南理工运动控制系统课后答案包括思考题和课后习题导航技术基础实验报告.docx
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1、电力拖动自动限制系统-运动限制系统 阮毅 陈伯时课后答案包括思索题和课后习题第2章 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 变换器电路的根本构造。 答:直流 变换器根本构造如图,包括 和续流二极管。三相沟通电经过整流滤波后送 往直流 变换器,通过变更直流 变换器中 的限制脉冲占空比,来调整直流 变换 器输出电压大小,二极管起续流作用。2-3 直流 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 变换器-电动机系统比 系统能够获得更好的动态性能? 答:直流 变换器和晶闸管整流装置均
2、可看作是一阶惯性环节。其中直流 变换器的时 间常数 等于其 限制脉冲周期1 ,而晶闸管整流装置的时间常数 通常取其最大 失控时间的一半1/2。因 通常为 级,而 f 通常为工频50 或 60 为一周内 ,m 整流电压的脉波数,通常也不会超过 20,故直流 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, 当电动机停顿不动时, 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 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
3、 变换器主电路中反并联二极管有何作用?假如二极管断路会产生什么后果? 答:为电动机供应续流通道。假设二极管断路那么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 变换器的开关频率是否越高越好?为什么? 答:不是。因为假设开关频率特殊高,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,就已经开场下降了,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应回沟通电网,而只能向滤波电容充电,造成电
4、 容两端电压上升。 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,或接受泵升电 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,到达及负载转矩平衡,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:n 1。静差率是用来衡量调速系统在负载变更下转速的稳定度的, 而机械特性硬度是用来衡量调速系统在负载变更下转速的着陆
5、的。2-11 调速范围及静态速降和最小静差率之间有何关系?为什么必需同时提才有意义? 答:n 1。因为假设只考虑减小最小静差率,那么在确定静态速降下,允许 的调速范围就小得不能满足要求;而假设只考虑增大调速范围,那么在确定静态速降下,允许的最 小转差率又大得不能满足要求。因此必需同时提才有意义。2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点?变更给定电压能否变更电动机的转速?为什么?假如给 定电压不变,调整转速反应系数是否能够变更转速?为什么?假如测速发电机的励磁发生了变 化,系统有无克制这种干扰的实力?已验证 答:转速单闭环调速系统增加了转速反应环节由转速检测装置和电压放大器构成 ,可获得比 开环调
6、速系统硬得多的稳态特性,从而保证在确定静差率下,能够提高调速范围。 变更给定电压能变更电动机转速。因为变更给定电压那么变更实际转速反应电压及给定电压的 偏差,从而变更电力电子变换器的输出电压,即变更电动机的电枢电压,变更了转速。 调整转速反应系数而不变更给定电压能变更转速。因为变更转速反应系数那么变更实际转速反 馈电压,而给定电压不变,那么电压偏差变更,从而电力电子变换器输出电压变更,即电动机电 枢电压变更,转速变更。 假设测速发电机励磁发生变更,那么反应电压发生变更,当给定电压确定时,那么电压偏差发生变 化,从而转速变更。故系统无克制测速发电机励磁发生变更干扰的实力。 2-13 为什么用积分
7、限制的调速系统是无静差的?在转速单闭环调速系统中,当积分调整器的输 入偏差电压0 时,调整器的输出电压是多少?它确定于哪些因素? 答:因为积分调整器能在电压偏差为零时仍有稳定的限制电压输出,从而克制了比例调整器 必需要存在电压偏差才有限制电压输出这一比例限制的调速系统存在静差的根本缘由。 当积分调整器的输入偏差电压为零时,调整器输出电压应为一个恒定的积分终值。它取决于 输入偏差量在积分时间内的积累,以及积分调整器的限幅值。 2-14 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?为什么? 答:照旧受影响。因为无静差转速单闭环调速系统只是实现了稳态误差为零
8、,因此假设给点电 源发生偏移,或者测速发电机精度受到影响而使反应电压发生变更,系统仍会认为是给定或转 速发生变更,从而变更转速,以到达电压偏差为零。2-15 在转速负反应单闭环有静差调速系统中,当以下参数发生变更时系统是否有调整作用?为 什么?已验证 1放大器的放大系数 。 2供电电网电压 。 3电枢电阻 。 4电动机励磁电流 。 5转速反应系数 。 答: 1有。假设 减小,那么限制电压减小,那么电力电子变换器输出减小,那么电动机转速下 降;而电动机转速下降,那么反应电压减小,那么偏差电压增大,那么限制电压增大,那么转速上升。 2有。不说明。 3有。不说明。 4有。不说明。 5没有。不说明。
9、2-16 在转速负反应单闭环有静差调速系统中,突减负载后又进入稳定运行状态,此时晶闸管整 流装置的输出电压 较之负载变更前是增加, 削减还是不变? 在无静差调速系统中,突加负载后进入稳态时转速 n 和整流装置的输出电压 是增加, 减 少还是不变?已验证 答: 1 减小。因负载减小,转速上升,反应电压增加,给定电压确定,偏差电压减小, 限制电压减小,故输出电压减小。 2n 不变, 增加。转速负反应调速系统转速仅取决于给定电压,故不变;略。 2-17 闭环调速系统有哪些根本特征?它能削减或消退转速稳态误差的实质是什么? 一, 可以作为填空题或简答题的2-1 简述直流电动机的调速方法。 答:直流调速
10、系统常以调压调速为主,必要时辅以弱磁调速 ,以扩大调速范围 , 实现额定转速以上调速 。2-2 直流调压调速主要方案有 调速系统, 调速系统,直流 调速系统 。2-3 调速系统的电流脉动和断续是如何形成的?如何抑制电流脉动?11-12 答:整流器输出电压大于反电动势时,电感储能,电流上升,整流器输出电压小于反电动势 时,电感放能,电流下降。整流器输出电压为脉动电压,时而大于反电动势时而小于,从而导 致了电流脉动。 当电感较小或电动机轻载时,电流上升阶段电感储能不够大,从而导致当电流下降时, 电感已放能完毕, 电流已衰减至零,而下一个相却尚未触发,于是形成电流断续。 2-4 看 P14 图简述
11、调速系统的最大失控时间。14 答:t1 时刻某一对晶闸管被触发导通,触发延迟角为1,在 t2t1 时刻,限制电压发生变 化,但此时晶闸管已导通,故限制电压的变更对它已不起作用,只有等到下一个自然换向点 t3 时刻到来时,限制电压才能将正在承受正电压的另一对晶闸管在触发延迟角2 后导通。t32 即为失控时间,最大失控时间即为考虑 t21 时的失控时间。 2-5 简述 调速系统存在的问题。16 答:整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不行逆行性。 整流器晶闸管对过电压过电流的敏感性导致的电动机的运行不行靠性。 整流器晶闸管基于对其门极的移相触发限制的可控性导致的低功率因数性。 2-6 简述不行逆
12、 变换器 无制动电流通路及有制动电流通路 各个工作状态下的导通器件和 电流通路。17-18 2-7 调速时一般以电动机的额定转速作为最高转速。 2-8 调速范围和静差率合称调速系统的稳态性能指标 。 2-8 一个调速系统的调速范围,是指在最低转速时还能满足所需静差率的转速可调范围 。 2-9 简述转速反应限制的直流调速系统的静特性本质。 答:在闭环系统中,每增加或削减一点负载,就相应地提高或降低一点电枢电压, 使电动机在新的机械特性下工作。因此闭环系统的静特性本质上就是多数开环机械特性上各取 一个相应的工作点连接而成的。 2-10 简述比例反应限制的规律。 答:比例限制的反应限制系统是被调量有
13、静差的限制系统; 反应限制系统的作用是抗拒前向通道的扰动,听从给定 ; 反应系统的精度依靠于给定和反应检测的精度 。 2-11 简述积分限制规律 答:积分限制可以使系统在无静差的状况下保持恒速运行,实现无静差调速。 2-12 比例调整器和积分调整器有何不同? 答:比例调整器的输出只取决于输入偏差的现状 ,而积分调整器的输出那么包含了输入 偏差量的全部历史 2-13 简述比例积分限制规律。 答:比例局部能快速响应限制作用 ,积分局部那么最终消退稳态偏差 。 2-14 微机限制的调速系统有什么特点? 答: 信号离散化,信息数字化 。 2-15 旋转编码器分为哪几种?各有什么特点? 答:确定式编码器
14、:常用语检测转角信号,假设须要转速信号,应对转角微分。 增量式编码器:可干脆检测转速信号。 2-16 数字测速方法有哪些精度指标? 答: 辨别率,测速误差率 。 2-17 接受旋转编码器的数字测速方法有M,T, 。上下全 2-18 为什么积分需限幅? 答:假设没有积分限幅,积分项可能很大,将产生较大的退饱和超调。2-19 简述带电流截止负反应环节转速反应调速系统机械特性的特点。 答:电流负反应的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 ,导致当 时,机械 特性急剧下垂; 比 较 电 压 及 给 定 电 压 * 作 用 一 致 , 相 当 于 把 理 想 空 载 转 速 提 高 到 n0=(*)/(1
15、)。 二, 公式和特性 1. 整 流 电 压 平 均 值 : 0=()() 单 相 全 波 / 三 相 半 波 / 三 相 全 波 _2U2/2U2/6U2/2/3/6 2 调速系统机械特性方程:(0) 3.晶闸管整流器最大失控时间:1 4.调速范围定义式: 5.静差率定义式: 6.闭环静特性及开环静特性: (0)(*)/(1) (0)(*) 7.调速范围,静差率和额定速降之间的关系式开环和闭环 :()(1) (1) 8.转速反应限制直流调速系统的 K 定义式及表达式: 9.临界开环放大倍数 ()2)/()T | 高速M | 11.连续式 算式:(t)(t)+(1/)(0)e(t) 12.位置
16、式 算式:u(k)(k)+()(0)e(i) 13.增量式 算式:u(k)(k)(1)(e(k)(1)+()e(k) 1 调速-系统原理图: 2.无制动和有制动直流 变换器-电动机-电路原理图: 3.转速负反应直流调速系统-系统原理图: 4.转速负反应直流调速系统-静态构造图: 5.转速负反应直流调速系统-动态构造图: 6.带电流截止负反应的闭环直流调速系统-静态构造图: 1.有制动电流通路的不行逆 变换器-直流电动机系统各工作状态下的电压和电流波形: 2.带电流截止负反应比例限制闭环直流调速系统-静特性:第3章 三, 思索题 3-1 在恒流起动过程中,电枢电流能否到达最大值 ?为什么? 答:
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