电力拖动自动控制系统运动控制系统课后复习题答案Word文档格式.docx
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−id沿回路4经VD续流,向
on
1
电源回馈制动,与此同时,VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。
在制动状态中,VT2和VT1
轮流导通,而VT始终是关断的。
在轻载电动状态,这时平均电流较小,以致在VT1关断后id经VD2续流时,还没有达到
周期T,电流已经衰减到零,这时VD2两端电压也降为零,VT2便提前导通了,使电流反向,
产生局部时间的制动作用。
1-3调速围和静差率的定义是什么?
调速围、静差速降和最小静差率之间有什么关
系?
为什么说“脱离了调速围,要满足给定的静差率也就容易得多了”?
生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速围,用字母D表示,即
D
=
n
max
其中,n和n一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速,对于少数负
nmin
maxmin
载很轻的机械,可以用实际负载时的最高和最低转速。
当系统在某一转速下运行时,负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落,与理
想空载转速之比,称作静差率s,即s=ΔnN
n0
或用百分比表示
s=
×
ΔnN100%
在直流电动机变压调速系统中,一般以电动机的额定转速nN作为最高转速
则
Δn
N=
N
nmin+ΔnN
∴
min
s
−ΔnN=
(1−s)Δn
nS
D=
max=Δ
nN(1−S)
由上式可看出调速系统的调速围、静差速降和最小静差率之间的关系。
对于同一个调
速系统,
ΔnN值一定,如果对静差率要求越严,即要求s值越小时,系统能够允许的调速
围也越小。
一个调速系统的调速围,是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调
围。
1-4某一调速系统,测得的最高转速特性为nOmax=1500/min,最低转速特性为
nOmin=150/min,带额定负载时的速度降落
ΔnN=15/min,且在不同转速下额定速降
ΔnN不变,试问系统能够达到的调速围有多大?
系统允许的静差率是多少?
解系统能够达到的调速围为
max=
Dn
1500=11
15015
=
1115
系统允许的静差率
nN+ΔDnN
100%
15001115
100%10%
1-5某闭环调速系统的调速围是1500~150r/min,要求系统的静差率s≤2%,那么系
统允许的静态速降是多少?
如果开环系统的静态速降是100r/min,则闭环系统的开环放大倍
数应有多大?
解因为
所以
ΔnN=
nsmin=1500.02=3.06/min
1−s10.02
因为
Δncl=1+op
K
K=
op−=1
100
−=
131.7
cl
3.06
1-6某闭环调速系统的开环放大倍数为15时,额定负载下电动机的速降为8r/min,如果
将开环放大倍数提高到30,它的速降为多少?
在同样静差率要求下,调速围可以扩大多
少倍?
解
(1)因为
Δncl=
RId
C(1+K)
e
RId=Δn
所以
(1+K)=8(1+15)=128
则
Ce
Δn=
128
4.13/min
C(1+K)130
(2)由
DΔn
,可知在s和nN不变的情况下,D只与ΔnN有关
(1−S)
调速围扩大1.94倍。
1-7某调速系统的调速围D=20,额定转速
nN=1500/min,开环转速降落
ΔnNop=240/min,若要求系统的静差率由10%减少到5%,则系统的开环增益将如何变
化?
ns
15000.1
解;
当s=10%时,
(1-s)
20
240
(1-0.1)
8.33/min
此时
Δncl
8.33
127.8
当s=5%时,
15000.05
3.95/min
(1-0.05)
3.95
159.8
则若要求系统的静差率由10%减少到5%,则系统的开环增益将变大。
1—8转速单闭环调速系统有那些特点?
改变给定电压能否改变电动机的转速?
为什么?
如果给定电压不变,调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速?
如果
测速发电机的励磁发生了变化,系统有无克服这种干扰的能力?
(1)转速单闭环调速系统有以下三个基本特征
①只用比例放大器的反馈控制系统,其被被调量仍是有静差的。
②反馈控制系统的作用是:
抵抗扰动,服从给定。
扰动性能是反馈控制系统最突出的特
征之一。
③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
(2)改变给定电压会改变电动机的转速,因为反馈控制系统完全服从给定作用。
(3)如果给定电压不变,调节测速反馈电压的分压比或测速发电机的励磁发生了变化,
它不能得到反馈控制系统的抑制,反而会增大被调量的误差。
反馈控制系统所能抑制的只是
被反馈环包围的前向通道上的扰动。
1—9在转速负反馈调速系统中,当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、测
速发电机励磁各量发生变化时,都会引起转速的变化,问系统对上述各量有无调节能力?
为
什么?
当电网电压发生变化时,系统对其有调节能力。
因为电网电压是系统的给定反馈控制系
统完全服从给定。
负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻变化时系统对其有调节能力。
因为他们的变化最
终会影响到转速,都会被测速装置检测出来。
再通过反馈控制作用,减小它们对稳态转速的
影响。
测速发电机励磁各量发生变化时,它不能得到反馈控制系统的抑制,反而会增大被调量
的误差。
反馈控制系统所能抑制的只是被反馈环包围的前向通道上的扰动。
1—10有一V—M调速系统。
电动机参数为:
P
=2.2kWUN=220V,IN=12.5A,
nN=1500/minr,电枢电阻
Ra=1.2Ω,整流装置阻
Rrec=1.5Ω,触发整流环节的放
大倍数Ks=35。
要求系统满足调速围D=20,静差率s≤10%。
(1)计算开环系统的静态速降
Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降
Δncl。
(2)采用转速负反馈组成闭环系统,试画出系统的原理图和静态结构框图。
(3)调整该系统参数,使当Un∗=15V时,Id=IN,n=nN,则转速负反馈系数α应该是
多少?
(4)计算放大器所需的放大倍数。
解:
(1)先计算电动机的电动势系数
C
U
N−IRNa
=22012.51.2=0.1367V⋅min/
1500
r
则开环系数额定速降为
IR
12.5×
(1.2+1.5)
Δnop=
0.1367
=246.9/min
额定负载时的稳态速降应为
nsN
≤
=8.33/min
(2)系统的静态结构框图如下所示
U*n+
-
∆Un
Un
Kp
Uc
Ks
α
Ud0
+
-IdR
E
1/Ce
转速负反馈系统的原理图
U*n
-
+n
A
GT
UPE
Ud
Id
M
Un+
Utg
TG
(3)当Un∗=15V时,Id=IN,n=nN,则转速负反馈系数α应该是
∗
U∗U
=n=
n=
15=0.01
nnN
(4)闭环系统的开环放大系数应为
Δn246.9
128.64
运算放大器所需的放大倍数
KP
αKC/
Se
28.64
0.0135/0.1367
11.19
1—11在题1-10的转速负反馈系统中增设电流截止环节,要求
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