发布时间 : 星期三 文章船舶电气设备及系统郑华耀主编课后习题参考答案更新完毕开始阅读7ae2c4172a160b4e767f5acfa1c7aa00b42a9d49
组将有电压输出。
由于切割励磁磁通的转子导体感应电势的大小与励磁磁通和转子转速成正比，励磁磁通是脉振磁通（幅值不变，频率为励磁电源频率），所以异步测速发电机感应的电势为交变电势，电势的大小正比于转速，交变电势的频率为励磁电源的频率，与转速无关。
6-2、改变交流伺服电动机转向的方法有哪些？
答：要改变交流伺服电动机的转动方向，可单独改变它的励磁绕组的接线（即，将其两根引线脱开对调一下再接上）；或可单独改变它的控制绕组的接线（即，将其两根引线脱开对调一下再接上）。也可不改变接线，仅通过控制装置，单使控制电压相位变反来实现。
6-3、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，此时电动机的电枢电流，电磁转矩、转速将怎样变化？
答：①根据如右图所示的直流伺服电动机机械特性曲线可知，电动机电枢电压不变时，负载转矩减小，转速将升高。②根据直流电机感应电势公式E=CeΦn可知，转速升高则感应电势增大，再根据直流电机电枢电路电压平衡方程式Ia=(U-E)/Ra，电压不变感应电势升高，则电枢电流将减小Ia。③根据电磁转矩公式T=CTΦIa可知，电枢电流减小，电磁转矩也减小。因此，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，此时电动机的电枢电流将减小、转速将升高、电磁转矩也将减小。一直到电磁转矩与负载转矩平衡，直流伺服电动机转速停止升高，电流停止减小，直流伺服电动机稳定运行。 【简单回答】：当直流伺服电动机的励磁电压U1 和控制电压（电枢电压）U2 不变时，如将负载转矩减小，则电枢电流I2和电磁转矩T都将随之减小，转速n将随之增大。这是因为负载转矩T2减小，T＞T2，转速n将增大，电枢电势E随之增大，而电压不变，I2减小，T也减小。
6-4、什么是步进电动机的步距角？什么是单三拍、六拍和双三拍？
答：步进电动机每次通电工作时，其转子都将相应转动一个角度，这一过程称为一步。工作时每一步，步进电动机转子转过的角度称为步进电动机的步距角。步进电动机从一相绕组通电换接到另一相绕组通电称为“一拍”，每次只有一个绕组通电用“单拍”以示区别于每次有两个绕组通电的则称为“双拍”。所谓“单三拍”通电方式是指：步进电动机每次只有一个绕组通电，且完成一个轮流通电的周期需要三拍的工作方式。 6-5、交流测速发电机的转子静止时有无电压输出？转动时为何输出电压与转速成
正比，但频率却与转速无关？
答：当交流测速发电机的转子静止时，励磁绕组在其轴线方向上产生的脉振磁通与输出绕组的轴线垂直，因而不能在输出绕组中感应电势，也就无电压输出。转动时测速发电机（杯形）转子切割励磁绕组产生的脉振磁通，将在转子导体中感应电势、产生电流；此电流所产生的转子磁通与输出绕组基本一致，输出绕组与转子这部分导体的关系就如变压器原副绕组的关系一样，因而输出绕组将有电压输出。由于切割励磁的转子导体感应的电势大小与励磁磁通和转子转速成正比，励磁磁通是脉振磁通（幅值不变，频率为励磁电源频率），所以感应的电势为交变电势，大小正比于转速，交变频率为励磁电源频率。再者，输出绕组的输出电压与此感应电势（按变压器原理）成正比。于是，结论为：输出电压幅值与转速成正比，电压的频率为励磁电源频率与转速无关。 【注】：此题与6-1的回答基本一样，因为此题所问的问题也基本一样 —— 交流测速发电机主要采用异步测速发电机，而其它类型书上又没讲，因此只能以异步测速发电机来回答。
6-6、如何控制步进电动机输出的角位移（或线位移量）与转速（或线速度）？步进电动机有哪些可贵的特点？
答：步进电动机是一种利用电磁铁的作用原理将电脉冲转换为线位移或角位移的电机。按照一定的规律，给步进电动机定子多相磁极绕组轮流通入电脉冲，就能控制其转子的位置变化，即使其转子按照一定的规律转动或产生一定的角位移。轮流通电的顺序决定转子转向，轮流通电的频率决定转子的转速。
步进电动机的可贵特点主要有：结构简单、维护方便、精确度高、起动灵敏、停车准确，转速与电压、负载、温度等因素无关，可通过改变脉冲频率进行无级调速，调速范围很宽等。
6-7、将无刷直流电动机与永磁式同步电动机及直流电动机作比较，它们之间有哪些相同和不相同点？
答：无刷直流电动机与永磁式同步电动机比较，主要相同点是：①它们的结构上，转子都是采用永磁材料制成的磁极，定子都是多相电枢绕组；②它们的工作原理都是利用定、转子磁极产生的相互吸力使转子转动的；③它们的转向都是可以改变的。主要不同点是：①无刷直流电动机定子电枢绕组通入的是经过控制的脉冲电流，而永磁式同步电动机定子电枢绕组通入的则是多相对称交流电流；②无刷直流电动机具有直接起动的能力，而永磁式同步电动机则无直接起动的能力；③无刷直流电动机的转速由其结构（定子的相数和齿数等）决定，一般较难进行速度调节，而改变通入同步电动机电枢绕组电流的频率，就可方便地对其进行速度调节。
无刷直流电动机与直流电动机作比较，主要相同点是：①它们的电枢电源都是直流电源；②它们的电枢绕组流过的电流都是交流电流；③它们都可以达到很高的
转速（与普通工频交流电动机比较）。主要不同点是：①无刷直流电动机的电枢通常在定子，而普通直流电动机通常在转子；②无刷直流电动机采用位置传感器控制电枢绕组的换向，而普通直流电动机则通过换向器与电刷配合进行换向；③无刷直流电动机的容量通常较小（毫瓦级到千瓦级），而普通直流电动机的容量可以很大（毫瓦级到几十上百兆瓦）。
6-8、无刷电机中的位置传感器起什么作用？
答：转子位置传感器是一种无机械接触的检测装置，其作用是检测转子磁场相对于定子绕组的位置。进而根据检测到的位置信号控制电子换向电路的导通或者截止，以此代替有刷电机的电刷和换向器。
7-1、电力拖动系统运行的稳定性是指什么？而拖动系统稳定运行的条件又是什么？
答：对于一个电力拖动系统，当T=TL时，拖动系统处于稳定运行状态。当系统由于受到外界干扰时，系统转速发生变化而离开原来平衡状态；一旦干扰消失，系统能够自动回复到原来的工作点上，这样一种性质称为电力拖动系统的稳定性。 稳定性的判别：系统在电动机机械特性曲线和负载特性曲线的交点能够保持恒速运行（即T=TL）；如果在交点所对应的转速之上有T＜TL，而在交点所对应的转速之下T＞TL，那么系统就具有恢复稳定工作的能力，满足稳定运行的条件。用数学式表达为：T=TL，且在T=TL处，满足dT/dn＜dTL/dn。简单地说，稳定性的判别为：①电机和负载机械特性曲线有交点，②在交点附近有dT/dn＜dTL/dn或△T/△n＜△TL/△n。
7-2、为了缩短起动过程，在电动机方面应采取哪些办法？常见船舶上的起货电动机转子为什么要制成又细又长的？
答：从运动方程看，为了缩短起动过程，可以增大电动机起动的电磁转矩或减小负载转矩，还可以减小拖动系统的飞轮矩GD2。不论是交流异步电动机或直流电动机，起动转矩与励磁磁通及电机电流成正比。因此，为了缩短起动过程，在电动机方面应采取的办法主要有：①保证直流电机的励磁磁通为最大或额定值；②直流电机电枢电流为最大限制值（一般为额定电流的2～2.5倍）；③交流异步电机采用特殊（高转差率）电动机或采用绕线式异步电动机转子回路串电阻起动；④此外，要求起动迅速的电机，其转子可制成细长型，以减小电机本身的飞轮矩，从而使整个电力拖动系统的飞轮矩得到减小，缩短起动加速的时间。
船舶上起货机转子之所以制成又细又长主要是为了减小电机本身的飞轮矩，缩短起动加速的时间。
7-3、直流电动机采用电阻分级起动时，切换电阻时的电流要稍大于额定电流，为
什么？为了使起动平稳，是否分级越多越好？
答：简单地说，直流电动机采用电阻分级起动时，切换电阻时的电流要稍大于额定电流是为了缩短起动过程。因为电动机起动过程是一个转速增加的过渡过程，这个过程之所以能够加速是由于电动机产生的电磁转矩T大于负载转矩TL，即△T=T-TL＞0。若起动过程中，TL不变，随着转速的增加，电动机电枢绕组感应的电动势增大，电枢电流Ia减小，电磁转矩T=CTΦIa也减小，若不适时增大Ia，起动过程将延长。因此，采用电阻分级起动时，切换电阻时的电流要稍大于额定电流，尤其是在带额定负载起动时更应该如此，否则起动过程将会很长。
若单从起动平稳的角度看，理论上说为了使采用电阻分级起动的直流电动机起动平稳，电阻分级越多起动就越平稳。但是，增加电阻分级数，不仅增加起动设备的复杂程度，是该起动方法的优点变成不明显。而且电阻分级数的增加，每段电阻值变小，对电阻值的要求将提高，切换条件的精度也提高，这不但增加起动设备的成本，且容易由于精度误差，使切换时电枢电流超过所限制的最大电流，引起另外的不平稳因素，更会降低电动机的使用寿命。因此，实际直流电动机串电阻起动通常可分为二级起动和三级起动两种。即，并非分级越多越好。
7-4、在空载和满载起动时，电动机的起动电流及起动转矩是否一样？对于同一交流异步电动机接成Y形（电源电压为380V）和接成Δ形（电源电压为220V），起动时的起动电流及起动转矩是否一样？
答：由电动机电流和电磁转矩公式看，电动机的起动电流及起动转矩与负载大小无关。因此，在空载和满载起动时，电动机的起动电流及起动转矩是一样的。 对于同一交流异步电动机接成Y形（电源电压为380V）和接成Δ形（电源电压为220V），起动时，定子每相绕组的端电压都是220V，流过定子每相绕组的电流是一样的，电机产生的起动转矩也是一样的。但通常起动电流的定义是：电动机起动时电源向电动机提供的线电流。因此，接成Y形（电源电压为380V）时间电流较小，只有接成Δ形（电源电压为220V）的1/√3倍。
7-5、试比较异步电动机变转差率、变极和变频调速的各自优缺点。
答：①异步电动机变转差率调速通常包含降压、定子回路串阻抗、绕线式转子串电阻等多种方法。因此变转差率调速的优点主要是：这些方法一般都较简单，都属于恒转矩调速，而且降压调速还可实现无级调速。它们共同的缺点主要是：调速范围小，机械特性变软，转速的稳定性较差，过载能力下降，调速电阻耗能大等。
②异步电动机变极调速的优点主要是：调速控制简便，调速时机械特性硬度基本不变，可以选择不同的电机适应恒功率负载或恒转矩负载的需要。异步电动机变极调速的缺点主要是：不能实现平滑的无级调速，只有2～4个可选择的转速，变极电机制造工艺较复杂，成本相对较高。
③随着电力电子技术的发展和基于坐标变换的矢量控制理论的成熟，异步电动机