《微特电机及其控制》(电机本体部分)课程重点内容

绪论1．微特电机的分类。

2．微特电机新的发展趋势。

第二章伺服电动机与伺服系统1．从结构上，直流伺服电动机的分类。

分为两大类，传统型直流伺服电动机，低惯量型直流伺服电动机。

传统型直流伺服电动机其结构与普通直流电动机基本相同，只是功率和容量小
得多，它可以再分为电磁式和永磁式两种；
低惯量型直流伺服电动机可分为空心杯电枢直流伺服电动机，盘式电枢直流伺服电动机，无槽电枢直流伺服电动机2．直流伺服电机的静态特性
1．机械特性：给出机械特性n=f(T e)的方程，绘制机械特性的曲线。

机械特性：
控制电压恒定时，电机转速随电磁转矩的变化关系n=f (Te)
2．调节特性：给出调节特性n=f(U a)的方程，绘制调节特性的曲线，结合调节特性曲线，掌握失灵区的
概念。

调节特性
负载转矩恒定时，转速随控制电压变化n=f (Ua)
3．直流伺服电机的动态特性
1．机电时间常数的计算公式，影响因素及相应的减小机电时间常数的方法。

机电时间常数与转动惯量成正比；
与电机的每极气隙磁通的平方成反比，为了减小电机机械时间常数，应增加每极气隙磁通；
与电枢电阻Ra的大小成正比，为减小时间常数，应尽可能减小电枢电阻，当伺服电动机用于自动控制系统，并由放大器供给控制电压时，应计入放大器的内阻
Ri，Ra+Ri；
直流伺服电动机的机电时间常数一般<30ms，低惯量直流伺服电机的时间常数<10ms。

4．交流异步伺服电动机
1．不同转子电阻对机械特性的影响，分析为什么异步伺服电动机的转子电阻较普通异步电动机大。

增大转子电阻的三个好处：
1. 可以增大调速范围
由电机学原理知，异步电机
的稳定运行区仅在： 0<s<sm，
而正常电机的sm=0.1~0.2, 所以调速范围甚小。

增大转子电阻，
使sm增大，从而增大调速范围。

2.使机械特性更加线性
如右图中，曲线3的线性度比
曲线2要好。

sm1=0.2, sm2=1.1, sm3=1.8
能消除自转现象
T=T1+T2，在正向旋转时， 0<s<1， T>0。

所以，只要负载转矩不太大，转子仍能继续旋转，不会因控制信号的消失而停转，这种“自转”现象使伺服电动机失去控制，在自动控制系统中是不允许的。

增大转子电阻，使sm>1，则合成单相转矩在电动机正向旋转范围内为负值，即T<0。

这就是说，控制信号消失后，处于单运行状态的电机由于电磁转矩为制动性质而能迅速停转。

因此，增大转子电阻是防止交流伺服电动机出现“自转”现象的有效措施。

5．直流力矩电动机性能特点
性能特点：低速、大转矩，转矩波动小，特性的直
线性好，在堵转条件下能长期工作。

6．永磁式同步电机在什么情况下可以自起动，什么情况不可以自起动？导致不能自起动的因素有哪些，以及解决
方法。

第三章测速发电机
1．自动控制系统对测速发电机的具体要求
要求：
精确度高灵敏度高可靠性好
输出电压与转速成正比， U2=Kn, 并保持稳定；
剩余电压(转速为零时的输出电压）要小；
输出电压的极性或相位能反映被测对象的转向；
温度变化对输出特性的影响小；
灵敏度高，即输出电压对转速的变化反应灵敏，输出特性斜率要大；
转动惯量和摩擦转矩小，以保证反应迅速。

2．为了减小温度变化对输出特性的影响，通常采用的措施。

4. 温度的影响
对策：
将磁路设计的较饱和；
在励磁回路中串数倍励磁绕组阻值电阻（锰镍铜合金/镍铜合金）；
在励磁回路中串联具有负温度系数的热敏电阻；
励磁回路由恒流源供电
3．测速发电机的输出特性。

异步测速发电机
原因：1异步测速发电机参数随转速变化2输出电压与励磁电压相位差随转速变化直流
4．简要分析直流测速发电机的误差及减小误差的方法。

5．直流测速发电机性能指标的定义。

6．直流测速发电机在使用时转速不宜超过规定的最高转速，而负载电阻不能小于规定值的原因。

转速越高或者负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越强，气隙磁通减少的越多，输出电压下降的越显著，导致特性向下弯曲。

7．掌握异步测速发电机输出电压的大小和相位移与负载阻抗的关系
8．异步测速发电机主要技术指标的概念。

9．霍尔无刷直流测速发电机相对与传统有刷直流测速无剩余电压，不含脉动成份，转子惯量小，寿命长。

第四章步进电动机
1．步距角的影响因素，计算不同通电方式下的步距角。

电机转速为
2．最大静转矩与哪些物理量有关，分析最大静转矩特性的变化趋势对应的原因。

W为每相控制绕组匝数。

变化趋势：当控制电流较小时，最大静转矩与控制绕组中电流的平方成正比；
当电流较大时，由于磁路饱和的影响，最大静转矩增加变缓3．静稳定区的概念。

静态稳态区：在空载时，稳定平衡位置对应于=0处，而
=180度则为不稳定平衡位置。

在静态情况下，如受外力矩的作用使转子偏离稳定平衡位置，但没有超出相邻的不稳定
平衡点，则当外力矩除去以后，电动机转子在静态转矩作用下仍能回到原来的稳定平衡点，所以二个不稳定平衡点之间的区域构成静态稳定区。

4．反应式步进电机起动矩频特性和起动惯频特性分析
掌握提高步进电动机起动频率的方法。

提高起动频率的方法：
增加电动机的相数、运行的拍数和转子的齿数
增大最大静转矩
减小电动机的负载和转动惯量
减小电路的时间常数
减小电动机内部或外部的阻尼转矩
5．能够根据电机的结构参数和性能参数计算出自由振荡的频率和周期。

6．步进电动机的典型驱动方式。

第五章自整角机
1．力矩式自整角机和控制式自整角机结构上的差别主要是什么，说明产生这种差别的原因。

2．力矩式自整角机转子凸极和定子凸极两种结构的特点。

3．力矩式自整角机发送机和接收机磁动势的直轴分量、交轴分量和合成磁动势的大小和方向特点。

4．力矩式自整角机转子为什么要加阻尼装置，及阻尼装置的种类。

5．力矩式自整角机主要技术指标的定义。

力矩式自整角机的主要技术指标
比整步转矩T
失调角为1度时的整步转矩称为比整步转矩
阻尼时间td
强迫接收机转子失调177+-2 度，从失调位置稳定到协
调位置所需的时间。

通常不大于3秒
接收机误差（静态误差）
6．控制式自整角机发送机和自整角变压器磁动势的空间分布特点。

7．控制式自整角机主要技术指标的定义。

8．控制式自整角机的主要技术指标：
9．力矩式自整角机接收机并联台数和自整角变压器并联台数限制因素分析。

第六章旋转变压器
1．正余弦旋转变压器在接上负载的时候，输出电压为什么会发生畸变，如何解决。

2．会绘制正余弦旋转变压器一次侧补偿和二次侧补偿的电路图。

3．一次侧和二次侧完全补偿的条件，各有哪些特点。

4．线性旋转变压器接线图。

5．旋转变压器误差的定义。

6．简要分析误差产生的原因与改进措施。

第七章永磁无刷直流电动机
1．永磁无刷直流电机的主要组成部分及各部分之间如何相互作用。

无刷直流电动机一般组成是：
电动机、位置传感器和电子开关线路三部分
2．能够简单分析一相导通星形三相三状态工作过程。

转子每转过120度，功率管换流一次，定子磁场状态就改变一次，电机有三个磁状态。

每个功率管导通120度（ 1/3周期）。

磁场为跳跃式步进磁场。

因此，所产生的电磁转矩为脉动转矩。

减小转矩脉动的方法是增加一周内的磁状态数，如二相导通六状态。

3．能够简单分析两相导通星形三相六状态工作过程和开关管导通顺序表。

定子合成磁场仍为跳跃式旋转，步进为60度，即1/6周期。

每转60度，逆变器开关管换流一次，有六个状态。

每个功率管（每相绕组）导通120度。

4．比较三相星形连接两相导通方式与三相星形连接一相导通方式的不同。

注：由于2，3，4题内容在驱动部分讲述非常详细，这里不赘述，只列出老师幻灯片中列出的特点。

注意两相导通星
型三相六状态开关管导通和电力电子120度方波逆变触发顺序完全一致。

5．永磁无刷直流电动机的运行特性。

第八章单相交流串励电动机
1．一台普通直流串励电机接到交流电源上，能否正常工作，分析原因。

实际上该电机的运行情况恶劣，甚至不能运转，原因有：1. 直流电机磁极铁芯的定子磁轭均系铸钢制成，交变磁通将在其中产生很大的涡流损耗；
2. 交变电流在励磁和电枢绕组中产生很大的阻抗压降，致使电枢电势Ea和电磁功率变小；
3. 在换向元件中新增了短路电动势，换向将发生困难，产生换向火花。

2．提高单相串励电动机功率因数的措施。

1使励磁绕组和电枢绕组匝数之比尽可能小
2尽量提高单相串励电动机的转速，及增加旋转频率f R
3降低电源频率
3．单相串励电动机的调速方法。

改变电源电压:晶闸管调速，串联电抗器
改变励磁磁通：励磁绕组分级抽头，两个励磁绕组串并转换
改变电机绕组串联电阻
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