《控制电机1~11章》答案要点(2)

6. 一台直流电动机， 额定转速为 3000 r/min。 如果电枢电压和励磁电压均为额定值， 试问该电机是否允许在转速n=2500 r/min下长期运转? 为什么?

答：不能，因为根据电压平衡方程式，若电枢电压和励磁电压均为额定值，转速小于额定转速的情况下，电动机的电枢电流必然大于额定电流，电动机的电枢电流长期大于额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组

7. 直流电动机在转轴卡死的情况下能否加电枢电压? 如果加额定电压将会有什么后果?

答：不能，因为电动机在转轴卡死的情况小，加额定的电枢电压，则电压将全部加载电枢绕组上，此时的电枢电流为堵转电流，堵转电流远远大于电枢绕组的额定电流，必将烧坏电动机的电枢绕组。 8. 并励电动机能否用改变电源电压极性的方法来改变电动机的转向?

答：不能，改变电动机的转向有两种方法：改变磁通的方向和改变电枢电流的方向，如果同时改变磁通的方向和电枢电流的方向，

则电动机的转向不变。并励电动机若改变电源电压的极性，将同时改变磁通的方向和电枢电流的方向，则电动机的转向不变。

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， 试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化? 并说明由原来的稳态到达新的稳态的物理过程。

答：此时，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。由原来的稳态到达新的稳态的物理过程分析如下：

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，根据电压平衡方程式：Ua1=Ea1+Ia1Ra=CeΦn1+Ia1Ra则此时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 平衡，即T=Ts。

当保持直流伺服电动机的励磁电压不变，则Φ不变；如果负载转矩减少，则总的阻转矩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。为了保持电枢电压平衡

（Ua=Ea+IaRa），由于电枢电压Ua 保持不变，则电枢电流Ia 必须减少，则电磁转矩也将跟着变小，直到电磁转矩小到与总阻转矩相平衡时，即T=Ts，才达到新的稳定状态。与负载转矩减少前相比，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。

10. 请用电压平衡方程式解释直流电动机的机械特性为什么是一条下倾的曲线? 为什么放大器内阻越大， 机械特性就越软?

11. 直流伺服电动机在不带负载时， 其调节特性有无死区? 调节特性死区的大小与哪些因素有关?

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 4 Ｖ， 当电枢电压Ua=50 V时， 其转速为 1500 r/min。 若要求转速达到 3000 r/min， 试问要加多大的电枢电压?

13. 已知一台直流伺服电动机的电枢电压Ua=110 V， 空载电流Ia0 =0.055A， 空载转速n′0=4600 r/min， 电枢电阻Ra=80 Ω。 试求： (1) 当电枢电压Ua=67.5 V时的理想空载转速n0及堵转转矩Td;

(2) 该电机若用放大器控制， 放大器内阻Ri=80 Ω，

开路电压Ui=67.5 V， 求这时的理想空载转速n0及堵转转矩Td; (3) 当阻转矩TL+T0由 30×10-3 N·m增至 40×10-3 N·m时， 试求上述两种情况下转速的变化Δn。

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，问原边能否接到下面的电源上?试分析原因。(1)交流380V，50Hz；(2)交流440V；100Hz；(3)直流220V。

答：（1）不可以。由U=E=4.44Wfφm，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，则加电后必然导致铁心严重饱和，变压器主磁通一般就设计的比较饱和，增加很小的磁通将引起空载电流I0急剧增加，即使变压器不带负载，变压器也会因此损坏。

（2）可以。由U=E=4.44Wfφm，电压增加一倍，频率也增加一倍，则主磁通φm基本不变，因此，对变压器的影响很小。但不是最理想。

（3）不可以。变压器对于直流电源相当于短路，因此，一旦接上直流220V，变压器将很快烧毁。

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。 若电源电压为交流 220 Ｖ和 110 V两种， 问这两种情况分别将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电压可以接在1，4两端，而把2和3两端相连； 110V电压可以接在1，2两端及3，4两端

（2）若220V电压按110V的接法，则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，若超过不允许的的电流

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