2021年电力拖动自动控制系统运动控制系统(阮毅陈伯时)课后思考题习题答案章完整版.docx
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1、精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -最新精品文档,学问共享!其次章摸索题:2-1 直流电动机有哪几种调速方法?各有哪些特点?1. 电枢回路串电阻调速特点:电枢回路的电阻增加时,抱负空载转速不变,机械特性的硬度变软;反之机械特性的硬度变硬;2. 调剂电源电压调速特点:电动机的转速随着外加电源电压的降低而下降,从而达到降速的目的;不同电源电压下的机械特性相互平行,在调速过程中机械特性的硬度不变,比电枢回路串电阻的降压调速具有更宽的调速范畴;3. 弱磁调速特点:电动机的转速随着励磁电流的减小而上升,从而达到弱磁降速的目的;调速为在功率较小的励磁回路进行,掌握便
2、利,能耗小,调速的平滑性也较高;2-2 简述直流PWM变换器电路的基本结构;IGBT,电容,续流二极管,电动机;2-3 直流PWM 变换器输出电压的特点为什么?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?直流 PWM 变换器 -电动机系统比V-M 系统开关频率高,电流简单连续,谐波少,电动机损耗及发热都较小;低速性能好,稳速精度高,调速范畴宽;如与快速响应的电动机协作,就系统频带宽,动态响应快,动态抗扰才能强;电力电子开关器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适中时,开关损耗也不大,因而装置效率较高;直流电源采纳不控整流时,电网功率因数比相控
3、整流器高;2-5 在直流脉宽调速系统中,当电动机停止不动时,电枢两端为否仍有电压?电路中为否仍有电流?为什么?电枢两端仍有电压,由于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;电路中无电流,由于电动机处已断开,构不成通路;2-6 直流 PWM 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?反并联二极管为续流作用;如没有反并联二极管,就IGBT的门极掌握电压为负时,无法完 成续流,导致电动机电枢电压不近似为零;2-7 直流PWM 变换器的开关频率为否越高越好?为什么?不为越高越好,由于太高的话可能显现电容仍没充完电就IGBT关断了,达不到需要的输出 电压;2-8 泵
4、升电压为怎样产生的?对系统有何影响?如何抑制?对滤波电容充电的结果造成直流侧电压上升;过高的泵升电压将超过电力电子器件的耐压限制值;第 1 页,共 45 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -最新精品文档,学问共享!选取电容量较大且合适的电容;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?负载增加, 负载转矩增大, 电动机转速下降直到电磁转矩等于负载转矩时速度就不变了,达到稳态; T-TL=J*dn/dt2-10 静差率和调速范畴有何关系?静差率和机械特性硬度为一回事吗?举个例子;不为一
5、回事;静差率为用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳固度的;机械特性硬度为用来衡量调速系统在负载变化下转速的降落的;为机械特性的斜率;如: 变压调速系统在不同转速下的机械特性为相互平行的,机械特性硬度为一样的,但为静差率却不同,空载转速高的静差率小;2-11 调速范畴与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?如只考虑一个量,其余两个量在一个量肯定的情形下另一个量就会不满意要求;2-12 转速单闭环调速系统有哪些特点?转变给定电压能否转变电动机的转速?为什么?假如给定电压不变, 调剂转速反馈系数为否能够转变转速?为什么?假如测速发电机的励磁发生了变化,系统有无克服这种干扰的才能
6、?特点:减小转速降落,降低静差率,扩大调速范畴;转变给定电压能转变电动机转速,由于转变给定电业会转变电压变化值,进而转变掌握电压,然后转变输出电压,最终转变转速;假如给定电压不变,调剂转速反馈系数为能够转变转速,由于调剂转速反馈系数会转变反馈电压,进而转变电压变化值,掌握电压,输出电压,最终转变转速;假如测速发电机的励磁发生了变化,会造成 Ce 的变化, 会影响转速, 被测速装置检测出来,再通过反馈掌握的作用,减小对稳态转速的影响;系统有克服这种干扰的才能;2-13 为什么用积分掌握的调速系统为无静差的?在转速单闭环调速系统中,当积分调剂器的输入偏差电压U=0 时,调剂器的输出电压为多少?它打
7、算于哪些因素?比例调剂器的输出只取决于输入偏差量的现状,而积分调剂器的输出就包含了输入偏差量的 全部历史; 虽然到稳态时,只要历史上有过,其积分就有肯定的数值,足以产生稳态运行所需要的掌握电压UC;2-14 在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度为否仍受给定电源和测速发电机精度的影响?为什么?受影响;由于无静差转速单闭环调速系统如给定电源发生偏移或者测速发电机精度受到影响会导致转速转变,进而反馈电压转变,使电压偏差为零,所以转速的稳态精度会受影响;2-15 在转速负反馈单闭环有静差调速系统中,当以下参数发生变化时系统为否有调剂作用?为什么?(1)放大器的放大系数Kp;(2)供电电网电压U
8、d;(3)电枢电阻Ra;(4)电动机励磁电流If;(5)转速反馈系数;第 2 页,共 45 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -最新精品文档,学问共享!(1) 放大器的放大系数Kp 发生变化时系统有调剂作用,由于Kp 发生变化时,掌握电压Uc 就会转变,然后输出电压Ud0 就会转变,转速转变,反馈电压随之转变,转变电压偏差进一步调剂输出电压和转速达到调剂作用;(2) 供电电网电压Ud 发生变化时系统有调剂作用,由于Ud 发生变化时,会使Ks 变化,进而转变输出电压和转速,反馈电压随之转变,转变电压偏差进一步调剂输
9、出电压和转速达到调剂作用;(3) 电枢电阻 Ra 发生变化时系统有调剂作用,由于Ra 发生变化时,会使电枢电路总电阻变化,使得转速转变,反馈电压随之转变,转变电压偏差进一步调剂输出电压和转速达到调剂作用;(4) 电动机励磁电流If 发生变化时系统有调剂作用,由于 If 发生变化时, 使得 Ce 变化,转速转变,反馈电压随之转变,转变电压偏差进一步调剂输出电压和转速达到调剂作用;(5) 转速反馈系数发生变化时系统有调剂作用,由于发生变化时,使反馈电压转变,转变电压偏差进一步调剂输出电压和转速达到调剂作用;2-16( 1)在转速负反馈单闭环有静差调速系统中,突减负载后又进入稳固运行状态,此时晶闸管
10、整流装置的输出电压Ud 较之负载变化前为增加.削减仍为不变?( 2)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Ud 为增加.削减仍为不变?在转速负反馈单闭环有静差调速系统中,突减负载后又进入稳固运行状态,此时转速有所增大,反馈电压增大,电压偏差减小,掌握电压减小,晶闸管整流装置的输出电压Ud 较之负载变化前减小;在无静差调速系统中,突加负载后引起动态速降时,产生电压偏差,掌握电压Uc 从 Uc1 不断上升,使电枢电压也由Ud1 不断上升,从而使转速n 在下降到肯定程度后又回升;达到新的稳态时,电压偏差又复原为零,但Uc 已从 Uc1 上升到 Uc2,使电枢电压由Ud
11、1 上升到Ud2,以克服负载电流增加的压降;所以转速为不变的,输出电压Ud 为增加的;2-17 闭环调速系统有哪些基本特点?它能削减或排除转速稳态误差的实质为什么? 基本特点:闭环,有反馈调剂作用,减小速降,降低静差率,扩大调速范畴;实质: 闭环调速系统中参数变化时会影响到转速,都会被测速装置检测出来,再通过反馈掌握的作用,减小它们对稳态转速的影响从而减小或排除转速稳态误差;习题2-1有制动电流通路的不行逆PWM 变换器 -直流电动机系统进行制动时,VT1 始终不导通; VT2导通时,电动机处于能耗制动状态;VT2 不导通时, VD1 续流,电动机处于回馈制动状态;2.2 系统的调速范畴为10
12、00100 r min ,要求静差率s=2%,那么系统答应的静差转速降为多少? 解:nnn sD(1s)10000.02 (100.98)2.04rpm第 3 页,共 45 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -最新精品文档,学问共享!系统答应的静态速降为2.04rpm ;2.3 某一调速系统,在额定负载下,最高转速特性为n0max1500rmin,最低转速特性为n0min150rmin,带额定负载时的速度降落nN15rmin,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畴有多大?系统答应的静差率为多少?解
13、: 1)调速范畴Dnmaxnmin(均指额定负载情形下)nmaxn0 maxnN1500151485nminn0minnN15015135Dnmaxnmin1485 135112)静差率snNn015 15010%2.4 直流电动机为PN=74kW、UN=220V, IN=378A, nN=1430r/min , Ra=0.023;相控整流器 内阻 Rrec=0.022;采纳降压调速; 当生产机械要求s=20%时,求系统的调速范畴; 假如 s=30%时,就系统的调速范畴又为多少?解: Ce(U NI N Ra ) nN(2203780.023) 14300.1478VrpmnI N R Ce3
14、78(0.0230.022) 0.1478115rpmDnN Sn(1s)14300.2 115(10.2)3.1DnN Sn(1s)14300.3 115(10.3)5.332.5 某龙门 刨 床工作 台 采用V-M调速 系统; 已 知直流 电动机PN60kW、U N220V 、 I N305 A、 nN1000 rmin,主电路总电阻R=0.18 、Ce=0.2V.第 4 页,共 45 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -最新精品文档,学问共享!min/r、 求:(1)当电留恋续时,在额定负载下的转速降落nN
15、 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SN 多少?(3)如要满意D=20、s5%的要求,额定负载下的转速降落nN 又为多少 .解: (1)nNI NR Ce3050.18 0.2274.5r/ min(2)SNnNn0274.5 (1000274.5)21.5%u(3) nn N S D (1s)10000.05 200.952.63 r / min2.6 有一晶闸管稳压电源,其稳态结构图如下列图,已知给定电压U *8.8V .比例调剂器放大系数 K P2 .晶闸管装置放大系数K S15 .反馈系数 =0.7;求:( 1)输出电压U d ;(2)如把反馈线断开,U d 为何
16、值?开环时的输出电压为闭环为的多少倍?(3)如把反馈系数减至 =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) UKK U *(1KK)2158.8 (12150.7)12Vdpsups(2) U d8.8215264V 、开环输出电压为闭环的22 倍U*(3) uU d (1K p K s)K p K s12(12150.35) (215)4.6V2.7 某闭环调速系统的调速范畴为1500r/min150r/min,要求系统的静差率s5% ,那么系统答应的静态速降为多少?假如开环系统的静态速降为100r/min ,就闭环系统的开环放大倍数应有多大?解:1) Dn N
17、 s/nN 1s1015002% /nN98%nN15002% / 98%103.06r / min2) Knop /ncl1100 / 3.06131.72.8 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8 r/min ,假如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,调速范畴可以扩大多少倍?解:nop1Kncl1158128第 5 页,共 45 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -最新精品文档,学问共享!假如将开环放大倍数提高到30、 就速降为:nclnop / 1K1
18、28 / 1304.13rpm在同样静差率要求下,D 可以扩大n cl1 /n cl 21.937 倍2.9 有一 V-M 调速系统:电动机参数PN=2.2kW、 U N=220V、 IN=12.5A、 n N=1500 r/min ,电枢电阻 Ra=1.5,电枢回路电抗器电阻RL=0.8,整流装置内阻Rrec=1.0、触发整流环节的放大倍数 Ks=35;要求系统满意调速范畴D=20,静差率S<=10%;(1)运算开环系统的静态速降nop 和调速要求所答应的闭环静态速降n cl ;(2)采纳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图;(3)调整该系统参数,使当Un*=15V
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