航空电机技术习题-直流电机
《航空电机技术》习题--第一篇直流电机
一、选择题
1.磁性材料的相对磁导率（ C ）。
A.<1
B.>1
C.>>1
D.1
2.制作永久磁铁所使用的材料属于( A )
A.硬磁性材料
B.矩磁性材料
C.软磁性材料
D.反磁性材料
3.硬磁材料应用于（ B ）。
A.变压器中
B.扬声器中
C.磁头中
D.异步电动机中
4.当铁心达到磁饱和后，其磁阻（ B ）。
A.很小
B.很大
C.与非饱和时相同
D.无法确定
5.永久磁铁的磁滞回线应该为（ A ）。
A.矫顽磁力大，剩磁大
B.矫顽磁力小，剩磁大
C.矫顽磁力大，剩磁小
D.矫顽磁力小，剩磁小
6.下列关于不同磁性材料“磁滞回线”的描述正确的是（ A ）。
A.软磁材料的剩磁小，矫顽磁场小
B.硬磁材料的剩磁大，矫顽磁场小
C.软磁材料的剩磁小，矫顽磁场大
D.硬磁材料的剩磁小，矫顽磁场小
7.导体切割磁力线产生的感应电压与（ A ）。
A.磁通密度和导体的移动速度成正比
B.磁通密度和导体的移动速度成反比
C.磁通密度和导体中的电流成反比
D.磁通密度和导体中的电流成正比
8.增加线圈的匝数，线圈中感应电动势将（ B ）。
A.减小
B.增大
C.不变
D.无法判断
9.直流发电机的换向器和电刷是用来将电枢绕组内的（ A ）。
A.交流电变为直流电
B.直流电传输到外部
C.直流电变为交流电
D.低电压变为高电压
10.直流电机中的电枢铁心是由硅钢片叠成的，其作用是（ D ）。
A.减少磁滞损耗和铜耗
B.减少涡流损耗和铜耗
C.减少电压降
D.减少磁滞和涡流损耗
11.已知直流发电机转速为n，有效磁通为Φ，电枢电流I，电势常数为Ce,则电枢电势为（ B ）。
A.E=CeΦ/n
B.E=CeΦn
C.E=CeΦI
D.E=Cen/Φ
12.实际直流发电机采用多个电枢线圈的作用是（ B ）。
A.减小碳刷与换向器摩擦产生的火花
B.减小输出直流电压的波纹
C.减小输出直流电压的幅度
D.减小电枢反应
13.直流发电机电枢绕组内产生的电势随时间（ A ）。
A.大小和方向都改变
B.大小不变，方向改变
C.大小改变，方向不变
D. 大小和方向都不变
14.当保持并励直流发电机转速和励磁电流额定时，外特性的变化是（ A ）。
A.I增大、U减少
B.I增大、U增大
C.I增大、U不变
D.I不变、U增大
15.直流电动机中，哪些部件完成电枢线圈电流的换向（ D ）。
A.励磁绕组和换向器
B.电枢绕组和励磁绕组
C.铁心和励磁绕组
D.换向器和电刷
16.直流发电机按励磁方式分为他励式、自励式，其中自励式包括（ A ）。
A.并励式、复励式、串励式
B.永磁式、复励式、串励式
C.并励式、永磁式、串励式
D.凸极式、隐极式、永磁式
17.直流电动机工作时，电枢绕组的作用是（ C ）。
A.产生直流磁场，实现电能和机械能的转换
B.产生脉动磁场，实现电能和机械能的转换
C.产生电磁转矩，实现电能和机械能的转换
D.产生旋转磁场，实现电能和机械能的转换
18.串励直流电动机的特点是（ B ）。
A.启动转矩和电枢电流大
B.启动转矩大和电枢电流小
C.启动转矩小和电枢电流大
D.启动转矩和电枢电流小
19.他励直流电动机的电枢电流取决于（ C ）。
A.励磁电流的大小
B.起动电流的大小
C.负载的大小
D.电源电压的大小
20.电动机的转速恒定的条件（ C ）。
A.电磁转矩等于常数
B.电磁转矩等于摩擦引起的力矩
C.电磁转矩等于总机械转矩
D.电枢电流产生的转矩等于零
21.不能空载启动的电动机是（ A ）。
A.串励直流电动机
B.并励直流电动机
C. 复励直流电动机
D.他励直流电动机
22.判断直流电动机类型的依据是（ A ）。
A.励磁线圈与电枢的连接方式
B.电枢产生的磁场方向
C.电枢与负载的连接方式
D.励磁线圈、电枢和负载的连接方式
23.所谓直流电机的电枢反应是指（ A ）。
A.带负载时电枢磁场对主磁场的影响
B.空载时电枢磁场对主磁场的影响
C.带负载时主磁场对电枢磁场的影响
D.空载时主磁场对电枢磁场的影响
24.直流电动机的电气调速方法有（ A ）。
A.串电枢电阻，调节电压和弱磁增速
B.串电枢电阻，调节电压和增磁通
C.串电枢电阻，调节电压和变极调速
D.调节电压和弱磁通和变极调速
25.当负载变化时，电动机转速基本保持恒定的是（ B ）。
A.串励直流电动机
B.并励直流电动机
C.复励直流电动机
D.他励直流电动机
26.什么情况下，积复励电动机的特性与并励电动机相似（ B ）。
A.在电枢电流和励磁磁场强度相同的情况下
B.在并励绕组匝数与串励绕组匝数之比比较大情况下
C.在并励绕组匝数与串励绕组匝数之比比较小情况下
D.在并励绕组匝数与串励绕组匝数相等情况下
27.直流起动发电机进入第一级工作状态时，励磁绕组接成（ C ）。
A.复励式
B.串励式
C.并励式
D.他励式
28.在启动过程的第四级，直流启动发电机的励磁方式是（ B ）。
A.复励式
B.串励式
C.并励式
D. 他励式
29.起动发电机应该满足的要求是（ A ）。
A.具有足够的起动转矩，起动电流较小，起动完毕自动转入发电状态
B.有足够的起动电流，起动转矩不大，起动完毕自动转入发电状态
C.有足够的起动转矩，起动电流不大，起动完毕立即停机
D.起动转矩小，起动电流大，起动完毕立即停机
30.直流起动发电机进入第二级工作状态时，切除的电阻是（ A ）。
A.电枢回路的串联电阻
B.电枢回路的并联电阻
C.并励绕组回路的串联电阻
D.并励绕组回路的并联电阻
31.直流起动发电机进入第三级工作状态时（ A ）。
A.两组电瓶串联工作
B.两组电瓶并联工作
C.切除并励绕组
D.切除串励绕组
32.在直流电动机的启动过程中，随着电枢转速的增加，（ B ）。
A.电枢电流增加
B.电枢电流减小
C.电枢电流不变
D.电枢电流方向改变
33.并励直流电机的损耗包括（ D ）。
A.定子绕组和转子绕组的铜耗；
B.转子铁心的铁耗
C.机械损耗和杂散损耗；
D.以上都是
34.直流电机中，下列（ D ）不是磁路计算的部分。
A.气隙；
B.电枢齿；
C.定子轭；
D.漏磁通
35.直流电机的电枢绕组的电势是( A )。
A.交流电势
B.直流电势
C.励磁电势
D.换向电势
36.一台直流发电机，额定功率22kW，额定电压230V，额定电流是( B )A。
A.100
B.95.6
C.94.6
D.200
37.单叠绕组的电刷数目应( A )主磁极的数目。
A.等于
B.小于
C.大于
D.A和B
38.一台直流电机2p＝8，绕成单波绕组形式，它的支路对数是( C )。
A.4
B.3
C.2
D.1
39.一台并励直流发电机，若转速升高20%，则电势( C )。
A.不变
B.升高20%
C.升高大于20%
D.升高小于20%
40.并励直流发电机正转时不能自励，反转可以自励，是因为( C )。
A.电机的剩磁太弱
B.励磁回路中的总电阻太大
C.励磁绕组与电枢绕组的接法及电机的转向配合不当
D.电机的转速过低
41.直流电动机直接起动时的起动电流是额定电流的( C )倍。
A.4～7
B.1～2
C.10～20
D.20～30
42.并励直流电动机带恒转矩负载，当在电枢回路中串接电阻时，其( A )。
A.电动机电枢电流不变，转速下降
B.电动机电枢电流不变，转速升高
C.电动机电枢电流减小，转速下降
D.电动机电枢电流减小，转速升高
43.串励直流电动机空载转速( C )空载或轻载运行。
A.低，允许
B.低，不允许
C.很高，不允许
D.很高，允许
44.复励电动机由于有串励绕组，电机( B )。
A.不能空载或轻载运行
B.可以空载运行
C.可以直接起动
D.可以超过额定值运行
45.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30℅，而励磁电流及电枢电流不变，则( A )。
A、E a下降30℅
B、T下降30℅
C、E a和T都下降30℅
D、端电压下降30℅。
U,忽略电枢反应和磁路饱46.一台并励直流电动机，在保持转矩不变时，如果电源电压U降为0.5
N
和的影响，此时电机的转速( C )。
A、不变
B、转速降低到原来转速的0.5倍
C、转速下降
D、无法判定
47. 在直流电机中，公式n C E e a Φ=Ф和a T I C T Φ=中Φ指的是( A )。
A 、每极合成磁通
B 、所有磁极的总磁通
C 、主磁通每极磁通
D 、以上都不是
48. 直流电动机在串电阻调速过程中，若负载转矩保持不变，则( A )保持不变
A 、输入功率
B 、输出功率
C 、电磁功率
D 、电机的效率
49. 在直流电机中，右行单叠绕组的合成节距c y y == ( C )。
A 、p Q u 2
B 、ε±p
Q u 2 C 、1 D 、2 50. 若并励直流发电机转速上升20％，则空载时发电机的端电压U 0将( B )。
A 、升高20％
B 、升高大于20％
C 、升高小于20％
D 、不变
51. 直流电动机的额定功率指( B )。
A 、转轴上吸收的机械功率
B 、转轴上输出的机械功率
C 、电枢端口吸收的电功率
D 、电枢端口输出的电功率
二、填空题
1. 直流电机的励磁方式有( 他励 )、( 并励 )、( 串励 )和( 复励 )四种形式。
2. 直流电机电枢导体中的电势和电流是( 交流 )性质的。
3. 单叠绕组的支路数与电机的极数( 相等 )。
4. 单波绕组的支路数是( 2 )。
5. 他励直流发电机，当转速升高20%时，电势( 增加20% )；并励直流发电机当转速升高20%
时，电势( 大于20% )。
6. 并励直流发电机正转时( 能 )自励，反转时( 不能 )自励。
7. 直流电动机( 不能 )直接起动。
8. 直流电动机一般采用(在电枢回路中串电阻 )和( 降压 )的方法，起动电流限制为额定电流的
( 1.5～2.0 )。
9. 在电枢回路中串电阻调速，理想空载转速( 不变 )，特性的( 曲线斜率 )增大。
10. 直流电动机降压调速，理想空载转速( 变小 )，特性的( 曲线斜率 )不变。
11. 直流电动机弱磁调速，理想空载转速( 变大 )，特性的( 曲线斜率 )变软。
12. 当直流电机带恒转矩负载时，若为他励电动机，当电枢电压下降时，其转速( 下降 )，电枢电
流( 不变 )。
13. 串励直流电动机不能在( 空载或轻载 )状态下运行。
14. 运行中的并励直流电动机，其( 励磁回路 )不能突然短路或断开。
15. 直流电机的电枢绕组的元件中的电动势和电流是 。答：交流的。
16. 一台四极直流发电机采用单叠绕组，若取下一支或相邻的两支电刷，其电流和功率 ，
而电刷电压 。答：减小，不变。
17. 一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电
枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。串入电阻后，
电动机的输入功率1P 将 ，电枢电流a I ，转速n 将 ，电动机的效率η
将 。答：不行，不变，不变，下降，下降。
18. 一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩，做额定运行时，如果将电源电压降低了20℅，则稳
定后电机的电流为 倍的额定电流（假设磁路不饱和）。答：1.25倍。
19. 并励直流电动机，当电源反接时，其中I a 的方向 ，转速方向 。答：反向，不变。
20. 直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。答：制动，
驱动。
21. 一台串励直流电动机与一台并励直流电动机，都在满载下运行，它们的额定功率和额定电流都
相等，若它们的负载转矩同样增加0.5，则可知： 电动机转速下降得多，而 电动机的电流
增加得多。答：串励，并励。
22. 电枢反应对并励电动机转速特性和转矩特性有一定的影响，当电枢电流I a 增加时，转速n
将 ，转矩T e 将 。答：下降，增加。
23. 直流电动机电刷放置的原则是： 。答：空载时正、
负电刷之间获得最大的电动势，这时被电刷短路的元件的电动势为零。
24. 直流电动机调速时，在励磁回路中增加调节电阻，可使转速 ，而在电枢回路中增加调节
电阻，可使转速 。答：升高，降低。
25. 电磁功率与输入功率之差，对于直流发电机包括 损耗；对于直流电动
机包括 损耗。答：空载损耗功率，绕组铜损耗。
26. 串励直流电动机在负载较小时，a I ；
当负载增加时，T e ，a I ；n 随着负载增加下降程度比并励电动机要 。答：小，增加，增加，严重。
27. 并励直流电动机改变转向的方法有 ， 。
答：将电枢绕组的两个接线端对调，将励磁绕组的两个接线端对调，但二者不能同时对调。
28. 串励直流电动机在电源反接时，电枢电流方向 ，
磁通方向 ，转速n 的方向 。 答：反向，反向，不变。
29. 当保持并励直流电动机的负载转矩不变，在电枢回路中串入电阻后，则电机的转速将 。
答：下降。
30. 并励直流发电机的励磁回路电阻和转速同时增大一倍，则其空载电压 。答：不变。
31. 直流电机单叠绕组的并联支路对数为 ，单波绕组的并联支路对数 。答：2p,2。
32. 直流电机若想实现机电能量转换，靠 电枢磁势的作用。答：交轴。
33. 直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是 ；若为电动机，则直
轴电枢反应是 。答：去磁的，增磁的。
三、判断题
1. ×并励直流发电机转速上升0.2倍，则空载时发电机端电压上升0.2倍。
2. ×直流电机的电枢绕组并联支路数等于极数即2=a =2p 。
3. ×直流电机主磁通既链着电枢绕组又链着励磁绕组，因此这两个绕组中都存在着感应电势。
4. √他励直流电动机在固有特性上弱磁调速，只要负载不变，电动机转速升高。
5. √直流电机的电枢绕组至少有两条并联支路。
6. ×电磁转矩和负载转矩的大小相等，则直流电机稳定运行。
7. √他励直流电动机降低电源电压调速与减小磁通调速都可以做到无级调速。
8. ×并励直流发电机稳态运行时短路电流很大。
9. ×直流发电机中的电刷间感应电势和导体中的感应电势均为直流电势。
10. ×起动直流电动机时，励磁回路应与电枢回路同时接入电源。
11. ×直流电动机的额定功率指转轴上吸收的机械功率。
12.×直流电机无电刷一样可以工作。
13.×直流电机的转子转向不可改变。
14.√同一台直流电机既可作发电机运行，由可作电动机运行。
15.×并励直流电电机不可轻载运行。
16.×直流电机电枢元件中的电势和电流都是直流的。
17.√直流电机的电枢绕组是一个闭合的绕组。
18.√直流发电机的转速愈高，它的端电压也愈高。
19.×并励发电机没有剩磁也可以建立电压。
20.√若直流电机运行在发电机状态，则感应电势大于其端电压。
21.√一台直流电机可以运行在发电机状态，也可以运行在电动机状态。
22.×直流电机的电磁转矩与电枢电流成正比，与每极合成磁通成反比。
23.×直流电动机可以直接起动。
24.√在电枢绕组中串接的电阻愈大，起动电流就愈小。
25.×直流电动机在负载运行时，可以将励磁回路断开。
26.×串励直流电动机可以空载运行。
四、简答计算题
1.直流电动机为什么不允许直接起动?
答：直流电动机电枢回路中电阻R a很小。当电动机全压起动时，起动电流I Q＝U/R a，可达到额定电流的10～20倍，就会造成电动机损坏。
2.直流电动机调速有哪几种方法? 各有什么特点？
答：直流电动机的调速方法有三种：
（1）改变励磁电流调速。这种调速方法方便，在端电压一定时，只要调节励磁回路中的调节电阻便可改变转速。由于通过调节电阻中的励磁电流不大。故消耗的功率不大，转速变化平滑均匀，且范围宽广。接入并励回路中的调节电阻为零时的转速为最低转速，故只能“调高”，不能“调低”。改变励磁电流，机械特性的斜率发生变化并上下移动。为使电机在调速过程中得到充分利用，在不同转速下都能保持额定负载电流，此法适用于恒功率负载的调速。
（2）改变电枢端电压调速。当励磁电流不变时，只要改变电枢端电压，即可改变电动机的转速，提高电枢端电压，转速升高。改变电枢端电压，机械特性上下移动，但斜率不变，即其硬度不变。此种调速方法的最在缺点是需要专用电源。在保持电枢电流为额定值时，可保持转矩不变，故此法适用于恒转矩的负载调速。
（3）改变串入电枢回路的电阻调速。在端电压及励磁电流一定、接入电枢回路的电阻为零时，转速最高，增加电枢路电阻转速降低，故转速只能“调低”不能“调高”。增加电枢电阻，机械特性斜率增大，即硬度变软，此种调速方法功率损耗大，效率低，如果串入电枢回路的调节电阻是分级的，则为有级调速，平滑性不高，此法适用于恒转矩的负载调速。
3.何谓电机饱和现象？饱和程度高低对电机有何影响？
答：电机的磁路由铁心部分和空气隙部分组成，当铁心的磁通密度达到一定程度后，铁心部分的磁压降开始不能忽略，此时随着励磁磁动势的增加，主磁通的增渐渐变慢，电机进入饱和状态，即电机磁化曲线开始变弯曲。电机的饱和程度用饱和系数来表示，饱和系数的大小与电机的额定工作点在磁化曲线可以分为三段，如图2-1所示，a点以下为不饱和段，ab段为饱和段，b点以上为高饱和段。将电机额定工作点选在不饱和段有两个缺点：①材料利用不充分；②磁场容易受到励磁电流
的干扰而不易稳定。额定工作点选在过饱和段，有三个缺点：①励磁功率大增；②磁场调节困难；③对电枢反应敏感。一般将额定工作点设计在ab 段的中间，即所谓的“膝点”附近，这样选择的好处有：①材料利用较充分；②可调性较好；③稳定性较好。
4. 直流电机电刷放置原则是什么？
答：在确定直流电机电刷的安放原则上就考虑：（1）应使电机正、负电刷间的电动势最大：（2）应使被短路元件的电动势最小，以利于换向。两者有一定的统一性，一般以空载状态为出发点考虑电刷的安放。因此，电刷的合理位置是在换向器的几何中性线上。无论叠绕组还是波绕组，元件端接线一般总是对称的，换向器的几何中性线与主极轴线重合，此时电刷的合理位置是在主极轴线下的换向片上。
5. 电枢反应的性质由什么决定？交轴电枢反应对每极磁通量有什么影响？直轴电枢反应的性质由什么决定？
答：电枢反应的性质由电刷位置决定，电刷在几何中性线上时电枢反应是交轴性质的，它主要改变气隙磁场的分布形状，磁路不饱和时每极磁通量不变，磁路饱和时则还一定的去磁作用，使每极磁通量减小。
电刷偏离几何中性线时将产生两种电枢反应：交轴电枢反应和直轴电枢反应。当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离、在电动机中逆转向偏离时，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。
6. 直流电机的感应电动势与哪些因素有关？若一台直流发电机在额定转速下的空载电动势为230V （等于额定电压），试问在下列情况下电动势变为多少？（1）磁通减少10% ；（2）励磁电流减少10% ；
（3）转速增加20%；（4）磁通减少10% ，n 上升10%。
答：感应电动势n n C E E Φ∝Φ=，在其它条件不变的情况下，感应电动势E 与磁通Φ和转速n 成正比。
（1）Φ减少10% ，E 亦减少10% ，为207V 。
（2）励磁电流减少10% ，由于磁路饱和，Φ减少不到10% ，E 亦减少不到10% ，因此207V 〈E 〈230V 。
（3）n 增加班费20% ，E 亦增加20% ，为276V 。
（4）Φ减少10% ，n 上升10% ，V V E 228230)1.01)(1.01(=×+?=。
7. 直流电机的励磁方式有哪几种？每种励磁方式的励磁电流或励磁电压与电枢电流或电枢电压有怎样的关系？
答：直流电机励磁方式四种：①他励——励磁电流f I 由独立电源供给，与电枢电流a I 无关；②并励——励磁电流并在电枢两端，励磁电压f U 等于电枢电压U ；③串励——励磁绕组与电枢串联，a f I I =；④复励——既有并励绕组又有串励绕组，按两绕组磁动势方向的异同分成：积复励——串
励与并励磁动势同向，差复励——串励与并励磁动势反向。
8. 做直流发电机实验时，若并励直流发电机的端电压升不起来，应该如何处理？
答：并励直流发电机的端电压升不起来，可按下述步骤进行处理，先检查一下线路和仪表接法是否正确，然后：①检查电机转速是否达到额定转速；②调节励磁回路所串电阻，使励磁回路电阻小于临界电阻；③把励磁绕组两端对调接在电枢绕组两端，使励磁磁通与剩磁磁通方向一致；④若电机没有剩磁，则应给电机充磁。
9. 如何判别直流电机是运行于发电机状态还是运行于电动机状态？它们的Tem ，n ，E ，U ，Ia 的方向有何不同？能量转换关系如何？
量转换关系正好相反。电能转换为机械能，能为电能，而电动机是将发电机是奖机械能转换机械功率。简而言之，转变为电机轴上输出的及空载制动转矩矩克服机械负载的制动转功率产生电磁转矩时，电机从电网吸收电功率。作为电动机运行转矩为电枢电路中的电所作用的机械功率和实载制动转矩克服电磁转矩的机械转矩作发电机运行时，输入同向，与反向，与电动机状态下，反向，与同向，与发电机状态下，机运行状态。
同方向时为电动与转速状态；当反方向时为发电机运行与转速答：当0201,,T T T T T T U
E n T I E U
E n T I E n T U E n T U E em em em a em a em em <><>
10. 航空并励直流发电机，电枢绕组电阻r=0.026Ω，一对电刷压降为2ΔU=2V,励磁绕组电阻rf=30Ω，转速n=6000r/min ，If=7A ，输出功率P2=30KW ，求（1）电枢电势Ea 值；（2）若负载电流不变，保持励磁电流不变（串加Rf 调节），改变电机转速使端电压变为250V 。计算此转速和Rf 值。
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1000028.022523672521080216)2(2167
1000028.0221027
10002101000
30210730)1(22221122r C E n V E A r U I n E C n C E V r I U U E A U P I UI P V
I R U e a a f f a e e a a a s a a a f f =×=Φ==×++======Φ?Φ==×++=+?+==×==
?==×== 11. 一台他励直流电动机3N P kW =，110N U V =，35.2N I A =，750/min N n r =，0.35a R =?，电动机原工作在额定电动状态下，已知最大允许电枢电流为max 2a N I I =，试求：
（1）采用能耗制动停车，电枢中应串入多大电阻？（2）采用电压反接制动停车，电枢中应串入多大电阻？
解：（1）11035.20.350.13750
N N a e N N U I R C n ??×Φ===， 0.1375097.5a e N N E C n V
=Φ=×=
min max 97.50.35 1.035235.2
a c a a E R R I =?=?=?× （2）反接制动时：
min max
11097.50.35 2.597235.2N a c a a U E R R I ++=?=?=?× 12. 一台直流发电机数据：62=p ，总导体数N=720，62=a ，运行角速度π40=?rad/s ，每极磁通Φ=0.0392Wb 。试计算：
（1）发电机的感应电动势；
（2）当转速n=900r/min ，但磁通不变时的感应电动势；
（3）当磁通Φ=0.0435Wb ，n=900r/min 时的感应电动势。
解 （1）133
60780360=××==a pN C E 转速ππ
π403030×=?=n r/min 1200=r/min 感应电动势V V n C E E 5.61112000392.013=××=Φ=
（2）当ΦE C 不变时，n E ∝。因此min /900r n =时的感应电动势为
V V E 6.4585.6111200
900=×=
（3）当E C 和n 不变时，Φ∝E 。因此0435.0=ΦWb 时的感应电动势为 V V E 9.5086.4580392
.00435.0=×=
13. 一台并励直流发电机，35=N P kW ，V U N 115=，min /1450r n N =，电枢电路各绕组总电阻?=0243.0a r ，一对电刷压降V U b 22=?，关励电路电阻?=1.20f R 。求额定负载时的电磁转矩及电磁功率。
解：额定电流：A A U P I N N N 3.304115
10353
=×== 额定励磁电流：A A R U I f N fN 72.51
.20115=== 额定电枢电流：A A I I I fN N aN 310)72.53.304(=+=+=
额定电枢电动势：b a aN N N U r I U E ?++=2
V V 5.124)20243.0310115(=+×+=
电磁功率：kW W I E P aN N em 6.383105.124=×==
电磁转矩：m N m N I E P T aN N em em ?=?=?=2.24560
14502π
直流电机控制系统
直流电机控制系统
摘要：本文利用MCS-51系列单片机产生PWM信号，采用了自己设计的电机驱动电路，实现对直流电机的转速和控制方向的控制，并着重对电机驱动电路的设计进行叙述。主要模块包括单片机控制模块、电机驱动模块、电机接口模块、电源模块、键盘控制模块。 关键词：PWM信号，直流电机，电机驱动，单片机
引言 随着科学技术的迅猛发展,电气设备发展日新月异.尤其以计算机,信息技术为代表的高新技术的发展,使制造技术的内涵和外延发生了革命性的变化,传统的电气设备设计,制造技术不断吸收信息控制,材料,能量及管理等领域的现代成果,综合应用于产品设计,制造,检测,生产管理和售后服务.在生产技术和生产模式等方面,许多新的思想和概念不断涌现,而且,不同科学之间相互渗透,交叉融合,迅速改变着传统电气设备制造业的面貌,从而使得产品频繁的更新换代,这就使得电机成为社会生产和生活中必不可少的工具.随着科学技术的不断发展,人类社会的不断进步,人们对生活产品的需求要不断趋向多样化,这就要求生产设备必须具有良好的动态性能,在不同的时候进行不同的操作,完成不同的任务.为了使系统具有良好的动态性能必须对系统进行设计.特别是大型的钢铁行业和材料生产行业,为达到很高的控制精度,速度的稳定性,调速范围等国产直流电机简介为了满足各行业按不同运行条件对电动机提出的要求,将直流电机制造成不同型号的系列.所谓系列就是指结构形状基本相似,而容量按一定比例递增的一系列电机.它们的电压,转速,机座型号和铁心长度都是一定的等级.现将我国目前生产的几个主要系列直流电机简要的介绍如下。Z2系列为普通用途的中,小型电机.它的容量从400W到200KW,电动机的额定电压有200V和110V两种,额定转速有3000,1500,1000,750及600r/min五个等级.Z2系列普通用
直流电动机开环调速系统设计与仿真
东北大学秦皇岛分校控制工程学院自动控制系统课程设计 设计题目：直流电动机开环调速系统 设计与仿真 专业名称自动化 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间2015.7.13~2014.7.24 成绩
目录 1.设计任务书 (3) 2.概述 (4) 2.1前言 (4) 2.2 系统原理 (4) 2.3 simulink框图 (5) 3.元件参数设置 (7) 3.1三相交流电压源设置 (7) 3.2.同步六脉冲触发器 (7) 3.3.三相全控桥整流电路 (8) 3.4.直流电动机设计 (8) 4.仿真结果分析 (9) α=时 (12) 4.2 当30o α=时 (14) 4.3 当60o α=时 (17) 4.4 当90o 4.5励磁电流 (19) 5.结论 (20) 6.参考文献 (22) 7.结束语 (22)
东北大学秦皇岛分校控制工程学院 《自动控制系统》课程设计任务书 专业自动化班级姓名 设计题目：直流电动机开环调速系统设计与仿真 一、设计实验条件 地点：实验室 实验设备：PC机 二、设计任务 直流电动机的额定数据为220V，136A，1460r/min，4极， R=0.21 ， a 22 GD=22.5N m；励磁电压为220V，励磁电流为1.5A。采用三相桥式全控整流电路。平波电抗器 L=200mH。 p 设计要求：设计并仿真该晶闸管-电动机（V-M）开环调速系统。观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时电动机的转速、转矩和电流变化。 三、设计说明书的内容 1、设计题目与设计任务（设计任务书） 2、前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3、主体设计部分 4、参考文献 5、结束语 四、设计时间与设计时间安排 1、设计时间：7月13日～7月24日 2、设计时间安排： 熟悉课题、收集资料：3天（7月13日～7月15日) 具体设计（含上机实验）：6天（7月16日～7月21日) 编写课程设计说明书：2天（7月22日～7月23日) 答辩：1天（7月24日）
第一章直流电机习题答案
1、说明直流发电机的工作原理。 答：1）用原动机拖动电枢绕组旋转 2）电机内部有磁场存在； 3）电枢绕组旋转切割磁场，产生交变的感应电势（右手定则）； 4）通过电刷将交变感应电势引出变成直流； 5）将机械能变为电能。 2、说明直流电动机的工作原理。 答：1）将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 2）机内部有磁场存在。 3）载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力f 作用f=Bli a（左手定则） 4）所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖 动机械负载。 3、直流电机的额定值有哪些？ 答：额定值有额定功率、额定电压、额定电流和额定转速等 4、 答：直流电机的励磁方式分为他励和自励两大类，其中自励又分为并励、串励和复励三种形式。 1）他励 他励直流电机的励磁绕组由单独直流电源供电，与电枢绕组没有电的联系，励磁电流的大小不受电枢电流影响。 2）并励 发电机：I a=I f+I 电动机：：I =I a+I f 3）串励：I a=I f=I 4）复励 5、直流电机有哪些主要部件？各部件的作用是什么。 答：一、定子 1、主磁极：建立主磁通，包括：铁心：由低碳钢片叠成 绕组：由铜线绕成 2、换向磁极：改善换向，包括：铁心：中大型由低碳钢片叠成。 小型由整块锻钢制成。 绕组：由铜线绕成。 3、机座：固定主磁极、换向磁极、端盖等，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。 4、电刷装置：引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
二．转子 1．电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。由电工钢片叠成。 2．电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。由铜线绕成。 3． 换向器：换向用，由换向片围叠而成。 6、直流电机的换向装置由哪些部件构成？它在电机中起什么作用？ 答 ：换向装置由换向片、换向极铁心和换向极绕组构成。主要作用是改善直流电机的换向，尽可能地消除电火花。 7、 直流电枢绕组由哪些部件构成？ 答：电枢绕组是由很多个线圈按照一定的规律连接而成的。 8、 什么是电枢反应？对电机什么影响？ 答：直流电机在空载运行时,气隙磁场仅有励磁磁动势产生,而负载运作时,气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共同产生的,显然与空载时不同，因此把电枢磁动势对主极磁场的影响称为电枢反应. 电枢反应结果可能使气隙磁场畸变，同时还可能使气隙磁场削弱或增强。 9、电机产生的的电动势E a =C e Φn 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的作 用有什么不同？ 答； 直流发电机电枢电动势为电源电动势（a a E I 与同向），直流电动机为反电 动势（a a E I 与反方向）。 10、电机产生的的电磁转矩T=C e ΦI a 对于直流发电机和直流电动机来说，所起的 作用有什么不同？ 答：在发电机中，电磁转矩的方向与电枢转向相反，对电枢起制动作用；在电动机中，电磁转矩的方向与电枢转向相同，对电枢起推动作用。 11、 答：电流电动机的输入功率P 1是从电枢两端输入的电功率，P 1=UI ；电磁功率P M 是扣除励磁回路的损耗和电枢回路的损耗后剩余部分的功率， )(1Cuf Cua M p p P P +-=； 输出功率P 2是转轴上输出的机械功率，即电磁功率扣除机械损耗Ωp 、铁损耗Fe p 和附加损耗ad p 后的机械功率，02)(p P p p p P P M ad Fe M -=++-=Ω。
电机学 第二章直流电机习题
直流电机 一、填空 1.直流电机的电枢绕组的元件中的电动势与电流就是。 答:交流的。 2.一台并励直流电动机拖动恒定的负载转矩,做额定运行时,如果将电源电压降低了20℅,则 稳定后电机的电流为倍的额定电流(假设磁路不饱与)。T em=C T0、8φIa 答:1、25倍。 3.并励直流电动机,当电源反接时,其中I a的方向,转速方向。 答:反向,不变。 4.直流发电机的电磁转矩就是转矩,直流电动机的电磁转矩就是转矩。 答:制动,驱动。 5.直流电动机电刷放置的原则就是: 。 答:空载时正、负电刷之间获得最大的电动势,这时被电刷短路的元件的电动势为零。 6.直流电动机调速时,在励磁回路中增加调节电阻,可使转速,而在电枢回路中增加调 节电阻,可使转速。 答:升高,降低。 7.电磁功率与输入功率之差对于直流电动机包括损耗。 答:绕组铜损耗。 I;当负载增加 8.串励直流电动机在负载较小时, a I;负载增加时,n下降的程度比并励电动机要。 时,T e, a 答:小,增加,增加,严重。 9.并励直流电动机改变转向的方法有, 。 答:将电枢绕组的两个接线端对调,将励磁绕组的两个接线端对调,但二者不能同时对调。 10.串励直流电动机在电源反接时,电枢电流方向,磁通方向,转速n的方 向。 答:反向,反向,不变。 11.当保持并励直流电动机的负载转矩不变,在电枢回路中串入电阻后,则电机的转速 将。 答: 12.直流电机单叠绕组的并联支路数为 答:2p。 13.直流发电机,电刷顺电枢旋转方向移动一角度,直轴电枢反应就是;若为电动机,则直轴电枢反应就是。 答:去磁的,增磁的。 二、选择填空 1.一台串励直流电动机,若电刷顺转向偏离几何中性线一个角度,设电机的电枢电流保持不变, 此时电动机转速。 A:降低B:保持不变, C:升高。 答:C 2.一台直流发电机,由额定运行状态转速下降为原来的30℅,而励磁电流及电枢电流不变, 则。 A:E a下降30℅,
电机学复习题
电机学复习题 一、填空题 1.他励直流电动机的调速方法有改变电枢电压，改变励磁电流和 。直流发电机和直流电动机的电压平衡方程式分别为 和 。 2.直流发电机电枢绕组元件输出 电势，而其电刷输出直流电势，直流发电机的输 出特性方程(电枢电压与转速关系)的表达式为 。直流发电机的电磁转矩是 转矩，直流电动机的电磁转矩是 转矩。 3.直流电动机的机械特性(电磁转矩与转速关系)方程的表达式为 。对直流电动机进行调速，可以通过改变 ，改变励磁电流和 三种方法进行。一台并励直流电动机，如果电源电压和励磁电流f I 不变，当加上一恒定转矩的负载后，发现电枢电流超过额定值，有人试在电枢回路中接一电阻来限制电流，此方法 。串入电阻后，电动机的输入功率1P 将 ，电枢电流a I ，转速n 将 ，电动机的效率η将 。 4.原副边匝数分别为N 1和N 2，电流分别为I 1和I 2的变压器，当副边线圈匝数为原来的12 时，那么I 2可表示为 。变压器运行时基本铜耗可视为 ，基本铁耗 可视为 。单相变压器铁心叠片接缝增大，其他条件不变，则空载电流 。 5.变压器油既作__ _____介质又作泠却介质。变压器副边的额定电压指 。既和原边绕组交链又和副边绕组交链的磁通为 ，仅和一侧绕组交链的磁通为 。 6.如果变压器的副绕组是从原绕组某一位置引出，这种变压器称为 。如将额定电压为220/110V 的变压器的低压边误接到220V 电压，则激磁电流将 ，变压器将 。 7.一台变比k=10的变压器，从低压侧做空载试验加额定电压求得励磁阻抗的标么值为16，若从高压侧做空载试验加额定电压，则求得的励磁阻抗的标么值为_____________。 8.变压器产生最大效率的条件是_____________。变压器空载运行时功率因数很低，其原因为 。 9.对称三相绕组通入对称的三相电流所产生的基波磁动势的转速表达式是____ ___。 10.三相50Hz 四极异步电动机，转子转速n=1440转/分，则其转差率为_______。极对数为p 交流伺服电动机里，机械角度与电角度的关系为 ；旋转磁场的转速与p 也有关系，当电流的变化频率为50H Z 且p =4时，此时磁场的转速为 。 11.鼠笼式异步电动机降压起动的方法有定子回路串电抗器起动、星-三角换接起动和_______起动。当三相感应电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为s ，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。 12.当异步电动机的电源频率和参数不变，仅将端电压下降时，最大转距Ｔmax_______，临界转差率sm 不变。 13.异步电机转子绕组中的感应电动势是因气隙旋转磁场_______转子绕组而产生的。 14.交流绕组三相合成基波磁势的转向取决于_____________。 15.三相异步电动机按转子绕组的型式，可分为 和_____________。 16.把三相鼠笼式异步电动机接到三相对称电源上，现任意对调两相，电动机的转向将会
三相无刷直流电机系统结构及工作原理
三相无刷直流电机系统结构及工作原理
图2.3 直流无刷电动机的原理框图位置传感器在直流无刷电动机中起着测定转子磁极位置的作用，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，即将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号，然后去控制定子绕组换相。位置传感器种类较多，且各具特点。在直流无刷电动机中常见的位置传感器有以下几种：电磁式位置传感器、光电式位置传感器、磁敏式位置接近传感器【3】。 2.4基本工作原理 众所周知，一般的永磁式直流电动机的定子由永久磁钢组成，其主要的作用是在电动机气隙中产生磁场。其电枢绕组通电后产生反应磁场。其电枢绕组通电后产生反应磁场。由于电刷的换向作用，使得这两个磁场的方向在直流电动机运行的过程中始终保持相互垂直，从而产生最大转矩而驱动电动机不停地运转。直流无刷电动机为了实现无电刷换相，首先要求把一般直流电动机的电枢绕组放在定子上，把永磁磁钢放在转子上，这与传统直流永磁电动机的结构刚好相反。但仅这样做还是不行的，因为用一般直流电源给定子上各绕组供电，只能产生固定磁场，它不能与运动中转子磁钢所产生的永磁磁场相互作用，以产生单一方向的转矩来驱动转子转动。所以，直流无刷电动机除了由定子和转子组成电动机本体以外，还要由位置传感器、控制电路以及功率逻辑开关共同构成的换相装置，使得直流无刷电动机在运行过程中定子绕组所产生的的磁场和转动中的转子磁钢产生的永磁磁场，在空间始终保持在（π/2）rad左右的电角度。 2.5无刷直流电机参数 本系统采用的无刷电机参数 ·额定功率：100W ·额定电压：24V（DC） ·额定转速：3000r/min ·额定转矩：0.23N?m ·最大转矩：0.46N?m ·定位转矩：0.01N?m ·额定电流：4.0A
直流电动机的MATLAB仿真..
第一章课程设计内容及要求 1. 直流电动机的机械特性仿真； 2. 直流电动机的直接起动仿真； 3. 直流电动机电枢串联电阻启动仿真； 4. 直流电动机能耗制动仿真； 5．直流电动机反接制动仿真； 6. 直流电动机改变电枢电压调速仿真； 7. 直流电动机改变励磁电流调速仿真。 要求：编写M文件，在Simulink环境画仿真模型原理图，用二维画图命令画仿真结果图或用示波器观察仿真结果，并加以分析
第二章直流电动机的电力拖动仿真绘制 1）直流电动机的机械特性仿真 clear; U_N=220;P_N=22;I_N=115; n_N=1500;R_a=;R_f=628; Ia_N=I_N-U_N/R_f; C_EPhi_N=(U_N-R_a*Ia_N)/n_N; C_TPhi_N=*C_EPhi_N; Ia=0;Ia_N; n=U_N/C_EPhi_N-R_a/(C_EPhi_N)*Ia; Te=C_TPhi_N*Ia; P1=U_N*Ia+U_N*U_N/R_f; T2_N=9550*P_N/n_N; figure(1); plot(Te,n,'.-'); xlabel('电磁转矩Te/'); ylabel('转矩n/rpm'); ylim([0,1800]); figure(2); plot(Te,n,'rs'); xlabel('电磁转矩Te/'); ylabel('转矩n/rpm');
hold on; R_c=0; for coef=1:;; U=U_N*coef; n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,'k-'); str=strcat('U=',num2str(U),'V'); s_y=1650*coef; text(50,s_y,str); end figure(3); n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,'rs'); xlabel('电磁转矩Te/'); ylabel('转矩n/rpm'); hold on; U=U_N;R_c=; for R_c=0::; n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,'k-'); str=strcat('R=',num2str(R_c+R_a),'\Omega'); s_y=400*(4-R_c*; text(120,s_y,str);
直流电动机练习题
《直流电动机》习题 一、填空题 1、实验表明，通电导线在磁场中要受到_________作用，力的方向跟_________的方向、_________的方向都有关系，当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线_________的方向也变得相反。 2、通过观察电动机，可以看到它由两部分组成：能够_________的线圈和_________的磁体。在电动机里，_________的部分叫转子，_________的部分叫定子。电动机工作时，_________在_________中飞快地转动。 3、线圈平面与磁场方向_________的位置是线圈的平衡位置。经实验，通电线圈在磁场中_________转动时，线圈越过平衡位置以后，它受到的力要_________它的转动。在实际的直流电动机中通过_________来改变电流方向，使电动机的线圈在后半周也获得_________，更平稳、更有力的转动下去。 4、电动机通电时转子转动，电能转化成_________能。交流电动机也是靠着通电导体在磁场中_________来运转的。电动机具有________、_________、________、_______、________的优点，广泛的应用在日常生活和各种产业中。 二、选择题 1、（多选）小利同学探究通电导线在磁场中的受力情况时，连接的电路及导线放置的位置如图4-1所示，当他闭合开关后发现导线ab 向纸外的方向运动。现在他想使导线ab向纸里的方向运动，在下面
采取的措施中，正确的是 图4-1 A、将电源正负极反向连接 B、将导线ab垂直纸面放置 C、将N、S极位置互换 D、将ab反向连接 2、某实验小组，探究通电导线在磁场中的受力方向跟电流方向、磁感线的方向的关系时，连接的电路和导线放置的位置如图4-2所示（为了使导线中的电流变大，效果明显，他们使用了线圈abcd来代替导线ab），当他们闭合开关时观察到的现象是 图4-2 A、线圈向左运动 B、线圈向右运动 C、线圈向里运动 D、线圈向外运动
直流电动机控制系统
煤炭工程学院课程设计 题目：直流电动机转速控制系统 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 日期：
摘要 当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 电机在各行各业发挥着重要的作用,而电机转速是电机重要的性能指标之一,因而测量电机的转速和电机的调速,使它满足人们的各种需要,更显得重要，而且随着科技的发展,PWM调速成为电机调速的新方式。 随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，由于数字系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。 本设计是以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在LCD上的实时显示。 关键词：直流电机；AT89S52；PWM调速；L298
直流电机测验题带答案
直流电机测验题 一、一台并励直流电动机,铭牌数据如下:P N=，U N=220V，I N=20A，n N=1000r/min，电枢回路电阻r a=1Ω，△U=2V，励磁 回路电阻R f=440Ω，空载实验：当U=220V时，输入电流I0=2A，试计算:当电枢电流I a=10A时,电机的效率。 二、一台他励直流电动机数据为：P N=，U N=110V，I N=，n N=1500r/min，电枢回路电阻R a=Ω，求：1）U=U N，Φ=ΦN条件下，电枢电流I a=60A时转速是多少2）U=U N条件下，主磁通减少15%，负载转矩为T N不变时，电动机电枢电流与转速是多少（3）U=U N， Φ=ΦN条件下，负载转矩为，转速为（—800）r/min，电枢回路应串入多大电阻。 三、他励直流电动机：P N=29KW，U N=440V，I N=，n N=1050rpm，R a=。 1）电动机在发电反馈制动状态下工作。设I a=-60A，附加电阻R c=0 ，求电动机的转速 2）电动机在能耗制动状态下工作。转速n=-500rpm 时，电枢电流为额定值，求接入电枢回路中的附加电阻和电动机轴的电磁转矩； 3）电动机在反接状态下工作。转速n=-600rpm 时，电枢电流I a=-50A。求接入电枢回路中的附加电阻，电动机轴的电磁转矩，电网供给的功率，电枢回路电阻上消耗的功率以及从轴上输入的机械功率。 4）画出电机的机械特性及其1）、2）、3）情况下的工作点。 四、选择答案填空：一台提升用他励直流电动机，当需要高速（发电制动）下放物体时： （1）在启动阶段（n 直流电机控制系统 设计 XX大学 课程设计 （论文）题目直流电机控制系统设计 班级 学号 学生姓名 指导教师 沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称专业基础课程设计 院（系）自动化学院专业测控技术与仪器 班级学号姓名 课程设计题目直流电机控制系统设计 课程设计时间: 7 月 9 日至 7 月 20 日 课程设计的内容及要求： 1.内容 利用51单片机开发板设计并制作一个直流电机控制系统。系统能够实时控制电机的正转、反转、启动、停止、加速、减速等。 2.要求 （1）掌握直流电机的工作原理及编程方法。 （2）掌握直流电机驱动电路的设计方法。 （3）制定设计方案，绘制系统工作框图，给出系统电路原理图。 （4）用汇编或C语言进行程序设计与调试。 （5）完成系统硬件电路的设计。 （6）撰写一篇7000字左右的课程设计报告。 指导教师年月日 负责教师年月日 学生签字年月日 目录 0 前言...................................................................................... 错误!未定义书签。 1 总体方案设计 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 系统方案 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.2 系统构成 ...................................................................... 错误!未定义书签。 1.3 电路工作原理............................................................... 错误!未定义书签。 1.4 方案选择 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2 硬件电路设计 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2.1 系统分析与硬件设计................................................... 错误!未定义书签。 2.2 单片机AT89C52............................................................ 错误!未定义书签。 2.3 复位电路和时钟电路................................................... 错误!未定义书签。 2.4 直流电机驱动电路设计 ............................................... 错误!未定义书签。 2.5 键盘电路设计............................................................... 错误!未定义书签。 3 软件设计 ............................................................................ 错误!未定义书签。 3.1 应用软件的编制和调试 ............................................... 错误!未定义书签。 3.2 程序总体设计............................................................... 错误!未定义书签。 3.3 仿真图形 ...................................................................... 错误!未定义书签。 4 调试分析 .............................................................................. 错误!未定义书签。 第17章 思考题与习题参考答案 17.1 如何判断直流电机是运行于发电机状态还是电动机状态，它们的em T 与n 、a E 与a I 的方向有何不同，能量转换关系有何不同? 答：通过比较a E 和U 的大小来判断。如果U E a >，则为发电机状态，如果U E a <，则为电动机状态。发电机状态时，em T 与n 方向相反， a I 与a E 方向相同，将机械能转换为电能；电动机状态时，n 与em T 方向相同，a E 与a I 方向相反，将电能转换为机械能。 17.2 分别对不同励磁方式的发电机、电动机列出电流I 、 I a 、I f 的关系式。 答： 他励发电机和电动机：I I a = 并励发电机：f a I I I +=，并励电动机：f a I I I += 串励电动机：f a I I I == 复励电动机：并励）串励）((f a f I I I I +== 17.3 直流电机中有哪些损耗? 是什么原因引起的? 为什么铁耗和机械损耗可看成是不变损耗? 答：直流电机中有：电枢铁心损耗、机械损耗、附加损耗、电枢回路铜损耗和励磁回路铜损耗。 电枢铁心损耗是由于电枢铁心内磁场交变引起的；机械损耗是由于转动部件摩擦引起的；附加损耗是由于齿槽存在及漏磁场畸变引起的；电枢回路铜损耗是电枢电流a I 在电枢回路总电阻a R 上产生的损耗；励磁回路铜损耗是励磁电流f I 在励磁回路电阻f R 上产生的损耗。铁心损耗与磁通密度幅值及交变频率有关，因为磁密不变，在转速一定时，电枢内磁场的交变频率也不变，所以铁耗是不变损耗；机械损耗与转速有关，当转速一定时，它是不变损耗。 17.4 如果并励直流发电机不能自励建压，可能有哪些原因？应如何处理？ 答：（1）主磁极可能没有剩磁，应该通过励磁绕组给主磁极充磁；（2）转向不正确（或励磁绕组与电枢绕组的连接不正确），在有剩磁的状态下改变转向（或转向不变时，改变励磁绕组与电枢绕组的相互连接）；（3）励磁回路电阻过大，超过了临界电阻，此时应减小励磁回路的调节电阻。 17.5 并励直流发电机正转时能自励，反转时能否自励？为什么？ 答：正转能自励，说明励磁电流所产生的磁场恰好与剩磁方向相同，如果反转，励磁电流所产生的磁场就会与剩磁方向相反，主极剩磁被削弱，不能建立电压。 17.6 一台他励直流发电机，当励磁电流保持不变时，将转速提高20%，空载电压提高多少？若是 直流电机原理及拖动 1.直流电动机的电磁转矩的大小与_________成正比。 A．电机转速B．主磁通和电枢电流 C．主磁通和转速D．电压和转速 2.图示的直流电动机机械特性曲线，是_________励磁方式的电动机。 A．串励 B．他励 C．并励 D．复励 3.直流电机换向极作用主要是_________。 A．增加电机气隙磁通B．改善换向，减少换向时火花 C．没有换向极，就成为交流电机D．稳定电枢电流 4.并励电动机出现轻载“飞车”的主要原因是_________。 A．电源电压过高B．电枢绕组流过的电流过大 C．电刷和换向器接触不良D．励磁绕组断线 5.直流电机换向极绕组与_________。 A．电枢绕组并联B．电枢绕组串联 C．并励绕组串联D．并励绕组并联 6.同交流异步电机比较，直流电机的最大优点是________。 A．造价低B．结构简单 C．维修工作量少D．调速性能好 7.直流电动机电枢导体中的电流是_______。 A．直流电B．交流电C．脉动电流D．以上均不对 8.下列调速法不适用于直流电机的是__。 A．在电枢回路的串联可调电阻B．改变励磁回路中的励磁电阻 C．改变电枢的电压D．改变定子磁极对数 9.下列励磁方式的直流电机不能空载运行的是___。P187 A．串励B．并励C．他励D．复励 10.一般说来，串励、并励、复励三种励磁方式的直流电动机中，机械特性最硬 和最软的分别是___。 A．串励／复励B．复励／并励C．并励/串励Ｄ．复励/串励 11.改变直流电动机的转向方法有________。 A．对调接电源的两根线 B．改变电源电压的极性 C．改变主磁通的方向并同时改变电枢中电流方向 D．改变主磁通的方向或改变电枢中电流方向 12.直流电动机起动时必须在电枢回路中串联起动电阻，原因是刚起动时 ________。 A．主磁通较弱B．反电动势为零 C．瞬间高压D．提高电磁转矩 13.直流电动机的调速方法种类与交流电动机________，而制动方法种类 ________。 A．相同／相同B．相同／不同 C．不同／相同D．不同／不同 14.直流发电机和直流电动机的铭牌上的额定容量是指电机在额定状态下的 ________。 A．电功率B．机械功率C．输入功率D．输出功率 15.直流电动机和交流绕线式电动机在结构上都具有________。 A．电刷、换向器B．电刷、滑环 C．电刷D．滑环 16.对于直流电机，下列部件不在定子上的是________。 A．主磁极B．换向极C．电枢绕组D．电刷 17.对于直流电机，下列部件不在转子上的是________。 A．换向器B．换向极 C．电枢铁心D．电枢绕组 18.一台他励直流电动机，起动前出现励磁回路断线。假设该电机未设失磁保护， 现空载起动，则会________。 A．堵转一致于烧毁电机绕组B．发生飞车事故 C．无起动转距，转子静止D．转子的转速大大降低 19.直流电机电枢绕组中的电动势与其转速大小成________，与主磁通大小成 ________。 A．正比／正比 B．反比／反比 C．视电机种类(是发电机还是电动机)而定 D．视电机容量而定 20.关于直流电动机的转动原理，下列说法正确的是________。 A．转子在定子的旋转磁场带动下，转动起来 B．通电导体在磁场中受到力的作用 C．导体切割磁力线产生感生电流，而该电流在磁场中受到力的作用 D．穿过闭合导体的磁感应强度变化引起电磁转矩 选择题 1一台双绕组单相变压器，其主磁通在一、二次侧线圈中产生的每匝电动势分别为 ec1和ec2，则应有（ C ） (A)ec1>ec2 (B)ec1 湖南工程学院课程设计《DSP原理及应用》 题目：直流电机控制系统设计 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2015年5 月19 日 摘要 直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转；能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求。电动机调速系统采用微机实现自动控制，是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后，整个调速系统体积小，结构简单、可靠性高、操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。 本篇论文介绍了基于单片机的直流电机PWN调速的基本办法，直流电机调速的相关知识以及PWM调速的基本原理和实现方法。重点介绍了基于TMS320LF2407单片机的用软件产生PWM信号以及信号占空比调节的方法。对于直流电机速度控制系统的实现提供了一种有效的途径。 关键词：单片机最小系统；PWM ；直流电机调速，TMS320LF2407; 前言 电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。然而近年来，随着技术的发展和进步，以及市场对产品功能和性能的要求不断提高，直流电动机的应用更加广泛，尤其是在智能机器人中的应用。直流电动机的起动和调速性能、过载能力强等特点显得十分重要，为了能够适应发展的要求，单闭环直流电动机的调速控制系统得到了很大的发展。而作为单片嵌入式系统的核心—单片机，正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面，特别是在直流电动机的调速控制系统中。这是因为单片机具有很多优点：体积小，功能全，抗干扰能力强，可靠性高，结构合理，指令丰富，控制功能强，造价低等。所以选用单片机作为控制系统的核心以 5.2 基于MATLAB的电机起动仿真 在上节直流电机参数测试的基础上，本节作了基于MATLAB/Simulink的直流电机起动仿真研究[46-47]，得到了电机起动过程中的电动机电流、电动机角速度、电枢电压和电磁转矩波形并分析了其仿真结果，为实物测试提供了简便经济的预测和验证。 5.2.1 电机起动仿真模型的建立 自MATLAB从5.3版本中新增进了电力系统工具箱（Power System Blockset）发展至今，MATLAB在电力系统仿真中的应用越来越广泛。电力系统工具箱是一个基于图形编程的电力系统仿真工具箱。主要是由加拿大的HydroQuebec和International公司共同开发的，其功能非常强大，可以用于电路、电力电子系统、电机系统、电力传输等过程的仿真，它提供了一种类似电路建模的方式进行模型绘制，使用者不需要自己编程而只需将仿真的电力系统图搭建在工作窗口中，MATLAB自动将其变化成状态方程描述的系统形式，便可以在SIMULINK下进行仿真研究了。 图5.4 电机起动仿真模型 电力系统工具箱包含的模块有：Electrical Sources（电源库）、Elements（元件库）、Power Electronics（电力电子元件库）、Machines（电机库）、Connectors （连接器库）、Measurements（测量仪器库）、Extra Library（附加元件库）、Demos （示例库）、Powergui（图形用户界面graphical user interface），在此基于MATLAB 对电机起动进行SIMULINK仿真。 搭建的电机起动仿真模型主要由直流电压源（DC V oltage Source）、理想开关（Ideal Switch）、电机起动器（Motor Starter）、直流电机（DC machine）、串联RLC支路（Series RLC Branch）、电压表（V oltage Measurement）、信号分解模块（Demux）和示波器（Scope）等模块构成。仿真模型如图5.4所示。 仿真系统中励磁电压Ef由一个直流电压源提供，电枢绕组电动势E由另一个直流电压源经一个由计时器（Timer）控制的理想开关（Ideal Switch）提供。采用电枢回路串电阻三级起动，电机起动器由搭建并封装的子系统（Motor 第一章直流电机练习 一、判断题（对的打√，错的打×） 1、并励电机在运行时断开励磁绕组对电机运行没有多大的影响。（×） 2、在直流电动机的调速中，当调节器为PI调节时，表现为转速无静差。（√） 3、直流电机的电枢铁芯由于在直流状态下工作，通过的磁通是不变的，因此完全可以用整块的磁材料构成，不必用硅钢片叠成。（×） 4、降压调速适用于并励直流电动机。（×） 5、机械特性表征转速和电磁转矩的关系，直流电动机的机械特性是一条直线。（×） 6、在直流电动机起动时，采用电枢串电阻起动，在起动中过程为了快速起动和减小电阻引起的损耗，必须将电阻直接切除掉。（×） 7、一台并励直流发电机，空载运行于某一电压下，如将其转速升高10% ，则发电机的端电压升高10%。（×） 8、使用并励电动机时，发现转向不对，应将接到电源的两根线对调以下即可。（×） 9、换向器是直流电机特有的装置。（√） 10、直流发电机线圈中的感应电势是交变的。（√） 二、填空题 1、直流电动机的调速方法有：1）改变电枢两端电压调速、2）改变励磁磁通调速、 3）电枢回路串电阻调速等三种。 2、改变直流电动机旋转方向的方法有：（1）将电枢两端电压极性反接，使电枢电流方向改变；（2）将励磁电源电压反接，使励磁电流方向改变。 3、直流电动机按照电枢绕组和励磁绕组的联接方式不同可分为：他励、串励、 并励和复励电动机。 4、直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相反，因此电磁转矩为阻转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向相同，因此电磁转矩为驱动转矩。 5、直流电动机正处于运行状态，若想改变它的旋转方向，可用的方法有通过改变电枢两端电压极性，而改变电枢电流方向，实现反转和带位能性负载时，通过倒拉方式实现反转。 6、直流发电机的电磁转矩与电机转子方向相反。（相同/相反） 7、并励直流发电机在原动机转向改变后，电枢两端不可以产生感应电势。（可以/不可以） 第二篇直流电机 一、填空题： 1.直流电机电枢导体中的电动势是电动势，电刷间的电动势是电动势。 交流；直流 2.直流电机电枢绕组中流过的电流方向是___________的，产生电磁转矩的方向是___________的（填变化或 不变）。 变化；不变 3.直流电机的主磁路不饱和时，励磁磁动势主要消耗在________上。 气隙 4.直流电机空载时气隙磁密的波形曲线为____________波。 平顶 5.直流电机的磁化特性曲线是指电机空载时______________与______________之间的关系曲线。 每极气隙磁通0与励磁磁动势2F f（F0） 6.一台6极他励直流发电机，额定电流为150A，若采用单叠绕组，则电枢绕组的支路电流为A，若 采用单波绕组，则电枢绕组的支路电流为A。 25；75 7.一直流电机，Q u=S=K=22，2p=4，右行单叠绕组，绕组节距y=y K= ，y1= ，y2= 。 5；1；4或6；1；5 8.一台四极直流电机，元件数为21，换向片数为____________，构成左行单波绕组，则合成节距为 ____________，第一节距为____________，第二节距为____________，并联支路数为______________。 21；10；5；5；2 9.直流电机电刷放置的原则是：。 空载时正负电刷间的感应电动势最大 10.直流电机的励磁方式分为____________、____________、____________、____________。 他励；并励；串励；复励 11.直流电机负载运行时，___________ 对__________ 的影响称为电枢反应。 电枢磁动势；励磁磁场 12.直流发电机的电磁转矩是___________转矩，直流电动机的电磁转矩是___________转矩。 制动；驱动（或拖动） 13.直流发电机，电刷顺电枢旋转方向移动一角度，直轴电枢反应是___________的；若为电动机，则直轴电 枢反应是___________的。 去磁；助磁（或增磁） 14.直流电机电刷在几何中性线上时，电枢反应的作用为：（1）_____________________________；（2）使物 理中性线_____________________________ ；（3）当磁路饱和时起_____________作用。 使气隙磁场发生畸变；；偏移几何中性线一个角度；；去磁作用 15.并励直流发电机自励建压的条件是：_____________________________，__________________________， __________________________________ 。 电机有剩磁；励磁绕组并联到电枢两端的极性正确；励磁回路的电阻小于与电机转速相应的临界电阻16.他励直流发电机的外特性是一条下垂的曲线，其原因有：(1)___________________；(2) ____________直流电机控制系统设计范本
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