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电机与拖动总复习二课堂笔记及练习题

主题：总复习二
学习时间：2017年1月30日--2月5日
内容：
我们这周主要复习课件6-11章涉及的基本概念。希望通过下面的内容能使
同学们加深对这几章内容基本概念的理解。
一、控制电机
控制电机主要用于自动控制系统中作为检测、比较、放大和执行元件，其主
要任务是转换和传递控制信号。
控制电机的种类繁多，其中包括：
1.伺服电动机
伺服电动机是应用在伺服系统中的驱动电动机（或称为执行元件），以实现
对机械位置或角度的自动控制。伺服电动机具有可控性好、响应速度快、定位准
确、调速范围宽等特点。
按工作电源的不同，伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大
类。
2.步进电动机
步进电动机又称为脉冲电动机，其功能是将电脉冲信号转变为响应的角位移
或线位移。步进电动机作为执行元件用于数字控制系统中，按照控制脉冲的要求，
迅速起动、反转、制动和无级调速，运行时能够不失步，无积累误差、步距精度
高，广泛用于数控机床、打印机、绘图仪、机器人控制、石英钟表等场合。
步进电动机按结构分类，有反应式、永磁式和永磁感应式3种。
3.测速发电机
测速发电机是一种把转速信号转换成电压信号的测量元件（或称信号元件），
与伺服电动机的运行状态正好相反。作为测量元件，要求测速发电机的输出电压
与转速成严格的线性关系，且斜率要大，以保证有高的精度和灵敏度。
测速发电机分为直流测速发电机和交流测速发电机。
直流测速发电机按励磁方式又分为他励式和永磁式。
4.自整角机
自整角机是一种感应式交流电机，能够实现转角与电信号的相互转换。它广
泛应用于角度、位置等指示系统和随动系统中，实现角度的传输、变换和指示，
使机械上互不相连的两根或多根轴同步偏转或旋转（对角位移或角速度的偏差自
动整步）。
自整角机通常是两台或多台组合使用，装在主令轴上的是自整角发送机，用
以接收主令轴的转角信号，装在从动轴上的是自整角接收机，用以接收发送机的
信号，使从动轴随主令轴同步转动。发送机与接收机只有电气连接，没有机械连
接。
自整角机按输出量的不同，分为力矩式和控制式两种。
5.旋转变压器
旋转变压器是一种用于测量和传输转角信号的精密控制微电机。根据其在控

制系统中的用途，旋转变压器可分为计算用旋转变压器和数据传输用旋转变压
器。计算用旋转变压器作为解算元件主要用于三角函数运算和坐标变换等。数据
传输用旋转变压器的功能与控制式自整角机相同，但精度要高于控制式自整角
机，因此适用于高精度的同步控制系统。
二、电力拖动系统的组成与分类
电力拖动系统通常由电动机、工作机构、传动机构、控制设备以及电源五部
分组成，如图1所示。

图1
按照电源和电动机的种类不同，电力系统分为交流电动机电力拖动系统和直
流电动机电力拖动系统两类。
简单的生产机械，如风机、水泵等，只需一台电动机拖动。而大型复杂的生
产机械，如各种大型机床，需要多台电动机分别拖动它们的各个工作机构。因此，
电力拖动还可分为单电动机拖动系统和多电动机拖动系统。
电力拖动系统还有单轴系统和多轴系统之分。
三、电力拖动系统的调速
电力拖动系统中的许多生产机械都有调速的要求，电动机调速是指电力拖动
系统中，人为地或自动地改变电动机的转速，以满足工作机械对不同转速的要求。
电动机的调速一般有以下几种分类方法：
1.无级调速和有级调速
2.恒转矩调速和恒功率调速
3.向上调速和向下调速
电动机调速系统的主要性能指标包括调速范围、静差率、调速平滑性、调速
的经济性等。
四、他励直流电动机的调速
电动机的调速是通过改变其机械特性来实现的。他励直流电动机的调速方法
有三种，分别为：
1．电枢回路串电阻调速：保持电枢电压和励磁磁通为额定值不变，在电枢
回路中串联不同的调速电阻，即可调节电动机的转速。
电枢回路串电阻调速的特点：
2．降低电枢电压调速：保持励磁磁通为额定值不变，电枢回路不串联电阻，
当改变电枢电压时，他励直流电动机的机械特性是一组斜率相同的平行线。
3.减弱磁通调速：保持电动机电源电压为额定值不变，电枢回路不串调速电
阻，通过在励磁回路中串入调节电阻或降低励磁电压减弱励磁磁通，可调节电动
机转速。
五、他励直流电动机的制动

在电力拖动系统中，为了使电动机很快地减速或停车，或为了设备与人身安
全而限制电动机转速的升高，需要进行制动。
他励直流电动机的制动方式有能耗制动、反接制动和回馈制动3种。
1.能耗制动：他励直流电动机制动时，须保持励磁电流为额定值不变，以产
生足够的电磁转矩。制动时，动能转化为电能，被电阻消耗掉。其机械特性为一
条经过原点的直线。
2．反接制动：是使电源电压与电动机电动势方向一致，共同产生电枢电流。
形成阻碍运动的反向电磁转矩。电枢反接时，动能、