自控元件理论与习题解析：旋转磁场与电机特性

"这篇资料是关于自控元件的习题答案，主要涵盖了电机与控制的基础知识，特别是关于磁场、电机转速、异步电机的工作原理以及伺服电动机的特性。" 详细内容: 1. 电机磁场的理解: - 单相绕组通入直流电时，会产生恒定磁场，其气隙磁密基波呈正弦分布，位置和大小不随时间改变。 - 交流电通过单相绕组则产生脉振磁场，正余弦分布的空间磁场位置固定，但振幅随时间正弦变化。 - 两相对称绕组通入对称电流形成的旋转磁场为圆形，其正弦分布的波形幅值不变，但位置随时间匀速变化。 2. 两相伺服电动机的磁场特点: - 通常情况下，两相伺服电动机的磁场为椭圆旋转磁场，由两相相位相同的交流电流产生脉振磁场。 3. 两相绕组的电压和电流关系: - 两相绕组上的电压和电流之间存在90度的相位差，电压与匝数成正比，而电流与匝数成反比。 4. 电压和电流相位调整: 改变一相绕组上的电流或电压相位，可以通过90度或180度的相位差来实现。 5. 旋转磁场与同步转速: - 旋转磁场的转速等于同步转速，例如对于50Hz的电源，6极电机的同步转速是1000r/min。 6. 异步电机的空载转速: - 空载时，异步电机的转速略低于同步转速，差异与滑差率s有关。例如4极电机的同步转速为1500r/min，空载转速可能在1200r/min左右，滑差率为20%。 7. 转子电流与电机启动: - 当电机被卡住，转子电流会增大，因为此时转子与磁场间的相对速度最大，感应电势和电流也随之增大。 - 伺服电动机启动时，转子绕组电流的频率、电势和电抗都会发生变化。随着转速增加，转子电流频率降低，感应电势和感抗减小。 8. 电机磁场与有效信号系数的关系: - 随着有效信号系数αe从0增加到1，电机磁场的椭圆度减小，趋于圆形。 - 同时，正向旋转磁场增大，反向旋转磁场减小，这与αe的变化趋势一致。 以上内容是关于自控元件习题中的关键知识点，涵盖了电机磁场的形成、伺服电机的工作特性和异步电机的基本原理，对于理解和分析电机控制系统有重要价值。