电力拖动课后习题答案Word文档下载推荐.docx
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续流,向
电源回馈制动,与此同时,?
两端压降钳住?
使它不能导通。
和
轮流导通,而?
始终是关断的。
1VD
1VD?
1VT?
1VT
在轻载电动状态,这时平均电流较小,以致在?
关断后?
续流时,还没有达到
周期T,电流已经衰减到零,这时?
两端电压也降为零,?
便提前导通了,使电流反向,
产生局部时间的制动作用。
2VD
1-3?
调速范围和静差率的定义是什么?
调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关
系?
为什么说“脱离了调速范围,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范围,用字母D表示,即?
maxmin
n
D
=?
其中,?
和?
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
载很轻的机械,可以用实际负载时的最高和最低转速。
maxn?
minn
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?
Nn
s
Δ
或用百分比表示?
100%Nn
=×
课后答案网?
在直流电动机变压调速系统中,一般以电动机的额定转速?
作为最高转速?
则?
0m?
in
NN
N
nn
nn?
ΔΔ
==
+Δ
min
(1?
)NN
ns
ss
Δ〓?
nΔ
∴?
=〓?
Δ?
max
min?
)
S
SΔ?
〓
由上式可看出调速系统的调速范围、静差速降和最小静差率之间的关系。
对于同一个调
速系统,?
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
范围也越小。
一个调速系统的调速范围,是指在最低速时还能满足所需静差率的转速可调范
围。
NnΔ
1-4?
某一调速系统,测得的最高转速特性为?
max?
1500?
/minOnr?
,最低转速特性为
,带额定负载时的速度降落min?
150?
15?
/minNnrΔ?
,且在不同转速下额定速降
不变,试问系统能够达到的调速范围有多大?
系统允许的静差率是多少?
NnΔ解?
系统能够达到的调速范围为?
1500
11
15
==?
=
系统允许的静差率?
11?
100%?
10%
Dn
nD?
×
+Δ?
+?
1-5?
某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min,要求系统的静差率?
,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?
2%s?
≤
解?
因?
为?
所?
以?
/min
1?
nr
Δ=?
〓〓?
因为?
1
op
cl
K
Δ=
+
100
opcl
〓?
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,调速范围可以扩大多
少倍?
e
C
dRI
(1+K)
所以?
=Δ?
(1+K)=8?
(1+15)=128?
128
13?
0cl
由?
NnS
nS
Δ〓
,可知在s?
不变的情况下,D?
只与Nn?
NnΔ?
有关?
调速范围扩大?
倍。
1-7?
某调速系统的?
调速范围?
D=20,额定转速?
/minNnr?
,开环转速降落
,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?
240?
/minNopnrΔ=?
解;
当s=10%时,?
20
(1-s)?
()
此时?
240
当s=5%时,?
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:
220NNPk?
W?
U?
V=?
=,,?
A=?
,?
电枢电阻1500?
Ω,整流装置内阻?
Ω,触发整流环节的放
大倍数?
。
要求系统满足调速范围D=20,静差率35sK?
10%s?
≤?
(1)计算开环系统的静态速降?
和调速要求所允许的闭环静态速降?
opnΔ?
clnΔ
(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?
时,15nUV〓=?
dNII?
N,n=n?
,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?
220?
min/
NN?
a
UI?
R
CV
IR
r
C〓?
〓×
=op
则开环系数额定速降为
(+)
额定负载时的稳态速降应为?
Nns
系统的静态结构框图如下所示?
Kp?
Ks?
α?
1/Ce
U*
n?
Uc?
〓Un?
E?
Ud0?
Un
-?
IdR
Ks
转速负反馈系统的原理图?
A?
GT?
M
TG
Utg?
Ud
Id?
Un?
UPE
TId
UdUcU
tg
(3?
)?
当?
时,15nU?
〓=?
V?
,则转速负?
反馈系数?
应该是?
UU
α
〓〓
===?
(4)闭环系统的开环放大系数应为?
运算放大器所需的放大倍数?
/?
35/
P
SeK
KCα
1—11?
在题1-10?
的转速负反馈系统中增设电流截止环节,要求堵转电流?
2dbl?
NI?
I≤?
,临界
截止电流?
I≥?
,应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻?
要求电流反馈采样
电阻不超过主电路总电阻的1/3,如果做不到,需要增加电流反馈放大器,试画出系统的原
理图和静态结构框图,并计算电流反馈放大系数。
这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多
少?
2
nc?
om
dbl?
com
dcr?
II
U
〓+
=≤=≥
且?
=15V,计算可得
〓nU?
Ω=?
com,U?
KR
1—12?
某调速系统原理图如图1-58所示,已知数据如下:
电动机;
18NPk?
W=?
220NUV?
,94?
1000?
/minNIA?
r==?
N,n?
Ω,触发整流环节
的放大倍数?
最大给定电压?
,当主电路电流达到最大值时,整定电流
反馈电压?
40sK?
15nmU?
V
10imUV?
设计指标:
要求系统满足调速范围D=20,静差率?
I=?
,。
试画出系统的静态结构框图,并计算:
转速反馈系数α。
调节器放大系数?
pK
电阻?
1R?
的数值。
(放大器输入电阻?
0?
20R?
k=?
Ω)?
2R?
的数值和稳压管VS?
的击穿电压值。
(1)转速负反馈系数α应该是?
1000
(2)先计算电动机的电动势系数?
94?
94
闭环系统的开环放大系数应为?
40/
1—13?
在电压负反馈单闭环有静差调速系统中,当下列参数发生变化时系统是否有调节作
用,为什么?
放大器的放大系数?
;
供电电网电压;
电枢电阻?
aR?
电动机励磁电流;
电压反馈系数γ。
在电压负反馈单闭环有静差调速系统中,当放大器的放大系数?
发生变化时系统有调
节作用再通过反馈控制作用,因为他们的变化最终会影响到转速,减小它们对稳态转速的影
响。
电动机励磁电流、电枢电阻?
发生变化时仍然和开环系统一样,因为电枢电阻处于反
馈环外。
当供电电网电压发生变化时系统有调节作用。
因为电网电压是系统的给定反馈控制系统
完全服从给定。
当电压反馈系数γ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。
1-13?
有一个?
系统,已知:
电动机:
NPk?
I?
==,,?
,整流装置内阻1500?
/minr=Nn?
=Ω?
1recR?
Ω,触发整流环节的放大倍数
35sK?
系统开环工作时,试计算调速范围D=30?
时的静差率s?
值。
当D=30,s=10%,计算系统允许的稳态速降。
如组成转速负反馈有静差调速系统,要求D=30,?
,在?
10nUV〓=
,计算转速负反馈系数α和放大器放大系数?
如将上述调速系统改为电压负反馈有静差调速系统,仍要求?
时,
并保持系统原来的开环放大系数K?
不变,试求在D=30?
时静
N,n=n
差率。
(1)系统开环工作时,?
n〓
/minN
(+1)
30?
%
(2)当D=30,s=10%,系统允许的稳态速降?
30
)当?
时,10nU?
,则?
转速负反?
馈系数?
应该?
是?
10
(4)在电压负反馈有静差调速系统中,开环与闭环的速降是一样的,?
/mincl?
opnn?
rΔ=?
1-15?
在题?
1-10?
的系统中,若主电路电感?
L=50mH,系统?
运动部分的飞轮惯量
,整流装置采用三相零式电路,试判断按题1-10?
要求设计的转速负
反馈系统能否稳定运行?
如果保证系统稳定运行,允许的最大开环放大系数K?
是多
2?
N?
m=〓?
计算系统中各环节的时间常数:
电磁时间常数?
l
L
Ts
机电时间常数?
30375?
375?
m
em
GD?
CC
π
三相桥式整流电路,晶闸管装置的滞后时间常数为?
为保证系统稳定,开环放大系数应满足的稳定条件:
2()?
ml?
s?
ls
TT?
T?
T
TT++?
<
>
所以该系统不可以稳定运行,?
最大为.?
1-16?
为什么用积分控制的调速系统是无静差的?
在转速单闭环调速系统中,当积分调节器
的输入偏差电压?
时,调节器的输出电压是多少?
它取决于那些因素?
0UΔ=
答;
在动态过程中,当?
变化时,只要其极性不变,积分调节器的输出?
便一直增长;
只有达到?
才停止上升;
不到
nUΔ?
cU
0nn?
nUU?
U〓=Δ?
cU?
变负,?
不会下降。
当
并不是零,而是一个终值;
0nUΔ=
不再变化,这个终值便保持恒定而不再变化,
这是积分控制的特点。
因此,积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行,实现无
静差调速。
比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状,而积分调节器的输出则包含了输入偏
差量的全部历史。
虽然现在?
,但历史上有过0nUΔ=?
,其积分就有一定数值,足以产
生稳态运行时需要的控制电压?
1-17?
在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精
度的影响?
并说明理由。
系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
因此转速的稳态精度还受给定电源和测速发电机精度的影响。
1-18?
采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统,稳态运行时的速度是否有静差?
试说明理由。
采用比例积分调节器控制的电压负反馈调速系统,稳态运行时的速度是无静差的。
电压负反馈实际是一个自动调压系统,只有被包围的电力电子装置内阻引起的稳态速降被
减小到1/(1+K),它的稳态性能比带同样放大器的转速负反馈系统要差。
但基本控制原
理与转速负反馈类似。
它与转速负反馈一样可以实现无静差调节。
第二章?
转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法?
2-1?
在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机的转速,应调节什么参数?
改变转
速调节器的放大倍数?
行不行?
改变电力电子变换器的放大倍数nK?
sK?
改变
转速反馈系数α行不行?
若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的什么参数?
双闭环调速系统在稳态工作中,当两个调节器都不饱和时,各变量之间有下列关系?
0n
*n?
nnUU?
αα?
===
因此?
转速?
是由给定电压?
决定的;
改变转速反馈系数也可以改变电动机转速。
和电力电子变换器的放大倍数
nU?
nK?
不可以。
2-2?
转速、电流双闭环调速系统稳态运行时,两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是
当两个调节器都不饱和时,它们的输入偏差电压都是零?
转速调节器ASR?
的输出限幅电压?
imU?
决定了电流给定电压的最大值;
电流调节器ACR
限制了电力电子变换器的最大输出电压?
cmU?
dmU
2-3?
如果转速、电流双闭环调速系统中的转速调节器不是PI?
调节器,而改为P?
调节器,对
系统的静、动态性能将会产生什么影响?
改为P?
调节器时其输出量总是正比于输入量,PI?
调节器的输出量在动态过程中决定于
输入量的积分,到达稳态时,输入为零,输出的稳态值与输入无关而是由它后面环节的需要
决定的。
2-4?
试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环
调速系统:
(1)调速系统的静态特性;
(2)动态限流性能;
(3)起动的快速性;
(4)抗负载扰动的性能;
(5)抗电源电压波动的性能。
(1)转速、电流双闭环调速系统在稳态工作点上,转速?
ASR?
的输出量U*i?
是由负载电流?
IdL?
控制电压Uc?
的大小则同时取决于n?
和Id,
或者说,同时取决于?
IdL。
双闭环调速系统的稳态参数计算是和无静差系统的稳态计
算相似。
带电流截止环节的转速单闭环调速系统静态特性特点:
电流负反馈的作用相当于在主电
路中串入一个大电阻?
Rs?
,因而稳态速降极大,特性急剧下垂;
比较电压?
Ucom?
与
给定电压?
Un*?
的作用一致,好象把理想空载转速提高了。
这样的两段式静特性常称作下垂
特性或挖土机特性。
(3)双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点:
饱和非线性控制、转速超调、准
时间最优控制。
(4)由动态结构图中可以看出,负载扰动作用在电流环之后,因此只能靠转速调节器
来产生抗负载扰动的作用。
在设计ASR?
时,应要求有较好的抗扰性能指标。
(5)在单闭环调速系统
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