答：直流电动机中换向器的作用是把通入电枢绕组的直流电变换成交流电，如果将换向器改成滑环后，直流电不再能转换成交流电，致使两磁极处导体受力方向频频改变，电动机无法正常旋转。
2、试述如何改变直流并励电动机的旋转方向？
答：要改变并励电动机的旋转方向，必须改变电磁转矩的方向，由T?CT?Ia可知，
电磁转矩的方向由主磁通和电枢电流共同决定，只要其中任意一项改变方向，都能使电磁转矩反向，电动机反转。但是由于并励电动机的励磁绕组电感较大，换接时会产生很高的自感电压，造成操作的极不安全。因此在实际使用中通常采用的方法是改变电枢电流达到反转目的。
3、他励直流电动机，在负载转矩和外加电压不变的情况下若减小励磁电流，电枢电流将如何变化？
答：他励直流电动机，在负载转矩和外加电压不变的情况下若减小励磁电流，则磁场削弱，造成电枢所受电磁力减小，由此电枢转速下降，转速下降电枢导体切割磁场速度下降，电枢内反电动势减小，则致使转子电流上升。
4、试述换向产生火花的原因有几类？
答：换向产生火花的原因通常可分为三类：电磁原因、机械原因和负载与环境原因。 五、计算题
1、一台Z373直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=17kW，UN=440V，IN=46A，nN=1000r/min。试求额定状态下该直流电机的额定输入电功率P1N、额定效率ηN和额定电磁转矩TN。
解：额定输入电功率： P1N?UNIN?440?46?20.24KW 额定效率： ?N?PNP1N?1720.24?0.84 额定电磁转矩： TN?9550PN17?9550?162N?m nN10002、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=40kW，UN=220V，IN=208A，nN=1500r/min，Ra=0.1Ω，Rf=25Ω。试求额定状态下该直流电机的额定效率ηN，总损耗P0，反电动势Ea。
解：额定输入电功率： P1N?UNIN?220?208?45.76KW 额定效率： ?N?PNP1N?4045.76?0.87 总损耗： P0?P1N?PN?45.76?40?5.76KW
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If?UNRf?22025?8.8A 反电动势： Ia?IN?If?208?8.8?199.2AEa?UN?IaRa?220?199.2?0.1?200V3、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=7.5kW，UN=220V，nN=1000r/min，IN=41.3A，Ra=0.15Ω，Rf=42Ω。保持额定电压和额定转矩不变，试求：
①电枢回路串入R=0.4Ω的电阻时，电动机的转速和电枢电流。 ②励磁回路串入R=10Ω的电阻时，电动机的转速和电枢电流。 解：①电枢回路串入0.4Ω电阻时：
电枢电流：
If?UNRf?22042?5.24A Ia?IN?If?41.3?5.24?36.06A电枢反电动势：
EaN?UN?IaRa?220?36.06?0.15?215VEa?UN?IaRa?220?36.06?(0.15?0.4)?200V
电动机常数： Ce??电动机转速： n?
EaNnN?215?0.215 1000Ea200??930r/min Ce?0.215 ②励磁回路串入R=10Ω的电阻时， 电枢电流：
If?UNRf?220(42?10)?4.23A Ia?IN?If?41.3?4.23?37.07A电枢反电动势： Ea?UN?IaRa?220?37.07?0.15?214V 电动机转速： n?Ea214??995r/min Ce?0.2154、一台并励直流电动机，已知其铭牌数据为：PN=10kW，UN=220V，IN=50A，nN=1500r/min，Ra=0.25Ω。在负载转矩不变的条件下，如果用降压调速的方法将转速下降20%，电枢电压应降到多少？
解：下降后的转速为： n?1500?0.2?1200r/min 负载转矩不变，意味着电磁转矩不能变，因此，
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TN?9550PN10?9550?63.7N?m nN1500此时电路输出功率： P2?TN?n9550?63.7?1200/9550?8KW 负载不变，轴上输入电流应不变，因此电源电压为：
U?P2/IN?8000/50?160V
第4章 自测题
一、填空题
1、控制用特种电机的主要功能是实现控制信号的 转换 和 传输 ，在自动系统中作为执行元件或检测元件。
2、伺服电动机用于将输入的 控制电压 转换成电机转轴的 角位移 输出。伺服电动机的转速和转向随着 控制电压 的大小和哨兵改变而改变。
3、 40齿的三相步进电动机在单三拍工作方式下步距角为3，在六拍工作方式下步距角为 1.5 。
4、步进电动机每输入一个 脉冲 ，电动机就转动一个 角度 或前进一步，转速与 脉冲 频率成正比。
5、步进电动机是一种把 脉冲 信号转换成角位移或直线位移的执行元件，伺服电动机的作用是将输入 电压 信号转换为轴上的角位移或角速度输出。
6、交流异步测速发电机在结构上分有 笼型转子 和 杯型转子 两种类型。为了提高系统的快速性和灵敏度，减小转动惯量， 杯形转子 异步测速发电机的应用最为广泛。
7、电磁式直流伺服电动机一般采用 他励 结构，磁极由励磁绕组构成，通过单独的励磁电源供电。
8、为了减小交流伺服电动机的转动惯量，转子结构采用 非磁性空心杯形 ，通常采用 高电阻率的硅锰青铜或锡锌青铜 材料制成。 9、步进电动机是用 脉冲电 信号进行控制的，其转速大小取决于控制绕组的脉冲频率、 转子齿数 和 拍数 ，而与 电压 、 负载 、 温度 等因素无关，其旋转方向取决于 控制绕组的 轮流通电的顺序。 二、判断题
1、对于交流伺服电动机，改变控制电压大小就可以改变其转速和转向。 （ 错 ） 2、当交流伺服电动机取消控制电压时就不能自转。 （ 对 ） 3、步进电动机的转速与电脉冲的频率成正比。 （ 对 ）
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4、单拍控制的步进电机控制过程简单，应多采用单相通电的单拍制。 （ 错 ） 5、改变步进电机的定子绕组通电顺序，不能控制电机的正反转。 （ 错 ） 6、控制电机在自动控制系统中的主要任务是完成能量转换、控制信号的传递和转换。 （ 错 ）
7、控制电机在自动控制系统中的主要任务是完成能量转换、控制信号的传递和转换。 （ 对 ）
8、测速发电机的转速不得超过规定的最高转速，否则线性误差加大。 （ 对 ） 9、测速发电机在控制系统中，输出绕组所接的负载可以近似作开路处理。如果实际连接的负载不大则应考虑其对输出特性的影响。 （ 对 ）
10、步进电动机的转速与电脉冲的频率没有任何关系。 （ 错 ） 三、选择题
1、直流控制电机中，作为执行元件使用的是（ B ）。
A、测速发电机 B、伺服电动机 C、步进电机 D、自整角机 2、直流伺服电动机在没有控制信号时，定子内（ C ）。
A、没有磁场 B、只有旋转磁场 C、只有恒定磁场 D、只有脉动磁场 3、直流伺服电动机的机械特性曲线是（ C ）。
A、双曲线 B、抛物线 C、线性的 D、圆弧线
4、测速发电机是一种将旋转机械的转速变换成（ B ）输出的小型发电机。 A、电流信号 B、电压信号 C、功率信号 D、频率信号
5、直流测速发电机在负载电阻较小、转速较高时，输出电压随转速升高而（ C ）。 A、增大 B、减小 C、线性上升 D、不变 6、若被测机械的转向改变，则交流测速发电机输出电压的（ D ）。 A、频率改变 B、大小改变 C、相位改变90° D、相位改变180°
7、在步进电动机驱动电路中，脉冲信号经（ C ）放大器后控制步进电动机励磁绕组。
A、电流 B、电压 C、功率 D、直流
8、步进电机是利用电磁原理将电脉冲信号转换成（ C ）信号。 A、电流 B、电压 C、位移 D、功率 9、步进电机的步距角是由（ C ）决定的。
A、转子齿数 B、脉冲频率 C、转子齿数和运行拍数 D. 运行拍数 10、在使用同步电机时，如果负载转矩（ B ）最大同步转矩，将出现“失步”现象。
A、等于 B、大于 C、小于 D、以上都有可能
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四、简答题
1、为什么交流伺服电动机的转子转速总是比磁铁转速低？
答：因为交流伺服电动机轴上总带有机械负载，即使在空载下，电机本身也会存在阻转矩。为了克服机械负载的阻力矩，转子绕组中必须要有一定大小的电流以产生足够的电磁转矩，而转子绕组中的电流是由旋转磁场切割转子导体产生的，因此要产生一定数量的电流，转子转速必须要低于旋转磁场的转速。
2、简述直流测速发电机的输出特性；负载增大时输出特性如何变化？ 答:当负载增大时，输出特性上励磁电流减小，磁通减小，输出电压降低。 3、直流伺服电动机调节特性死区大小与哪些因素有关？在不带负载时，其调节特性有无死区？
答：与负载转矩有关，负载转矩越大，死区越大。不带负载时，其调节特性存在死区，原因是直流伺服电动机本身存在机械阻力。
4、直流测速发电机的电枢反应对其输出特性有何影响？在使用过程中如何保证电枢反应产生的线性误差在限定的范围内？
答：测速发电机运行时，其电枢绕组的电流产生电枢磁场，对激磁绕组磁场有去磁效应。而且负载电阻越小或是转速越高，负载电流就越大，去磁作用就越明显，造成输出特性曲线非线性误差增加。在使用过程中，为减小电枢反应对输出特性的影响，在直流测速发电机的技术条件中标有最大转速和最小负载电阻值。在使用时，转速不得超过最大转速，所接负载电阻不得小于给定的电阻值，以保证非线性误差较小。
五、计算题
1、已知一台交流伺服电动机的技术数据上标明空载转速是1000 r/min，电源频率为50Hz，请问这是几极电机？空载转差率是多少？
解：空载情况下，n0=n=1000r/min，由nN=60f/p 可得p=60f/n0=60×50/1000=3 ∴2p=6，由此得该电机是六级电机；
在理想情况下，空载转差率s=(n0-n)/n0=(1000-1000)/1000=0 在非理想情况下，由n=5/6n0，得s=(n0-n)/n0=(n0-5/6n0)/n0=1/6
第5章 自测题
一、填空题
1、 刀 开关、 组合 开关和 自动空气 开关都是低压开关电器。
2、交流接触器中包含 电磁 系统和 触头 系统两大部分。它不仅可以控制电动机电路的通断，还可以起 欠压 和 失压 保护作用；交流接触器在控制线路中的文字符号是 KM 。
3、在小型电动机电路中起过载保护的低压电器设备是 热继电器 。其串联在电
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