第二章 2-1解： ①122053.40.4 0.132/(min )1500N N a e N N U I R C V r n ---?Φ= == 9.55 1.26/T N e N C C N m A Φ=Φ= ②67.28N t N N T C I N m =Φ= 29.5563.67260 N N N N N P P T N m n n π= == ③02 3.61N N T T T N m =-= ④01666.67/min N e N U n r C = =Φ 002 1657.99/min a e t N R n n T r C C =- =Φ实际 ⑤0000.5()1583.34/min a N N N I n n n n n n r I =-?=--= ⑥2200.1321400 880.4 N e N a a U C n I A R -Φ-?= == 2-2 解： 1311222333112212285.2170.4110 0.646170.4 1.711.710.130.2221.710.130.381.710.130.6460.2220.130.0920.380.N N st st a st a st a st st a st st st I I A A U R I R R R R R R r R R r R R λλλλ==?== === ====?=Ω==?=Ω==?=Ω=-=-=Ω=-=-3322220.1580.6460.380.266st st st r R R =Ω=-=-=Ω
2-3 解： 取 12118.32236.6N I I A ==?= 式中1I 为最大允许电流，稳态时，负载电流L N I I =，令切换电流 2 1.15 1.15L N I I I == 则1 2 1.74I I λ= = 1lg 3.7lg N a U I R m λ ?? ? ??== 取m=4. 则 1.679λ==，122 1.191.679N N L I I I I I λ===> 4342312(1)0.0790.1330.2230.374st a st st st st st st R R R R R R R R λλλλ=-=Ω==Ω==Ω==Ω 、 式中，1st R ，2st R ，3st R ，4st R 分别是第一级，第二级，第三级，第四级切除阻值。 2-4解： ①电枢电路不串电阻达稳态时， 0.80.80.8126.8 em L T N a N T N N a N T T T C I T C I I I φφ=====?== 0.20415N N a N N N a e N N N a e N N U I R U E I R C n I R C n φφ-=+=+?= = 则电枢回路不串电阻时的转速：
第二章 2-1解： ① 122053.40.4 0.132/(min )1500 N N a e N N U I R C V r n ---?Φ= == 9.55 1.26/T N e N C C N m A Φ=Φ= ② 67.28N t N N T C I N m =Φ= 29.5563.67260 N N N N N P P T N m n n π= == ③ 02 3.61N N T T T N m =-= ④ 01666.67/min N e N U n r C = =Φ 002 1657.99/min a e t N R n n T r C C =- =Φ实际 ⑤ 0000.5()1583.34/min a N N N I n n n n n n r I =- ?=--= ⑥ 2200.1321400 880.4 N e N a a U C n I A R -Φ-?= == 2-2 解： 1311222333112212285.2170.4110 0.646170.4 1.711.710.130.2221.710.130.381.710.130.6460.2220.130.0920.380.N N st st a st a st a st st a st st st I I A A U R I R R R R R R r R R r R R λλλλ==?== =======?=Ω==?=Ω==?=Ω=-=-=Ω=-=-3322220.1580.6460.380.266st st st r R R =Ω=-=-=Ω
2-3 解： 取12118.32236.6N I I A ==?= 式中1I 为最大允许电流，稳态时，负载电流L N I I =，令切换电流 2 1.15 1.15L N I I I == 则1 2 1.74I I λ= = 1lg 3.7lg N a U I R m λ?? ? ??== 取m=4. 则 1.679λ= =，122 1.191.679 N N L I I I I I λ===> 4342312(1)0.0790.1330.2230.374st a st st st st st st R R R R R R R R λλλλ=-=Ω==Ω==Ω==Ω 、 式中，1st R ，2st R ，3st R ，4st R 分别是第一级，第二级，第三级，第四级切除阻值。 2-4解： ①电枢电路不串电阻达稳态时， 0.80.80.8126.8 em L T N a N T N N a N T T T C I T C I I I φφ=====?== 0.20415N N a N N N a e N N N a e N N U I R U E I R C n I R C n φφ-=+=+?= = 则电枢回路不串电阻时的转速： 12200.1126.8 1015.53/min 0.20415 N a a e N U I R n r C φ--?= == ② 22 ()N a s N a s N a s a a e N e T N e N e N e N U R R U R R U R R I n T I C C C C C C φφφφφ++-+= -=-=
1、 什么叫电力拖动系统？ 答：电力拖动系统是指由各种电动机作为原动机，拖动各种生产机械（如起重机的大车和小车、龙门刨床的工作台等），完成一定生产任务的系统。 2、 什么叫单轴系统？什么叫多轴系统？为什么要把多轴系统折算成单轴系统？ 答：在电力拖动系统中，若电动机和工作机构直接相连，这种系统称为单轴系统。若电动机和工作机构通过传动机构相连，这种系统我们称为多轴系统。 多轴电力拖动系统的运动情况比单轴系统就复杂多了。若按多轴，要列出每根轴自身的运动方程式，再列出各轴之间互相联系的方程式，最后联立求解这些方程，才能分析研究整个系统的运动比较复杂。为了简化分析计算，通常把传动机构和工作机构看成一个整体，且等效成一个负载，直接作用在电动机轴上，变多轴系统为单轴系统，再用运动方程式来研究分析，这样简单方便。 3、 常见的生产机械的负载特性有哪几种？位能性恒转矩负载与反抗性恒转矩负载有何区别？ 答：常见的生产机械的负载特性有恒转矩负载特性、恒功率负载特性及转矩随转速而变的其它负载特性。其中恒转矩负载特性分为反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载，反抗性恒转矩负载的大小恒定不变，而方向总是与转速的方向相反，即负载转矩始终是阻碍运动的。位能性恒转矩负载的大小和方向都不随转速而发生变化。 4、 运用拖动系统的运动方程式，说明系统旋转运动的三种状态。 答： dt dn GD T T L 3752=- （1）当T ＞T L ， 0>dt dn 时，系统作加速运动，电动机把从电网吸收的电能转变为旋转系统的动能，使系统的动能增加。 （2）当T ＜T L ，dt dn ＜0时，系统作减速运动，系统将放出的动能转变为电能反馈回电网，使系统的动能减少。 （3）当T ＝T L ，0=dt dn 时，n =常数（或n =0），系统处于恒转速运行（或静止）状态。系统既不放出动能，也不吸收动能。 5、 他励直流电动机的机械特性指的是什么？ 答：直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压，励磁电流、电枢回路电阻为恒定值的条件下，即电动机处于稳定运行时，电动机的转速n 与电磁转矩T 之间的关系：n =f (T )。 6、 什么叫他励直流电动机的固有机械特性？什么叫人为机械特性？ 答：他励直流电动机的固有机械特性是指在额定电压和额定磁通下，电枢电路没有外接电阻时，电动机转速与电磁转矩的关系。
第一章 直流电机 1-3 直流发电机和直流电动机中的电磁转矩T 有何区别？它们是怎样产生的？而直流发电机和直流电动机中的电枢电动势，a E 又有何区别？它们又是怎样产生的？ 解：直流发电机的电磁转矩T 是制动性质的，直流电动机的电磁转矩T 是驱（拖）动性质的，它们都是由载流导体在磁场中受到的电磁力，形成了电磁转矩；直流发电机的电枢电动势E a 大于电枢端电压U ，直流电动机的电枢电动势E a 小于电枢端电压U ，电枢电动势E a 都是运动导体切割磁场感应产生的。 1-4 直流电机有哪些主要部件？各起什么作用？ 解：直流电机的主要部件有定子：主磁极（产生主极磁场）、机座（机械支撑和导磁作用）、换向极（改善换向）、电刷（导入或导出电量）；转子：电枢铁心（磁路的一部分，外圆槽中安放电枢绕组）、电枢绕组（感应电动势，流过电流，产生电磁转矩，实现机电能量转换）、换向器（与电刷一起，整流或逆变） 1-5 直流电机里的换向器在发电机和电动机中各起什么作用？ 解：换向器与电刷滑动接触，在直流发电机中起整流作用，即把线圈（元件）内的交变电整流成为电刷间方向不变的直流电。在直流电动机中起逆变作用，即把电刷间的直流电逆变成线圈（元件）内的交变电，以保证电动机能向一个方向旋转。 1-6 一台Z2型直流发电机，m in,/1450,230,145r n V U kW P N N N ==-求该发电机额定电流。 解： A U P I N N N 43.630230 101453 =?== 1-7 一台Z2型直流电动机，m in,/1500%,90,220,160r n V U kW P N N N N ===-η求该额定电流是多少？ 解： A U P I N N N N 08.8089 .022*******=??==η 1-12 如何判断直流电机是发电机运行还是电动机运行？它们的电磁转矩、电枢电动势、电枢电流、端电压的方向有何不同？ 解：用E a 与U 的关系来判断：直流发电机的E a >U ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 同方向，电磁转矩T 是制动性质的(方向与转向n 相反)，电流是流到电压U 的正端；直流电动机的U > E a ，电枢电流I a 与电枢电动势E a 反方向，电磁转矩T 是驱动性质的(方向与转向n 相同)，电流是从电压U 的正端流出的。 1-13 直流电机的励磁方式有哪几种？在各种不同励磁方式的电机中，电机输入（输出）电流I 与电枢电流I a 及励磁电流I f 有什么关系？ 解：直流电机的励磁方式有四种：他励、并励、串励、复励。以直流电动机为励：他励的I=I a （与I f 无关），并励的I= I a + I f ，串励的I= I a = I f ，复励的I= I a + I f 并 。 1-14 一台并励直流电动机，U N =220V ，I N =80A ，电枢回路总电阻R a =0.036Ω,励磁回路总电阻R f =110Ω，附加损耗85.0,01.0==n s pN p η。试求：①额定输入功率P 1；②额定输出功率P 2；③总损耗p E ；④电枢铜损耗cua p ；⑤励磁损耗f p ；⑥附加损耗s p ；⑦机械损耗和铁心损耗之和o p
一、填空题 1．电磁系统主要由( 衔铁 ) ( 铁心 ) ( 线圈 ) ( 反作用弹簧 )四部分组成。 2．三相异步电动机电动运行时从电源吸收的功率（大于）（填“大于” 或“小于”）从转轴上输出的功率。 3．切割磁力线是三相异步电动机产生转子（感应电流 ）和电磁转矩的必要条件。 4．三相异步电动机转子绕组的形式有两种，一种是( 鼠笼 )型绕组，另一种是 ( 绕线 )型绕组。 5．空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构） 、（触电系统）和（延时机构）三部份组成。若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180°） 6．反接制动时，使旋转磁场反向转动与电动机的转动方向（相反）。 7．三相异步电动机是利用定子绕组中三相交流电产生的（旋转磁场）与转子绕组的（转子电流的有功分量）相互作用而旋转的。 8．当旋转磁场具有P 对磁极时，旋转磁场的转速为（ 160f p ）。 9．转速差与同步转速的比值称为（ 转差率 ）。 10．异步电动机中的定子绕组相当于变压器的（ 一次绕组 ）。 11．当Ｔem ＞ＴL 时，Δn/Δt＞0 ，电力拖动系统处于（ 加速状态 ）状态； 当Ｔem ＜ＴL 时，Δn/Δt＜0 ，电力拖动系统处于（ 减速状态 ）状态。 12．凡用于交、直流电压为1200V 及以下的电路中，起通断保护，控制作用的电器叫（ 低压电器 ）。 13．步进电动机用电脉冲进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的（ 角 ）位移或（ 直线）位移的执行器。 14．在三相异步电动机的定子中布置有相隔（ 120°）电角度的对称三相绕组。 15. 直流电动机有两种常用起动方法（ 电枢回路串电阻起动）（降压起动）。 16．交流测速发电机的输出电压和频率与转速关系为：交流测速发电机的输出电压U 2与（ 转速n ）成正比，输出频率f 2等于（励磁电源频率f 1）；转向改变时， 输出电压的相位变化（ 180°）电角度。 17.电磁式电器的电磁机构主要由( 衔铁 )、( 铁心 )、线圈、反作用弹簧等几部分组成，其作用是将电磁能转换成( 机械能 ) 。 18.三相异步电动机转子绕组的形式有两种，一种是(鼠笼)型绕组，另一种是(绕
《电机与拖动基础》课后习题 第一章 习题答案 1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。 （2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。 直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。 换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。 电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。 电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。 电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。 换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。 2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/m in 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。 解：电动机η?=N N N I U P ， 故 A =??=?=5.6985.02201013U P I 3N N N η 3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/m in 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。 解：发电机N N N I U P =， 故 A ?==3912301090U P I 3N N N
课后习题 1.V-M 系统。当电流连续和断续时机械特性特点？答：断续：理想空载转速提高，机械特性较软；连续：机械特性较硬。 什么是电流截止负反馈？答：正常情况下，该反馈不起作用，当电机电流超过所测定的电流时它才起作用，是转速下降，直至堵转。 开环机械特性和闭环机械特性的比较？答：闭环机械特性硬；闭环的静差率比开环小；闭环调速范围宽。闭环要获得比开环机械特性好的措施是增设电压放大器及检测与反馈装置。 1- 1 什么叫调速范围？什么叫静差率？调速范围与静态速降和最小静差率有什么关系？如何扩大调速范围? 答：最高转速和最低转速之比叫做调速范围, 静差率是负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落△ nN与理想空载转速nO之比。调速范围、静差率和额定速降之间的关系是： 1- 2 在直流调速系统中，改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？若给定电压不变，调整反馈电压的分压比，是否能够改变转速？为什么？答：改变给定电压可以电动机的转速，因为系统对给定作用的变化唯命是从；调整反馈电压的分压比可以改变转速， 1- 6 在转速负反馈系统中，当电网电压、负载转矩、励磁电流、电枢电阻、测速发电机磁场各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对它们有无调节能力？为什么？答：系统对反馈环内前向通道上的扰动作用能够调节，其它无能为力。测速发电机磁场发生变化不能调节 1- 7 积分调节器有哪些主要功能特点？采用积分调节器的转速负反馈调速系统为什么能使转速无静差？答：积分调节器主要功能特点：延缓作用；积累作用；记忆作用；动态放大系数自动变 化的作用。在动态过程中，当△ Un变化时，只要其极性不变，积分调节器的输出Uc便一直 增长；Uc并不是零，而是一个终值；如果△ Un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。 1- 8 采用PI 调节器的转速负反馈调速系统，为什么能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾？ 答：采用比例积分控制的转速负反馈调速系统，其输出有比例和积分两部分组成，比例部分快速响应输入信号的变化，实现系统的快速控制，发挥了比例控制的长处，同时，可以满足稳态精度的要求。此后，随着电容电压的电压不断变化，输出电压逐步增长，直到稳态，可以实现稳态无静差，又可以保证系统的稳定。因此，采用PI 调节器的转速负反馈调速系统能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾。 1- 9 采用PI 调 节器的电压负反馈调速系统能实现转速无静差吗？为什么？答：不可以，还有部分因为电机转子电阻引起的转速降无法减小。 1-1O 在无静差调速系统中，如果转速检测环节参数或转速给定电压发生了变化，是否会影响调速系统的稳态精度？为什么？答：受它们的影响。因为给定电源和测速发电机的扰动系统无法克服。因为闭环系统的运作是依靠给定的电源电压发号施令的，如果“指令”发生偏差，系统必然依令运作，偏离原来的给定值，可见系统的精度有赖于给定电源的精度，高精度系统需要有高精度的给定电源。 反馈检测装置的误差也是反馈控制系统无法克服的。比如测速发电机励磁不稳定，转速反馈回路中电位
电机与拖动测试题a 一、填空题 1、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏阻抗压降条件下，其主磁通的大小决定于 _______的大小，而与磁路的_______基本无关，其主磁通与励磁电流成_______关系。（外 加电压；材质和几何尺寸；非线性） 2、变压器铁心导磁性能越好，其励磁电抗越_______，励磁电流越_______。（越大；越小） 3、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将_______，铜损耗将_______（忽略漏阻 抗压降的影响）。（不变；增加） 4、当变压器负载（φ2>0°）一定，电源电压下降，则空载电流I0_______，铁损耗PFe_______。（减小；减小） 5、一台2kV·A,400/100V的单相变压器，低压侧加100V，高压侧开路测得I0=2A；P0=20W； 当高压侧加400V，低压侧开路，测得I0=_______A，P0=_______W。（0.5；20） 6、变压器短路阻抗越大，其电压变化率就_______，短路电流就_______。（大；小） 7、变压器等效电路中的x m是对应于_______电抗，r m是表示_______电阻。（主磁通的；铁 心损耗的等效） 8、两台变压器并联运行，第一台先达满载，说明第一台变压器短路阻抗标么值比第二台 _______。（小） 9、三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的 _______有关。（绕向；首末端标记；联结方式） 10、变压器空载运行时功率因数很低，这是由于_______。 （空载时建立主、漏磁场所需无功远大于供给铁损耗和空载时铜损耗所需的有功功率） 11、变压器空载运行时功率因数很低，这是由于_空载时建立主、漏磁场所需无功远大于供 给铁耗和空载时所需的有功功率_。 12、变压器主要由________原边_________和______付边____________两部分组成。 变压器的空载损耗损耗可以近似看成铁耗，负载损耗损耗可以近 似看成铜耗。 13、变压器空载试验一般在低压侧进行，而短路试验一般在高压侧进行。 二、判断题 1、一台变压器原边电压U1不变，副边接电阻性负载或接电感性负载，如负载电流相等，则 两种情况下，副边电压也相等（）。（F） 2、变压器在原边外加额定电压不变的条件下，副边电流大，导致原边电流也大，因此变压 器的主要磁通也大（）。（F） 3、变压器的漏抗是个常数，而其励磁电抗却随磁路的饱和而减少（）。（T） 4、自耦变压器由于存在传导功率，因此其设计容量小于铭牌的额定容量（）。（T） 5、使用电压互感器时其二次侧不允许短路，而使用电流互感器时二次侧则不允许开路（）。（T） 6、变压器在一次侧外加额定电压不变的情况下，二次侧电流也大，导致一次侧电流也大， 因此变压器的主磁通也大。 7、使用电压互感器时其二次侧不允许短路，而使用电流互感器则不允许开路。（√） 8、变压器的漏抗是个常数，而其励磁电抗却随磁路的饱和而减少。（√）
直流调速系统 1 下图为单闭环转速控制系统。 (1)图中V是晶闸管整流器； (2)图中Ld是平波电抗器，它的作用是抑制电流脉动和保证最小续流电流； (3)图中采用的是 PI即比例积分调节器，它的主要作用是保证动静态性能满足系统要求； (4)此系统主电路由三相交流电供电； (5)此系统具有转速（速度）负反馈环节； (6)改变转速，应调节_RP1_电位器； (7)整定额定转速1500转/分，对应8V，应调节_____RP2______电位器； (8)系统的输出量(或被控制量)是_转速__。 2、晶闸管—电动机系统中，抑制电流脉动可采取的措施是：增加整流电路相数、采用多重化技术、设置平波电抗器。 3、调速系统转速控制的要求主要集中在三个方面，具体为调速、稳速、加减速。 4、直流调速系统的主要形式是晶闸管－电动机调速系统，简称为V-M系统。 5、数字测速方法有T、M及M/T三种，其中M 适应于高速；T适应于低速；M/T具有M 和T的优点。 选择题 1、转速电流双闭环调速系统中的两个调速器通常采用的控制方式是（B） A、PID B、PI C、P D、PD 2、静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率(A) A、越小 B、越大 C、不变 D、不确定 3、下列异步电动机调速方法属于转差功率消耗型的调速系统是(D)
A、降电压调速 B、串级调速 C、变极调速 D、变压变频调速 4、可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速的是(B) A、比例控制 B、积分控制 C、微分控制 D、比例微分控制 5、控制系统能够正常运行的首要条件是(B) A、抗扰性 B、稳定性 C、快速性 D、准确性 6、在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越低,则系统的稳定精度(A) A、越高 B、越低 C、不变 D、不确定 7、常用的数字滤波方法不包括(D) A、算术平均值滤波 B、中值滤波 C、中值平均滤波 D、几何平均值滤波 8、转速电流双闭环调速系统中电流调节器的英文缩写是(A) A、ACR B、A VR C、ASR D、ATR 9、双闭环直流调速系统的起动过程中不包括(D) A、转速调节阶段 B、电流上升阶段 C、恒流升速阶段 D、电流下降阶段 11、下列不属于双闭环直流调速系统启动过程特点的是(D) A、饱和非线性控制 B、转速超调 C、准时间最优控制 D、饱和线性控制 12、下列交流异步电动机的调速方法中，应用最广的是(C) A、降电压调速 B、变极对数调速 C、变压变频调速 D、转子串电阻调速 13、SPWM技术中，调制波是频率和期望波相同的(A) A、正弦波 B、方波 C、等腰三角波 D、锯齿波 14、下列不属于异步电动机动态数学模型特点的是(B) A、高阶 B、低阶 C、非线性 D、强耦合 15、在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是(A) A、故障保护 B、PWM生成 C、电流调节 D、转速调节 16、比例微分的英文缩写是(B) A、PI B、PD C、VR D、PID 17、调速系统的静差率指标应以何时所能达到的数值为准(C) A、平均速度 B、最高速 C、最低速 D、任意速度 18、下列异步电动机调速方法属于转差功率馈送型的调速系统是(D) A、降电压调速 B、串级调速 C、变极调速 D、变压变频调速 19、在定性的分析闭环系统性能时，截止频率ωc越高,则系统的稳定精度(A) A、越高 B、越低 C、不变 D、不确定 20、采用旋转编码器的数字测速方法不包括(D) A、M法 B、T法 C、M/T法 D、F法 21、转速电流双闭环调速系统中转速调节器的英文缩写是(C) A、ACR B、A VR C、ASR D、A TR 22、下列关于转速反馈闭环调速系统反馈控制基本规律的叙述中，错误的是(B) A、只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差的 B、反馈控制系统可以抑制不被反馈环节包围的前向通道上的扰动 C、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动、服从给定 D、系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度 23、笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速，下列哪种方式控制性能最好
第2章 三、思考题 2-1 直流电动机有哪几种调速方法？各有哪些特点？ 答：调压调速，弱磁调速，转子回路串电阻调速，变频调速。特点略。 2-2 简述直流PWM 变换器电路的基本结构。 答：直流PWM 变换器基本结构如图，包括IGBT 和续流二极管。三相交流电经过整流滤波后送往直流PWM 变换器，通过改变直流PWM 变换器中IGBT 的控制脉冲占空比，来调节直流PWM 变换器输出电压大小，二极管起续流作用。 2-3 直流PWM 变换器输出电压的特征是什么？ 答：脉动直流电压。 2=4 为什么直流PWM 变换器-电动机系统比V-M 系统能够获得更好的动态性能？ 答：直流PWM 变换器和晶闸管整流装置均可看作是一阶惯性环节。其中直流PWM 变换器的时间常数Ts 等于其IGBT 控制脉冲周期（1/fc），而晶闸管整流装置的时间常数Ts 通常取其最大失控时间的一半（1/（2mf）。因fc 通常为kHz 级，而f 通常为工频（50 或60Hz）为一周内），m 整流电压的脉波数，通常也不会超过20，故直流PWM 变换器时间常数通常比晶闸管整流装置时间常数更小，从而响应更快，动态性能更好。 2=5 在直流脉宽调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压？电路中是否还有电流？为什么？ 答：电枢两端还有电压，因为在直流脉宽调速系统中，电动机电枢两端电压仅取决于直流PWM 变换器的输出。电枢回路中还有电流，因为电枢电压和电枢电阻的存在。 2-6 直流PWM 变换器主电路中反并联二极管有何作用？如果二极管断路会产生什么后果？ 答：为电动机提供续流通道。若二极管断路则会使电动机在电枢电压瞬时值为零时产生过电压。 2-7 直流PWM 变换器的开关频率是否越高越好？为什么？ 答：不是。因为若开关频率非常高，当给直流电动机供电时，有可能导致电枢电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降了，从而导致平均电流总小于负载电流，电机无法运转。2=8 泵升电压是怎样产生的？对系统有何影响？如何抑制？ 答：泵升电压是当电动机工作于回馈制动状态时，由于二极管整流器的单向导电性，使得电动机由动能转变为的电能不能通过整流装置反馈回交流电网，而只能向滤波电容充电，造成电容两端电压升高。泵升电压过大将导致电力电子开关器件被击穿。应合理选择滤波电容的容量，或采用泵升电压限制电路。 2-9 在晶闸管整流器-电动机开环调速系统中，为什么转速随负载增加而降低？ 答：负载增加意味着负载转矩变大，电机减速，并且在减速过程中，反电动势减小，于是电枢电流增大，从而使电磁转矩增加，达到与负载转矩平衡，电机不再减速，保持稳定。故负载增加，稳态时，电机转速会较增加之前降低。 2-10 静差率和调速范围有何关系？静差率和机械特性硬度是一回事吗？举个例子。 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度的，）而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的。 2-11 调速范围与静态速降和最小静差率之间有何关系？为什么必须同时提才有意义？ 答：D=（nN/△n）（s/（1-s）。因为若只考虑减小最小静差率，则在一定静态速降下，允许）的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，允许的最小转差率又大得不能满足要求。因此必须同时提才有意义。 2=12 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？
课后习题 1.V-M系统。当电流连续和断续时机械特性特点？答：断续：理想空载转速提高，机械特性较软；连续：机械特性较硬。 什么是电流截止负反馈？答：正常情况下，该反馈不起作用，当电机电流超过所测定的电流时它才起作用，是转速下降，直至堵转。 开环机械特性和闭环机械特性的比较？答：闭环机械特性硬；闭环的静差率比开环小；闭环调速范围宽。闭环要获得比开环机械特性好的措施是增设电压放大器及检测与反馈装置。 1-1 什么叫调速范围？什么叫静差率？调速范围与静态速降和最小静差率有什么关系？如何扩大调速范围? 答：最高转速和最低转速之比叫做调速范围,静差率是负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落ΔnN与理想空载转速n0之比。调速范围、静差率和额定速降之间的关系是： 1-2 在直流调速系统中，改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？若给定电压不变，调整反馈电压的分压比，是否能够改变转速？为什么？ 答：改变给定电压可以电动机的转速，因为系统对给定作用的变化唯命是从；调整反馈电压的分压比可以改变转速， 1-6 在转速负反馈系统中，当电网电压、负载转矩、励磁电流、电枢电阻、测速发电机磁场各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对它们有无调节能力？为什么？ 答：系统对反馈环内前向通道上的扰动作用能够调节，其它无能为力。测速发电机磁场发生变化不能调节 1-7 积分调节器有哪些主要功能特点？采用积分调节器的转速负反馈调速系统为什么能使转速无静差？ 答：积分调节器主要功能特点：延缓作用；积累作用；记忆作用；动态放大系数自动变 化的作用。在动态过程中，当ΔUn变化时，只要其极性不变，积分调节器的输出Uc便一直增长； Uc并不是零，而是一个终值；如果ΔUn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。 1-8 采用PI调节器的转速负反馈调速系统，为什么能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾？ 答：采用比例积分控制的转速负反馈调速系统，其输出有比例和积分两部分组成，比例部分快速响应输入信号的变化，实现系统的快速控制，发挥了比例控制的长处，同时，可以满足稳态精度的要求。此后，随着电容电压的电压不断变化，输出电压逐步增长，直到稳态，可以实现稳态无静差，又可以保证系统的稳定。因此，采用PI调节器的转速负反馈调速系统能够较好地解决系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾。 1-9 采用PI调节器的电压负反馈调速系统能实现转速无静差吗？为什么？ 答：不可以，还有部分因为电机转子电阻引起的转速降无法减小。 1-10 在无静差调速系统中，如果转速检测环节参数或转速给定电压发生了变化，是否会影响调速系统的稳态精度？为什么？ 答：受它们的影响。因为给定电源和测速发电机的扰动系统无法克服。 因为闭环系统的运作是依靠给定的电源电压发号施令的，如果“指令”发生偏差，系统必然依令运作，偏离原来的给定值，可见系统的精度有赖于给定电源的精度，高精度系统需要有高精度的给定电源。 反馈检测装置的误差也是反馈控制系统无法克服的。比如测速发电机励磁不稳定，转速反馈回路中电位器阻值在运行中变大，直流测速发电机输出电压中出现纹波等，闭环系统对这些
课后习题 1.VM系统。当电流连续与断续时机械特性特点？答:断续:理想空载转速提高,机械特性较 软;连续:机械特性较硬。 什么就是电流截止负反馈？答:正常情况下,该反馈不起作用,当电机电流超过所测定得电流时 它才起作用,就是转速下降,直至堵转。 开环机械特性与闭环机械特性得比较？答:闭环机械特性硬;闭环得静差率比开环小;闭环调速 范围宽。闭环要获得比开环机械特性好得措施就是增设电压放大器及检测与反馈装置。 11 什么叫调速范围？什么叫静差率？调速范围与静态速降与最小静差率有什么关系？如何扩 大调速范围? 答:最高转速与最低转速之比叫做调速范围,静差率就是负载由理想空载增加到额定值所对应 得转速降落ΔnN与理想空载转速n0之比。调速范围、静差率与额定速降之间得关系就是: 12 在直流调速系统中,改变给定电压能否改变电动机得转速？为什么？若给定电压不变,调整 反馈电压得分压比,就是否能够改变转速？为什么？ 答:改变给定电压可以电动机得转速,因为系统对给定作用得变化唯命就是从;调整反馈电压得 分压比可以改变转速, 16 在转速负反馈系统中,当电网电压、负载转矩、励磁电流、电枢电阻、测速发电机磁 场各量发生变化时,都会引起转速得变化,问系统对它们有无调节能力？为什么？ 答:系统对反馈环内前向通道上得扰动作用能够调节,其它无能为力。测速发电机磁场发生变 化不能调节 17 积分调节器有哪些主要功能特点？采用积分调节器得转速负反馈调速系统为什么能使转速 无静差？ 答:积分调节器主要功能特点:延缓作用;积累作用;记忆作用;动态放大系数自动变 化得作用。在动态过程中,当ΔUn变化时,只要其极性不变,积分调节器得输出Uc便一直增长; Uc并不就是零,而就是一个终值;如果ΔUn不再变化,这个终值便保持恒定而不再变化,这就 是积分控制得特点。因此,积分控制可以使系统在无静差得情况下保持恒速运行,实现无静差 调速。 18 采用PI调节器得转速负反馈调速系统,为什么能够较好地解决系统稳态精度与动态稳定 性之间得矛盾？ 答:采用比例积分控制得转速负反馈调速系统,其输出有比例与积分两部分组成,比例部分快速 响应输入信号得变化,实现系统得快速控制,发挥了比例控制得长处,同时,可以满足稳态精度 得要求。此后,随着电容电压得电压不断变化,输出电压逐步增长,直到稳态,可以实现稳态无 静差,又可以保证系统得稳定。因此,采用PI调节器得转速负反馈调速系统能够较好地解决系 统稳态精度与动态稳定性之间得矛盾。 19 采用PI调 节器得电压负反馈调速系统能实现转速无静差吗？为什么？ 答:不可以,还有部分因为电机转子电阻引起得转速降无法减小。 110 在无静差调速系统中,如果转速检测环节参数或转速给定电压发生了变化,就是否会影响 调速系统得稳态精度？为什么？ 答:受它们得影响。因为给定电源与测速发电机得扰动系统无法克服。 因为闭环系统得运作就是依靠给定得电源电压发号施令得,如果“指令”发生偏差,系统必然依 令运作,偏离原来得给定值,可见系统得精度有赖于给定电源得精度,高精度系统需要有高精度 得给定电源。 反馈检测装置得误差也就是反馈控制系统无法克服得。比如测速发电机励磁不稳定,转速反馈 回路中电位器阻值在运行中变大,直流测速发电机输出电压中出现纹波等,闭环系统对这些误 差引起转速得变化就是无法克服得。 21 在转速、电流双闭环调速系统中,若要改变电动机得转速,应调节什么参数？改变转速调节 器得放大系数行不行？改变触发整流装置得放大系数行不行？改变转速反馈系数？
一、填空题（每空一分，共50分） 1、位置开关是一种将机械信号转换为电气信号，以控制运动部件位置或行程的自动控制电器。 2、除照明和电加热电路外，熔断器一般不宜用作过载保护电气，主要用于短路保护。。 3、要求几台电动机的启动或停止必须按一定的先后顺序来完成的控制方式，叫电动机的顺序控制。 4、能够在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。对多地控制，只要把各地的启动按钮并联、停止按钮串联就可以实现。 5、通常规定：电源容量在180KVA以上，电动机容量在7KW以下的三相异步电动机可以采用直接启动。 6、常见的降压启动方法有四种分别是：定子绕组串电阻降压启动、自耦变压器降压启动、Y-△降压启动、延边三角形降压启动。 7、所谓制动，就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转或限制其转速。制动方法一般有两类：机械制动和电力制动。 8、电力制动常用的方法有反接制动、能耗制动、电容制动和再生发电制动等。 9、在电动机控制线路中，实现短路保护的电器是熔断器和低压断路器。 10、根据工作电压的高低，电器可分为高压电器和低压电器。 11、工作在额定电压交流1200Ｖ及以下或直流 1500Ｖ及以下的电器称为低压电器。 12、低压开关一般为非自动切换电器，常用的主要类型有刀开关、组合开关和低压断路器等。 13、熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中用作短路保护的电器，使用时串联在被测电路中。
14、熔断器主要由熔体、熔管和熔座三部分组成。 15、接触器按主触头的电流种类，分为交流接触器和直流接触器两种。 16、低压断路器应垂直安装，电源线接在上端，负载线接在下端。 17、交流接触器的触头按通断能力可分为主触头和辅助触头。 18、电路图一般分为电源电路、主电路和辅助电路三部分。 19、电磁抱闸制动器分为断电制动型和通电制动型两种。 20、三速异步电动机有两套定子绕组，第一套有七个出线端，可作△或YY 连接；第二套绕组有四个出线端，只作 Y 形连接。 21、当启动按钮松开后，接触器通过自身的辅助常开触头使其线圈保持得电的作用叫做接触器的自锁。 22、当一个接触器得电动作时，通过其辅助常闭触头使另一个接触器不能得电动作，接触器之间的这种相互制约的作用叫做接触器的连锁。 二、判断题（每题一分，共40分） 1．由于直接启动所用设备少，线路简单，维修量较小，故电动机一般都采用直接启动。 (×) 2．在安装定子绕组串接电阻降压启动控制线路时，电阻器R产生的热量对其他电器无任何影响，故安装在箱体内或箱体外时，不需采用任何防护措施。(×) 3只要电动机过载，其保护电器热继电器会瞬间动作并切断电动机电源。(×) 4由于热继电器的热惯性大，所以在电动机控制线路中，只适合用作过载保护，不宜作短路保护。（√）5．接触器可起欠压、失压保护作用，两者的保护原理是一样的。 (×) 6．对电动机的选择，以合理选择电动机的额定功率最为重要。 （√）
习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：10000.02(100.98) 2.04(1) n n s n rpm D s ?= =??=- 系统允许的静态速降为2.04rpm 。 2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落15min N n r ?=，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？ 解：1）调速范围 max min D n n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n =-?=-= min 0min 15015135N n n n =-?=-= max min 148513511D n n === 2) 静差率 01515010%N s n n =?== 2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？ 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?=
378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= (1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 2.5 某龙门刨床工作台采用 V-M 调速系统。已知直流电动机 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=0.18 Ω,Ce=0.2V ?min/r,求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落N n ?为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少？ （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落N n ?又为多少? 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) (1)]10000.050.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压* 8.8u U V =、比例调节器 放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压d U ；（2）若把反馈线断开，d U 为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈 系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压*u U 应为多少？ 解：（1）* (1)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=??+??= (2) 8.8215264d U V =??=,开环输出电压是闭环的22倍 (3) * (1)12(12150.35)(215) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min ，要求系统的静差率5%s ≤，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： 1）()s n s n D N N -?=1/