第9章思考题与习题答案_2017最新注册送金娱乐网

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思考题与习题 1.直线电动机有哪些优点?又有哪些缺点? 2.直线感应电动机有哪几种结构形式?其运动速度如何确定? 3.直线感应电动机与旋转感应电动机在电磁性能上有什么不同? 4.永磁式直线直流电动机可分为哪几种?它们各有什么特点? 5.直线同步电动机与直线感应电动机相比有什么特点? 6.感应子式直线步进电动机的推力与哪些因素有关?为什么? 7.什么是音圈电动机和平面电动机?其工作原理各如何? 8.直线电动机有哪些主要用途?试举例说明。

9.一台直线异步电动机,其初级固定、次级运动,极距   10 cm,电源频率为 50Hz,额定 运行时的滑差率 s =0.05,试求: (1)同步速度 v s ; (2)次级的移动速度 v 。

答案 1.答: 直线电机的优点如下: (1)采用直线电机驱动的传动装置,不需要任何转换装置而直接产生推力,因此,它保 证了运行的可靠性,提高传递效率,降低制造成本,易于维护。

据 (2)直线电机运行时,它的零部件和传动装置不像旋转电机那样会受到离心力的作用, 因而它的直线速度可以不受限制。

(3)直线电机运动时可以无机械接触,故整个装置或系统噪声很小或无噪声;并且使传 动零部件无磨损,从而大大减少了机械损耗。

(4)直线电机结构简单,且它的初级铁心在嵌线后可以用环氧树脂等密封成整体,所以 可以在一些特殊场合中应用, 例如可在潮湿环境甚至水中使用, 或在有腐蚀性气体中使用。

(5)由于散热面积大,容易冷却,直线电机的散热效果比较好,直线电机可以承受较高 的电磁负荷,容量定额较高。

直线电机的缺点,以直线感应电动机为例: (1)直线感应电动机的初级三相绕组在空间位置上是不对称的,三相电抗是不相等的。

因此,三相绕组电流也不对称。

(2)直线感应电动机初、次级之间的气隙存在着始端和终端。

当次级的一端进入或退出 气隙时,都会在次级导体中感应附加电流,这就是所谓的“边缘效应” 。

由于边缘效应的 影响,直线感应电动机与旋转感应电动机在运行特性上有较大的不同。

(3)其功率因数比旋转感应电动机低。

2.答: 直线感应电机的结构可以根据需要制成扁平形、圆筒形或盘形等各种形式。

同步速度 v s 为 vs  2 f (m/s) 若次级移动的速度用 v 表示,转差率用 s 表示,则有 s vs  v vs v  (1  s)vs 在电动机运行状态下, s 的大小在0与1之间。

3.答: 直线感应电动机与旋转感应电动机在工作原理上并无本质区别, 只是所得到的机械运动 方式不同而已。

但是两者在电磁性能上却存在很大的差别,主要表现在以下三个方面: (1)旋转感应电动机定子三相绕组是对称的,因而若所施加的三相电压对称,则三相电 流就是对称的。

但直线感应电动机的初级三相绕组在空间位置上是不对称的, 位于边缘的 线圈与位于中间的线圈相比,其电感值相差很大,也就是说三相电抗是不相等的。

因此, 即使三相电压对称,三相绕组电流也不对称。

(2)旋转感应电动机定、转子之间的气隙是圆形的,无头无尾,连续不断,不存在始端 和终端。

但直线感应电动机初、次级之间的气隙存在着始端和终端。

当次级的一端进入或 退出气隙时,都会在次级导体中感应附加电流,这就是所谓的“边缘效应” 。

由于边缘效 应的影响,直线感应电动机与旋转感应电动机在运行特性上有较大的不同。

(3)由于直线感应电动机初、次级之间在直线方向上要延续一定的长度,往往不均匀, 因此在机械结构上一般将初、次级之间的气隙做得较长,这样,其功率因数比旋转感应电 动机还要低。

4.答: 永磁式直线直流电动机可分为动磁型和动圈型两种。

动磁型结构, 线圈固定绕在一个软铁框架上, 线圈的长度应包括可动永磁体的整个运动 行程。

显然,当固定线圈流过电流时,不工作的部分要白白浪费能量。

为了降低电能的消耗, 可通过安装在永磁体磁极上的电刷把电流溃入相应的线圈, 当磁 极移动时,电刷跟着滑动,仅使线圈的工作部分通电。

但是,这种结构型式由于电刷存在 磨损,因此降低了电机的可靠性和使用寿命。

动圈型结构, 在软铁框架的两端装有极性同向的两块永磁体, 通电线圈可在滑道上做直 线运动。

这种磁场固定、线圈可动的结构及原理类似于扬声器,因此又称为音圈电动机。

5.答: 同直线感应电动机相比, 直线同步电动机具有更大的驱动力, 控制性能和位置精度更好, 功率因数和效率较高, 并且气隙可以取得较长, 因此各种类型的直线同步电动机成为直线 驱动的主要选择, 在一些工程场合有取代直线感应电动机的趋势, 尤其是在新型的垂直运 输系统中普遍采用永磁式直线同步电动机,直接驱动负载上下运动。

6.答: 感应子式直线步进电动机的推力与相数、通入电流的大小、气隙等有关,这是由这种电 机的工作原理决定的。

7.答: 动圈型永磁式直线直流电动机, 在软铁框架的两端装有极性同向的两块永磁体, 通电线 圈可在滑道上做直线运动。

这种磁场固定、线圈可动的结构及原理类似于扬声器,因此又 2

称为音圈电动机。

平面电机是将两台直线步进电动机组合在一起,其中一台电动机产生X轴方向的运动, 另一台电动机产生y轴方向的运动。

这样,平面式步进电动机不需要任何机械转换装置, 就能够直接产生平面形式的运动。

由于直线步进电动机的特殊结构和工作原理, 使得两台 直线步进电动机的组合变得十分简便。

实际上, 采用三台直线步进电动机还可以做成三轴 向的三维电动机。

这种平面电机结构简单,特点突出,性能优良,目前已广泛应用于数控 机床和自动绘图等领域, 在二维平面定位装置特别是精密二维平面定位装置中具有广阔的 应用前景。

8.答: 1)作为直线运动的执行元件,如机械手、电动门等 2)用于机械加工产品,如电磁锤、电磁打箔机等 3)用于信息自动化产品,如笔式记录仪、平面电机、平面绘图仪和硬盘的磁头驱动机 构等 4)用于长距离的直线传输装置,如运煤车、电梯等 5)用于高速磁悬浮列车 9.答: 同步速度 v s 为 vs  2 f  2  0.1 50  10 (m/s) 则次级移动的速度为 (9-4) v  (1  s)vs  (1  0.05) 10  9.5 (m/s) (9-5) 3

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