操纵电机温习

一、同步电机负载运行时，气隙中存在两种磁势别离是 隐极式 和 凸极式 。 二、汽轮发电机的转子结构一样采纳 隐极 式。

3、同步电动机通常工作在 过励 状态下，从电网吸收 容性的无功 功率，向负载提供 感性的无功 功率，从而提高电网的功率因素。

4、同步伐相机要紧运行在 状态下，专门向电网供给 功率，以提高功率因素。 五、为了减小交流伺服电动机（或交流测速发电机）的转动惯量，转子结构采纳 非磁性空心杯形 ，通常采纳 高电阻率的硅锰青铜或锡锌青铜 材料制成。

六、步进电动机是用 脉冲电 信号进行操纵的，其转速大小取决于操纵绕组的脉冲频率 、转子齿数 和 拍数 ，而与 电压 、 负载 、 温度 等因素无关；其旋转方向取决于操纵绕组的 连番通电的顺序 。

7、同步电动机是通过转子上装置 阻尼绕组 来取得起动转矩。

八、要改变伺服电动机的转速和转向，应改变其 电机极数和电源频率、电压方向 。

九、、交流伺服电动机为取得圆形旋转磁场，应使操纵电压和励磁电压相位上相差 90° ，采纳 两相对称绕组通入两相对称电流 方式取得。

10、无刷直流电动性能够通过改变 来实现无极调速。 1一、测速发电性能够将输入的 转速信号 转换为输出的 电压信号 。

1二、操纵式自整角机应用于 角度和位置的检测元件 ，实现 机械角度 和 电信号 之间的转换。

13、旋转变压器要紧应用于 解算装置和高精度随动系统中 。

14、磁悬浮高速列车是应用了 同步直线 电动机的原理，它将低级线圈和铁心装在 列车 上， 铁轨 作为次级线圈。

1五、磁盘存储器中应用的是 音圈式直线直流 电动机，用它操纵磁头能够代替原先的 步进电动机及齿条机构 。

1六、举例说明以下几种操纵电机的实际应用：

步进电动机： 数控机床、画图机 、轧钢机的自动操纵、自动记录仪表、数模转变 ；

微型同步电动机：驱动仪器仪表中的走纸、打印记录机构、自动记录仪、电子钟、电唱机、录音机、录像机、磁带机、电影摄影机、放映机、机、无线电通信设备 ；

无刷直流电动机： 高级电子设备、 机械人、 航空航天技术、 数控装置、 医疗化工等高新技术领域 ；直线异步电动机： 低速磁悬浮列车 。

17、指针式电子钟用 电动机驱动指针，

二、问答题：

《绪论》 《同步电机》 《微型同步电动机》

一、雷达天线操纵系统应用了哪些操纵电机？简单说明系统工作原理。 自整角发送机和接收机——灵敏元件 直流伺服电动机——执行元件 直流测速发电机——校正元件 2、同步电机的要紧类型？

同步发电机，同步电动机，同步伐相机

3、一水电站供给一远距离用户，为改善功率因素添置一台同步伐相机，此机应装在水电站内仍是装在用户（受电端）周围？什么缘故？

4、同步电动机可否自行起动？什么缘故？ 同步电动机不能够自行起动

因为在一个周期内，作用在同步电动机转子上的平均起动转矩为零。 5、简述同步电动机的异步起动法？

异步起动法确实是在凸极式同步电动机的转子极靴上装一个起动绕组(阻尼绕组)来取得起动转矩。具体步骤如下：

(1)第一将同步电动机的励磁绕组通过一个附加电阻短接，该附加电阻约为励磁绕组电阻的10倍，而且励磁绕组不能开路。

(2)将定子绕组通以三相交流电源，成立旋转磁场，在转子的起动绕组中产生感应电动势及电流，此电流与定子旋转磁场彼此作用而产生异步电磁转矩——异步起动。 (3)当同步电动机的转速接近同步转速时（达95%n1时），将附加电阻切除，励磁绕组与直流电源连接，依托同步转矩维持电动机同步运行——牵入同步。

同步电动机异步起动法的原理接线图：

6、什么是功率角？功率角的物理意义？同步电动机何时显现失步现象？

图中滞后 于一个

夹角δ，称为功率角，其物理概念是合成等效磁极与转子磁极轴线之间的夹角，δ角的大小：表征了同步电动机电磁功率和电磁转矩的大小。当δ＞90°，会显现“失步”现象，同步电动机不能正常运行。

7、应用同步电动机如何提高系统的功率因数？

由于电网上的负载多为感性负载（感应电动机和变压器），它们从电网中吸收感性的无功功率。

同步电动机工作在过励状态下，从电网中吸收容性的无功功率，那么可向其它感性负载提供感性的无功功率，从而提高功率因数，这是同步电动机的最大优势。

因此，为改善电网功率因数和提高电机过载能力，同步电动机的额定功率因数一样设计为1~(超前)。 8、同步伐相机的作用？

同步伐相机专门用来改善电网的功率因数，以提高电网的运行经济性及电压的稳固性。 9、微型同步电动机的应用？其转速的特点？

应用于自动和遥控装置，无线电通信设备，同步联络系统，磁带录音和钟表工业等 特点：具有恒定不变的转速，即电动机的转速不随负载和电压的转变而转变。

10、过去经常使用永磁材料有哪些？高性能的稀土永磁材料有哪些？其要紧特点？软磁材料？硬磁材料？**

稀土永磁材料(如钕铁硼NdFeB ) 要紧特点：具有高剩磁、高矫顽力、高磁能积、高性价比等特性 软磁材料：磁导率μ高，剩磁Br小，磁滞回线窄而长，如：铸钢、硅钢、坡莫合金，制作电机铁心； 硬磁材料：μ不高，剩磁Br大，磁滞回线宽而胖、高矫顽力和高剩磁，如：铁钴钒（FeCoV）、铁钴钼（FeCoMo）、锰铋（MnBi）及稀土永磁材料铁氧体、钕铁硼、钐钴(SmCo)、钕镍钴（NdNiCO），制造永久磁铁。 11、什么是居里点温度？

居里点温度是衡量磁性材料的重要指标，是指磁性材料永久失去磁性的温度，一旦环境温度超过居里点温度，即便时刻很短，永磁材料也会退磁 12、永磁材料在什么情形下会发生退磁现象？

永磁材料在受到振动、高温和过载电流作历时，其导磁性能可能会下降或发生退磁现象，将降低永磁电动机的性能，严峻时还会损坏电动机。

《直流测速发电机》 《交流测速发电机》

一、交流测速发电机的用途？

在自动操纵系统中作为灵敏元件和校正元件，将输入的转速信号转变成电压信号输出，电压U与转速n成正比。普遍应用在国防工业和科研的周密自动操纵技术中。 2、与直流测速发电机相较，交流测速发电机有哪些优缺点？ 与直流测速发电机比较，交流异步测速发电机的要紧优势是： (1) 不需要电刷和换向器，构造简单，保护容易， 运行靠得住； (2) 无滑动接触，输出特性稳固，精度高； (3) 摩擦力矩小，惯量小； (4) 不产生干扰无线电的火花； (5) 正、反转输出电压对称。 要紧缺点是：

(1)存在相位误差和剩余电压； (2)输出斜率小；

(3)输出特性随负载性质(电阻、电感、电容)而不同。

3、什么缘故与直流测速发电机相较，交流测速发电机更适合作为解算元件？**

用作解算元件的应着重考虑精度要高，输出电压稳固性要好；由于直流测速机有电刷、 换向器接触装置，靠得住性差，精度较低，因此交流异步测速机更适合作解算元件。 4、如何减小交流测速发电机的线性误差？ 减小线性误差的方式：

(1)在测速发电机的技术条件中规定了最大线性工作转速nmax ，当电机在转速n＜nmax情形下工作时，其线性误差不超过标准规定的范围。

(2)应尽可能减小励磁绕组的漏阻抗，而且采纳由高电阻率材料制成的非磁杯形转子，可减少转子漏抗的阻碍，并使引发励磁电流转变的转子磁通减弱。

(3)转子电阻值不宜过大。转子电阻值选得过大，又会使测速发电机输出电压降低(即输出斜率指标降低)，电机灵敏度随之减小。

5、何谓交流测速发电机的“剩余电压”？排除剩余电压的方式？

剩余电压，确实是指测速发电机的励磁绕组已经供电，转子不动 (即零速时)，输出绕组所产生的电压。剩余电压又称为零速电压。 减少剩余电压的方式：

(1)将输出绕组和励磁绕组别离嵌在内外定子的铁心上，内定子相关于外定子能够转动。 (2)采纳补偿绕组排除剩余电压，补偿绕组与励磁绕组串联，嵌在输出绕组的槽中。

(3)由外部采纳适当线路，产生一个校正电压来抵消剩余电压。图8-22 排除剩余电压的简单网络框内是一个分相器和移相器。

(4)交变分量难以用补偿法排除，只能依托改善转子材料性能和提高转子杯加工精度，通常采纳四极电机。目前剩余电压可做到小于10mV。

《直流伺服电动机》 《交流伺服电动机》 1、与交流伺服电动机比较，直流伺服电动机具有哪些优缺点？

（1）直流伺服电动机的机械特性和调剂特性线性度好，转矩随着转速的增大而均匀下降；而交流伺服电动机的机械特性是非线性的。

（2）直流伺服电动机无自转现象；而交流伺服电动机假设参数选择不妥，制造工艺不良，单相状态下会产生自转现象。

（3）直流伺服电动机适用于大功率系统，但由于有电刷和换向器，结构复杂，阻碍电机稳固性；交流伺服电动机结构简单、运行靠得住、保护方便，但体积大、效率低（转子电阻专门大，损耗大），只适用于小功率系统。

（4）直流伺服电动机的操纵绕组由直流放大器供电，有零点漂移现象，阻碍系统工作精度和温定性。直流放大器结构复杂，体积、质量比交流放大器大得多。 2、什么是伺服电动机的“自转现象”？如何排除？

只要阻转矩小于单相运行时的最大转矩， 电动机仍将在转矩T作用下继续旋转。 如此就产生了自转现象， 造成失控

为了排除自转现象，交流伺服电动机零信号时的机械特性必需如图7 - 44所示 零信号机械特性必需在第二象限和第四象限，这也就要求有相当大的转子电阻。

3、什么是直流伺服电动机的始动电压Ua0？调剂特性死区的大小与什么因素有关？绘制直流伺服电动机不同负载下的调剂特性。

Ua0 始动电压，是电动机处于待动而未动的临界状态下的操纵电压，负载越大，死区越大。 4、绘制交流伺服电动机不同操纵电压下的机械特性。 5、如何改变直流伺服电动机和交流伺服电动机的转速和转向？

任意一个绕组上所加的电压反相时(电压倒相或绕组两个端头换接)， 那么流过该绕组的电流也反相， 由原先超前电流的就变成滞后电流，原先是滞后电流的那么变成超前电流，如此就改变了伺服电动机的转向。 旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率。 六、交流伺服电动机如何取得圆形旋转磁场？

当两相对称交流电流通入两相对称绕组时， 在电机内会产生圆形旋转磁场，当两相绕组有效匝数不等时， 假设要产生圆形旋转磁场， 这时两个绕组中的电流值也应不等， 且应与绕组匝数成反比 7、采纳非磁性空心杯转子的操纵电机有哪几种？有哪些优势？非磁性空心杯转子的材料？** 直流伺服电动机，交流伺服电动机，交流异步测速发电机，直流测速发电机 优势：

1）转动惯量小，轴承摩擦阻转矩小，快速响应;

2）由于它的转子没有齿和槽，因此定、转子间没有齿槽粘合现象，转矩可不能随转子不同的位置而发生转变，恒速旋转时，转子一样可不能有抖动现象，运转平稳； 3）线性误差小，精度较高

材料：高电阻率的硅锰青铜或锡锌青铜，它的杯壁极薄， 一样在0.3 mm左右

《自整角机》 《旋转变压器》

一、自整角机的类型和应用。

将转轴上的转角变换为电气信号，或将电气信号变换为转轴上的转角，使机械上互不相联的两根或几根转轴同步偏转或旋转，以实现角度的传输、变换和接收。普遍应用于远距离的指示装置和伺服系统。 类型：1、按利用要求可分为： （1）力矩式自整角机：指示系统 （2）操纵式自整角机：随动系统 2、按结构、原理的特点分为：

操纵式、力矩式、霍尔式、多极式、固态式、无刷式、四线式等七种。 操纵式和力矩式属于有接触式：结构简单、性能良好，普遍利用。

无接触式：没有电刷和滑环，靠得住性高、寿命长，但结构复杂、电气性能差。

操纵式自整角机的应用：作为角度和位置的检测元件，它可将机械角度转换为电信号或将角度的数字量转变成电压模拟量。在伺服系统中作为灵敏元件

力矩式自整角机的应用 ：普遍用作测位器。直接达到转角随动的目的，即将机械角度变换为力矩输出， 旋转变压器的应用

用途：进行坐标变换、三角函数计算和数据传输、 将旋转角度转换成信号电压等等。 又是一种周密测位用的机电元件, 在伺服系统、数据传输系统和随动系统中也取得了普遍的应用。

《无刷直流电动机》

1、无刷直流电动机的优势？作用？改变无刷直流电动机转向的方式？ 优势：

1）既具有直流电动机的特性，

2）又具有交流电动机结构简单、 运行靠得住、 保护方便等；

3）转速再也不受机械换向的限制，假设采纳高速轴承，还能够在高达每分钟几十万转的转速中运行。 作用：无刷直流电动机用途超级普遍：可作为一样直流电动机、伺服电动机和力矩电动机等利用，尤其适用于高级电子设备、 机械人、 航空航天技术、 数控装置、 医疗化工等高新技术领域。 方式：

1）改接位置传感器的输出电压信号 2）变换电枢电流方向

2、无刷直流电动机的组成？关键部份？

无刷直流电动机是由电动机、 转子位置传感器和电子开关线路三部份组成 关键部份：转子位置传感器

3、位置传感器的作用是什么?分为哪几种类型？ 位置传感器作用是检测转子磁场相对定子绕组的位置。 要紧结构形式：电磁式、光电式和霍尔式

《步进电动机》

一、步进电动机的优势？如何实现反映式步进电动机的无级调速？ 优势:

1）在负载能力范围内这些关系不因电源电压、 负载大小、 环境条件的波动而转变。 可适用于开环系统中作执行元件， 使操纵系统大为简化。

2）步进电动性能够在很宽的范围内通过改变脉冲频率来调速；能够快速启动、反转和制动。它不需要变换,能直接将数字脉冲信号转换为角位移，很适合采纳微型运算机操纵。 改变脉冲频率能够改变转速，故可进行无级调速， 调速范围很宽。

2、如何操纵步进电动机输出的角位移或线位移量，转速或线速度? 旋转方向由什么决定？

步进电动机的角位移量θ或线位移量s与脉冲数k成正比；它的转速n或线速度v与脉冲频率f成正比， 步进电动机的转速取决于各操纵绕组通电和断电的频率(即输入的脉冲频率)；

旋转方向取决于操纵绕组连番通电的顺序 3、如何提高步进电动机的工作精度？ 为了提高工作精度， 就要求步距角很小。

1）减小步距角能够增加拍数N。 相数增加相当于拍数增加， 对同一相数既能够采纳单拍制， 也可采纳双拍制。 采纳双拍制时步距角减小一半。 因此一台步进电动机可有两个步距角， 如°/°、°/°、 3°/°等。

2）增加转子齿数ZR，步距角也可减小。 反映式步进电动机的转子齿数一样是很多的，步距角为零点几度到几度。

步进电动机的专门驱动电源的大体组成？

《直线电机》

1、与旋转电机相较，直线电机的要紧优势？

(1) 直线电机由于不需要中间传动机械， 因此使整个机械取得简化，提高了精度，减少了振动和噪音； (2) 快速响应：用直线电机驱动时，由于不存在中间传动机构的惯量和阻力矩的阻碍，因此加速和减速时刻短，可实现快速启动和正反向运行；

(3) 仪表用的直线电机，能够省去电刷和换向器等易损零件，提高靠得住性，延长利用寿命； (4) 直线电机由于散热面积大，容易冷却，因此许诺较高的电磁负荷，可提高电机的容量定额； (5) 装配灵活性大，往往可将电机和其它机件合成一体。

二、依照工作原理可分为三种：直线感应电机(直线交流电机)；直线直流电机；直线同步电机(包括直线步进电机) 。

3、直线电机的要紧类型及典型应用**

1）应用：在机械工业、仪器仪表工业、轨道交通、电梯、航空母舰飞机发射、电磁炮、导弹发射架、电磁推动潜艇等方面

2）要紧类型：平板型、管型和圆盘式

【应用：在交通运输、 机械传输装置中取得普遍应用，如磁悬浮高速列车（将低级绕组和铁心装置在列车上，而利用铁轨充当次级）、液态金属电磁泵、阀门、自动生产线上的传送带、机械手等。】 圆盘型直线电机可用在旋转车台，实现无接触传动，结构简单、应用灵活。 4、如何改变直线电机的运动方向和速度？

直线感应电动机的速度与电机极距及电源频率成正比， 因此改变极距或电源频率都可改变电机的速度。 改变直线电机低级绕组的通电相序， 可改变电机运动的方向， 因此可使直线电机作往复直线运动。 5、直线感应电机的大体工作原理？

工作原理 （参考） 当低级的多相绕组中通入多相电流后， 也会产生一个气隙基波磁场， 可是那个磁场的磁通密度Bδ是直线移动的， 故称为行波磁场， 如图12-7所示。 显然， 行波的移动速度与旋转磁

场在定子内圆表面上的线速度是一样的， 即为vs， 称为同步速度， 且 vs=2fτ cm/s (12 - 1) 式中， τ为极距(cm)， f为电源频率(Hz)。 三、计算题：

一、一台五相十拍运行的步进电动机，转子齿数Zr=48，在A相绕组中测得电流频率为600 Hz，求： (1) 电机的步距角；(2) 转速； 二、见《同步电动机》的例题及习题

直流测速发电机PRINCIPLE OF OPERATION :

The DC Tachogenerator is a speed transducer, which develops DC voltage proportional to speed of the motor connected to it. Permanent Magnetic field eliminates the need of external excitation and offers extremely reliable and stable outputs. The accuracy of the tachogenerator decides the maximum accuracy of speed of the controlled machine. They are widely used in applications for feedback and display purposes.

直流测速发电机是一个速度传感器，直流电压的进展速度成正比，连接到它的发动机。永久磁场排除外部鼓励的需要，提供了极为靠得住，稳固的输出。测速的精度决定了受控机械速度最高的精度。它们普遍应用于显示器的反馈和应用的目的。

直流伺服电动机的电气制动(electric brake of DC servo motor)运行状态（operating state）电动状态(motor state)制动状态(brake state)电枢等效电路（equivalent circuit of armature）机械特性方程式（mechanical characteristic equation）发电制动（generating brake）反接制动(reverse connection brake)动能制动（kinetic energy brake）空载（no-load）力矩波动(torque ripple)调剂特性(regulation characteristic)峰值堵转(peak block)惯量(inertia) Axial Flux Motor 轴向磁通电动机

This motor is different from conventional electric motors due to the different path of the magnetic flux. In conventional motors the flux flows radially through the air gap between the rotor and the stator. However in this motor the flux flows parallel to the axle of the motor. The rotor, often referred to as a pancake rotor, can be made much thinner and lighter, hence these motors are often used for applications requiring quick changes in speed.

这种马达是从传统的不同，由于在不同的途径磁电机。在传统的电动机的径向磁流，通过之间的转子和定子气隙。只是，在那个汽车的流量流向平行于电机轴。转子，通常称为煎饼转子，可多更轻更薄，因此这些电动机应用中往往需要在速度快的转变。

This particular 4-pole disc wave winding is taken from & \"Direct Current Machines\". 这种特殊的4极光盘波绕组摘自MGSay＆EOTaylor“直流电机”。

This image shows a single segment of the winding. Although relatively simple in isolation, connecting 21 segments to form the complete winding would be a difficult task were it not for MagNet's ability to automatically determine the conducting path between coil terminals. In the MagNet model of this motor there is only one \"Coil\" component, defined by two terminals, one on the end of each brush.

此图片显示了单一市场的清盘。尽管比较简单，隔离，21段连接，形成完整的清盘将是一项艰巨的任务是为磁铁的能力自动确信线圈终端之间进行的道路不是。在那个电机磁铁模型只有一个“线圈”组件，两个终端，在每一个刷止境的一个概念。

This video of the current density magnitude shows the automatic commutating action of the brushes. For each position of the rotor MagNet analyses the conductor to determine where the current will flow. Note how the current density is higher at the corners due to the fact that in this motor the rotor conductors are made from solid copper rather than stranded size and location of the brushes and sectors is critical to optimal operation of the motor. In this video it can be seen when each coil switches off in the gap between magnet poles before the current direction reverses. It can also be seen that the timing of this motor could be improved to maintain a uniform current density over the image shows the convoluted path that the current follows while making its way around the rotor. Note that creating these videos only requires a single mouse click after choosing the field and the viewpoint, since MagNet automatically finds the field maximum, generates each frame and sequences them into an animation, which can then be exported as an \"AVI\" file.

这种电流密度大小的视频显示了刷子自动换向的行动。关于每一个转子磁导体的位置分析，以确信当前的流动。请注意如何电流密度在角落缘故在于高，在这种情形转子导体是由固体铜，而不是滞留规模和刷子和部门的位置也很关键的优化运行的电机马达。在这方面，能够看到视频切换时，每一个线圈在磁铁两极之间的差距先行电流方向逆转。也能够看出，这种发动性能够改善的机会，以维持一个统一的形象，对电流密度显示了错综复杂的道路，目前的如下，朝倒过来

自整角机（Selsyns）脉振磁场（pulsating field）转子励磁绕组（field winding）定子绕组的感应电流（induced current in stator winding）定子电流产生的磁场（field for stator current）旋转变压器（Resolver, rotary transformer）椭圆形旋转磁场（ellipse rotary field） 无刷直流电动机 Brushless DC Motor Infolytica’s Software

Cogging torque is an undesirable effect that prevents the smooth rotation of the rotor and results in noise. In this example, OptiNet is used with MagNet in order to minimize the cogging torque by changing a number of geometric parameters while maintaining a certain running torque. 脉动转矩是避免不良阻碍的转子和噪声结果顺利轮换。在那个例子中，光网络研讨会是利用磁铁，以尽可能减少改变了几何参数的数量脉动转矩，同时维持必然的运行转矩。

The rotor and stator use a laminated structure and there are four permanent magnets on the rotor, each magnetized to alternate between north and south.

转子和定子采纳夹层结构，有四个永久磁铁的转子，每一个磁到南北之间交替进行。

Using periodic boundary conditions, modeling only one quarter of the motor is possible. The magnetic field solution is obtained using the 2d magnetostatic solver in MagNet. For the purposes of the cogging torque, it is enough to solve the problem with the rotor over a 15-degree span. 利用周期边界条件，模拟只有一个电机季度是可能的。磁场的解决方案是利用二维取得在磁铁磁场求解。为脉动转矩的目的，是不足以解决与超过15度，跨度转子问题。

This figure shows the flux plot for two rotor positions (at 0 deg. and 15 deg.). The magnetic field simulation is performed for 16 different positions from 0 deg. to 15 deg. in increments of 1 degree.

那个数字显示了两个转子磁通位置图（在0度。和15度。）。磁场仿真，为16 0度的不同位置。到15度。在1度递增。

induction machine 感应式电机 horseshoe magnet 马蹄形磁铁 magnetic field 磁场 eddy current 涡流 right-hand rule 右手定那么

left-hand rule 左手定那么 slip 转差率 induction motor 感应电动机 rotating magnetic field 旋转磁场 winding 绕组 stator 定子

rotor 转子 induced current 感生电流 time-phase 时间相位 exciting voltage 励磁电压 solt 槽 lamination 叠片 laminated core 叠片铁芯

short-circuiting ring 短路环 squirrel cage 鼠笼 rotor core 转子铁芯 cast-aluminum rotor 铸铝转子 bronze 青铜 horsepower 马力

random-wound 散绕 insulation 绝缘 ac motor 交流环电动机 end ring 端环 alloy 合金 coil winding 线圈绕组 form-wound 模绕 performance characteristic 工作特性 frequency 频率 revolutions per minute 转/分 motoring 电动机驱动 generating 发电 per-unit value 标么值

breakdown torque 极限转矩 breakaway force 起步阻力 overhauling 检修 wind-driven generator 风动发电机 revolutions per second 转/秒

number of poles 极数 speed-torque curve 转速力矩特性曲线 plugging 反向制动 synchronous speed 同步转速 percentage 百分数 locked-rotor torque 锁定转子转矩 full-load torque 满载转矩 prime mover 原动机 inrush current 涌流 magnetizing reacance 磁化电抗

line-to-neutral 线与中性点间的 staor winding 定子绕组 leakage reactance 漏磁电抗 no-load 空载 full load 满载 Polyphase 多相(的)

iron-loss 铁损 complex impedance 复数阻抗 rotor resistance 转子电阻 leakage flux 漏磁通 locked-rotor 锁定转子 chopper circuit 斩波电路 separately excited 他励的 compounded 复励 dc motor 直流电动机 de machine 直流电机 speed regulation 速度调节 shunt 并励

series 串励 armature circuit 电枢电路 optical fiber 光纤 interoffice 局间的 waveguide 波导 波导管 bandwidth 带宽

light emitting diode 发光二极管 silica 硅石 二氧化硅 regeneration 再生, 后反馈放大 coaxial 共轴的,同轴的 high-performance 高性能的

carrier 载波 mature 成熟的 Single Side Band(SSB) 单边带 coupling capacitor 结合电容 propagate 传导 传播 modulator 调制器

demodulator 解调器 line trap 限波器 shunt 分路器 Amplitude Modulation(AM 调幅 Frequency Shift Keying(FSK) 移频键控

tuner 调谐器 attenuate 衰减 incident 入射的 two-way configuration 二线制 generator voltage 发电机电压 dc generator 直流发电机

polyphase rectifier 多相整流器 boost 增压 time constant 时间常数 forward transfer function 正向传递函数 error signal 误差信号

regulator 调节器 stabilizing transformer 稳定变压器 time delay 延时 direct axis transient time constant 直轴瞬变时间常数

transient response 瞬态响应 solid state 固体 buck 补偿 operational calculus 算符演算 gain 增益 pole 极点 feedback signal 反馈信号

dynamic response 动态响应 voltage control system 电压控制系统 mismatch 失配 error detector 误差检测器 excitation system 励磁系统

field current 励磁电流 transistor 晶体管 high-gain 高增益 boost-buck 升压去磁 feedback system 反馈系统 reactive power 无功功率 feedback loop 反馈回路 automatic Voltage regulator(AVR)自动电压调整器 reference Voltage 基准电压 magnetic amplifier 磁放大器

amplidyne 微场扩流发电机 self-exciting 自励的 limiter 限幅器 manual control 手动控制 block diagram 方框图 linear zone 线性区 potential transformer 电压互感器 stabilization network 稳定网络 stabilizer 稳定器 air-gap flux 气隙磁通 saturation effect 饱和效应 saturation curve 饱和曲线 flux linkage 磁链 per unit value 标么值 shunt field 并励磁场 magnetic circuit 磁路 load-saturation curve 负载饱和曲线 air-gap line 气隙磁化线 polyphase rectifier 多相整流器 circuit components 电路元件

circuit parameters 电路参数 electrical device 电气设备 electric energy 电能 primary cell 原生电池 energy converter 电能转换器

conductor 导体 heating appliance 电热器 direct-current 直流 time invariant 时不变的 self-inductor 自感 mutual-inductor 互感

the dielectric 电介质 storage battery 蓄电池 = electromotive fore 电动势 unidirectional current 单方向性电流

circuit diagram 电路图 load characteristic 负载特性 terminal voltage 端电压 external characteristic 外特性 conductance 电导

volt-ampere characteristics 伏安特性 carbon-filament lamp 碳丝灯泡 ideal source 理想电源 internal resistance 内阻

active (passive) circuit elements 有（无）源电路元件 leakage current 漏电流 circuit branch 支路 . = potential drop 电压降

potential distribution 电位分布 values = root mean square values 均方根值 effective values 有效值

steady direct current 恒稳直流电 sinusoidal time function 正弦时间函数 complex number 复数 Cartesian coordinates 笛卡儿坐标系

modulus 模 real part 实部 imaginary part 虚部 displacement current 位移电流 trigonometric transformations 瞬时值

epoch angle 初相角 phase displacement 相位差 signal amplifier 小信号放大器 mid-frequency band 中频带

bipolar junction transistor (BJT) 双极性晶体管 field effect transistor (FET) 场效应管 electrode 电极 电焊条 polarity 极性 gain 增益

部份课后题

第2章 直流测速发电机

1. 什么缘故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：电枢持续旋转， 导体ab和cd连番交替地切割N极和S极下的磁力线， 因此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， 不管线圈转到什么位置， 电刷通过换向片只与处于必然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， 而处在必然极性下的导体电势方向是不变的， 因此电刷两头取得的电势极性不变，为直流电势。

2. 若是图 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，故现在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成由a到d，现在d为正，a为负，仍然是A刷为正，B刷为负。 4. 什么缘故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，电枢反映的去磁作用越强，磁通被减弱得越多，输出特性偏离直线越远，线性误差越大，为了减少电枢反映付输出特性的阻碍，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正比于单位时刻内换向元件电流的转变量。基于上述分析，eL必正比转速的平方，即eL∝n2。一样能够证明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。因此，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，采纳限制转速的方法来减弱延迟换向去磁作用，即规定了最高工作转速。

第3章 直流伺服电动机

1. 直流电动机的电磁转矩和电枢电流由什么决定?

答：直流电动机的电磁转矩表达式：T=CTφIa…………（1）

电枢电流的表达式：Ia=（Ua-Ea）/Ra=（Ua- Ceφn）/Ra…………（2） 由表达式（1）明白，电磁转矩在φ不变的情形下，由电枢电流Ia决定。

由表达式（2）明白，在φ不变的情形下，电枢电流由外加电压，电枢内阻及电动机转速一起决定，且稳态时T=TS，由表达式（1）取得，电枢电流由负载总阻转矩决定。

3. 一台他励直流电动机， 若是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、 转速转变如何?

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，现在由于惯性，转速来不及转变，Ea=Ceφn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平稳方程式：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；现在，电磁转矩大于负载转矩，由T=TL+Tj=TL+JdΩ/dt明白，电机加速；随着转速n的增加，感应电势Ea增加，为维持电压平稳，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，现在电机的转速增加、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=110 V， 额定运行时的电枢电流Ia=0.4 A， 转速n=3600 r/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? 解：由Ea=Ua-IaRa…………（1） Ea=Ceφn…………（2）

CT=60*Ce/(2*π)…………（3） T=Ts=T0+TL…………（4） T=CTφIa…………（5） 联立5个式子，可取得TL=·m

7. 直流电动机在转轴卡死的情形下可否加电枢电压? 若是加额定电压将会有什么后果? 答：当直流电动机在转轴卡死的情形下不能加电枢电压。

因为电动机转轴卡死时，电枢电流专门大，再由于通风条件差，将会使电机绕组过热而损坏。若是加额定电压，其电枢电流必然超过其额定电流，假设长期工作，将会使电机绕组和换向器损坏。 8. 并励电动机可否用改变电源电压极性的方式来改变电动机的转向?

答：不能。因为当改变并励电动机的电源极性时，励磁磁通φ的方向改变，同时，电枢电流Ia的方向改变，因此，由电磁转矩公式T=CTφIa可明白，T的方向不变，因此不能改变电动机的转向。

9. 当直流伺服电动机电枢电压、 励磁电压不变时， 如将负载转矩减少， 试问现在电动机的电枢电流、 电磁转矩、 转速将如何转变? 并说明由原先的稳态抵达新的稳态的物理进程。 答：现在，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 由原先的稳态抵达新的稳态的物理进程分析如下：

开始时，假设电动机所加的电枢电压为Ua1，励磁电压为Uf，电动机的转速为n1，产生的反电势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，依照电压平稳方程式： Ua1=Ea1+Ia1Ra=CeΦn1+Ia1Ra

那么现在电动机产生的电磁转矩T=CTΦIa1，由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电动机轴上的总阻转矩Ts平稳，即T=Ts。

当维持直流伺服电动机的励磁电压不变，那么Φ不变；若是负载转矩减少，那么总的阻转矩Ts=TL+T0将减少，因此，电磁转矩T将大与总的阻转矩，而使电动机加速，即n将变大；n增大将使反电势Ea变增大。为了维持电枢电压平稳（Ua=Ea+IaRa），由于电枢电压Ua维持不变，那么电枢电流Ia必需减少，那么电磁转矩也将随着变小，直到电磁转矩小到与总阻转矩相平稳时，即T=Ts，才达到新的稳固状态。 与负载转矩减少前相较，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。

12. 一台直流伺服电动机带动一恒转矩负载(负载阻转矩不变)， 测得始动电压为 4Ｖ，当电枢电压Ua=50V时， 其转速为1500 r/min。 假设要求转速达到 3000 r/min， 试问要加多大的电枢电压? 解：Ea=Ceφn, Ua-Ua0=Ea,当负载转矩不变时,Ua0不变，

那么n1/n2=(Ua1-Ua0)/(Ua2-Ua0)，即1500/3000=（50-4）/（Ua2-4），取得Ua2=96V，因此要加96V的电枢电压，转速才会抵达3000r/min。

第4章 变压器

1. 某台变压器，额定电压U1n/U2n=220/110(V)，额定频率fn=50 Hz，问原边可否接到下面的电源上?试分析缘故。(1)交流380V，50Hz；(2)交流440V；100Hz；(3)直流220V。

答：（1）不能够。由U=E=φm，在电源频率均为50Hz的条件下，主磁通φm决定于外加电压U，380V的电压比额定的原边电压220V大很多，那么加电后必然致使铁心严峻饱和，变压器主磁通一样就设计的比较饱和，增加很小的磁通将引发空载电流I0急剧增加，即便变压器不带负载，变压器也会因此损坏。 （2）能够。由U=E=φm，电压增加一倍，频率也增加一倍，那么主磁通φm大体不变，因此，对变压器的阻碍很小。但不是最理想。

（3）不能够。变压器关于直流电源相当于短路，因此，一旦接上直流220V，变压器将专门快烧毁。 3. 某台单相变压器原边有两个额定电压为 110 V的线圈， 如图 4 - 27 所示，图中副边绕组未画。 假设电源电压为交流 220 Ｖ和 110 V两种， 问这两种情形别离将1 , 2 , 3 , 4 这四个端点如何联接， 接错时会产生什么后果?

答：（1）220V电压能够接在1，4两头，而把2和3两头相连； 110V电压能够接在1，2两头及3，4两头

（2）假设220V电压按110V的接法，那么变压器原边电压将超过额定电压，变压器空载电流I0就会急

剧增加，假设超过不许诺的的电流值，会致使变压器过热烧毁；假设110V电压按220V接法，原边电压将低于额定电压，接负载工作时假设负载要求电压比副边能够提供的电压高，那么变压器不能正常工作。 5. 变压器归算后的等值电路是如何得来的? 归算的目的和条件是什么? 各参数的物理意义是什么? 答：

9. 一台电源变压器， 原边额定电压 220 Ｖ， 副边有两个绕组， 一个绕组的额定电压为 450 V， 额定电流为 0.5 A； 另一个绕组的额定电压为 110 V， 额定电流为 2 A。 问原边的额定电流约为多少? 11. 已知一台单相变压器的各参数如下： R1= Ω, X1σ= Ω, Xm=110 Ω, R2= Ω, X2σ= Ω, 变比k=2， 铁耗引发的等值电阻Rm= Ω， 已知该变压器接一纯电阻负载RL= Ω。 要求： (1) 画出T形等值电路并标出各参数值； (2) 定性画出相量图。

第5章 自整角机

1.各类自整角机的国内代号别离是什么?自整角机的型号中各量含义是什么? P77 2. 何为脉振磁场?它有何特点和性质?P83