《自动控制元件》作业
第一章直流伺服电动机
1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？
由负载总阻转矩决定
1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？
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，此时由于
惯性，转速来不及变化，E
a =C
e
φn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方
程式：I
a =（U
a
-E
a
）/R
a
=（U
a
-C
e
φn）/R
a
可知，电枢电流I
a
突然增大；又T=C
T
φI
a
，
电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T
L +T
j
=T
L
+JdΩ/dt知道，电机
加速；随着转速n的增加，感应电势E
a 增加，为保持电压平衡，电枢电流I
a
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，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。
1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。
试问该电动机额定负载转矩是多少？
1-6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？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到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U
a1
，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：
U a1=E
a1
+I
a1
R
a
=C
e
Φn1+I
a1
R
a
则此时电动机产生的电磁转矩T=C
T ΦI
a1
，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T
s 平衡，即T=T
s。
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T
s =T
L
+T
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E
a 变增大。
为了保持电枢电压平衡（U
a
=E
a
+I
a
R
a
），
由于电枢电压U
a 保持不变，则电枢电流I
a
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=T
s
，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。
第二章直流测速发电机
2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R
L
=3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。
第三章步进电动机
3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。
3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。
并画出其单、双拍制的矩角特性曲线族。
若单相通电时的最大静态转矩为
0.1N·m，试计算各种运行方式的起动转矩；并判断转子上负载为0.08N·m时
哪种运行方式可使步进电动机正常运行。
第四章旋转变压器
4-6用正余弦旋转变压器可以构成直角坐标系旋转θ角的变换，接线如图题图4-1，4-2所示（见书P119）。
试分析其工作原理。
4-8有一只旋变发送机XF和一只旋变变压器XB定子绕组对应联接作控制式运行，如题图4-3所示（见书P119），已知：图中的θ1=15°°，θ2=10°°，试求：
（1）旋变变压器转子的输出绕组的协调位置XT；
（2）失调角r。
第五章自整角机
5-4三台自整角机如题图5-1所示（见书P147）接线。
中间一台为力矩式差动接收机，左右两台为力矩式发送机，试问：当左右边两台发送机分别转过θ2、θ1角度时，中间的接收机将转过的角度θ与θ2和θ1之间是什么关系？
5-6某力矩式自整角机接线如题图5-3所示（见书P148）
（1）画出接收机转子所受的转矩方向：
（2）画出接收机的协调位置；
（3）求失调角。
5-7对于题图5-4所示（见书P148）自整角测量线路，CX为自整角发送机，CT为自整角变压器，它们的转子的转角分别为θ1和θ2。
画出三相绕组合成磁场轴线的位置，并写出输出电势的有效值Eo和转角θ1、θ2的关系式。
第六章交流伺服电动机
6-8 交流伺服电动机的控制方法有几种？幅值控制转速变化的物理过程如何？
幅值控制相位控制幅相控制
6-13什么是自转现象？为了消除自转现象，交流伺服电动机在单相供电时应具有怎样的机械特性？
控制信号消失时，伺服电动机不能停转这叫自转现象。