电力拖动自动控制系统第4版复习要点
复习提示：
1.在使用本复习题（要点）之前，务必要将教材的相关章节至少通读2遍以上，以免造成知识不系统、不连贯。切记！切记！
2.本复习题（要点）覆盖了《运动控制系统》考试所要求的所有知识点，要求理解加记忆，但这绝不是考试原题。切记！
3.有些是书中例题和课后习题。
第2章 转速反馈控制的直流调速系统
1 直流电机主要有哪几种基本调速方法?通过性能比较，你认为哪一种方法最好？ 答：直流电动机稳态表达式
Φ
-=
e K IR U n
式中:n —转速（r/min ）,U —电枢电压（V ）,I —电枢电流（A ）,R —电枢回路总电阻（Ω）,Φ—励磁磁通（Wb ）,e K —电动势常数。
直流电机主要有三种基本调速方法：调节电枢供电电压 U ，减弱励磁磁通 Φ，改变电枢回路电阻 R 。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
2 常用的可控直流电源主要有哪些？ 答：常用的可控直流电源有以下三种：
（1）旋转变流机组——用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。 （2）静止式可控整流器——用静止式的可控整流器，以获得可调的直流电压。 （3）直流斩波器或脉宽调制变换器——用恒定直流电源或不控整流电源供电，利用电力电子开关器件斩波或进行脉宽调制，以产生可变的平均电压。
3．静差率s 与空载转速n 0的关系如何?
答：静差率s 与空载转速n 0成反比，n 0下降，s 上升。所以检验静差率时应以最低速时的静差率 min
o n n s ?=为准。
5转速控制的要求是什么？
答：1）调速-在一定的最高转速和最低转速的范围内，分档的或平滑的调节转速。
2）稳速-以一定的精度在所需转速上稳定运行，在各种可能的干扰下不允许有过大的转速波动，以确保产品质量。
3）加、减速-频繁起、制动的设备要求尽量快的加、减速以提高生产率；不宜经受剧烈速度变化的机械则要求起、制动尽量平稳。
6 解释反馈控制规律？ 答（1）被调量有静差 （2）抵抗扰动与服从给定
（3）系统精度依赖于给定和反馈检测精度
7 闭环空载转速cl n 0比开环空载转速op n 0小多少? 答： cl n 0是op n 0的1/（1+K ）。
8 试说明转速负反馈调速系统工作原理。
答：转速负反馈直流调速系统由转速给定、转速调节器ASR 、触发器GT 、晶闸管变流器VT 、测速发电机TG 等组成；
当电动机负载T L 增加时，电枢电流I d 也增加，电枢回路压降增加，电动机转速下降，
则转速反馈电压n U 也相应下降，而转速给定电压*n U 不变，n n n U U U -=?*增加。转速调节
器ASR 输出c U 增加，使控制角α 减小，晶闸管整流装置输出电压d U 增加，于是电动机转速便相应自动回升，其调节过程可简述为：
上述过程循环往复，直至0
=?U 为止。
9下图带转速负反馈的闭环直流调速系统原理图，各部件的名称和作用。
)(≠?↑
↑↑→↑→↑→
↑→?↑→↓→↑→+↑→↑→∑U n U U U U
n R R I I T d c fn
d d d L α
答： 1）比较器： 给定值与测速发电机的负反馈电压比较，得到转速偏差电压n U ?。 2）比例放大器A ：将转速偏差电压n U ?放大，产生电力电子变换器UPE 所需的控制电压c U 。 3）电力电子变换器UPE ：将输入的三相交流电源转换为可控的直流电压d U 。 4）M 电机：驱动电机。
5）TG 发电机：测速发电机检测驱动电机的转速。
6）电位器：将测速发电机输出电压降压，以适应给定电压幅值*n U 。
10 说明单闭环调速系统能减少稳态速降的原因，改变给定电压或者调整转速反馈系数能否改变电动机的稳态转速?为什么?
答：负反馈单闭环调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。
稳态转速为：
cl
cl e d e n
S P n n K C R I K C U K K n ?-=+-
+=
0*
)
1()
1(
从上式可可得：改变给定电压能改变稳态转速；调整转速反馈系数，则e
s p C K K K α=也
要改变，因此也能改变稳态转速。
11闭环系统静特性的定义？与开环系统比较有何特点？
答（1）定义：表示闭环系统电动机转速与负载电流的稳态关系。
)
1()
1(*
K C R I K C U K K n e d e n
S P +-
+=
（2）特点：
1）闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬的多，
2）如果比较同一N 0的开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小的多。 3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围。 4）要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器。
12 闭环控制系统具有良好的抗扰能力和控制精度的原因？
答：闭环控制系统是建立在负反馈基础上，按偏差进行控制。当系统中由于某种原因使被控量偏离希望值而出规偏差时，必定产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控制量与希望值趋于一致，所以闭环控制系统具有良好的抗扰动能力和控制精度。
13反馈控制系统为什么极性不能接错？
答：控制系统一般都是负反馈系统。如果错接成正反馈系统，对调速系统造成超速“飞车”或振荡等故障，后果非常严重。
14 有静差系统与无差系统的区别？
答：根本区别在于结构上(控制器中)有无积分控制作用，PI 控制器可消除阶跃输入和阶跃扰动作用下的静差，称为无静差系统，P 控制器只能降低静差，却不能消除静差，故称有静差系统。
15比例积分(PI)调节器的特点 ？
答： PI 调节器的输出电压U c 由两部分组成。第一部分K P U i 是比例部分，第二部分
dt
U T i l
?1是积分部分。当t =0突加U i 瞬间，电容C 相当于短路，反馈回路只有电阻R f ，此时相当于P 调节器，输出电压i p o U K U -=，随着电容C 被充电开始积分，输出电压U c 线性增加，只要输入U i 继续存在，U c 一直增加饱和值（或限幅值）为止。
16 PID 控制各环节的作用是什么? 答：PID 控制器各环节的作用是：
(l) 比例环节P ：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦出现，控制器立即产生控制作用，以便减少偏差，保证系统的快速性。
(2) 积分环节I ：主要用于消除静差，提高系统的控制精度和无差度。
(3) 微分环节D ：反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号变得过大之前，在系统中引入一个早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
17下图为带电流截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图，说明电流截止负反馈的工作原理，及这种调速系统的静特性特点？
答：当 I d ≤ I dcr 时，电流负反馈被截止，静特性和只有转速负反馈调速系统的静特性式相同，现重写于下)
1()
1(*
K C R I K C U K K n e d e n
S P +-
+=
当 I d > I dcr 时，引入了电流负反馈，静特性变成
)
1()()
1()
(*K C I R K K R K C U U
K K n e d
s s p e com n
s p ++-
++=
特点：
（1）电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻s s p R K K ，因而稳态速降极大，特性急剧下垂。
（2）比较电压 com U 与给定电压*n U 的作用一致，好象把理想空载转速提高到
)
1()
('*
0K C U U K K n e com n s p ++=
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？为 什么？试说明理由。
答：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。
19光电式旋转编码器的数字测速方法主要有哪几种？各用于何种场合？
答：采用中光电式旋转编码器的数字测速方法主要有M 法测速，T 法测速，M/T 法测速，M 法适用于测高速，T 法适用于测低速，M/T 法即适用于测低速，又适用于测高速。 （2-4）
为什么 PWM —电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM —电动机系统在很多方面有较大的优越性： （1） 主电路线路简单，需用的功率器件少。
（2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。 （3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达 1：10000 左右。
（4） 若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。 （5） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
（6） 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 （2-11）
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”？
答：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min
max n n D =
其中，max n 和min 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0
n n s N ?=
或用百分比表示 %1000
??=
n n s N
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N n 则N
N N n n n n n s ?+?=
?=
min 0
∴s
n s n s n n N
N N ?-=
?-?=
)1(min
)
1(min
max s n s
n n n D N N -?=
=
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，N n ?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。 （2-12）
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？为什么？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？
答：（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。 （2-13）
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0=?U 时，调节器的输出电压是多少？它取决于那些因素？
答：在动态过程中，当n U ?变化时，只要其极性不变，积分调节器的输出c U 便一直增长；
只有达到n n
U U =*
，0=?n U 时，c U 才停止上升；不到n U ?变负， c U 不会下降。当0=?n U 时，c U 并不是零，而是一个终值；如果n U ?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0=?n U ，但历史上有过n U ? ，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 c U 。 （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？并说明理由。
答：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。 （2-15）
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？（1）放大器的放大系数 p K ；（2）供电电网电压；（3）电枢电阻a R ；（4）电动机励
磁电流；（5）电压反馈系数γ。
答：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p K 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 a R 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。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。
（例题2-1 ）
某直流调速系统电动机额定转速为N n =1430r/min ，额定速降N n ?=115r/min ，当要求静差率s ≤30%时，允许多大的调速范围？如果要求静差率s ≤20%，则调速范围是多少？如果希望调速范围达到10，所能满足的静差率是多少？ 解：在要求s ≤ 30%时，允许的调速范围为
若要求s ≤ 20%，则允许的调速范围只有
3
.5)
3.01(1153.01430)
1(=-??=
-?=
s n s n D N N 1
.3)
2.01(1152.01430=-??=
D
若调速范围达到10，则静差率只能是
（例题2-2 ）
某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW ，220V ，305A ，1000r/min ，采用V -M 系统，主电路总电阻R =0.18Ω，电动机电动势系数C e =0.2V min/r 。如果要求调速范围D=20，静差率s ≤5%，采用开环调速能否满足？若要满足这个要求，系统的额定速降
N
n ?最多能有多少？
解：当电流连续时，V -M 系统的额定速降为
开环系统在额定转速时的静差率为
如要求 20=D ，%5≤s ，即要求
（例题2-3 ）
在例题2-2中，龙门刨床要求D =20，s ≤5%，已知 K s =30，σ= 0.015Vmin/r ，C e =0.2Vmin/r ，采用比例控制闭环调速系统满足上述要求时，比例放大器的放大系数应该有多少？ 解：
已知开环系统额定速降为op n ? =275 r/min ， 闭环系统额定速降须为≤?cl n 2.63 r/min ， 由式K
n n op cl +?=?1可得6.103163
.22751=-≥
-??=
cl
op n n K
则得46
2
.0/015.0306.103/=?≥
=
e
s p C K K
K α
%
6.44446.0115
10143011510==?+?=
?+?=
N
N N n D n n D s 3050.18
=275r/min
0.2
dN N e
I R n C ??=
=
2750.21621.6%
1000275
N N N N
n s n n ?=
=
==+?+10000.05 2.63/min
(1)
20(10.05)
N N n s n r D s ??=
≤
=-?-
即只要放大器的放大系数等于或大于46。
（例题2-4 ）
在例题2-3中，系统采用的是三相桥式可控整流电路，已知电枢回路总电阻Ω
=18.0R ，电
感量=L 3mH ，系统运动部分的飞轮惯量2
2
60m N GD ?=，试判别系统的稳定性。
解：电磁时间常数s
R
L T l 0167.018
.0003.0==
=
机电时间常数s C C R GD T m
e m
075.02
.030
2.037518.0603752
=??
??=
=
π
晶闸管装置的滞后时间常数为s T s 00167.0= 为保证系统稳定，应满足的稳定条件：
5.4900167
.00167.000167
.0)00167.00167.0(075.0)(2
2
=?++?=
++<
s
l s
s l m T T T T T T K
闭环系统的动态稳定性和例题2-3中稳态性能要求6.103≥K 是矛盾的。
（例题2-5 ）
在上题的闭环直流调速系统中，若改用全控型器件的PWM 调速系统，电动机不变，电枢回路参数为：Ω
=1.0R
，=L 1mH ，44=s K ，PWM 开关频率为8kHz 。按同样的稳态性能指
标D =20，s ≤5%，该系统能否稳定？如果对静差率的要求不变，在保证稳定时，系统能够达到的最大调速范围有多少？ 解：
电磁时间常数s
R L T l 01.01
.0001.0===
机电时间常数s C C R GD T m
e m
0417.02
.030
2.03751
.0603752
=??
??=
=
π
晶闸管装置的滞后时间常数为s
T s
000125.08000
1==
为保证系统稳定，应满足的稳定条件：
按照稳态性能指标 、 要求 4
.339000125
.001.0000125
.0)000125.001.0(0417.0)(2
2
=?++?=
++<
s
l s
s l m T T T T T T K 5%
s ≤20D =
（见例题1-2）
PWM 调速系统能够在满足稳态性能指标要求下稳定运行。 若系统处于临界稳定状况，
2.63r/min cl
n ?≤3050.1
152.5r/m in
0.2N op e
I R
n C ??=
=
=152.511572.63
op cl n K n ?=-≥-=?4.339=K min
/45.04
.33915.1521r K
n n op cl =+=
+?=
?10000.05117
(1)
0.45(10.05)
N cl cl n s D n s ?=
=
=?--
第3章 转速、电流反馈控制的直流调速系统
1 转速电流双闭环系统中，转速调节器、电流调节器的作用?
答：转速调节器和电流调节器的作用： (1) 转速调节器ASR 的作用：
1）转速n 跟随转速给定电压*
n U 变化，稳态无静差。
2) 突加负载时转速调节器ASR 和电流调节器ACR 均参与调节作用，但转速调节器ASR 处于主导作用，对负载变化起抗扰作用。 3）其输出电压限幅值决定允许最大电流值。 (2) 电流调节器ACR 的作用
1) 起动过程中保证获得允许最大电流。
2) 在转速调节过程中，使电流跟随其电流给定电压*n U 变化。
3) 电源电压波动时及时抗扰作用，使电动机转速几乎不受电源电压波动的影响。 4) 当电动机过载、堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到安全保护作用。
2 在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网电压波动与负载扰动时，哪个调节器起主要调节作用?
答：电网电压波动时，ACR 起主要调节作用；负载扰动时，ASR 起主要抗扰调节作用。
3下图为双闭环直流调速系统的稳态结构图，如果要改变双闭环有静差V -M 系统的转速，可调节什么参数?改变转速调节器放大系数p K 触发整流环节放大系数s K 和改变转速反馈系数 能行否?如果要改变堵转电流应调节什么参数?
α-转速反馈系数β-电流反馈系数
答：要改变转速，可以调节给定电*
U或转速反馈系数α。，要改变堵转电流，应调节转速
n
调节器的限幅值*
U或改变电流反馈系数β
i
4 转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是什么？
答：转速、电流双闭环调速系统的起动过程特点是：
1) 饱和非线性控制
ASR饱和，转速环开环，恒值电流调节的单闭环系统；
ASR不饱和，转速环闭环，无静差调速系统.
2）准时间最优控制，恒流升速可使起动过程尽可能最快。
3）转速超调：只有转速超调才能使ASR退饱和。
5下图为转速、电流反馈控制直流调速系统原理图，ASR、ACR均采用PI调节器。（1）突增负载后又进入稳定运行状态，则ACR的输出电压
U、变流装置输出电压d U，电动机转速n，
c
较之负载变化前是增加、减少，还是不变？为什么？（2）如果速度给定*
U不变时，要改
n
变系统的转速，可调节什么参数？
答：(1)
c
n c U U K U K R
I U C K R
I n C U I T n c s d s
dL n e s
L e c dL L ==↑
=↑→+=
+=↑→↑→,*
*
(2) 因为,
,*
*α
αn
n n
U n n U U =
==所以调节α可以改变转速n 。
6 直流调速系统有哪些主要性能指标?
答：直流调速系统主要性能指标包括静态性能指标和动态性能指标两个部分。
静态主要性能指标有调速范围D 、静差率s 、N n ?。动态性能指标分成给定控制信号和扰动信号作用下两类性能指标。给定控制信号作用下的动态性能指标有上升时间r t ，调节时间
s
t (亦称过滤过程时间)和超调量%σ。扰动信号作用下的动态性能指标有最大动态速降
max
n ?、恢复时间v t 。
7调节器的设计过程可以简化为哪两步? 答：1.选择调节器的结构
2.选择调节器的参数
8转速、电流双闭环调速系统中分别按什么典型型系统进行设计？为什么？ 答：转速环按典型（II ）型系统设计，抗扰能力(强)，稳态（无静差）。
电流环按典型（I ）型系统设计，抗扰能力(稍差)，超调 （小）。
9 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？
答：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。 （3-6）
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n K 行不行？改变电力电子变换器的放大倍数s K 行不行？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？
答：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
0*
n n U U n n αα===
因此 转速 n 是由给定电压*
n U 决定的；改变转速反馈系数也可以改变电动机转速。改变转速调节器的放大倍数n K 和电力电子变换器的放大倍数s K 不可以。 （3-7）
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多少？为什么？
答：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*
im U 决定了电流给定电压的最大值；电流调节器 ACR 的输出限幅电压cm U 限制了电力电子变换器的最大输出电压dm U 。 （3-9）
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。
答：（1）转速、电流双闭环调速系统在稳态工作点上，转速n 是由给定电压*
n U 决定的。
ASR 的输出量 *i U 是由负载电流dL I 决定的。控制电压c U 的大小则同时取决于n 和d I ，或
者说，同时取决于*
n U 和 dL I 。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。
（2）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s s p R K K ，因而稳态速降极大，特性急剧下垂；比较电压com U 与给
定电压 *n U 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ASR 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）在单闭环调速系统中，电网电压扰动的作用点离被调量较远，调节作用受到多个环节的延滞，因此单闭环调速系统抵抗电压扰动的性能要差一些。双闭环系统中，由于增设了电流内环，电压波动可以通过电流反馈得到比较及时的调节，不必等它影响到转速以后才能反馈回来，抗扰性能大有改善。
第5 章 基于稳态模型的异步电动机调速系统
1 异步电动机从定子传入转子的电磁功率m P 中，有一部分是与转差成正比的转差功率s P 根据对 s P 处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。
答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类 。
转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，降电压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速属于这一类。在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。
转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，绕线电机串级调速或双馈电机调速属于这一类。无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。
转差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，变极对数调速、变压变频调速属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。
2异步交流电机变频器上电压和频率为什么要协调控制？
答：在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量 Φm 为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。在交流异步电机中，磁通 Φm 由定子和转子磁势合成产生，因为有m N s 1g Φ44.4S k N f E =，此式可知，只要控制好 E g 和 f 1 ，便可达到控制磁通Φm 的目的。
3 在电动机调速时，为什么要保持每极磁通量为额定值不变?对直流电机和交流异步电机，分别采用什么方法使电机每极的磁通恒定?
答：异步电动机的气隙磁链在每相定子中的感应电动势m Ns s g k N f E Φ=144.4
如果使
c
f E
g =1
气隙磁链保持不变，要保持直流电机的磁通恒定，因为其励磁系统是独
立的，只要对电枢反应的补偿合适，容易做到保持磁通恒定。要保持交流异步电机的磁通恒定，必须采用恒压频比控制。
4简述恒压频比控制方式。
答：绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压g s E U ≈ ，则得
C f U
s
=1
。这是恒压频比的控制方式。但是，
在低频时 s U 和g E 都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压 s U 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。
5 下图为异步电动机在不同控制方式下的机械特性，交流异步电动机的恒压频比控制有哪三种方式?试就其实现难易程度、机械特性等方面进行比较。
a ）恒压频比控制
b ）恒定子磁通控制
c ）恒气隙磁通控制
d ）恒转子磁通控制
答：
c
f E
g =1
，气隙磁链在每相定子中的感应电动势/输入频率为恒值，机械特性非线性，难
实现，加定子电压补偿的目标，改善低速性能。max T ，m n 与频率无关，机械特性平行，硬度相同，类似于直流电动机的降压调速，属于恒转矩调速。
c
f U =1
1，定子相电压/输入频率为恒值，1U 定子相电压，机械特性非线性，易实现。1
f
接近额定频率时，max T 变化不大，1f 的降低，max T 变化较大，在低速时甚至拖不动负载。实际上
c
f U =1
1，由于频率很低时定子电阻损耗相对较大， 不可忽略，故必须进行定子电压
补偿。
c
f E =1
r ，转子磁链在每相定子中的感应电动势/输入频率为恒值，r E 转子磁链在每相定
子中的感应电动势(忽略转子电阻损耗)转子磁链恒值，机械特性线性，稳态性能和动态性能好，最难实现。这是矢量控制追求的目标。
6 交流异步电动机变频调速系统在基速以上和基速以下分别采用什么控制方法，磁通、转矩、功率呈现怎样的变化规律?
答：恒磁通调速(基频以下) c
f U =1
1，并补偿定子电阻损耗。恒功率调速(基频以上)升高电源
电压时不允许。
在频率上调时，只能保持电压不变。
频率越大，磁通就越小，类似于直流电动机的弱磁增速。
7 交流异步电动机变频调速系统的控制方式主要有哪两种？
答：交流异步电动机变频调速系统的控制方式主要有两种：有恒磁通控制和恒功率控制两种，其中恒磁通控制又称恒转矩控制。
8 什么是脉冲宽度调制（PWM ）?
电力拖动试题库带答案
《电力拖动控制线路与技能训练》教学大纲及复习习题库 版本：中国电力出版社 主编：程建龙 定价：29.80元 适用班级：13电大二 代课人：田芳于长超 出题人：田芳于长超 制定时间：2014年 审核人：
电力拖动》教学大纲 第一章异步电动机的基本控制线路及常用低压电器 掌握：低压电器的使用维护、型号命名、选择、安装。掌握手动、点动、连续等常规电路的原理、分析方法。 重难点：低压电器的范围及应用、低压电器的分类、常用低压配电电器及其使用注意事项、常用低压控制电器及其使用注意事项，电路原理分析。 第二章直流、同步电动机基本控制线路及控制线路设计方法了解：直流电动机的结构与原理 重难点：他励直流电动机的基本控制线路 删除：并励直流电动机的基本控制线路、串励直流电动机的基本控制线路第三章常用机械的电气控制线路 了解：常用控制线路电路分析、生产机械电器控制设备的维护及检修方法。重难点：生产机械电器控制设备的原理分析。 第四章电动机的自动调速及其调试与维修概述（删除）
电力拖动试题库 重点部分 绪论 一、填空 1、电源分交流电源和（）。 二、名词解释 2、电力拖动 三、简答 3、电力拖动装置一般由哪几部分组成？ 4、电力拖动装置中电动机的作用是什么？ 5、按电动机的组合数量来分，电力拖动的发展经历了哪几个阶段？ 第一章异步电动机的基本控制线路及常用低压电器 第一节三相异步电动机的手动正转控制线路 一、填空 6、低压断路器类型品种很多，常用的有（）、框架式、（）、漏电保护式。 7、低压熔断器广泛用于低压配电系统和控制系统中，主要用作（）保护。 8、低压熔断器在使用时（）联在被保护的电路中。 9、负荷开关分为（）负荷开关和封闭式负荷开关两种。 10、负荷开关一般在照明电路和功率小于（） KW的电动控制线路中。 11、低压断路器又称（）。 13、低压控制电器依靠人力操作的控制电器称为 ( ) 。 14、低压控制电器根据信号能自动完成动作的称为 ( ) 。 15、断路器的文字符号是 ( ) 。 17、熔断器文字符号是（）。 18、负荷开关分为（）负荷开关和封闭式负荷开关两种。 19、开启式负荷开关文字符号是（）。 20、封闭式负荷开关文字符号是（）。 21、组合开关文字符号是（）。
智慧树知到《电力拖动自动控制系统》章节测试答案
智慧树知到《电力拖动自动控制系统（黑龙江联盟）》章节测试答案 第一章 1、不属于电力拖动自动控制系统构成单元的是（）。 A.电动机 B.功率放大与变换装置 C.柴油机 D.传感器 答案: 柴油机 2、电动机转速与转角控制的根本是（）控制，但同时也需要做好（）控制。 A.磁链、转矩 B.转矩、磁链 C.电流、转速 D.转速、电流 答案: 转矩、磁链 3、直流电力拖动控制系统和交流电力拖动控制系统比较，（）流电力拖动控制系统的数学模型简单；（）流电力拖动控制系统调节器的设计简单。 A；B；C；D。 A.直、交 B.交、直 C.直、直 D.交、交 答案: 直、直 4、船舶电力推进是通过（）拖动螺旋桨的系统。 A.柴油机 B.汽轮机
C.燃气轮机 D.电动机 答案: 电动机 5、（）电动机的转速与电源频率保持严格对应关系，机械特性硬。 A.直流 B.异步 C.同步 D.永磁 答案: 同步 6、典型机械负载中，起重机提升重物属于（）负载。 A.反抗性恒转矩 B.位能性恒转矩负载 C.通风机类 D.恒功率负载 答案: 位能性恒转矩负载 7、典型机械负载中，船舶螺旋桨属于（）负载。 A.反抗性恒转矩 B.位能性恒转矩负载 C.通风机类 D.恒功率负载 答案: 通风机类 8、根据转速-转矩四象限，电动机在第四象限为（）状态。 A.正向电动 B.反向电动 C.正向制动
D.反向制动 答案: 反向制动 9、转速-转矩四象限中的第三象限，电动机电磁转矩与转速方向相（），为（）性质。 A.同、驱动 B.反、驱动 C.同、制动 D.反、制动 答案: 同、驱动 10、根据运动方程式，转速变化是因为（）。 A.电磁转矩为驱动转矩 B.电磁转矩为制动转矩 C.电磁转矩等于阻转矩 D.电磁转矩不等于阻转矩 答案: 电磁转矩不等于阻转矩 第二章 1、直流调速系统要求一定范围内无级平滑调速，以（）调速方式为最好。 A.电枢回路串电阻 B.降低电枢电压 C.降低励磁电压 D.励磁回路串电阻 答案: 降低电枢电压 2、V-M直流调速系统中采用了平波电抗器来抑制电流脉动，改善（）问题。 A.轻载时电流断续 B.低速时的高次谐波 C.堵转时电流过大
《电力拖动》试题库
华山技校《电力拖动》试题库 一、填空题 1、位置开关就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得自动控制电器。 2、除照明与电加热电路外,熔断器一般不宜用作过载保护电气,主要用于短路保护。。 3、安装线槽时,应做到横平竖直、排列整齐均匀、安装牢固与便于走线等。 4、要求几台电动机得启动或停止必须按一定得先后顺序来完成得控制方式,叫电动机得顺序控制。 5、能够在两地或多地控制同一台电动机得控制方式叫电动机得多地控制。对多地控制,只要把各地得启动按钮并联、停止按钮串联就可以实现。 6、通常规定:电源容量在180KVA以上,电动机容量在7KW以下得三相异步电动机可以采用直接启动。 7、常见得降压启动方法有四种分别就是: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。 8、所谓制动,就就是给电动机一个与转动方向相反得转矩使它迅速停转或限制其转速。制动方法一般有两类:机械制动与电力制动。 9、改变异步电动机得磁极对数调速称为变极调速,它就是有级调速,且只适用于笼型异步电动机。 10、继电器主要由感测机构、中间机构与执行机构三部分组成。 11、利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转得方法叫机械制动。机械制动常用得方法有电磁抱闸制动器制动与电磁离合器制动。 12、布线时,严禁损伤导线线芯与绝缘。 13、时间继电器就是一种利用电磁原理或机械动作原理来实现触头延时闭合或分断得自动控制电器。
14、通电试车完毕,停转,切断电源。先拆除三相电源线,再拆除电动机线。 15、使电动机在切断电源停转得过程中,产生一个与电动机实际旋转方向相反得电磁力矩(制动力矩),迫使电动机迅速制动停转得方法叫做电力制动。 16、电力制动常用得方法有反接制动、能耗制动、电容制动与再生发电制动等。 17、热继电器得复位方式有自动与手动两种。 18、当电动机切断交流电源后,立即在定子绕组得任意两相中通人直流电迫使电动机迅速停转得方法叫能耗制动,又称动能制动。 19、当电动机切断交流电源后,立即在电动机定子绕组得出线端接入电容器来迫使电动机迅速停转得方法叫电容制动。 20、再生发电制动就是一种比较经济得制动方法,制动时不需要改变线路即可从电动运行状态自动地转入发电制动状态,把机械能转换成电能,再回馈到电网。 21、电动机在运行得过程中,常用得保护措施有短路保护、过载保护过电流保护、过压保护、失压保护、断相保护等。 22、在电动机控制线路中,实现短路保护得电器就是熔断器与低压断路器。 23、在电动机控制线路中,实现过载保护得电器就是热继电器 24、在电动机控制线路中,实现欠压保护得电器就是接触器与电磁式电压继电器 25、在电动机控制线路中,实现失压保护得电器就是接触器与中间继电器 26、在电动机控制线路中,实现过流保护常用得电器就是电磁式过电流继电器 27、选择与设置保护装置得目得不仅使电动机免受损伤,而且还应使电动机得到充分得利用 28、电动机按其安装方式不同可分为卧式与立式两种。在一般情况下应选用卧式电动机。 29、电动机按轴伸个数分为单轴伸与双轴伸两种。 30、电动机按防护形式分为开启式、防护式、封闭式与防爆式四种 31、根据工作电压得高低,电器可分为高压电器与低压电器。 32、工作在额定电压交流1200Ｖ及以下或直流 1500Ｖ及以下得电器称为低压电器。
智能控制第八章课后习题答案
1.什么叫产生式系统？它由哪些部分组成？试举例略加说明。 答：如果满足某个条件，那么就应当采取某些行动，满足这种生产式规则的专家系统成为产生式系统。 产生式系统主要由总数据库，产生式规则和推理机构组成。 举例：医疗产生式系统。 2.专家系统有哪些部分构成？各部分的作用如何？专家系统它具体有哪些特点和优点？ 答：知识库：知识库是知识的存储器，用于存储领域专家的经验性知识以及有关的事实、一般常识等。知识库中的知识来源于知识获取机构，同时它又为推理提供求解问题所需的知识。推理机：推理机时专家系统的思维机构，实际上是求解问题的计算机软件系统，综合推理机的运行可以有不同的控制策略。 数据库：它是用于存放推理的初始证据、中间结果以及最终结果等的工作存储器。 解释接口：它把用户输入的信息转换成系统内规范化的表现形式，然后交给相应的模块去处理，把系统输出的信息转换成用户易于理解的外部形式显示给用户，回答提出的问题。 知识获取：知识获取是指通过人工方法或机器学习的方法，将某个领域内的事实性知识和领域专家所特有的经验性知识转化成计算机程序的过程。对知识库的修改和扩充也是在系统的调试和验证中进行，是一件困难的工作。 专家系统的特点：具有专家水平的专门知识，能进行有效的推理，专家系统的透明性和灵活性，具有一定的复杂性与难度。 3.在专家系统中，推理机制，控制策略和搜索方法是如何定义的，它们之间存在什么样的关系？ 答：推理机制是根据一定的原则从已有的事实推出结论的过程，这个原则就是推理的核心。专家系统的自动推理是知识推理。而知识推理是在计算机或者智能机器中，在知识表达的基础上，进行机器思维，求解问题，实现知识推理的智能操作过程。在专家系统中，可以依据专家所具有的知识的特点来选择知识表示的方法，而只是推理技术同知识方法有密切的关系。 控制策略求解问题的策略，是推理的控制策略。而控制策略包括推理方向、推理路线、冲突消解策略等，按推理进行的路线与方向，推理可分正向推理、反向推理、混合推理。 搜索方法：推理机时用于对知识库中的知识进行推理来得到结论的思维机构。 三者关系：推理机制，控制策略（推理机构）和搜索方法三者都属于推理范畴，是一个整体。只是执行顺序不同而已。 4.设计专家控制器时应考虑哪些特点？专家控制系统的一般结构模型为何？ 答：设计控制器的一般原则：多样化的模型描述，在线处理的灵活性，灵活性的控制策略，
《电力拖动自动控制系统》参考问题详解
《电力拖动自动控制系统》参考答案： 第一章 一、填空题： 1.答案：静止可控整流器直流斩波器 2.答案：调速围静差率. 3.答案：恒转矩、恒功率 4.答案：脉冲宽度调制 二、判断题： 答案：1.×、2. √、 三、问答题： 1.答案：生产机械的转速n与其对应的负载转矩T L的关系。1.阻转矩负载特性； 2.位转矩负载特性； 3.转矩随转速变化而改变的负载特性，通风机型、恒功率、转矩与转速成比例； 4.转矩随位置变化的负载特性。 2.答案：放大器的放大系数K p，供电电网电压，参数变化时系统有调节作用。电压负反馈系统实际上只是一个自动调压系统，只有被反馈环包围部分参数变化时有调节作用。 3.答案：U d减少，转速n不变、U d增加。 4.答案：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。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，称作转差率。静态速降值一定，如果对静差率要求越严，值越小时，允许的调速围就越小。 5.答案：反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。系统能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用。但完全服从给定作用。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。可见，测速发电机的励磁量发生变化时，系统无能为力。 6.答案：采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，原因是积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。可以实现无静差调速。 四、计算题： 1.答案：开环系统的稳态速降：354.33r/min；满足调速要求所允许的稳态速降：8.33r/min；闭环系统的开环放大系数：41.54 2.答案：42.5N?M， 3.41N?M 3.答案：T=62.92N?M，n=920r/min，cosФ=0.78 4.答案：α=0。时n0=2119r/min, α=30。时n0=1824r/min，α=31.1。，cosФ=0.82，s=0.0395。 5.答案：D=4.44，s=0.048，Δn=5.3r/min。 6.答案：系统允许的稳态速降：3.06r/min，开环放大系数：31.7 7.答案：系统的开环放大系数从4.7变为17.9 8.答案：s=0.86，Δn cl=5.56r/min，K p=27.8，α=0.0067V?min/r。 9.答案：调速围D=10，允许静差率s=10%。 10.答案：允许的静态速降Δn cl=3.06r/min，闭环系统的开环放大系数K=31.7。 第二章 一、填空题： 1.跟随抗扰环ACR 外环ASR 2.典型Ⅰ型典型Ⅱ型
电力拖动试题库带答案(2020年九月整理).doc
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电力拖动试题库 重点部分 绪论 一、填空 1、电源分交流电源和（）。 二、名词解释 2、电力拖动 三、简答 3、电力拖动装置一般由哪几部分组成？ 4、电力拖动装置中电动机的作用是什么？ 5、按电动机的组合数量来分，电力拖动的发展经历了哪几个阶段？ 第一章异步电动机的基本控制线路及常用低压电器 第一节三相异步电动机的手动正转控制线路 一、填空 6、低压断路器类型品种很多，常用的有（）、框架式、（）、漏电保护式。 7、低压熔断器广泛用于低压配电系统和控制系统中，主要用作（）保护。 8、低压熔断器在使用时（）联在被保护的电路中。 9、负荷开关分为（）负荷开关和封闭式负荷开关两种。 10、负荷开关一般在照明电路和功率小于（）KW的电动控制线路中。 11、低压断路器又称（）。 13、低压控制电器依靠人力操作的控制电器称为( ) 。 14、低压控制电器根据信号能自动完成动作的称为( ) 。 15、断路器的文字符号是( ) 。 17、熔断器文字符号是（）。 18、负荷开关分为（）负荷开关和封闭式负荷开关两种。 19、开启式负荷开关文字符号是（）。 20、封闭式负荷开关文字符号是（）。 21、组合开关文字符号是（）。
电力拖动基础(画题)课后题
第二章电力拖动系统的动力学 选择以下各题的正确答案。 (1) 电动机经过速比j =5的减速器拖动工作机构, 工作机构的实际转矩为20N·m, 飞轮矩为1N·m,不计传动机构损耗, 折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为。 A. 20N·m,5N·m B. 4N·m,1N·m C. 4N·m,·m D. 4N·m,·m E. ·m,·m F. 100N·m,25N·m (2) 恒速运行的电力拖动系统中, 已知电动机电磁转矩为80N·m,忽略空载转矩, 传动机效率为, 速比为10, 未折算前实际负载转矩应为。 A. 8N·m B. 64N·m C. 80N·m D. 640N·m E. 800N·m F. 1000N·m (3) 电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/ min, 工作机构转速为100r/ min, 传动效率为, 工作机构未折算的实际转矩为120N·m, 电动机电磁转矩为20N·m, 忽略电动机空载转矩, 该系统肯定运行于。( ) A. 加速过程 B. 恒速 C. 减速过程 答(1) 选择D。因为转矩折算应根据功率守恒原则。折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比,为4N·m;飞轮矩折算应根据动能守恒原则, 折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方, 为·m。 (2) 选择D。因为电力拖动系统处于恒速运行, 所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平衡,为80N·m, 根据功率守恒原则,实际负载转矩为80N·m××10=640N·m (3) 选择A。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为120N·m /×100(r/ min)/1000(r/ min)=40/3N·m小于电动机电磁转矩,故电力拖动系统处于加速运行过程。 电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担 答电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担,传动机构损耗转矩ΔT与切削转矩对电动机来讲是同一方向的, 恒速时, 电动机输出转矩T2 应等于它们二者之和。 起重机提升重物与下放重物时, 传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担提升或下放同一重物时,传动机构损耗的转矩一样大吗传动机构的效率一样高吗 答起重机提升重物时, 传动机构损耗转矩ΔT由电动机负担;下放重物时,由于系统各轴转向相反, 性质为摩擦转矩的ΔT方向改变了,而电动机电磁转矩T及重物形成的负载转矩方向都没变,因此ΔT由重物负担。提升或下放同一重物时,可以认为传动机构损耗转矩的大小ΔT 是相等的。若把损耗ΔT的作用用效率来表示,提升重物时为η, 下放重物时为η′, 由于提升重物与下放重物时ΔT分别由电动机和负载负担, 因此使η≠η′, 二者之间的关系为η′=2-1/η。 表所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据,根据表中所给数据, 忽电动机的空载转矩, 计算表内未知数据并填入表中。 如图所示，已知切削力F=2000N,工件的直径d=150mm，电动机转速n=1450r/min,减速箱的
电力拖动基础课后题
(3) 电力拖动系统中已知电动机转速为 1000r/ min, 工作机构转速为 100r/ min, 传动效率 为，工作机构未折算的实际转矩为 120N - m,电动机电磁转矩为 20N - m,忽略电动机空载转 矩, 该系统肯定运行于 。 ( ) A. 加速过程 B. 恒速 C. 减速过程 答(1) 选择D 。因为转矩折算应根据功率守恒原则。折算到电动机轴上的工作机构转矩等 于工作机构实际转矩除以速比 ，为4N ? m;飞轮矩折算应根据动能守恒原则 ，折算到电动机轴 上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方 ，为-m (2)选择D 因为电力拖动系统处于恒速运行 ，所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平 衡，为80N ? m,根据功率守恒原则，实际负载转矩为 80N - mXX 10=640N ? m ⑶ 选择A 。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为 120N ? m / X 100(r/ min)/1000(r/ min)=40/3N ? m 小于电动机电磁转矩，故电力拖动系统处于加速运行过程。 电动机拖动金属切削机床切削金属时 , 传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担 ? 答 电动机拖动金属切削机床切削金属时 , 传动机构的损耗由电动机负担 , 传动机构损耗转 矩^ T 与切削转矩对电动机来讲是同一方向的 ，恒速时，电动机输出转矩 T2应等于它们二 者之和。 起重机提升重物与下放重物时 ， 传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担 ?提升或下放 同一重物时 ， 传动机构损耗的转矩一样大吗 ?传动机构的效率一样高吗 ? 答起重机提升重物时，传动机构损耗转矩△ T 由电动机负担；下放重物时，由于系统各轴 转向相反，性质为摩擦转矩的△ T 方向改变了，而电动机电磁转矩 T 及重物形成的负载转矩 方向都没变，因此△ T 由重物负担。提升或下放同一重物时，可以认为传动机构损耗转矩的大 小^T 是相等的。若把损耗△ T 的作用用效率来表示，提升重物时为n ，下放重物时为n’ ， 由于提升重物与下放重物时△ T 分别由电动机和负载负担，因此使n^n',二者之间的 关系为n’ =2-1/ n 。 表所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据 空载转矩 ， 计算表内未知数据并填入表中。 如图所示，已知切削力 F=2000N,工件的直径d=150mm 电动机转速 n=1450r/min,减速箱的 三级速比j1 =2,j2 =,j3 =2, 各转轴的飞轮矩为 GDa = ? m (指电动机轴),GDb =2N ? m, GDc =? m, GDd =9N ? m,各级传动效率都是n =,求： (1) 切削功率 ;(2) 电动机输出功率 ;(3) 系统总飞轮矩 ;(4) 忽略电动机空载转矩时 ， 电动 机电磁转矩 ;(5) 车床开车但未切削时 , 若电动机加速度 dn/dt=800r/ (min ? s), 忽略电动机 空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗 , 求电动机电磁转矩 解(1) 切削功率。切削负载转矩 Tf = F ? d/2= 2000 X 2= 150N ? m 负载转速 nf = n/j1j2j3=1450/(2 XX 2)= min 第二章 电力拖动系统的动力学 选择以下各题的正确答案。 (1) 电动机经过速比j =5的减速器拖动工作机构，工作机构的实际转矩为 20N- m,飞轮矩 为1N- m,不计传动机构损耗，折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为 A. 20N- m,5N- m B. 4N- m,1N- m C. 4N- m, ? m 100N- m,25N- m (2) 恒速运行的电力拖动系统中 , 已知电动机电磁转矩为 率为 , 速比为 10, 未折算前实际负载转矩应为 。 A. 8N ? m B. 64N ? m C. 80N ? m D. 640N ? m E. 800N ? m D. 4N - m, ? m E. ? m, ? m F. 80N- m ，忽略空载转矩,传动机效 F. 1000N ?m ， 根据表中所给数据 ， 忽电动机的
电力拖动自动控制系统-运动控制系统-课后题答案
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） 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？如
电力拖动自动控制系统 第四版 课后答案
习题解答（供参考） 习题二 2.2 系统的调速范围是1000~100 min 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 C e r p m ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33 N 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，主电路总电阻R=0.18Ω,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 Ce r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 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/ 1015002%/98%N n =??? 15002%/98%10 3.06/min N n r ?=??= 2） () 7.31106.3/1001/=-=-??=cl op n n K
《电力拖动自动控制系统》题库
一、判断题 1、自动控制的直流调速系统，往往以调节电枢供电电压为主。（√） 2、在V-M系统中，设置平波电抗器可以抑制电流脉动。（√） 3、在电流断续时，V-M系统机械特性很软，理想空载转速翘得很高。（√） 4、与晶闸管-电动机调速系统相比，直流脉宽调速系统开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都小。（√） 5、转速、电流双闭环直流调速系统中，当电动机过载甚至堵转时，转速调节器可以限制电枢电流最大值，起快速自动保护作用。（X） 6、按照典型II型系统设计转速调节器时，中频宽h可以任意选择。（X） 7、按照典型II型系统设计转速调节器时，由典型II型系统的开环传递函数可知，K、T、τ都是待定符号。（X） 8、转速、电流双闭环直流调速系统中，对负载变化起抗扰作用的是转速调节器。（√） 9、积分控制可以使直流调速系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。（√） 10、闭环调速系统的静特性表示闭环系统电动机转速与负载电流或转矩间的稳定关系。（√）1、弱磁控制时电动机的电磁转矩属于恒功率性质只能拖动恒功率负载而不能拖动恒转矩负载。（Ⅹ） 2、采用光电式旋转编码器的数字测速方法中，M法适用于测高速，T法适用于测低速。（√） 3、只有一组桥式晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统在位能式负载下能实现制动。（√） 4、直流电动机变压调速和降磁调速都可做到无级调速。（√） 5、静差率和机械特性硬度是一回事。（Ⅹ） 6、带电流截止负反馈的转速闭环系统不是单闭环系统。（Ⅹ） 7、电流—转速双闭环无静差可逆调速系统稳态时控制电压U k的大小并非仅取决于速度定 U g*的大小。（√） 8、双闭环调速系统在起动过程中，速度调节器总是处于饱和状态。（Ⅹ） 9、逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。（Ⅹ） 10、可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。（√） 11、双闭环可逆系统中，电流调节器的作用之一是对负载扰动起抗扰作用。（Ⅹ） 与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。（Ⅹ） 12、α=β配合工作制的可逆调速系统的制动过程分为本组逆变和它组制动两阶段（√） 13、转速电流双闭环速度控制系统中转速调节为PID调节器时转速总有超调。（Ⅹ） 14、电压闭环相当于电流变化率闭环。（√） 15、闭环系统可以改造控制对象。（√） 16、闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。 17、直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电动势反电势不变。（√） 18、直流电动机弱磁升速的前提条件是恒定电枢电压不变。（Ⅹ） 19、电压闭环会给闭环系统带来谐波干扰，严重时会造成系统振荡。（√） 20、对电网电压波动来说，电压环比电流环更快。（√） 21、交—交变频器的输出频率低于输入频率。（√） 22、普通VVVF变频器可以直接突加转速给定起动。（Ⅹ） 23、转差频率控制的转速闭环异步电动机变频调速系统实际动静态性能达到直流双闭环调速系统的水平。（Ⅹ） 24、SVPWM控制方法的直流电压利用率比一般SPWM提高了15%。（√） 25、串级调速系统的容量随着调速范围的增大而下降。（Ⅹ）
电力拖动自动控制系统第二章习题答案 (2)
第二章双闭环直流调速系统 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行不行？改变转速反馈系数行不行？若要改变电动机的堵转电流，应调节系统中的什么参数？ 答：改变电机的转速需要调节转速给定信号Un※；改变转速调节器的放大倍数不行，改变电力电子变换器的放大倍数不行。若要改变电机的堵转电流需要改变ASR的限幅值。 2-2 （1 （2 （1 （2 （3 （4 2-3是多少？ 答：=βId=Ui，Uc=U d0 2-4如果转速、电流双闭环调速系统的转速调节器不是PI调节器，而是比例调节器，对系统的静、动态性能会有什么影响？ 答：若采用比例调节器可利用提高放大系数的办法使稳态误差减小即提高稳态精度，但还是有静差的系统，但放大倍数太大很有可能使系统不稳定。 2-5在转速、电流双闭环系统中，采用PI调节器，当系统带额定负载运行时，转速反馈线突然断线，系统重新进入稳态后，电流调节器的输入偏差电压△Ui是否为0，为什么？
答：反馈线未断之前，Id=In，令n=n1，当转速反馈断线，ASR迅速进入饱和，Un※=Un※max，Uc↑，Id↑至Idm，Te＞T l，n↑，Id↓，△Ui出现，Id↑至Idm，n↑，Id↓，此过程重复进行直到ACR饱和，n↑，Id↓，当Id=In，系统重新进入稳态，此时的速度n2＞n1，电流给定为Un※max=Idmaxβ＞电流反馈信号Un=Inβ，偏差△Ui不为0。 2-6在转速、电流双闭环系统中，转速给定信号Un※未改变，若增大转速反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压Un是增加还是减少还是不变？为什么？ 答：Un不变，因为PI调节器在稳态时无静差，即：Un※=Un，Un※未改变，则，Un也不变。 2-7 Unm*试求：（1 （2 解：（1 α=Unm* （2 2-8Uim=8V （1）Ui （2）Uc 解：（1 电流为 电流为 （2）Uc增加。 2-9在双闭环直流调速系统中，电动机拖动恒转矩负载在额定工作点正常运行，现因某种原因电动机励磁下降一半，系统工作情况将会如何变化？（λ=1.5） 答：设突发状况之前的磁通为?1，令此时的磁通为?2，之前的电磁力矩为Te1，此刻的电磁力矩为Te2，负载转矩恒为T l，电机励磁下降一半，则?2=0.5?1，Te2=Cm（?2）Id=0.5Te1＜T l，n↓，Id↑甚至到Idm，Te2=Cm（?2）Idm=0.75Te1＜T l，n会一直下降到0。
电力拖动试题[1]
一.填空 电力拖动考试题 1.闭环调速系统稳态分析和设计中长常用的调速指标有 以及 并且两者必须同时提及才有意义。 2.双闭环调速系统采用串级结构，内环为 ，外环为 。 3.在晶闸管——电动机可逆调速系统中，“可逆”指的是电动机的 方向改变。 4.H 型变换器在控制方式上分 、 和受限单极式三种。 5.SPWM 技术中以频率比期望波高的 作为载波，并以频率和期望波相同的 作 为调制波。 6.按照交流异步电动机原理，从定子传入转子的电磁功率可以分为两部分：一部分是拖动负载的有功功率，另一部分是 。 三.选择 1.看静态调速部分 2.双闭环调速，两个均采用PI 调节器，PN= 3.7KW ，Un=220V ,Idn=20A,n N=6000r/min, 设Unm*=Uim*=8V ，电枢回路最大电流为Idm=40A ，求电流反馈系数? A 0.008 B 0.2 C 0.4 D 0.5 3.抑制瞬时脉动环流的办法是 A 正组控制角等于反组逆变角 B 串入环流电抗器 C 设置DLC D 错位控制 4.在有环流可逆调速系统的制动过程中 属于最重要的制动阶段。 5.有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为10/s （0.01s+1），要求校正为典型Ⅱ型系统，则调节器的结构为 A P 型 B I 型 C PI 调节器 D PD 调节器 6.直接将角相位信号转换成数字信号的是 。 7.下列交流调速系统中，不属于转差功率消耗型的是 A 降电压调速 B 串级调速 C 电磁转差离合器调速 D 串电阻调速 四.简答 1.列出三种改变直流电压和三种交流电压的方法。 2.转速负反馈单闭环直流调速系统的稳态结构图并给出它的三个反馈控制基本规律。 3.简述在双闭环调速系统中，转速调节和电流调节器各自的作用。 4.环流的概念和分类并给出直流平均环流与瞬时脉动环流的各自定义。 五.V ——M 系统反并联可逆线路的四中工作状态。 2．关于双闭环直流调速系统，下列说法错误的是（ ） A ：稳定运行时，当调节器节器均不饱和时，有n u n 0α=* I u dl i β=* B ：是一种准时间最优控制方式 C ：对典型I 型系统；无特殊要求时，可取KT=0.5 D:当负载过重时,会呈现挖土机特性 三,简答与作图 1.简述反馈控制基本规律 P25 2.试画出双闭环直流调速系统结构框图
电力拖动基础(画题)课后题
第二章电力拖动系统的动力学 2.1 选择以下各题的正确答案。 (1) 电动机经过速比j =5的减速器拖动工作机构, 工作机构的实际转矩为20N·m, 飞轮矩为1N·m,不计传动机构损耗, 折算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩依次为。 A. 20N·m,5N·m B. 4N·m,1N·m C. 4N·m,0.2N·m D. 4N·m,0.04N·m E. 0.8N·m,0.2N·m F. 100N·m,25N·m (2) 恒速运行的电力拖动系统中, 已知电动机电磁转矩为80N·m,忽略空载转矩, 传动机效率为0.8, 速比为10, 未折算前实际负载转矩应为。 A. 8N·m B. 64N·m C. 80N·m D. 640N·m E. 800N·m F. 1000N·m (3) 电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/ min, 工作机构转速为100r/ min, 传动效率为0.9, 工作机构未折算的实际转矩为120N·m, 电动机电磁转矩为20N·m, 忽略电动机空载转矩, 该系统肯定运行于。( ) A. 加速过程 B. 恒速 C. 减速过程 答(1) 选择D。因为转矩折算应根据功率守恒原则。折算到电动机轴上的工作机构转矩等于工作机构实际转矩除以速比,为4N·m;飞轮矩折算应根据动能守恒原则, 折算到电动机轴上的工作机构飞轮矩等于工作机构实际飞轮矩除以速比的平方, 为0.04N·m。 (2) 选择D。因为电力拖动系统处于恒速运行, 所以电动机轴上的负载转矩与电磁转矩相平衡,为80N·m, 根据功率守恒原则,实际负载转矩为80N·m×0.8×10=640N·m (3) 选择A。因为工作机构折算到电动机轴上的转矩为120N·m /0.9×100(r/ min)/1000(r/ min)=40/3N·m小于电动机电磁转矩,故电力拖动系统处于加速运行过程。 2.2 电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担还是由负载负担? 答电动机拖动金属切削机床切削金属时, 传动机构的损耗由电动机负担,传动机构损耗转矩ΔT与切削转矩对电动机来讲是同一方向的, 恒速时, 电动机输出转矩T2 应等于它们二者之和。 2.3 起重机提升重物与下放重物时, 传动机构损耗由电动机负担还是由重物负担?提升或下放同一重物时,传动机构损耗的转矩一样大吗?传动机构的效率一样高吗? 答起重机提升重物时, 传动机构损耗转矩ΔT由电动机负担;下放重物时,由于系统各轴转向相反, 性质为摩擦转矩的ΔT方向改变了,而电动机电磁转矩T及重物形成的负载转矩方向都没变,因此ΔT由重物负担。提升或下放同一重物时,可以认为传动机构损耗转矩的大小ΔT是相等的。若把损耗ΔT的作用用效率来表示,提升重物时为η, 下放重物时为η′, 由于提升重物与下放重物时ΔT分别由电动机和负载负担, 因此使η≠η′, 二者之间的关系为η′=2-1/η。 2.5 表2.1所列生产机械在电动机拖动下稳定运行时的部分数据,根据表中所给数据, 忽电动机的空载转矩, 计算表未知数据并填入表中。
电力拖动自动控制系统 试题及答案
一、选择题（每小题2分，2×10=20分） 1、在伯德图上，截止频率越高，则系统的（）。 A、稳定性越好 B、快速性越好 C、稳态精度越高 2、在可逆运行系统当中，抑制瞬时脉动环流的措施为（）。 A、采用均衡电抗器 B、采用平波电抗器 C、采用α=β配合控制 3、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（）。 A、恒Us/w1控制 B、恒Eg/w1控制 C、恒Er/w1控制 4、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程主要阶段是（）。 A、本组逆变阶段 B、它组反接制动阶段 C、它组逆变阶段 5、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程，本组逆变阶段的能量流向为（）。 A、电网到电动机 B、电动机到电网 C、平波电抗器到电网 6、逻辑控制无环流可逆系统中，下面不能作为逻辑控制环节输入信号的是（）。 A、“零电流检测”信号U i0 B、“转矩极性鉴别”信号U i* C、转速给定信号U n* 7、α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程，正组VF由整流状态进入本组逆变阶段时，反组VR 的工作状态变化为（）。 A、待逆变状态变为待整流 B、待逆变状态变为整流 C、待逆变状态变为逆变 8、采用准PI调节器的目的是（）。 A、提高系统增益 B、减小高频干扰 C、抑制运算放大器零点漂移 9、在转速、电流双闭环调速系统带额定负载启动过程中，转速n达到峰值时，电枢电流值为（） A、I d=0 B、I d=I dL C、I d=I dm 10、在转速、电流双闭环调速系统中，以下哪一项影响最大电流I dm的设计（）。 A、运算放大器 B、稳压电源 C、电动机允许的过载能力 二、填空题（每小题2分，2×5=10分） 1、转速、电流双闭环直流调速系统中，电流调节器输出限幅的作用是。 2、直流调速系统的稳态性能指标有、。 3、转速、电流双闭环系统，采用PI调节器，稳态运行时，转速n取决于,ASR的输出量取决于。 4、异步电动机的动态模型由电压方程、磁链方程、______和______组成。 5、异步电动机动态数学模型的性质是一个______、______、强耦合的多变量系统。 三、判断题（每小题2分，2×5=10分） 1、异步电动机基频以上变频调速属于恒转矩调速。 2、异步电动机恒压恒频正弦波供电时，其机械特性在s很小时，是一段直线。 3、当三相ABC坐标系中的电压和电流是交流正弦波时，变换到的dq 坐标系上就成为直流。 4、从两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换简称为2s/2r变换。 5、通过坐标系变换，可以找到与交流三相绕组等效的直流电动机模型。 四、问答题（每小题10分，10×3=30分）