中嵌入三相整步绕组，并通过三组电刷和集电环引出。优点：只有当自整角机转子转动时电刷和集电环才通电流，故集电环的工作条件好；由于转子铁芯槽中布置了三相对称绕组，因此，转子平衡条件好。缺点：转子重量大，集电环数目多，摩擦力矩较大，精密较低。

3、定、转子均为隐极结构 其定子绕组和转子绕组都可以作为励磁绕方。当转子绕组作为励磁方时，定子铁芯上布置三相对称整步绕组，转子铁芯上布置励磁绕组和正交阻尼绕组。优点：能改善输出电动势波形以及消除反应力矩，提高自整角变压器的精度。 解释自整角机的下列概念：

①.转子位置角：S2相整步绕组轴线与励磁绕组轴线之间的夹角。 ②失调角：发送机与接收机的转子位置角之差。 ③协调位置：失调角为零时的位置。

④整步转矩：直轴磁场与交轴整步绕组磁动势相互作用产生的电磁转矩。 ⑤自整步：整步转矩力图使失调角为零，使系统进入新的协调位置的作用。

简要说明正余弦旋转变压器的工作原理。

参数相同、空间上轴线正交的两相对称励磁正弦绕组（一次绕组）施加电压时，励磁电流产生正弦分布的直轴脉振磁场作用于与励磁绕组相同参数、相同空间结构的输出正弦绕组（二次绕组）产生与角位置有关的感应电动势（Ur1=KuUs1cosθ+KuUs2sinθ/Ur2=KuUs1sinθ+KuUs2cosθ），当转子转动时，由于励磁绕组和输出绕组的相对位置发生变化，因而输出绕组感生的电动势也发生变化，实现输出为随转子转角作正余弦函数变化的电气信号的角位传感电机。

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如何评价永磁材料的性能？ 永磁材料的磁性参数：（1）退磁曲线 （2）回复线 （3）内禀退磁曲线（4）稳定性

试推导出永磁体的恒磁动势源形式的等效磁路。

永磁电机磁路计算中有哪些主要系数（参数）？简述其物理意义。书P 31

（1） 气隙系数 计算极隙磁位差时，为考虑因电枢开槽(Slot)而使气隙磁阻(Air Gap Reluctance)增加的影响，

引入气隙系数

电枢开槽等效于气隙长度增加

（2） 计算极弧系数 定义为计算极弧宽度与极距的比值，也可定义为气隙平均磁通密度与最大磁密的比值

bB?i?i??av每极下磁通不变

?B?6

? 取决于气隙径向磁场沿圆周的分布；

? 对于永磁电机，气隙磁场的分布与永磁体的充磁方式，磁极是否带有极靴，极靴的几何形状、磁路饱和

程度等因素有关。

L ef — 为考虑电机气隙磁场的端部效应而引入的。 （3） 电枢计算长度

若所用永磁体的轴向长度 L M 等于电枢铁心轴向长度 L ，可近取： Lef?La?2?a

L a 长出一段，使气隙磁场的端部效应(terminal effect)显? 为充分利用有效材料，铁氧体电机 L M 通常比

著增强。分析表明，电枢计算长度增加的部分与气隙长度及永磁体磁化方向长度有关。

（4） 空载漏磁系数

影响漏磁系数的因素很多，且漏磁场分布复杂，难以精确考虑。工程计算中，一般根据磁极结构凭经验选取，误差较大

空载漏磁系数的定义及影响。

? 漏磁系数s：永磁体向外磁路提供的总磁通?m与外磁路的主磁通?d之比。它随主磁路的外路的饱和程

度而变。

?? ??m?1??????

? 空载漏磁系数：（空载时，即Fa=0）

s0=Fm(Ld+Ls)FmLd=1+LsLd=ks? s0两个不同的含义和用法：

? 1) 空载漏磁系数，反映永磁体向外提供磁通的有效利用程度。

? 2) 空载时可作为外磁路进行等效变换时的变换系数。负载时变换系数，选用与磁路饱和程度相对应的合

成磁导与主磁导之比。

? s0是重要的参数： s0大，永磁体利用率差，但电枢反应对永磁体的实际作用值 就小。

实际应用时，永磁体最佳工作点应如何设置(考虑的因素)?

(1) 当退磁曲线具有拐点时，首先要进行最大去磁工作点（bmh,hmh）的校核，使其高于退磁曲线的拐点

（bk,hk）,即 bmb>bk 或 hmb

(2) 永磁体的最佳利用不一定导致电机的最佳设计，因为影响电机设计的因素除永磁体尺寸外还要考虑结

构、工艺和某些性能的特殊要求。因为此设计电机首先着眼于最佳电机设计，有时只好放弃永磁体的最佳利用。一般取bmN=0.60~0.85,这需要根据对电机的具体要求，经过方案比较后确定。

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? 必须同时满足最佳工作点公式和永磁体及磁路所确定的表达式。实际中不得不偏离最佳工作点：

1. 退磁曲线有拐点时，要进行最大去磁工作点校核，使其高于的拐点，并有裕度。在不失磁的前提下追求

尽可能大的有效磁能。 2永磁体的最佳利用服从于电机的最佳设计，一般bnN?0.60~0.85

永磁直流电机中的交轴电枢反应磁动势和交轴电枢反应磁通沿气隙圆周展开的波形有何特点，为什么？

? 交轴电枢磁势(Quadrature Axial Magnetomotive Force)沿电枢表面作三角形分布，在交轴处磁势最大。 ? 交轴电枢反应 (Quadratrue Armature Reaction) 磁场分布近似为三角形而不是马鞍形—区别于电励磁电

机。

永磁直流电机电枢反应产生的原因有哪些？对永磁体磁极有何影响？应如何进行永磁体工作点的校核？（后2问分有无极靴两种情况）

电枢反应：电枢磁动势对气隙磁场的影响

? 气隙磁场发生畸变，换向困难； ? 磁路饱和时，有去磁效应；

? 可能影响永磁体工作状态，需要最大去磁时工作点校核。 ? 极靴对电枢反应的影响 1. 无极靴时：

? 交轴电枢反应的去磁效应较小，通常不考虑；但需要进行最大去磁时工作点的校核。

2. 有软铁极靴且足够厚时：

? 交轴电枢磁势对永磁体基本上无影响，对气隙磁场有畸变和去磁作用。

永磁电机中，常见的磁极结构形式有瓦片形、圆筒形、弧形以及切向式、径向式等，请问选择的依据是什么？

? 1、按磁极形状：

1) 瓦片形 (Tile) 2) 圆筒形 (Cylinder) 3) 弧形 (Arc) 4) 矩形(Rectangle)

? 2、按磁化方向与转子旋转方向的相互关系：

1) 径向式(radial) 2) 切向式(tangential)

? 3、按有无极靴(Pole Shoe)分：

1) 无极靴结构 2) 有极靴结构

? 4、组合磁极结构(Composite Type)

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概括SRD的主要优点和缺点。 优点

① 较大电机利用系数(Utilization factor)。

② 结构简单，成本低，适用于高速。比通常认为最简单的鼠笼式感应电动机还要简单。转子结构对转速限

制小，可做成高速电机。

③ 功率电路简单可靠。转矩方向与电流方向无关，只需单方向电流，功率电路可做到每相一个功率开关，

无直通故障隐患(hidden danger)。

④ 可控参数多，调速性能好。可控参数有：相开通角,相关断角, 相电流幅值，相绕组电压等。易实现软起

动和四象限运行。

⑤ 高起动转矩，低起动电流，适用于频繁起停及正反向转运行。 ⑥ 效率高，损耗低。

缺点

? 有转矩脉动，影响了开关磁阻电动机低速运行性能。 ? 开关磁阻电动机传动系统的噪声与振动比一般电动机大。 ? SRM电动机的出线头较多。

一、填空题

1. 控制电机主要是对控制信号进行传递和变换，要求有较高的控制性能，如要求_运行平稳_、_响应迅速_、_准确可靠_等。

2. 单相异步电动机的类型主要有_电容启动式电动机__、__罩极式电动机__、_电阻起动式电动机__。

3. 磁滞式同步电动机最突出的优点是___具有很大的启动转距，因而它不要附设任何起动绕组或起动装置就能很快自行起动__。

4. 40齿三相步进电动机在双三拍工作方式下步距角为__3°_，在单、双六拍工作方式下步距角为__1.5°_。 5. 交流伺服电动机的控制方式有_幅值控制___、_相位控制___、_幅—相控制______。 PPT4

6. 自整角机是一种能对__转角__偏差自动整步的感应式控制电机，旋转变压器是一种输出电压随_转子转角变化的信号元件，步进电动机是一种把'_电脉冲_信号转换成角位移或直线位移的执行元件，伺服电动机的作用是将输入_电压控制信号转换为轴上的角位移或角速度输出。

7. 无刷直流电动机转子采用_一定极数的永磁体_，用_电子开关线路_和位置传感器_组成的电子换向器取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。

8. 直线电机按照工作原理来区分，可分为_直线直流电机、_直线进步电机和直线同步电机三类。

9. 自整角机是一种能转角偏差自动整步的感应式控制电机，它通过电的方式在两个或两个以上无_机械_联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。

10. 光电编码器按编码原理分有_增量式_和_绝对式__两种。

11. 异步测速发电机性能技术指标主要有_线性误差、_最大线性工作转速、负载电阻_和输出斜率。 12.同步电动机转子上的鼠笼绕组可起_异步起动转矩_和_同步牵引转矩__作用。 13. 小功率同步电动机可分为__永磁式_、_磁阻式__、__磁滞式_等。 PPT5

60fn?_______；励磁式电磁减速同步电14. 反应式电磁减速同步电动机定转子齿数应满足__p=m__，转速公式为NZ动机定转子齿数应满足_______，转速公式为_____。

15. 电机产生过度过程的主要原因是电机中存在两种惯性：__机械____、___电磁_____。

R16. 罩极式单相异步电动机的旋转方向总是固定不变的由__罩住的部分向未罩住的方向旋转_______。

17.直流伺服电动机的电气制动有__能耗__、_回馈_____、___反接___。

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18.改变电源频率__或电机的极距可以改变直线感应电动机的速度，改变__直行感应电动机初级绕组的通电次序___可以改变直线感应电动机的运动方向。

19.磁阻同步电动机转子直轴与定子旋转磁场轴线重合时，磁阻转矩为__最小___；转子交轴与定子旋转磁场轴线重合时，磁阻转矩为_最大____。

20.异步伺服电动机___控制__信号消失，而仍有角速度或角位移输出，称为自转现象。PPT4

二、选择题

1．伺服电动机将输入的电压信号变换成（ ），以驱动控制对象。 D A.动力 B.位移 C.电流 D.转矩和速度

2.交流伺服电动机的定子铁芯上安放着空间上互成（ ）电角度的两相绕组，分别为励磁绕组和控制绕组。B

A.0o B. 90o C. 120o D.180o

3.为了减小（ ）对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件中，其转速不得超过规定的最高转速。C

A.纹波 B.电刷 C.电枢反应 D.温度

4.在交流测速发电机中，当励磁磁通保持不变时，输出电压的值与转速成正比，其频率与转速（ ）。D A.正比 B.反比 C.非线性关系 D.无关 5.影响交流测速发电机性能的主要原因是（ ）。B

A.存在相位误差 B.有剩余电压 C.输出斜率小 D.以上三点 6.步进电机是利用电磁原理将电脉冲信号转换成（ ）信号。C A.电流 B.电压 C. 位移 D.功率

7.旋转型步进电机可分为反应式、永磁式和感应式三种。其中（ ）步进电机由于惯性小、反应快和速度高等特点而应用最广。A

A.反应式 B.永磁式 C.感应式 D. 反应式和永磁式 8.步进电机的步距角是由（ ）决定的。C

A.转子齿数 B.脉冲频率 C. 转子齿数和运行拍数 D. 运行拍数 9.由于步进电机的运行拍数不同，所以一台步进电机可以有（ ）个步距角。B A.一 B. 二 C. 三 D.四

10.步进电机通电后不转，但出现尖叫声，可能是以下（ ）原因。B

A.电脉冲频率太高引起电机堵转 B.电脉冲频率变化太频繁 C.电脉冲的升速曲线不理想引起电机堵转 D.以上情况都有可能 11.理想的驱动电源应使通过步进电机的绕组电流尽量接近（ ）波形。B A.正弦波 B.矩形波 C.三角波 D.锯齿波 12.没有补偿的旋转变压器的在接负载时会出现（ ），使输出特性畸变。C A.剩余电压 B.感应电流过大 C. 交轴磁势 D. 直轴磁势 13.旋转变压器的本质是（ ）。D

A.变压 B.变流 C.能量转换 D.信号转换

14.若电源允许，考虑到性能和体积等因素应选用电压较高、频率为（ ）自整角机。C A.50Hz B.60 Hz C.400 Hz D.1000 Hz

15.因为自整角机的接收机和发送机在结构上有差异，如果调错，将使自整角机（ ）。D A.产生振荡 B.烧毁 C.失步 D. 停转

16.在使用同步电机时，如果负载转矩（ ）最大同步转矩，将出现“失步”现象。B A.等于 B.大于 C.小于 D.以上都有可能

17.同步电机出现的振荡现象，一般发生在（ ）突然发生变化的时候。B A.电源电压 B.信号电压 C. 负载 D.转矩

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18.磁滞式同步电动机与永磁式和反应式相比，最可贵的特性是具有( )。C A.稳定性好 B.负载能力强 C.很大的启动转矩 D.很小的启动电流 19.无刷直流电动机是利用了（ ）来代替电刷和换向器。A

A.电子开关线路和位置传感器 B. 电子开关 C. 传感器 D.复杂设备

20.无刷直流电动机与一般的直流电动机一样具有良好的伺服控制性能，可以通过改变（ ）实现无级调速。D

A.电枢绕组电阻 B.转子电阻 C.负载 D.电源电压

21.空心杯非磁性转子交流伺服电动机，当只给励磁绕组通入励磁电流时，产生的磁场为（ ）磁场。B A.脉动 B.旋转 C.恒定 D.不变

22.有一个三相六极转子上有40齿的步进电动机，采用单三拍供电，则电动机步矩角为（ ）。A A.3° B. 6° C.9° D. 12°

23.通常情况下，下列检测元件的精度由低到高的排列顺序是。（ ）C

A. 旋转变压器、自整角机、感应同步器、磁尺 B. 自整角机、感应同步器、旋转变压器、磁尺 C. 自整角机、旋转变压器、感应同步器、磁尺 D. 自整角机、旋转变压器、磁尺、感应同步器

24.感应移相器的特点是输出电压的相位与转子转角成（ ）关系。D A.正弦 B.余弦 C.非线性关系 D.线性

25.在步进电动机驱动电路中，脉冲信号经（ ）放大器后控制步进电动机励磁绕组。C A.电流 B.电压 C.功率 D.直流

26．当交流测速发电机在伺服系统中用作阻尼元件时，应主要满足（ ）。A （A）输出斜率大 （B）线性度高 （C）稳定度高 （D）精确度高

27．直流伺服电动机在低速运转时，由于（ ）波动等原因可能造成转速时快时慢，甚至暂停的现象。B （A）电流 （B）电磁转矩 （C）电压 （D）温度 28．伺服电动机将输入的电压信号变换成（ ），以驱动控制对象。D （A）动力 （B）位移 （C）电流 （D）转矩和速度 29．没有补偿的旋转变压器的在接负载时会出现（ ），使输出特性畸变。C

（A）剩余电压 （B）感应电流过大 （C）交轴磁势 （D）直轴磁势 30．成对使用的自整角机按控制式运行时，其中一个是（ ），另一个是控制式变压器。C

（A）力矩式发送机 （B）力矩式接收机 （C）控制式发送机 （D）控制式接收机 31.同步电动机的转子磁极上装有励磁绕组，由（ ）励磁。C

（A）单相正弦交流电 （B）三相交流电 （C）直流电 （D）脉冲电流

32．小功率同步电动机的（ ）是恒定不变的，它与电枢电流的频率之间有确定的关系。C （A）电压 （B）电流 （C）转速 （D）温度

33．在使用同步电机时，如果负载转矩（ ）最大同步转矩，将出现“失步”现象。B （A）等于 （B）大于 （C）小于 （D）以上都有可能

34．磁滞式同步电动机与永磁式和反应式相比，最可贵的特性是具有( )。C

（A）稳定性好 （B）负载能力强 （C）很大的启动转矩 （D）很小的启动电流 35．（ ）是无刷直流电动机的关键部分，其作用是检测转子磁场相对于定子绕组的位置。B （A）电子开关 （B）位置传感器 （C）换向器 （D）磁钢 36．无刷直流电动机与一般的直流电动机一样具有良好的伺服控制性能，可以通过改变（ ）实现无级调速。D

（A）电枢绕组电阻 （B）转子电阻 （C）负载 （D）电源电压

37．要改变无刷直流电动机的旋转方向，除了改变励磁磁场极性或电枢电流方向外，还需要（ ）配合才能实现。A

（A）电子开关电路 （B）定子绕组 （C）转子绕组 （D）传感器

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38. 现有一直1024P/r的旋转编码器，在零位脉冲之后连续输出102490个脉冲。则该旋转编码器在零位脉冲之后转过的圈数是（ ）。B

（A）102490圈 （B）100又90/1024圈 （C）190圈 （D）10/102490圈 39．若被测机械的转向改变，则交流测速发电机输出电压的_______。D

（A）频率改变 （B）大小改变 （C）相位改变900 （D）相位改变1800 四、简答题

1. 交流伺服电动机停车时采用：同时切除励磁绕组和控制绕组电源；励磁绕组电源不变，只切除控制绕组电源。

上两种方法停车效果是否相同?为什么？

答：不相同，同时切除励磁绕组和控制绕电源的停车方式的效果比只切除控制绕组电源要好， 2. 何谓交流测速发电机的剩余电压？产生剩余电压的原因是什么？

当异步测速发电机的励磁绕组已经供电，转子处于静止状态时，输出绕组所产生的电压称为剩余电压；产生的原因：1.励磁绕组与输出绕组不正交，磁路不对称，或气隙不均匀等；2空心杯转子的不对称，如空心杯材料的不均匀，杯的厚度不一致等

3. 电磁减速同步电动机有何特点？

答：1.当频率一定时，电机转速与转子齿数成反比；2.与其他低速电动机相比，结构简单，制造方便，成本低；3.电机不需要经过齿轮减速器而直接驱动负载，具有响应迅速、运行稳定

4. 同步电动机转子上的鼠笼绕组起什么作用?

答：起着：异步起动，同步运行的作用. 在整个起动过程中，笼型绕组产生异步起动转矩，而永磁体产生发电制动转矩，但当达到同步速时，异步起动转矩为零，而发电制动转矩转变为同步牵引转矩，带动电动机正常同步运行。

5. 常用的位置检测元件有自整角机、旋转变压器、感应同步器、光电编码器等，任选一种解释其工作原理，并

举一个应用实例。

自整角机的原理：它是通过电的方式在两个或两个以上无机械联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转，主要由发送机和接收机两部分组成，发送机负责转角信号的发送，接收机负责转角信号的接收或电压信号的输出。用于远距离位置指示系统，如水位远距离指示系统。

旋转变压器的原理：它是输出电压与转子转角成一定函数关系的特种电机。原、副边绕组分别装在定、转子上。原、副边绕组之间的电磁耦合程度由转子的转角决定, 故转子绕组的输出电压大小及相位与转子的转角有关。 用于位置传感器，在伺服系统中，用于检测电动机转子的位置。

17. 无刷直流电动机与永磁同步电动机各有何异同点。!

相同点：它们都采用了无刷结构，改善了电机的功能；不同点：永磁同步电动的永磁体宛如一个集成块，集励磁电源、引入装置（集电环、电刷）和励磁绕组于一体；无刷直流电动机利用电子开关线路和位置传感器来代替电刷和换向器。

无刷直流电动机及其控制系统

一、填空题：

18. 无刷直流电动机是典型的机电一体化产品，它是由电动机本体、转子位置检测器、逆变器和控制器组成的自12

同步电动机系统或自控式变频同步电动机。

19. 自同步永磁电动机分为无刷直流电动机和正弦波永磁同步电动机。 20. 无刷直流电动机的反电势为梯形波、供电电流为方波。

21. 三相无刷直流电动机绕组的联接方式有星形联接和角形联接，而逆变器又有桥式和半桥式两种。 22. 无刷直流电动机的机械特性表达式为n?US?2UT2r?T。 2eCe??CeCT??23. 无刷直流电动机控制系统的控制结构，一般采用双闭环控制，外环为速度环，内环为电流环，不同的是所采用的控制器算法。

24. 无刷直流电机一般通过改变逆变器功率开关管的逻辑关系使电枢各相绕组的导通顺序发生变化来实现正反

转。

25. 两相导通星形三相六状态无刷直流电动机，定子绕组每经过 60? 电角度进行一次换相，每个功率开关管导通 120? 电角度。

三、简答题：

1. 永磁无刷直流电动机主要由哪几部分组成？它与普通的永磁直流电动机相比有何优点？

答：永磁无刷直流电动机主要由电动机本体、位置检测器、逆变器和控制器组成。它采用位置检测器和功率电子开关来代替电刷和换向器，既保留了直流电动机良好的运行性能，又具有交流电动机结构简单、运行可靠、维护方便等优点。

2. 位置传感器在无刷直流电动机中起到什么作用？对于两相导通星形三相六状态无刷直流电动机，如果采用

光电式位置传感器，当其转子上有p对磁极时，如何设计位置传感器结构？

答：位置传感器在无刷直流电动机中的作用是检测转子磁极相对于定子绕组的位置信号，为逆变器提供正确的换相信息。对于两相导通三相六状态无刷直流电动机，当其转子是多极时，应采用三个位置传感器，且三个位置传感器在空间应彼此相隔120?空间电角度，即120?/p空间几何角度，同时还必须保证位置传感器与绕组的对应位置正确。

3. 何谓两相导通星形三相六状态工作方式？简述两相导通星形三相六状态无刷直流电动机的工作原理。

答：两相导通星形三相六状态无刷直流电动机，电机本体的电枢绕组为三相星形连接，位置传感器与电机本体同轴，控制电路对位置信号进行逻辑交换后产生驱动信号，驱动信号经驱动电路隔离放大后控制逆变器的功率开关管使电机的各相绕组按一定的顺序工作。

转子在空间每转过60?电角度(1/6周期)，转子位置传感器的输出信号就改变一次，经控制电路逻辑变换后驱动逆变器，逆变器开关管就发生一次切换，切换开关管的导通逻辑为VT1、VT2?VT2、VT3?VT3、VT4? VT4、VT5?VT5、VT6 ?VT6、VT1 ……。在此期间,转子始终受到顺时针方向的电磁转矩作用沿顺时针方向连续旋转。

可见，电机有六种磁状态，每一状态有两相导通，每相绕组的导通时间对应于转子旋转120?电角度。无刷直流电动机的这种工作方式称为两相导通星形三相六状态。 4. 分析无刷直流电动机利用原位置传感器进行反转控制的原理。

答：无刷直流电动机利用原位置传感器进行反转控制是通过改变逆变器功率开关的导通逻辑，使电枢各相绕

13

组的导通顺序发生变化进而从而改变一相导通时的电流方向来改变电机转向的。无刷直流电动机正转和反转时的控制逻辑正好相反。

5. 简述无刷直流电动机的机械特性。

答：无刷直流电动机的机械特性为

nn04U?2UT?2rIaUS?2UT2rn?S??T。 2eCe??Ce??CeCT??无刷直流电动机的机械特性表达式与一般直流电动机相同，机械特性较硬。在不同的供电电压下，其机械特性曲线如右图所示。由该图可知，无刷直流电动机的机械特性曲线存在弯曲现象，这是由于当转矩较大，转速较低时流过开关管和电枢绕组的电流很大，这时开关管管压降ΔUT随着电流增大而增加较快，加在电枢绕组上的电压有所减小，使得特性曲线偏离直线而向下弯曲。

n03n02US4?US3?US2?US1US4n01US2US1US3oTst4Tst3Tst2Tst1Te机械特性曲线

开关磁阻电机及其驱动控制系统

一、填空题：

1. 开关磁阻电动机传动系统主要由四部分组成：开关磁阻电动机、功率变换器、控制器和检测器。

2. 开关磁阻电动机采用双凸极结构，转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组

串联或并联在一起，构成一个两极磁极，称为“一相”，绕组为单方向通电。

3. 开关磁阻电动机的运行遵循磁阻最小原理，通电后，磁路有向磁阻最小路径变化的趋势。

n?4. 设每相绕组开关频率为f?，转子齿极数为Nr，则SR电机的转速为

60f?Nr。

5. 开关磁阻电动机的转向与通电相的电流方向无关，仅取决于定子绕组通电的顺序。改变定子绕组的导通顺序就可改变电机的转向。

6. SRD的基本控制策略是：低速时采用电流PWM控制(CCC控制)；高速时采用单脉冲控制(APC控制)。

SRD的基本控制策略是：基速以下，采用电流斩波控制(CCC)；基速以上，采用角度位置控制(APC)。 7. SR电动机通过改变相绕组的 通电位置（或励磁位置）和 触发顺序 即可改变电磁转矩的大小和方向，实现四象限运行。

SR电动机通过改变定子相绕组的通电顺序即可改变电磁转矩的方向，通过改变定子相绕组的励磁位置可改变电磁转矩的大小。从而可以实现 正转电动、正转制动、反转电动、反转制动 四种运行方式，即可以实现四象限运行。

8. 根据对SR电动机电磁转矩的分析，让SR电动机在 电感上升 区段通电则产生正转矩，在 电感下降 区段

通电则产生负转矩。因此，如果?on、?off为正转控制角，只要将控制导通区推迟 半个 周期即可产生负转矩。 9. 要让SR电动机实现制动，只要通过控制开通角?on和关断角?off，使相电流主要出现在?L/??＜0区段即可。

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10. SRD系统的反馈信号一般有 位置 、 速度 、 电流 三种。

11. SRD系统位置检测的目的是 确定SRM定、转子的相对位置 ，以控制 对应相绕组的通断 。 12. 数字测速法有三种：（1）在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度，称为 M法 测速，适用于 高速 场合。（2）测量相邻两个脉冲的时间来测量速度，称为 T法 测速，适用于 低速 场合。（3）同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度，称为 M/T法 测速，该方法在很宽的转速范围内均具有较高的测速精度。

13. SRD系统中常用的电流检测方法有 电阻采样 和 霍尔电流传感器采样 两种方法。

14. SR电动机常见的功率变换器主电路有双开关型、双绕组型、电容分压型、H桥型和公共开关型。其中，双开关型、双绕组型、公共开关型适用于任意相数的SR电动机。

15. 四相SR电动机广泛采用的功率变换器主电路形式为H桥型，其斩波模式有四相斩波模式和两相斩波模式。

三、简答题：

1. 什么是M法测速、T法测速、M/T法测速？各适用于什么场合？

答：在规定时间内测量所产生的脉冲个数来获得被测速度，称为M法测速（测频法）。M法适合于高速运行时测速，低速时测速精度较低。

T法测速是通过测量相邻两个转子位置脉冲之间的间隔时间来计算转速的一种测速方法。T法适合于低速场合测速。

同时测量检测时间和在此时间内脉冲发生器发出的脉冲个数来测量速度，称为M/T法测速。M／T法综合了M法和T法两种测速方法的特点，既可在低速段可靠地测速(如T法)，在高速段又如M法具备较高的分辨能力，因此M／T法在较宽的转速范围内均有很好的检测精度。

2. 如何改变开关磁阻电动机的转矩方向？改变电动机绕组电流的极性能够改变转矩方向吗？为什么？

答：通过改变相绕组的触发顺序可以改变开关磁阻电动机的转矩方向。

改变电动机绕组电流的极性不能改变转矩方向。因为开关磁阻电动机的运行遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。开关磁阻电动机的电磁转矩是由于转子转动时气隙磁导（电感）变化产生的，电磁转矩的方向与电流的方向无关，仅取决于电感随位置角的变化情况。

3. 为什么SR电动机具有良好的起动性能？

答：SR电动机可以通过对相开通角?on、关断角?off和相电流幅值、相绕组电压的控制，得到满足不同负载要求的机械特性，实现系统的软起动。所以SR电动机具有良好的起动性能。

4. 为什么开关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方向无关？如何获得负转矩？

答：SR电动机的运行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产生磁阻性质的电磁转矩。SR电动机的电磁转矩是由于转子转动时气隙磁导(电感)变化产生的，电磁转矩的大小与电流的平方成正比，电磁转矩的方向与电流的方向无关，仅取决于电感随位置角的变化情况，所以开关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方向无关。

或：基于理想线性模型的SR电动机电磁转矩Te(i,?)?12?L，由此可知SR电动机的电磁转矩是由于转i2??子转动时气隙磁导(电感)变化产生的，电磁转矩的方向仅取决于电感随位置角的变化情况，与产生转矩的电流方

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向无关。

将相绕组主开关器件的导通区设在相绕组电感的下降端即可产生负转矩。 或：在电感曲线的下降阶段给绕组通电，将产生负转矩。

5. 开关磁阻电动机在低速时为什么采用斩波控制？在高速时为什么采用角度控制？

答：SR电动机在起动、低速和中速运行时，电压不变，旋转电动势引起的压降小，电感上升期的时间长，而

di的值相当大，为避免电流峰值超过功率开关器件和电机的允许值而损坏功率开关元件和电动机，在低速时dt在电动机高速运行时，为了使转矩不随转速的平方下降，在外施电压一定的情况下，只有改变开通角?on和

采取电流斩波控制方式来限制电流。

关断角?off的值来获得所需的较大电流，即采用角度位置控制。 6. 为什么H桥型主电路不能用于三相SR电动机？

答：H桥型主电路在换相相的磁能以电能形式一部分回馈电源，另一部分注入导通相绕组，引起中点电位的较大浮动。它要求每一瞬间必须上、下各有一相导通。所以不能用于三相SR电动机。 7. 试分析开关磁阻电动机与步进电动机的区别？

答： (1)步进电动机一般用作定位，它将数字脉冲输入转换成模拟运动输出，对步进电动机系统而言，轴的运动服从电源的换相，转子在定子磁极轴线间步进旋转；而SR电动机则用于调速传动场合，始终运行在自同步状态，电源的换相取决于转轴的位置。这就与通常的位置开环步进电动机系统不同，SR电动机均有检测转子位置的环节以实现位置闭环的控制，控制器根据转子位置向功率变换器提供对应的励磁触发信号，保证电动机连续运转，从而可避免步进电动机可能出现的失步现象。

(2) SR电动机可控因素较多，既可调节每相主开关器件的开通角?on、关断角?off，也可采用调压或限流斩波控制，调速方法灵活，易于构成性能优良的调速系统，并可运行在发电状态；而步进电动机只作电动状态运行，一般只是通过调节电源步进脉冲的频率来调节转速。

五、说明SRD系统其工作原理

答：SRD系统采用转速外环、电流内环的双闭环控制结构。转速反馈信号取自位置传感器输出的转子位置脉冲信号，转速调节器ASR根据给定转速?*和实际转速?的偏差，给出转矩的参考值T*。

控制模式选择框体现了SRD系统的控制策略，它根据实时转速信号确定控制模式。（1）在低速运行时，固定开通角?on和关断角?off，采用CCC控制。在CCC方式下，实际电流的控制是通过PWM斩波实现的。这时T*可以直接作为电流参考值i*，它与实际相电流i比较形成电流偏差，电流调节器ACR根据电流偏差来调节PWM信号的占空比，PWM信号与换相逻辑信号相“与”并经过放大后控制功率变换器中的功率开关器件开通或关断，从而改变相绕组上的平均电压，实现恒转矩无级调速。（2）在高速运行时，采用APC控制，将电流参考值i*取得较高，使电流斩波不再出现，仅由转矩指令T*的增减来决定开通角?on和关断角?off的大小。

微特电机的应用领域有哪些？可分为哪几类？ 答：应用领域分为：电子信息产品；机电一体化

类型：1航空航天2现代军事设备3现代工业4信息与电子产品5现代交通运输6现代农业7日常生活

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伺服电动机的作用和分类？

答：作用：将电压信号转变为电机转轴的角速度或角位移元件 分类：直流伺服电动机和交流伺服电动机 自控系统对测度发电机的要求有哪些？

答：1输出电压与转速保持良好的线性关系 2剩余电压（转速为零时的输出电压）要小 3输出电压的极性或相位能反映被测对象的转向 4温度变化对输出特性的影响小

5输出电压的斜率要大，即转速变化所引起的输出电压的变化要大 6摩擦转矩和惯性要小 步进电机矩角特性的意义？

答：步进电动机静转矩与失调角间的关系称为矩角特性，在θ= 90时有最大静转矩，它是步进电动机的主要性能指标之一，一般增加通电相数能提高它的数值。

自整角机中的接收机的阻尼装置有哪几种？ 答：电气阻尼和机械阻尼 旋转变压器的分类

答：按在控制系统中的用途分：计算用旋转变压器、数据传输用旋转变压器 按极对数多少分：单极对和多极对

按有无电刷和滑环间的滑动接触分：接触式、无接触式 单相交流串励电动机的优点有哪些?

答：1使用方便2转速高、体积小、质量轻3起动转矩大、过载能力强 双凸机电机包括哪两种电机？

答：开关磁阻电机、双凸极永磁电机

伺服电动机，测试电动机，旋转变压器，自整角机，步进电动机的功能

答：1伺服电动机：将输入的电信号（控制电压）转变为机械信号（转速或转交）输出。 2测速发电机：将机械转速转变为电信号（输出端电压）输出 3旋转变压器：将机械转角信号转变为电压信号输出

4自整角机：对机械信号（转角或转速）进行传递、测量或指示 5步进电动机：将数字脉冲电信号转变为机械信号（转角或转速） 永磁同步电动机的转矩包括哪几种？

答：永磁转矩、磁阻转矩 测速发电机的分类

答：按输出信号的形式分：直流测速发电机、交流测速发电机（同步、异步） 控制用伺服电动机的分类和主要任务

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答：伺服电动机、测速发电机、旋转变压器、自整角机、步进电动机

主要任务：不是能量转换，而是完成信号的传递和转换，其性能的好坏将直接影响整个控制系统的工作性能，对它的要求主要是高可靠性、高精度和快速响应等。 交流异步伺服电动机有哪几种控制方法？

答：幅值控制、相位控制、幅值-相位控制（或称电容控制）、双相控制 自整角机按其输出量不同可分为哪几类？

答：力矩式自整角机、控制式自整角机 直流测速发电机产生误差的原因主要有哪些？

答：1电枢反应的影响2电刷接触式电阻的影响3电刷位置的影响4温度的影响5纹波的影响 步进电动机的分类

答：主要有：反应式、永磁式、混合式 永磁无刷直流电动机由哪几部分组成？

答：1电动机本体2逆变器3转子位置传感器 自控系统对伺服电动机的要求有哪些？

答：1调速范围宽2机械特性和调节特性为线性3无“自转”现象4动态响应快 直流测速发电机按励磁方式分有哪几种？各有什么特点？

答：1按励磁方式分为：电磁式、永磁式

2电磁式：励磁绕组由外部直流电源供电，通电时产生磁场

永磁式：没有励磁绕组，所以可省去励磁电源，结构简单、使用方便 什么是异步测速发电机的剩余电压？简要说明剩余电压产生的原因及减小的措施

答：这种测速发电机在规定的交流电源励磁下，电机的转速为零时，输出绕组所产生的电压，称为剩余电压（或零速电压）。

原因：1基波分量 ：变压器分量、电容分量2高次谐波分量：励磁电源电压为非正弦波、电机磁路的饱和

减小的措施：1改进电机的制造材料及工艺2外接补偿装置 简要说明旋转变压器误差产生的原因和改进方法

答：原因：1绕组谐波的影响2齿槽的影响3铁心磁路的饱和影响4材料的影响5制造工艺的影响6交轴磁场的影响

改进方法：1工艺类误差可通过在电机加工过程中保证严格的工艺要求，使它降低到容许的限度；2电路上的误差可以根据系统的要求采取一次侧补偿、二次侧补偿或一次侧、二次侧同事补偿来加以消除；3对于绕组谐波可通过选用适当的绕组型式。 简述永磁同步电动机直接起动比较困难的原因

答：1转子本身存在惯性2定、转子磁场之间转速相差过大 简述磁滞同步电动机的工作原理及优缺点

答：工作原理：当定子绕组接通交流电源产生旋转磁场，该旋转磁场使转子磁滞层磁化，再与

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定子旋转磁场作用而产生转矩

优点：结构简单，工作可靠，机械强度高，起动电流小，电磁噪声低和适于高速运行 缺点：体积和质量都较同功率的其他同步电动机大，价格也较贵，功率和功率因数较低。 异步测速发电机的误差有哪几种？说明误差产生的原因及减小的措施

答：误差：1线性误差2相位误差3剩余电压 原因及减小措施：

1气隙磁通Φd的变化。1增大转子电阻2对于一定的转速，通常采用提高励磁电源的频率。 2励磁电源的影响。异步测速发电机对励磁电源电压的幅值、频率和波形要求都比较高。 3温度的影响。在设计空心杯时应选用电阻温度系数较小的材料，在实际使用时，可采用温度补偿措施，在励磁回路、输出回路或同时在两个回路串联负温度系数的热敏电阻来补偿温度变化的影响。

什么是反应式步进电动机的静稳定区和初步稳定平衡位置？最大静转矩与哪些量有关？

答：- π <θ< π 之间的区域称为静稳定区。

在空载情况下，转子的平衡位置称为初始稳定平衡位置。

2Zr(WI)（?d??q）Tmax=K

4

简要说明力矩式自整角接收机中整步转矩是怎样产生的，与哪些因素有关？

答：当力矩式自整角机系统的失调角产生后，在电动机转子上形成的转矩称为整步转矩。凸极式自整角机的整步转矩由两个不同性质的分量所组成，一个是整步绕组中电流和励磁绕组建立的主磁通相互作用而产生的电磁整步转矩；另一个是由于直轴和交轴磁阻不同而引起的反应整步转矩。隐极式自整角机无反应整步转矩，只有电磁整步转矩。

T=T1+T2=T1msin2θ+T2msin2θ（T1m为电磁整步转矩的最大值，T2m为反应整步转矩的最大值）。

6. 正余弦旋转变压器有负载时输出电压为什么会发生畸变？消除畸变的方法有哪些？

答：正余弦旋转变压器负载后之所以输出特性曲线产生畸变，是由于转子磁势的交轴分量得不到补偿所引起的。 补偿负载的方法有二种，即所谓的二次侧补偿和一次侧补偿。 7. 为何异步测速发电机的转子都采用非磁性空杯结构而不用鼠笼结构？

答：鼠笼转子异步测速发电机输出斜率大，但线性度差，相位误差大，剩余电压高，空心杯形转子异步测速发电机的精度高，转子转动惯量小，性能稳定。

8. 如何控制步进电动机输出的角位移或线性位移量？步进电动机有哪些优点？

答：

优点：1.输出角位移量或者线位移量与其输入的脉冲数成正比，而转速或线速度与脉冲的频率成正比，在电机的负载能力范围内，这些关系不受电压的大小负载的大小环境条件等外界因素

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的影响，因而适于在开环系统中执行元件，使控制系统大为简化； 2.它每转一周都有固定的步数，所以步进电动机在不失步的情况下运行，其步距误差不会长期积累； 3.控制性能好； 4.有些型式的步进电动机在停止供电的状态下还有定位转矩，有些型式在停机后某些相绕组仍保持通电状态，具有自锁能力，不需要机械制动装置。 9. 简述直流力矩电动机的性能特点

答：它可在低速运行甚至长期堵转时产生足够大的转矩（低转速、大转矩负载），动态响应快，转矩波动小，机械特性和调节特性的线性度好 ，能在低速下稳定运行

电机的连续堵转转矩和峰值堵转转矩小。

10. 如何改变开关磁阻电机的转矩方向？改变电机绕组电流的极性能够改变转矩方向吗？

1dL答：Te=i2转矩方向与电流的方向无关，仅取决于电感随转角的变化情况，通过控制绕

2d?组电流导通的时刻电流脉冲的幅度和宽度，就可以控制SR电机转矩的方向和大小。 不能 11. 无刷直流电动机与普通直流电动机相比有什么区别？

答：无刷直流电动机具有有刷直流电动机那样良好的调速性能，却没有电刷和换向器，这主要是它用转子位置传感器替代了电刷，用电子换向电路替代了机械式换向器之故。

12. 试分析直流伺服电动机的调速原理，若励磁电压下降，对电机的机械性和调节性有哪些影响？

答：在电磁转矩不变的情况下，改变电枢电压Ua或励磁通，都可以控制电机的转速。通过改变电枢电压来控制电机转速的方法称为电枢控制，用于调节磁通来控制转速的方法称为磁极调节。 13. 直流测速发电机带负载工作，其输出特性在什么条件下是线性特征？产生误差的原因和改进的方法是什么？

答：测速发电机输出电压和转速的关系称为输出特征性即Ua=f(u) 当不考虑电枢反应，且认

Ke为Φ、Ra 和Rl都能保持为常数，斜率C=也是常数，输出特性便有线性关系。

Ra1? 原因：1.电枢反应的影响：（1）对电磁式直流测速发电机，在定子磁极上安装补偿绕组Wc。 RL（2）在设计电机时，选择较小的线负荷和较大的空气隙。 （3）在使用时，转速不应超过最大线性工作转速，所以负载电阻不应小于最小负载电阻。

2.电刷接触电阻的影响，为了减小电刷接触电压的影响，缩小不灵敏区，在直流测速发电机中，常常采用导电性能好的黄铜-石墨电刷或含银金属电刷。实际使用时，选用较大的负载电阻和适当的转子转速。

3.电刷位置的影响

4.温度的影响：1设计电机时，磁路比较饱和，使励磁电流的变化所引起磁通的变化较小2在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流；对测试精度要求比较高的场合，可在励磁回路中串联具有负温度系数的热敏电阻并联网络3励磁回路由恒流源供电

5.纹波的影响：增加每条支路中串联的元件数，可以减小纹波；电枢采用斜槽结构 14. 分析单向串励电动机中有哪几种感应电动势，分别由什么磁通感应产生？

答：旋转电动势e：电枢旋转切割主磁通Φd产生旋转电动势e

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A.减小 B. 增大 C. 不变 D. 无法确定

10. 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 11. 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

12. 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

13. 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. 右手，右手 C.右手，左手 D. 左手，右手

14. 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 15. 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 16. 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 17. 已知交流伺服电动机的极数对数为2，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. 1500 r/min C. 750 r/min D. 1000 r/min 18. 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. 两个反向圆形磁场 D.一个正向圆形磁场和一个反向圆形磁场

19. 已知交流伺服电动机的极数对数为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

20. 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

21. 以下哪些因素不致使直流电动机的机械特性硬度变化( ) ．．． A. 电枢回路串电阻 B. 改变电枢电压 C. 减弱磁场 D. 增大励磁电流 22. 直流电动机的调节特性描述了( )的对应关系。 A.转速与电压

B.转速和电流 C.转矩和电压

D.转速和转矩

23. 自整角机按力矩式运行时，其力矩式发送机的国内代号是( )

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A. ZLJ B. ZLF C. ZCF D. ZKC

24. 三相步进电动机，采用单三拍通电运行方式，其步距角应为()。 A. 15度B. 30度C. 45度D. 60度

25. 三相反应式步进电动机采用单双相轮流通电方式，则每次通断电定子合成磁动势向量在空间转过()电角度。

A. 45度B. 60度C. 120度D. 150度

26. 三相步进电动机，采用单双六拍通电运行方式，其步距角应为()。 A. 15度B. 30度C. 45度D. 60度

27. 超声波电动机利用压电材料的()把电能转换为弹性体的超声振动。 A. 临近效应B. 光电效应C. 集肤效应D. 逆压电效应

28. 对于开关磁阻电机来说，在()阶段，绕组电流产生正向转矩。 A. 电感上升B. 电感下降C. 电感最大D. 电感最小 29. 以下不属于开关磁阻电机传动系统的不足的是()。

A. 起动转矩低B. 存在转矩脉动C. 振动相对较大D. 电机出线较多

五、简答题

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？1. 有死区。由Uao?TsRa(To?TL)Ra?，因为是空载，所以TL=0，但T0?0，故Uao?0，CT?CT?所以有死区。由关系式Uao?和电枢电阻Ra有关。

T0RaCe?IaoRaCe??IaoRa，可知，死区的大小主要与空载电枢电流IaoCT?CT?CT2.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？2. 起动瞬间转速n=0，电动势Ea=CeΦn=0，最初起动电流IN?UNRa。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.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？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. 交流伺服电动机在控制系统中对它提出的要求有哪些？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；

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（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，始动电压要低，反应应快速灵敏。

5. 为什么交流伺服电动机的转子转速总是比磁铁转速低？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。 

6. 直流电动机的启动性能要求是什么？4. （1）启动时电磁转矩要大，以利于克服启动时的阻转矩；

（2）启动时电枢电流不要太大；

（3）要求电动机有较小的转动惯量和在加速过程中保持足够大的电磁转矩以利于缩短启动时间。

7. 为什么交流伺服电动机的转子转速总是比磁铁转速低？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。 

8、简述基于反电动势检测的无刷直流电动机的无位置传感器位置检测方法。

答：对于最常见的两相导通星形三相六状态工作方式，除了换相的瞬间之外，在任意时刻，电机总有一相绕组处于断电状态。当断电相绕组的反电动势过零点之后，再经过30?电角度，就是该相的换相点。因此，只要检测到各相绕组反电动势的过零点，就可确定电机的转子位置和下次换流的时间。

评分要点：1）检测反电动势过零点

2）经过30?电角度是换相点

9、如何防止步进电动机振荡和失步？

答：为防止步进电动机振荡和失步，主要采取下列措施： 1）避开步进电动机的共振频率；

2）在步进电动机运行中增加阻尼，包括机械阻尼和电气阻尼，电气阻尼简便可行，主要有多相通电和延迟断电等法；

3）提高动态转矩、减小转动惯量。

10、简述引起无刷直流电动机转矩脉动的因素与消除脉动措施。

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答：引起无刷直流电动机转矩脉动的原因及减小其转矩脉动的措施有以下几点： 1) 电磁因素引起的转矩脉动，尽量增大极弧系数，采取集中绕组来减小。 2) 换相引起的转矩脉动, 采用重叠换相控制来消除。

3) 定子齿槽引起的转矩脉动,常用的措施是：采用定子斜槽或转子斜极,通过增大气隙或采用分数槽绕组来减少齿槽转矩脉动；采用无槽电机可完全消除齿槽转矩脉动。

4) 电枢反应的影响,电机应选择瓦形或环形永磁体径向励磁结构，适当增大气隙。 5) 机械工艺引起的转矩脉动,提高机械制造的工艺水平。

11、什么是无位置传感器控制的无刷直流电动机的三段式起动法？

1)采用无位置传感器控制的无刷直流电动机起动时，首先确定电机转子的初始位置；

2)然后人为地给电机施加一个由低频到高频不断加速的他控同步切换信号，使电机由静止逐步加速运动；

3)当电机的转速升高达到一定值，通过端电压或相电压检测已能够确知转子的位置时，将电机由他控同步运行切换到自控式同步运行，这就是无位置传感器控制的无刷直流电动机的三段式起动法。

12、在一个数字控制系统中，开关磁阻电机的转向是如何改变的？

答：改变各相绕组的通电顺序就可以改变开关磁阻电机的转向。在SR电机的数字控制系统中，根据正反转指令，对各种位置信号进行译码，从而控制相应的绕组通电，实现正反转控制。

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