2013湖南工业大学特种电机答案

《特种电机》课程试题参考答案及评分标准 ( B卷) 适用专业年级：电自1001~1010班 考试时间: 100 分钟 命题人：王兵 360036003、答： ?b???0.90 （3分） mcZr4?2?50n?60f60?600??90(r/min) （3分） Zrmc50?4?2A-AB-B-BC-C-CD-D-DA （4分） 一、填空题（每空1分，共20分） 1、永磁式、反应式、磁滞式 2、增量式、绝对式 3、直线感应电机、直线直流电机 4、执行元件、控制元件 5、永磁体、电子开关线路、位置传感器 6、角位移或角速度、机械 7、额定转速之内、大于额定负载电阻的阻值 8、4、答：（1）设计上：无刷直流电动机是用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极，将原直流电动机的转子电枢变为定子。为产生恒定电磁转矩，要求系统向BDCM输入三相对称方波电流，同时要求BDCM的每相感应电动势为梯形波，因此也称BDCM为方波电动机。 永磁同步电动机是直接用永磁体取代电励磁同步电动机转子上的励磁绕组，PMSM的定子与电励磁同步电动机基本相同。为产生恒定电磁转矩，要求系统向PMSM输入三相对称正弦电流，同时要求PMSM的每相感应电动势为正弦波，因此也称PMSM为正弦波电动机。 （2分） ZR?ZS?2p、n?120fZR 9、启动转矩大、能自行启动 （2）结构型式：无刷直流电动机的定子通常采用整距集中绕组，转子永磁体则采用表面瓦片式结构，永磁体厚度均匀；而永磁同步电动机的定子采用短距分布绕组，转子永磁体主要有两类：一类是表面永磁体结构，另一类是内置永磁体结构。这两种结构均可确保气隙磁密的波形接近正弦。（2分） （3）控制方式：当由变频电源供电时，永磁同步电动机可在开环控制下调速运行，起动时转子上无需另装起动绕组。若转轴上装有位置传感器，则可构成基于位置反馈、闭环控制的自控式永磁同步电动机；无刷直流电动机的转轴上一般装有位置传感器，并做成自控式。（1分） （4）电磁转矩：永磁同步电动机所产生的电磁转矩基本上是恒定的；而无刷直流电动机所产生的电磁转矩存在一定的脉动。（2分） （5）功率密度：从体积和重量角度看，无刷直流电动机的功率密度要比永磁同步电动机高，其功率密度一般是永磁同步电动机的1.15倍。（1分） （6）应用场合：无刷直流电动机控制系统比较简单，价格较便宜，但是由于换向会引起转矩脉动，使系统的稳定性和动态性能稍差，调速范围亦较窄，故多应用于对运行性能要求不是很高、体积及重量受限的场合；而永磁同步电动机通常采用正弦波脉宽调制（SPWM）的变频电源供电，相对来讲其控制系统较为复杂，价 二、选择题（每题1分，共15分） 1、D 2、B 3、C 4、D 5、D 6、A 7、B 8、B 9、D 10、A 11、D 12、A 13、A 14、C 15、C 三、判断题（每题1分，共15分） 1、× 2、√ 3、√ 4、× 5、× 6、√ 7、× 8、√ 9、 × 10、× 11、√ 12、√ 13、× 14、√ 15、× 四、问答题（每题10分，共50分） 1、答：D1D2端感应电动势为kuU1cos?（2分），放大器输入端电压为kuU1sin??U2（2分），当kuU1sin??U2时，伺服电动机停止转动，??arcsinU到??arcsin2（4分）。 kuU1U2（2分）。U2改变伺服电动机旋转，直格较贵，但是它基本上属于旋转磁场式电动机，转矩脉动小，转速稳定性较高，因此适用于要求高精度控制kuU1和宽调速范围的场合。（2分） 5、 答：是永磁式直线同步电动机的典型应用（4分）。电机初级（2）间隔均匀地布置在固定框架（3）上，电机次级（4）由永磁体构成，在双边型初级的中间上下运动。当供电系统（1）向电机初级通入电源后，利用初级合成移动磁场和次级行波磁场相互作用产生同步推力，从而带动提升容器（5）做上下直线同步运动（6分）。 2、答：停车效果不同（2分）。同时切除励磁绕组和控制绕组电源，伺服电动机合成力距为零，自由停车（2分）；励磁绕组电源不变，只切除控制绕组电源，磁场是一个脉振磁场，由于转子回路电阻很大，临界转差率大于1，合成转矩曲线与横轴相交仅有一点（s=1处），在电动机运行范围内，合成转矩均为负值，为制动转矩（4分）。当控制电压消失时，电机产生制动转矩，与负载转矩一起促使电动机迅速停车（2分）。 《特种电机》课程试题参考答案及评分标准 ( A卷) 适用专业年级：电自1001~1010班 考试时间: 100 分钟 命题人：王兵 采用补偿的办法消除交轴磁通的影响。可进行原边补偿、副边补偿以及原副边同时补偿的方法消除输出特性的畸变（4分）。 2. 答：低速同步电动机是一种低转速大转矩的电机（2分）。定转子铁心上有很多齿，它不需齿轮减速就可以直接从电机输出轴上得到每分钟几十转的低转速，并具有转速稳定度高，振动和噪音小，在启动、堵转和整个运行范围内输入电流变化不大，长期堵转电机不会损坏的特点（2分）；但其启动转矩小，当一、填空题（每空1分，共20分） 1、 反应快、精度高、运行可靠 2、 45≥θ≥000 电机转速较高或转动部分转动惯量较大时，需在转子上装设附加的启动绕组（2分）。 定转子齿数、转速公式：ZR?ZS?2p、n?120fZR（4分）。 3、转子转角、电脉冲信号、电压 4、永磁体、电子开关线路、位置传感器 5、线性误差、相位误差、剩余电压 6、频率、通电次序 7、m≥3 8、增加、上升、下降、增加 360036003. 答：?b???0.750 （3分） mcZr5?2?48n?60f60?800??100 (r/min) （2分） Zrmc48?5?2 二、选择题（15分） 1、D 2、B 3、C 4、D 5、D 6、D 7、C 8、D 9、C 10、C 11、D 12、C 13、D 14、B 15、D 两相-三相运行方式：AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB （5分） 4. 答：图中θ1(取为45°)是火炮目标相对于正北方向的方位角, θ1作为控制式发送机ZKF的输入角（2分）；θ2(取为-30°)是罗盘指针相对于舰头方向的角度(也就是舰的方位角), θ2作为差动发送机ZKC的输入角（2分）。 则控制式接收机ZKB的输出电势为：E2=E2max sin(θ1-θ2)=E2max sin75°（2分）。伺服电动机在E2的作用下，带动火炮转动75°，此时输出电势E2为零，伺服电动机停止转动，表示火图2-12 控制式差动发送机的接线图Sb控制式发送机~?SFS?S??RU2三、判断题（15分） 1、× 2、√ 3、× 4、√ 5、√ 6、√ 7、√ 8、× 9、√ 10、× 11、× 12、× 13、× 14、× 15、× SaSaRaRa?RRcRc控制式接收机ScSbRb差动发送机RbSc四、问答题（50分） 1、 答：假设转子绕组Z3Z4带上负载后，该绕组有一电流通过，必然在电机内部产生相应的脉炮对准目标（2分）。图（2分） 振磁场（2分）。其基波脉振磁场的幅值BZ在Z3Z4绕组上，它可分为一个直轴分量BZcos?， 和一个交轴分量BZsin?，交轴分量是引起旋转变压器输出电压畸变的主要原因（2分）。Z3Z45.答：采用三三导通的通电方式，起始导通的开关管为V6V1V2（4分）。每个开关管导通180（2分）。02U??KUsin?Bcos?的电势，这个电一个周期导通的顺序为：V6V1V2—V1V2V3—V2V3V4—V3V4V5—V4V5V6—V5V6V1（4分）。 R2us1Z绕组接上负载后，除了电压外，还附加了正比于势的出现破坏了输出电压随转角作正弦变化的规律，造成输出特性畸变（2分）。

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