×××技术学院考试试卷
2010—2011 学年第一学期
机电工程系08电气自动化专业《交直流调速控制系统》课程
期末试卷Ｂ卷答案
一、填空题（本大题15空，每空1分，共15分）
1．直流电动机有三种调速方法，分别是改变电枢供电电压U、改变励磁通器、改变电枢回路电阻R
2. 可控直流电源有三种形式：旋转变流机组、静止可控整流器、直流斩波器。
3.直流调速系统采用改变电源电压调速，已知电动机的额定转速n N =900r/min，高速机械特
= 1000r/min；低速机械特性的理想空载转速n0min=200r/min，在额定负性的理想空载转速n
载下低速机械特性的转速n min=100r/min，电动机在额定负载下运行的调速范围D= 9，静差率δ= 0.5 。
4. 在直流调速系统中，常用的校正方法有串联校正、并联校正两种。
5. 双闭环直流调速系统在突加给定启动时，动态过程有三个阶段分别是_电流上升阶段、恒流升速阶段、转速调节阶段。
6. 直流调速系统的工程设计中,工程设计方法的基本指导思想是_预期特性典型化、典型
系统性能指标与其参数的关系表格化。
二、名词解释（共4小题；每小题5分，共20分）
7．V-M 系统
答：直流调速系统中的可控变流装置广泛采用晶闸管变流器，这种系统称为晶闸管—电动机直流调速系统，简称V-M 系统。其功能是进行功率放大，能量转换和传递，取得和处理系统中有关变量的信息，并按预定的控制规律产生控制信号或作用。
8．ASR 和ACR
答：双闭环系统中由转速调节器（ASR ）和电流调节器（ACR ）两个调节器组成，采用串级调速的方式。即用ASR 的输出去“驱动”ACR,再由ACR “驱动”晶闸管触发装置。
9．调速范围D
答：电动机在额定负载下运行的最高转速与最低转速之比，用D 表示，即max min
n D=
n ，D 值越大，系统的调速范围越宽。
10．退饱和超调
答：双闭环系统在突加给定时，ASR 经历了不饱和、饱和、退饱和三个阶段，ASR 在饱和时处于开环状态，起着饱和的非线性控制，只有当转速出现超调后，ASR 才退出饱和参与调节，这一现象称为退饱和超调状态。 三、简答题（共3小题，每题10分，共30分）
11.在转速、电流双闭环调速系统中转速调节器有那些作用？其输出限幅值应按什么要求来整定？电流调节器有哪些作用？其输出限幅值又应如何整定？
答：转速调节器的作用：①使转速n 跟随给定电压Un 变化稳态进行无静差②在负载变化或给定电压变化或产生扰动而出现转速偏差时，则靠ASR 的调节起抗扰作用③当转速出现较大偏差时，ASR 的输出限幅值决定了允许的最大电流，作用于ACR 以获得较快的动态响应。 ASR 的输出限幅为Um ，主要用来限制最大电流dm I 。
电流调节器的作用：①对电网电压的波动起到及时的抗扰作用，几乎不对转速产生影响②在起动时，由于ASR 饱和，电流调节器获得允许的最大电流，使过渡过程加快，实现了快速起动③在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压U 变化④在电动机过载甚至堵转时，一方面限制了过大的电流起到快速的保护作用，另一方面使转速迅速下降实现了很陡的下垂特快。 ACR 的输出限幅值为ctm U ，主要限制晶闸管触发装置的最大电压d0m U 。
12.为抑制零漂，通常在PI 调节器的反馈回路中并联一个高阻值的电阻。试分析这对闭环调速系统的影响。
答：有时为了避免运算放大器长期工作时的零点漂移，故意将其放大系数压低一些，在R1—C1两端并接一个大电阻'1R ，其值一般为几M Ω,这样调节器的稳态放大系数更低于无穷大，为''10P
R K R =, 系统也只是一个近似的无静差调速系统。如果需要的话，可以利用'P K 来计算系统的实际静差率。
13. 在突加给定启动时，转速调节器退饱和超调的条件是什么？在给定积分器启动时，转速调节器是否存在退饱和超调现象?
答：①当电动机转速达到给定值时，则有n n U U *
=，此时ASR 的输入信号n U 0?=，由于
ASR 的积分作用，其输出仍保持限幅值in U *
，同时电流保持最大值dm I ，n U ?改变极性，则
ASR 退出饱和并参与调节作用，系统进入双闭环调节阶段。
②在给定积分器起动时转速调节器不存在退饱和超调现象，只有经过一定时间满足一定条件时才会出现腿饱和超调现象。
四、计算题（共2题；第1小题15分，第2小题20分，共35分）
14. 某典型Ⅰ型电流控制系统结构如图1所示，电流输出回路总电阻R=4Ω，电磁时间常数T 1=0.3s ，系统小时间常数T=0.01s ，额定电流n 45A I =，该系统要求阶跃给定的电流超调量σ<5%，试求直流扰动电压32V U ?=时的电流最大动态降落(以额定电流的百分数/m n I I ?表示)
解：查典型I 型系统，跟随性能表3-1，要求5%σ<，应选
11K=50220.01
T ==? 根据系统两个时间常数的比值T/T 1=0.01/0.3=1/30，查表3-2，知最大动态降落为b ΔCmax/C =12.9%，恢复时间v t (5%)/T=30.4，
由已知得211K =
=(1/Ω)R 6
基准值b 2111C =NK =32226??A=83A 电流最大降落m b ΔI =0.129C =0.344A
则m n
ΔI 0.007170.717%I ==， v v t (t /T)T=30.4T =30.4×0.01S=0.304S
15. 某个V-M 调速系统，电动机：2.5 kW 、220V 、15A 、1500r/min ，电枢内阻为2Ω；晶闸管装置内阻1Ω，触发晶闸管装置电压放大系数为30。要求调速范围D = 20，静差率s 8%≤。
(1)计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。
(2)采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的稳态结构图。
(3)调整该系统，使得*n U 10V =时，转速n=1000r/min ，计算所需放大器的放大系数K P 至少为多大？
解：(1) nom nom a e nom
U -I R C =n =0.13V ·min/r op Δn ==346.15r/min d e
I R
C
Δn = 4.79r/min (1)nom nom n s D s ≈-
(2) 系统的稳态结构图略。
(3) Δn = 4.79r/min (1)nom cl n s
D s ≈- 15(12)
K =1171.70.13 4.79nom e cl I R C n ?+-=-≈??
*
n
nom
U α==0.01n
KC K =K e
P s
α=31.0
国家开放大学电大《电气传动与调速系统》《机电控制工程基础》网络课形考网考作业(合集)答案 《电气传动与调速系统》网络课答案 形考任务1 一、选择题（每小题5分，共40分） 题目1 电气传动系统做旋转运动时，其运动方程为（）。 选择一项： 题目2 如图所示的旋转运动系统（箭头方向表示转矩的实际方向），系统的运动状态是（）。 选择一项： A. 匀速 B. 加速 C. 静止 D. 减速 题目3 如图所示的负载机械特性属于（）。 选择一项： A. 恒功率负载机械特性 B. 位能性恒转矩负载机械特性 C. 反抗性恒转矩负载机械特性 D. 直线型负载机械特性 题目4 如图所示的电动机机械特性（曲线1）与负载机械特性（曲线2）相交的交点分别为A和B，以下说法正确的是（）。选择一项： A. A点是稳定运行点，B点是稳定运行点 B. A点是稳定运行点，B点不是稳定运行点 C. A点不是稳定运行点，B点不是稳定运行点
D. A点不是稳定运行点，B点是稳定运行点 题目5 直流电动机的换向器与电刷配合，可将电枢绕组内的（）变换为电刷上的直流电势。 选择一项： A. 交流电势 B. 直流电势 C. 恒定电压 D. 不变电势 题目6 如图所示为他励直流电动机的机械特性曲线组，表示的是（）的人为机械特性。 选择一项： A. 减弱磁通 B. 降低电源电压 C. 电枢回路串电阻 D. 增大磁通 题目7 如图所示为他励直流电动机的工作特性曲线，下述表达正确的是（）。 选择一项： A. 曲线1是转速特性，曲线2是效率特性，曲线3是转矩特性 B. 曲线1是转矩特性，曲线2是效率特性，曲线3是转速特性 C. 曲线1是效率特性，曲线2是转速特性，曲线3是转矩特性 D. 曲线1是转速特性，曲线2是转矩特性，曲线3是效率特性 题目8 如图所示他励直流电动机机械特性与负载机械特性曲线的交点a,b,c,d，下述表达正确的是（）。 选择一项： A. 从a点到b点是属于调速运行，从c点到d点属于调速运行 B. 从a点到c点是属于调速运行，从c点到d点属于调速运行 C. 从a点到c点是属于调速运行，从b点到d点属于调速运行 D. 从a点到b点是属于调速运行，从b点到d点属于调速运行 二、判断题（每小题5分，共40分） 题目9 当传动系统做旋转运动时，作用在电动机轴上的电磁转矩T和负载转矩TL之差，即T-TL=△T称为动态转矩，当△T>0，即dn/dt > 0时，系统处于加速运行状态。（）
1、写出直流电动机的转速表达式，说明它有哪3种调速方式？每种调速方式的优、缺点是什么？ 答：转速表达式ΦK R I U ΦK E n e d d e -== ； 有三种调速的方法，即调节电枢电压0d U ；减弱励磁磁通Φ；改变电枢回路电阻R 。 （1）调0d U 可平滑地调节转速n ，机械特性将上下平移。但电压只能向小于额定电压的方向变化。 （2）弱磁调速是在额定转速以上调速，其调速范围不可能太大。但所需功率小。 （3）改变电枢电阻调速简单，但是损耗较大，只能进行有级调速。 2、画出直流电动机理想启动时的转速、电流与时间的关系曲线。采用理想启动的目的是什么？如何实现？ ， （∞） (a) (b) i n I 图1-30 调速系统启动过程的电流和转速波形 理想启动是使启动电流一直保持最大允许值，此时电动机以最大转矩启动，转速迅速以 直线规律上升，以缩短启动时间。 工程上常采用转速电流双闭环负反馈调速系统。启动时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用。 3、分别画出单闭环转速负反馈调速系统和单闭环电压负反馈调速系统的静态结构图；标出静态结构图中各个环节的信号；再分别说明两种系统在电网电压降低后如何进行恒压调节？从而说明哪种系统对电网电压的扰动具有更强的抗扰能力？ 答：（1）单闭环转速负反馈调速 静态结构图和信号标注 图1-11 转速负反馈单环调速系统稳态结构图 恒压调节过程： ↑↑→↑→-=?↓→↓→↓→↓→↓→0* 0)(d ct n n n n d d U U U U U U n I U 电网电压（2）单
交直流调速实验指导书 王兵编写 肖伸平审核 湖南工业大学电气与信息工程学院 2008年8月
目录 实验一晶闸管直流调速系统各主要单元的调试1实验二电压单闭环不可逆直流调速系统调试4实验三带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统调试8实验四电压、电流双闭环不可逆直流调速系统调试12实验五转速、电流双闭环不可逆直流调速系统调试16实验六模拟式直流调速装置514C实验21实验七数字式直流调速装置6RA70实验23实验八交流调速装置MM420实验27实验九矢量控制交流调速装置（CUVC）单机实验32十附件35 THWPGZ-2型网络型高级维修电工技能实训智能考核装置简介35
实验一晶闸管直流调速系统各主要单元的调试 一、实验目的 (1) 熟悉直流调速系统各主要单元部件的工作原理。 (2) 掌握直流调速系统各主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验所需挂件及附件 三、实验内容 (1)调节器Ⅰ的调试 (2)调节器Ⅱ的调试 (3)反号器的调试 (4)零电平检测的调试 (5)转矩极性鉴别的调试 (6)逻辑控制的调试 四、实验方法 (1)“调节器Ⅰ”的调试 ①调零 将PMT-04中“调节器Ⅰ”所有输入端接地，再将比例增益调节电位器RP1顺时针旋到底，用导线将“5”、“6”两端短接，使“调节器Ⅰ”成为P (比例)调节器。调节面板上的调零电位器RP2，用万用表的毫伏档测量调节器Ⅰ“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。 ②调整输出正、负限幅值 把“5”、“6” 两端短接线去掉，此时调节器Ⅰ成为PI (比例积分)调节器，然后将给定输出端接到调节器Ⅰ的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP4，观察输出负电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP3，观察调节器输出正电压的变化。 ③测定输入输出特性 再将反馈网络中的电容短接（将“5”、“6”端短接），使调节器Ⅰ为P（比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正、负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅，并画出曲线。
第一章电机与拖动基础 1、直流电机定转子各由哪些主要部件组成？各部件的主要作用就是什么？ 直流电机由定子与转子两部分组成。包括:(l)主磁极由主极铁心与套在铁心上的励磁绕组组成,它的作用就是建立主磁场。(2)换向(附加)极由换向极铁心与套在上面的换向极绕组组成,用来改善直流电机的换向。(3)电刷装置由电刷、刷握与汇流条组成,它就是将直流电引人或引出电枢的装置。(4)机座即电机定子外壳,起固定与支撑的作用,同时又就是主磁路的一部分。 图1-1直流电机的结构 1-风扇2-机座3-电枢4-主磁极5-电刷装置6-换向器7-接线板8-出线盒9-换向磁极10-端盖11-轴 2、直流电机铭牌上的额定功 率、额定电压、额定电流,对于发电机与电动机各指什么？ 直流电机的铭牌数据:对发电机额定功率指能够输出的最大电功率,额定电压与额定电流指输出最高电压与最大电流(P N。U N I N);而对电动机额定功率指能够输出的最大机械功率,额电流指允许输人的最高电压与最大电流(PN=U U I N N)。 3、直流电机有哪几种励磁方式？不同励磁方式的电动机如何实现反转？ 流电机的励磁方式分为:她励、并励、串励、复励。单独改变励磁绕组极性或者电枢绕组极性都可使用机实现反转,如果两者极性同时改变,电机仍将沿原方向运转。 4、什么叫电枢反应？它对电机产生哪些影响？
“电枢反应”就就是电枢磁场对主磁场的影响。产生的影响包括:使主磁场发生畸变,磁力线不再对称于磁极轴线;物理中线偏离几何中线不再重合,几何中线处磁场不再为0;削弱了主磁场。这些影响将对直流电机的正常运行产生恶劣作用,必须设法消除。 5、串励直流电动机有哪些特点？ 串励直流电动机的机械特性曲线就是一条非线性的软特性,当轴上负载为0时电机转速∞,所以串励直流电动机不允许轻载工作;由于它的电磁转矩与电枢电流的平方成正比,所以起动转矩大,过载能力强;由于电枢与励磁绕组串联,通人直流或交流电流电机都不受影响,所以在交流电源情况下亦可正常工作。 6.直流发电机的电磁转矩与原动机的拖动转矩,电动机的感应电动势与电枢电压之间的方向相同还就是相反？各有何物理意义？ 直流发电机的电磁转矩与原动机输人的拖动转矩方向相反,就是一对作用力与反作用力的关系。随发电机输出电流的增大,电磁转矩增大(T=a I Crφ),所需的输人转矩也随着增大,才能维持输人转矩与阻转矩之间的平衡,使电机匀速运转。 直流电动机运转时功割磁场产生的感应电动势与电枢外加电压方向相反,故为反电势,它维持了电压平衡关系,限制了电枢电流的大小［Ia＝(UaEa)/(Ra＋R L)］,不致使电动机电流过大。 7.直流发电机的外特性受哪几个因素影响？直流电动机的转速特性受哪几个因素影响？ 直流发电机的输出特性(Ua＝Ea-IaRa)受转速的高低、主磁场的强弱以及电枢回路电阻大小的影响(Ea＝C eΦ冲n):直流电动机的转速特性,受外加电枢电压＼通人励磁电流所建立的主磁场以及电枢回路电阻大小的影响。 8.二负载的机械特性有哪几种？负载转矩与转速之间各有什么关系？ 负载的机械特性分为三大类,即恒转矩负载、恒功率负载、泵类与通风机负载。其中恒转矩负载又分为反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载两种。 反抗性恒转矩负载转矩大小不变而与转速的方向永远相反。而位能性恒转矩负载大小不变方向也不变,当电机正转时,负载转矩与转速方向相反;当电机反转时,负载转矩与转速方向相同。
A 1. V-M系统主电路的电机输入端电源是（ C ） A．不可控的直流电源Ｂ．不可控的交流电源 C．可控的直流电源Ｄ．可控的交流电源 2. 转速闭环直流调速系统与转速开环的直流调速系统相比，当要求的静差率不变时，其 调速范围将（ A） A．增大Ｂ．减小Ｃ．不变Ｄ．等于0 3. 转速、电流双闭环直流调速系统，保持电机以恒定的加速度起动的阶段是（ B ） A．电流上升阶段Ｂ．恒流升速阶段Ｃ．转速调节阶段Ｄ．稳态阶段 4. 采用H型桥式斩波电路的PWM直流调速系统，当电机停止时，主开关元件导通的 占空比（B） A．大于0.5 B.等于0.5 C．小于0.5 Ｄ．等于1 5. 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（D） A．电网电压Ｂ．电网电流 C．给定电压Ｄ．电枢电压 6.只适用于高速段的数字测速方法是（A ） A．M法Ｂ．T法 C． M法和T法Ｄ．M/T法 7.异步电动机的动态数学模型是一个（B） A．线性系统Ｂ．多变量系统Ｃ．2阶系统Ｄ．单输入单输出系统8.异步电机变频调速，（B） A．任何情况下变频一定变压 B．在大于额定转速区域，变频不变压 C. 在大于额定转速区域，变频也要变压 D. 在小于额定转速区域，变频不变压 8. 自动控制的直流调速系统主要的调速方法是（B）
A．减弱励磁磁通 B．改变电枢电压 C．改变电枢电流 D．改变电枢回路电阻9. 转速、电流双闭环直流调速系统，能够抑制负载扰动的是（A ） A．转速环 B．电流环 C．电流环和转速环D．电压环 10.异步电动机的动态数学模型是一个（B） A．线性系统Ｂ．多变量系统Ｃ．2阶系统Ｄ．单输入单输出系统1、画出V-M系统的主电路；画出V-M系统主电路的等效电路。 2、直流电动机双闭环调速系统实验中，电机的额定转速为1450转/分、电机允许的最大电流为50A。如何使电压反馈为负反馈且转速反馈系数为0.02。如何使系统工作时不过流。
电气传动与调速系统课程总复习2011.7 一、教材信息： 《机电传动控制》，邓星钟主编，华中科技大学出版社 二、考试题型 客观题（单项选择、判断题） 主观题（填空、简答、分析和计算） 三、总的复习题 一、选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。 （ D ）A．静态转矩B．加速转矩C．减速转矩D．动态转矩 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M>T L，电动机旋转方向与T M相同，转速将产生的变化是。（ B ）A．减速B．加速 C．匀速D．停止 3、机电传动系统中如果T M 综合设计报告 单位：自动化学院 学生姓名： 专业：测控技术与仪器 班级：0820801 学号： 指导老师： 成绩： 设计时间：2011 年12 月 重庆邮电大学自动化学院制 一、题目 直流电机调速与控制系统设计。 二、技术要求 设计直流电机调速与控制系统，要求如下： 1、学习直流电机调速与控制的基本原理； 2、了解直流电机速度脉冲检测原理； 3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路； 4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信； 5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。 6、要求电机能实现正反转控制； 7、系统具有实时显示电机速度功能； 8、电机的设定速度由电位器输入； 9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。 三、给定条件 1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料； 2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等； 3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机； 四、设计 1. 确定总体方案； 2. 画出系统结构图； 3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路； 4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信； 5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告； 直流电机调速与控制 摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 本电机控制系统基于51内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制，其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入，系统的状显示与控制由上位机实现。经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。关键字：直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298 一、系统原理及功能概述 1、系统设计原理 本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路；软件方面采用基于C语言的编程语言，能实现系统与上位机的通信，并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态，如开启、停止、正反转等。 单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器，该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令，同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等， 交直流调速系统期末考试(运动控制系统) 一．判断题（正确的打√，错误的打×，答案填在题号的前面） 1. （dui ）交 - 直 - 交电压型变频器采用电容滤波，输出交流电压波形是规则矩形波。 2. （错）变频调速效率高，调速范围大，但转速不能平滑调节，是有级调速。 3. （对）有静差调速系统是依靠偏差进行调节的，而无静差调速系统则是依靠偏差对作用时间的积累进行调节的 4. （错）电动机的机械特性愈硬，则静差度愈大，转速的相对稳定性就愈高。 5. （dui ）转速负反馈调速系统能够有效抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用。 6. （ dui）SPWM 即正弦脉宽调制波形，是指与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲列。 7. （cuo ）在一些交流供电的场合，可以采用斩波器来实现交流电动机的调压调速。 8. （错）转速负反馈单闭环无静差调速系统采用比例调节器。 9. （dui ） PWM 型变频器中的逆变器件采用高频、大功率的半控器件。 10. （对）矢量变换控制的实质是利用数学变换把三相交流电动机的定子电流分解成两个分量，一个是用来产生旋转磁动势的励磁电流分量，一个是用来产生电磁转矩的转矩分量。 __________________________________________________ 二．填空题 1. 根据公式，交流异步电动机有三种调速方法： ① _调压 __ 调速、②__ 串电阻 __ 调速、③ ___变励 磁磁通 _ 调速。 3. IGBT 全称为 __绝缘栅双极晶闸管__ ，GTO 全称为 _门极可关断晶体管__ ， GTR 全称为 _电力晶体管 ______________ 。 4. 异步电动机的变频调速装置，其功能是将电网的恒压恒频交流电变换成变压变频的交流电，对交流电动机供电，实现交流无级调速。 三、选择题 1、变频调速中的变频电源是（C ）之间的接口。 （A）市电电源（B）交流电机（C）市电电源与交流电机 （D）市电电源与交流电源 2、调速系统的调速范围和静差率这两个指标（ B ）。（A）互不相关（B）相互制约（C）相互补充（D）相互平等 3、电压型逆变器的直流端（ D ）。 （A）串联大感器（B）串联大电容 __________________________________________________ 《交直流调速系统》课程设计 一、性质和目的 自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课，在学完本课程理论部分之后，通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识，提高学生的综合运用所学知识，获取工程设计技能的能力；综合计算及编写报告的能力。 二、设计内容 1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。 2.主要内容包括： （１）根据任务书要求确定总体设计方案 （２）主电路设计：主电路结构设计（结构选择、器件选型、考虑器件的保护）、变压器的选型设计； （３）控制回路设计：控制方案的选择、控制器设计 （４）保护电路的选择和设计 （５）调速系统的设计原理图，调速性能分析、调速特点 3.编写详细的课程设计说明书一份。 三、设计内容与要求 1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。 2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。 3.掌握触发控制电路的设计选型方法。。 ４.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。 ５.掌握绘制系统电路图绘制方法。 ６.掌握说明书的书写方法。 四、对设计成品的要求 1.图纸的要求： 1）图纸要符合国家电气工程制图标准； 2）图纸大小规格化（例如：1＃图，2＃图）； 3）布局合理、美观。 2.对设计说明书的要求 1）说明书中应包括如下内容 ①目录 ②课题设计任务书； ③调速方案的论证分析（至少有两种方案，从经济性能和技术性能方面进行分析论证）和选择； ④所要完成的设计内容 ⑤变压器的接线方式确定和选型； ⑥主电路元器件的选型计算过程及结果； ⑦控制电路、保护电路的选型和设计； ⑧调速系统的总结线图 系统电路设计及结果。 2）说明书的书写要求 ①文字简明扼要，理论正确，程序功能完备，框图清楚明了。 ②字迹工整；书写整齐，使用统一规定的说明书用纸。 ③图和表格不能徒手绘制。 ④附参考资料说明。 最新国家开放大学电大《电气传动与调速系统》网络课形考任务3作业及答案 电任务3 一、选择题（每小题5分，共40分）题目1 微型同专电动机根据转子结构型式和所用材料不同主要分为永磁式微型同步电动机、反应式微型同专电动机和（）、选择一项： A、隐极微型同生电动机 B、磁滞式微型同步电动机 C、鼠笼式微型同步电动机 D、绕线式微型同步电动机题目2 直流伺服电动机的控制方式有：电枢控制和（）。 选择一项： A、电流控制 B、电压控制 C、噂控制 D、电阻控制题目3 一台伺服电动机的机械特性曲线如图所示，可知，该电动机应该是（）、选择一项： A、笼型伺服电动机B、直流伺服电动机 C、永磁伺服电动机 D、交流伺服电动机题目4 一台伺服电动机的机械特性曲线如图所示，可知，该电动机应该是（）、选择一项： A、直流伺服电动机 B、永磁伺服电动机 C、笼型伺服电动机 D、交流何JK电动机步进电动机也称（）、是一种将输人脉冲信号转换成输出轴的角位移（或直线位移）的执行元件。 选择一项： A、永磁电动机 B、交流电动机 C、直流电动机 D、隙神电动机题目6 电动机某部位的温度0与电动机周围 介质的温度。0之差，称为电动机该部位的（），用T表示，即T =0- 0 0。 选择一项： A、温升限值 B、最小温升 C、岫 D、最大温升题目7 我国国家标准《旋转电机定额和性能》（GB755-xx）中规定周围冷却空气的最高温度为（）。 选择一项：题目8 电动机（）的选择，首先必须校验电动机运行时的温升，特别当传动系统中的负载是变化的，或者是冲击性负裁时，还必须根据温升校核后再核验电动机的过载能力或起动能力等。 选择一项： A、额定功率 B、额定电压 C、起动电流倍数 D、额定转速 二、判断题（每小题5分，共40分）题目9 反应式微型同步电动机转子在不同的方向具有不同的磁阻，X轴方向磁阻最小，交轴方向磁阻最大。（）错题目10 根据口动控制系统的要求，伺服电动机必须具备可控性好、稳定性高和响应快速等基本性能。（）选择一项：对错题目11 交流伺服电动机的控制方式有：幅值控制、相位控制和电流控制。（）选择一项：对错 题目12 在电机内部，当发热量等于散热量时，电机温升不再升高，逐步达到其稳定温升two （）选择一项：对错题目13 电机在发热过程中的温升曲线与在冷却过程中的冷却曲线均是按指数规律变化的，变化的快慢与发热时间常数T有关, 同一物体的冷却时间常数与发热时间常数T的关系是相同的。（）选择一 实验课题：直流电机调速控制 实验内容： 本实验完成的是一个实现对直流电机转速调节的应用。 编写实验程序，用ADC0809完成模拟信号到数字信号的转换。输入模拟信号有A/D转换单元可调电位器提供的0~5V，将其转换后的数字信号读入累加器，做为控制电机的给定转速。用8255的B口作为直流电机的控制信号输出口，通过对电机转速反馈量的运算，调节控制信号，达到控制电机匀速转动的的作用。并将累加器中给定的转速和当前测量转速显示在屏幕上。再通过LED灯显示出转速的大小变化。 实验目的： （1）学习掌握模/数信号转换的基本原理。 （2）掌握的ADC0809、8255芯片的使用方法。 （3）学习PC系统中扩展简单I/O接口的方法。 （4）了解实现直流电机转速调节的基本方法。 实验要求： 利用微机接口实验系统的硬件资源，运用汇编语言设计实现直流电机的调速控制功能。 基本功能要求：1、利用A/D转换方式实现模拟量给定信号的采样；2、实现PWM方式直流电机速度调节；3、LED灯显示当前直流电机速度状态。 实验设备： （1）硬件要求： PC微机一台、TD-PIT实验系统一套 （2）软件要求：唐都编程软件，tdpit编程软件，“轻松编程”软件 实验原理： 各芯片的功能简介： （1）8255的基本输出接口电路： 并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息，CPU 和接口之间的数据传递总是并行的，即可以同时进行传递8位，16位，32位等。8255可编程外围接口芯片是具有A、B、C三个并行接口，+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0—基本输入/出方式、方式1—选通输入/出方式、方式2—双向选通工作方式。 一．判断题（正确的打√，错误的打×，答案填在题号的前面） 1. （dui ）交 - 直 - 交电压型变频器采用电容滤波，输出交流电压波形是规则矩形波。 2. （错）变频调速效率高，调速范围大，但转速不能平滑调节，是有级调速。 3. （对）有静差调速系统是依靠偏差进行调节的，而无静差调速系统则是依靠偏差对作用时间的积累进行调节的 4. （错）电动机的机械特性愈硬，则静差度愈大，转速的相对稳定性就愈高。 5. （dui ）转速负反馈调速系统能够有效抑制一切被包围在负反馈环内的扰动作用。 6. （ dui）SPWM 即正弦脉宽调制波形，是指与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲列。 7. （cuo ）在一些交流供电的场合，可以采用斩波器来实现交流电动机的调压调速。 8. （错）转速负反馈单闭环无静差调速系统采用比例调节器。 9. （dui ） PWM 型变频器中的逆变器件采用高频、大功率的半控器件。 10. （对）矢量变换控制的实质是利用数学变换把三相交流电动机的定子电流分解成两个分量，一个是用来产生旋转磁动势的励磁电流分量，一个是用来产生电磁转矩的转矩分量。 二．填空题 1. 根据公式，交流异步电动机有三种调速方法： ① _调压 __ 调速、②__ 串电阻 __ 调速、③ ___变励磁磁通 _ 调速。 3. IGBT 全称为 __绝缘栅双极晶闸管__ ，GTO 全称为 _门极可关断晶体管__ ， GTR 全称为 _电力晶体管______________ 。 4. 异步电动机的变频调速装置，其功能是将电网的恒压恒频交流电变换成变压变频的交流电，对交流电动机供电，实现交流无级调速。 三、选择题 1、变频调速中的变频电源是（C ）之间的接口。 （A）市电电源（B）交流电机（C）市电电源与交流电机 （D）市电电源与交流电源 2、调速系统的调速范围和静差率这两个指标（ B ）。 （A）互不相关（B）相互制约（C）相互补充（D）相互平等 3、电压型逆变器的直流端（ D ）。 （A）串联大感器（B）串联大电容 （C）并联大感器（D）并联大电容 4、变频器主电路中逆变器的任务是把（ B ）。 （A）交流电变成直流电（B）直流电变成交流电 （C）交流电变成交流电（D）直流电变成直流电 5、在转速负反馈系统中，闭环系统的转速降减为开环转速降的（ D ）倍。 （A）1+K（B）1+2K（C）1/（1+2K）（D）1/（1+K） 6、无静差调速系统中，积分环节的作用使输出量（ D ）上升，直到输入信号消失。 （A）曲线（B）抛物线（C）双曲线（D）直线 1、 单轴电气传动系统的动力学方程式为：（dt dn GD T T L M ?=-3752） 2、电气传动系统稳定运行的必要充分条件是：（两线有交点）、（电机线斜率小于负载线斜率） 3、调速的技术指标是：调速范围、静差率、平滑性、调速时的容许输出。 4、通常，电气传动系统中存在着三种惯性：机械惯性、电磁惯性和热惯性。 5、异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速、变转差率调速。 6、电动机的运行方式按发热的情况分为三类：连续工作制、短时工作制、重复短时工作制。 7、常用的大功率晶体管英文简写是GTR ，绝缘栅双极晶体管英文简写是IGBT 8、异步电动机串级调速系统就是在转子回路串入与转子频率相同的附加交流电动势f E 9、常见的变频器有交－交变频器和交－直－交变频器 10、我们把这样的波称为正弦脉宽调制波，简称SPWM 波。 11、过渡过程：任何一个电气传动系统，不仅有稳定工作状态，而且还往往由于人们对系统施加作用，或负载发生变化而引起的由一种稳定工作状态过渡到另一种稳定工作状态的过渡过程。 12、分辨率：编码器所能分辨的最小旋转角度，称为编码器的分辨率。 13、PWM 功控：脉冲宽度调制（PWM ）是以香农采样定理为理论基础，利用微处理器的数字输出来对模拟电路进 行控制的一种非常有效的技术。功率控制器的作用是通过控制功率，从而间接的控制电流。 14、试根据电气传动系统的动力学方程说出判断系统运动状态的条件 答：当L M T T >时，dn/dt 为正，传动系统为加速运动；当L M T T <时，dn/dt 为负，系统为减速运动；当L M T T = 时，0=d T ，系统处于匀速运动状态（恒速运转）。 15、试述何为三相异步电动机的额定值 答：异步电动机和直流电动机一样，机座上都有一个铭牌，铭牌上标注着额定数据，主要有：额定功率N P 、 额定电压N U 、额定电流N I 、额定频率f 、额定转速N n 、额定功率因数N ?cos 16、三相笼形异步电动机的起动方式有：1 直接起动；2 定子串电阻或电抗降压起动；3 Y －△（星－三角）降压起动；4 自耦变压器降压 起动。 17、简述三相异步电动机的制动方法及特性 答：根据制动运行状态中电磁转矩和转速的不同情况，三相异步电动机的制动可分为以下三种： （1）能耗制动：其制动平稳，便于实现准确停车，但制动较慢，需要一套直流电源，适用于要求平稳准确停车的场合。 （2）反接制动：又分为电源反接制动和倒拉反接制动两种。其设备简单，制动力矩较大，但制动过程中有冲击，对传动部件有 害，能量消耗大，准确度不高，适用于要求制动迅速，制动不频繁的场合。 （3）反馈制动：其能向电网回馈电能，比较节能、经济，但在n 安徽三联学院 年度论文 直流电动机调速系统的研究 Dc motor speed control system research 专业：电气工程及其自动化 姓名：薄朋_____________ 学号: 1002164___________ 指导老师：张金翰________ 2013年1月10日 信息与通信技术系 【摘要】直流电动机诞生与19世纪，距今已有100多年的历史，并已成为动力机械的主要驱动装置。直流调速系统具有优良的启动、制动性能，宜于在宽广范围内平滑调速，在需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。电动机拖动生产机械运行时，系统的速度需要根据工作状态和工艺要求的不同进行调节，使生产机械以最合理的速度工作，从而提高产品和生产效率，这就要求人为采取一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产的需要。 关键字：直流电动机调速 【abstract 】Dc motor was born in the 19th century, more than 100 years of history, and has become the main drive power machinery. Dc speed control system has good start, braking performance, like in the wide range smoothing speed and are in need of high performance controlled electric drive field has been widely used in the field. Motor drive production machine operation, the speed of the system need according to the working status and technological requirements of different carries on the adjustment, production machinery with the most reasonable speed work, so as to improve the products and production efficiency, this requires people to take certain method to change the production machinery working speed, in order to meet production need. Key words: Dc motor speed regulation 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。动态转矩 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M >T L ，电动机旋转方向与T M 相同，转速将产生的变化是 。 加速 3、机电传动系统中如果T M 实训报告 实训名称直流电机调速试验系别电子与电气工程学院专业、班级09测控C1 学生姓名、学号刘凡094821257 学生姓名、学号沈阳094821345 学生姓名、学号覃新造094820364 指导教师陈进 实训地点16号楼212室 实训日期2012 年5月20日 基于STC52单片机的直流电机PWM调速系统 摘要 本文介绍一种基于STC52单片机控制的PWM直流电机脉宽调速系统。系统以廉价的STC52单片机为控制核心，以直流电机为控制对象。从系统的角度出发，对电路进行总体方案论证设计，确定电路各个的功能模块之间的功能衔接和接口设置，详细分析了各个模块的方案论证和参数设置。整个系统利用52单片机的定时器产生1K左右的PWM脉冲，通过快速光耦6N137实现控制单元与驱动单元的强弱电隔离，采用4个9013和2个9012构成的H桥电路实现对直流电机的调速，用光电编码盘完成测速功能。 关键字STC52，PWM，光耦隔离，光电编码盘 1前言 1.1数字直流调速的意义 现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制。从上世纪80年代中后期起，世界各大电气公司如ABB、通用、西屋、西门子等都在竞相开发数字式调速传动装置，经过二十几年的发展，当前直流调速已发展到一个很高的技术水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安装技术；控制方式采用电源换相、相位控制[1]。特别是采用了微处理器及其他先进电力电子技术，使数字式直流调速装置在精度的准确性、控制性能的优良性和抗干扰的性能有很大的提高和发展，在国内外得到广泛的应用。数字化直流调速装置作为目前最新控制水平的传动方式显示了强大优势。全数字化直流调速系统不断升级换代，为工程应用和工业生产提供了优越的条件。 采用微处理器控制，使整个调速系统的数字化程度，智能化程度有很大改观；采用微处理器控制，使调速系统在结构上简单化，可靠性提高，操作维护变得简捷，电机稳态运行时转速精度等方面达到较高水平。由于微处理器具有较佳的性价比，所以微处理器在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。近年来，尽管交流调速系统发展很快，但是直流电机凭借其良好的启动、制动性能，在金属切削机床、轧钢机、海洋钻机、挖掘机、造纸机、矿井卷扬机、电镀、高层电梯等需要广泛范围内平滑调速的高性能可控电力拖动领域中仍得到了广泛的应用。 现阶段，我国还没有自主的全数字化直流调速控制装置生产商，而国外先进的控制器价格昂贵，且技术转让受限，为此研究及更好的使用国外先进的控制器，吸收国外先进的数字化直流电机调速装置的优点，具有重要的实际意义和重大的经济价值。 1.2研究现状综述 1.2.1电气传动的发展现状 20世纪70年代以来，直流电机传动经历了重大的技术、装备变革。整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进[1]。同时，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成为控制的电路的发展方向。使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代[1]。 早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点， 一、直流调速方案： 1、直流电机及控制系统的优缺点： ◇调速性能好、调速范围广，易于平滑调节 ◇起动、制动转矩大，易于快速起动、停车 ◇过载能力强、能承受较频繁的冲击负荷 ◇线路简单、控制方便、 ◇电控系统总体造价（包括直流电机及其配套的直流调速装置）相对较低，设计、制造、调试周期短 ◇国内外控制方案成熟、工程应用广泛 虽然直流传动有以上诸多优点，但仍有不足之处，主要表现在： ◆由于采用相控整流技术，在晶闸管换向时会产生谐波，污染电网，须对谐波进行治理 ◆在低速启动时，因为晶闸管导通角α，导致功率因数较低，无功分量较大，须对功率因数进行补偿 ◆与同容量、转速的交流电机相比，直流电机的造价高、体积大、重量重、转动惯量大 ◆日常维护量大，须定期检查、更换炭刷，整流子表面保养 ◆由于换向的限制，在结构发展上欲制造大容量、高电压及高转速的直流电机工艺上比较困难。现阶段直流电机单机容量最大只能达到11000kw左右，电压也只能做到1200V左右，这样一些大容量的不得不做成双电机、三电机甚至四电机结构，直接影响了直流电机的广泛应用，发展交流变频势在必行 3、直流调速方案所需的配套设备： 1）谐波治理： 由于直流调速控制原理采用的是相控整流技术，避免不了对电网产生谐波污染，高次谐波不仅对电网质量造成影响。最直接的表现可能使变压器、电缆、电动机发热、破坏绝缘，更有甚者可能会影响电气设备的使用寿命，造成不安全隐患。 2）功率因数补偿设备： 因直流电机在低速启动时，要求的晶闸管导通角α较大，导致功率因数较低（cosα），无功分量较大，须对功率因数进行补偿，否则当 地供电部门将进行罚款！ 2）变压器： 为了解决直流电机在咬钢时的负荷冲击、及其自身控制方面的要求，相对应的变压器容量要求是电动机容量的1.5-1.6倍进行选定（较交流变频方案大20-30%左右），造成此部分投资的增加。 另外直流电机的日常维护量较大，需定期对电机清扫、更换碳刷，运行、维护和人工成本较高。 二、交流调速方案： 1、交流变频电机及控制系统的优缺点： 同时随着自动控制理论的发展，特别是矢量控制技术在工程上的成熟应用，为改善交流传动系统的性能提供了一种新的、有效的控制方法，采用矢量控制的交流调速装置，其控制性能可与晶闸管直流调速系统相媲美。直流电机PWM调速与控制设计报告
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