《电力拖动自动控制系统》教学大纲
一、课程基本信息
1、课程英文名称：Automation Control System by Power Driving
2、课程类别：专业方向课程
3、课程学时：总学时64，实验学时8
4、学分：4
5、先修课程：《电路原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》等专业基础课程
6、适用专业：电气工程及其自动化
二、课程的目的与任务
课程的教学目的：本课程是电气工程及其自动化专业的专业特色课程。通过本课程的学习，了解和掌握电力拖动自动控制系统的设计、校正和综合方法，为今后的工作打下专业基础。
课程教学的任务：了解直流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，调速系统的静态动态性能指标。掌握直流转速单闭自动控制系统和转速、电流双闭环自动控制系统的静、动态设计方法，深刻领会和掌握控制系统的工程设计方法，能够熟练应用典型Ⅰ型、典型Ⅱ系统的设计和校正方法，了解可逆直流调速系统和位置随动系统的特点和设计方法。了解交流电力拖动自动控制系统的特点，调速方法，特别是重点了解和掌握笼型异步电动机变压变频调速系统的原理、特点和设计方法，了解矢量控制技术在异步电动机变压变频调速系统的应用，了解同步电动机变压变频调速系统的特点和设计方法。
三、课程的基本要求
本课程是所有专业基础课程的综合应用，特别是对《电力电子技术》、《电机学》、《控制电机》、《自动控制原理》、《电力拖动基础》以及《模拟电子技术》、《数字电子技术》的基础知识应用较多，学生必须在这些专业基础课程学习过后，才能开设本课程。教师在授课中必须引导学生对专业基础课程的综合应用，按照系统的控制规律为主线，由简入繁、由低及高的循序深入，思路必须清楚，引导学生学习和掌握系统设计与分析的方法，培养学生对工程问题的处理方法，同时要认真进行和完成课程实验，并且通过课程设计，要求学生能够对简单的电力拖动自动控制系统进行性能分析和设计。
四、教学内容、要求及学时分配
(一)理论教学：56学时
第一章闭环控制的直流调速系统 10学时
主要内容：本章内容是直流调速自动控制系统的基础，必须认真掌握以下内容。
1、直流调速系统用的可控直流电源，旋转变流机组，静止可控整流器，直流载波器或脉宽调制变换器；
2、晶闸管-电动机系统（V-M系统）的主要问题，触发脉冲相位控制，电流脉动及其波形的连续与断续，抑制电流脉动的措施，晶闸管-电动机系统的机械特性，晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数；
3、直流脉宽调速系统的主要问题，PWM变换器的工作状态和电压、电流波形，直流脉宽调速系统的机械特性，PWM控制与变换器的数学模型，电能回馈与泵升电压的限制；
4、反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计，转速控制的要求和调速指标，开环调速系统及其存在的问题，闭环调速系统的组成及其静特性，开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系，反馈控制规律，闭环直流调速系统稳态参数的计算，限流保护-电流截止负反馈；
5、反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计，反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型，反馈控制闭环直流调速系统的稳定条件，动态校正-PI调节器的设计；
6、比例积分控制规律和无静差调速系统，积分调节器和积分控制规律，比例积分控制规律，无静差直流调速系统及其稳态参数计算；
7、电压反馈电流补偿控制的直流调速系统，电压负反馈直流调速系统，电流正反馈和补偿控制规律，电流补偿控制直流调速系统的数学模型和稳定条件。
重点：直流调速系统用的可控直流电源，晶闸管-电动机系统的机械特性，晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数，直流脉宽调速系统的机械特性，PWM控制与变换器的数学模型，反馈控制闭环直流调速系统的稳态分析和设计，反馈控制闭环直流调速系统的动态分析和设计，比例积分控制规律和无静差调速系统。
难点：直流载波器或脉宽调制变换器，抑制电流脉动的措施，电能回馈与泵升电压的限制，反馈控制规律，限流保护-电流截止负反馈，反馈控制闭环直流调速系统的动态数学模型，电流正反馈和补偿控制规律，电流补偿控制直流调速系统的数学模型和稳定条件。
第二章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法 10学时主要内容：本章是直流调速自动控制系统的重点内容，必须深刻领会和掌握。
1、转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性，转速、电流双闭环直流调速系统的组成，稳态结构框图和静特性，各变量的稳态工作点和稳态参数计算；
2、双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析，双闭环直流调速系统的动态数学模型，起动过程分析，动态抗扰性能分析，转速和电流两个调节器的作用；
3、调节器的工程设计方法，工程设计方法的基本思路，典型系统，控制系统的动态性能指标，典型Ⅰ型系统性能指标和参数的关系，典型Ⅱ型系统性能指标和参数的关系，调节器结构的选择和传递函数的近似处理—非典型系统的典型化；
4、按工程设计方法设计双闭环系统的调节器，电流调节器的设计，转速调节器的
设计，转速调节器退饱和时转速超调量的计算；
5、转速超调的抑制－转速微分负反馈，带转速微分负反馈双闭环调速系统的基本原理，退饱和时间和退饱和转速，转速微分负反馈参数的工程设计方法，带转速微分负反馈双闭环调速系统的抗扰性能；
6、弱磁控制的直流调速系统，变压与弱磁的配合控制，非独立控制励磁的调速系统，弱磁过程的直流电动机数学模型和弱磁控制系统转速调节器的设计。
重点：转速、电流双闭环直流调速系统的稳态工作点和稳态参数计算，双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析，调节器的工程设计方法，按工程设计方法设计双闭环系统的调节器，转速超调的抑制－转速微分负反馈。
难点：双闭环直流调速系统的动态数学模型，动态抗扰性能分析，调节器结构的选择和传递函数的近似处理—非典型系统的典型化，转速调节器退饱和时转速超调量的计算，转速微分负反馈参数的工程设计方法，弱磁过程的直流电动机数学模型和弱磁控制系统转速调节器的设计。
第三章直流调速系统的数字控制 6学时
主要内容：本章内容随着数字技术的广泛应用，特别是DSP技术的迅速发展和大量应用，显示出越来越重要，所以根据目前的技术情况，实际在对本章内容进行讲授时，不能只局限于教材中的内容，教师还应该根据当前数字技术实际的发展应用情况，进行必要的补充。教材中应该讲授的内容如下。
1、微型计算机数字控制的主要特点，数字量化，采样频率的选择，微机数字控制系统的输入与输出变量；
2、微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件和软件，微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构，微机数字控制双闭环直流调速系统的软件框图；
3、数字测速与滤波，旋转编码器，M法测速，T法测速，M/T法测速，各种数字测速方法的精度指标，M/T法数字测速软件框图，数字滤波；
4、数字PI调节器，模拟PI调节器的数字化，改进的数字PI算法，智能型PI调节器；
5、按离散控制系统设计数字控制器，具有零阶保持器的数字控制直流调速系统，控制对象传递函数的离散化，数字转速调节器的设计；
6、数字控制系统的故障检测、保护与自诊断，故障检测，故障保护，故障自诊断。
重点：微型计算机数字控制的主要特点，采样频率的选择，微机数字控制系统的输入与输出变量，微机数字控制双闭环直流调速系统的硬件结构和软件框图，数字测速与滤波，数字PI调节器及数字转速调节器的设计，数字控制系统的故障检测、保护与自诊断。
难点：微机数字控制系统的输入与输出变量，各种数字测速方法的精度指标，数字滤波，智能型PI调节器，控制对象传递函数的离散化，故障自诊断。
第四章可逆直流调速系统和位置随动系统 4学时
主要内容：本章内容作为一般了解。主要介绍如下内容。
1、可逆直流调速系统，单片微机控制的PWM可逆直流调速系统，有环流控制的可逆晶闸管-电动机系统，无环流控制的可逆晶闸管-电动机系统；
2、位置随动系统，位置随动系统的组成，位置随动系统的特征及其与调速系统的比较，位置传感器，位置随动系统的稳态误差分析和参数计算，位置随动系统的动态校正与控制。
重点：有环流控制的可逆晶闸管-电动机系统和无环流控制的可逆晶闸管-电动机系统，位置随动系统的组成、特征及其与调速系统的比较，位置传感器。
难点：单片微机控制的PWM可逆直流调速系统，位置随动系统的稳态误差分析和参数计算，位置随动系统的动态校正与控制。
第五章闭环控制的异步电动机变压调速系统——一种转差功率消耗型调速系统
4学时
主要内容：本章内容作为一般了解。主要介绍如下内容。
1、异步电动机变压调速电路；
2、异步电动机改变电压时的机械特性；
3、闭环控制的变压调速系统及其静特性；
4、闭环变压调速系统的近似动态结构框图；
5、转差功率损耗分析；
6、变压控制在软起动器和轻载降压节能运行中的应用。
重点：异步电动机改变电压时的机械特性，闭环控制的变压调速系统及其静特性，闭环变压调速系统的近似动态结构框图，变压控制在软起动器和轻载降压节能运行中的应用。
难点：转差功率损耗分析。
第六章笼型异步电动机变压变频调速系统（VVVF系统）——转差功率不变型调速系统 12学时
主要内容：本章是三相异步电动机交流调速系统的主要和重点内容，必须深刻领会和重点掌握，是本课程的教学重点，应该掌握如下内容。
1、变压变频调速的基本控制方式，基频以下调速，基频以上调速；
2、异步电动机电压-频率协调控制时的机械特性，恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性，基频以下电压-频率协调控制时的机械特性，基频以上恒压变频时的机械特性，恒流正弦波供电时的机械特性；
3、电力电子变压变频器的主要类型，交-直-交和交-交变压变频器，电压源型和电流源型逆变器，180o 导通型和120o 导通型逆变器；
4、变压变频调速系统中的脉宽调制（PWM）技术，正弦波脉宽调制（SPWM）技术，
消除指定次数谐波的PWM（SHEPWM）控制技术，电流滞环跟踪PWM（CHBPWM）控制技术，电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术（或称磁链跟踪控制技术），桥臂器件开关死区对PWM控制变压变频器工作的影响；
5、基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统，转速开环恒压频比控制调速系统——通用变频器-异步电动机调速系统，转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统；
6、异步电动机的动态数学模型和坐标变换，异步电动机的动态数学模型的性质，三相异步电动机的多变量非线性数学模型，坐标变换和变换矩阵，三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型，三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程；
7、基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统，矢量控制系统的基本思路，按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用，转子磁链模型，转速、磁链闭环控制的矢量控制系统——直接矢量控制系统，磁链开环转差型矢量控制系统——间接矢量控制系统；
8、基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统，直接转矩控制系统的原理和特点，直接转矩控制系统的控制规律和反馈模型，直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较。
重点：变压变频调速的基本控制方式，异步电动机电压-频率协调控制时的机械特性，电力电子变压变频器的主要类型，交-直-交和交-交变压变频器，变压变频调速系统中的脉宽调制（PWM）技术，基于异步电动机稳态模型的变压变频调速系统，异步电动机的动态数学模型和坐标变换，基于动态模型按转子磁链定向的矢量控制系统，基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制系统。
难点：180o 导通型和120o 导通型逆变器，正弦波脉宽调制（SPWM）技术，消除指定次数谐波的PWM（SHEPWM）控制技术，电流滞环跟踪PWM（CHBPWM）控制技术，电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术（或称磁链跟踪控制技术），桥臂器件开关死区对PWM控制变压变频器工作的影响，三相异步电动机的多变量非线性数学模型，坐标变换和变换矩阵，三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型，三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程。
第七章绕线转子异步电动机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统 6学时主要内容：本章内容作为一般性了解，主要了解以下内容。
1、异步电机双馈调速工作原理，异步电机转子附加电动势的作用，异步电机双馈调速的五种工况；
2、异步电机在次同步电动状态下的双馈系统——串级调速系统，串级调速系统的工作原理，串级调速系统的其他类型；
3、异步电动机串级调速时的机械特性，异步电动机串级调速机械特性的特征，异步电动机串级调速时的转子整流电路，异步电动机串级调速机械特性方程式；
4、串级调速系统的技术经济指标及其提高方案，串级调速系统的效率，串级调速
系统的功率因数及其改善途径，斩波控制的串级调速系统，串级调速装置的电压和容量；
5、双闭环控制的串级调速系统，双闭环控制串级调速系统的组成，串级调速系统的动态数学模型，调节器参数的设计，串级调速系统的起动方式；
6、异步电机双馈调速系统，双馈调速系统的构成，双馈调速系统的矢量控制。
重点：异步电机双馈调速工作原理，异步电机双馈调速的五种工况，串级调速系统，串级调速系统的工作原理，异步电动机串级调速时的机械特性，串级调速系统的技术经济指标及其提高方案，双闭环控制的串级调速系统，双馈调速系统的矢量控制。
难点：异步电机转子附加电动势的作用，异步电动机串级调速时的转子整流电路，异步电动机串级调速机械特性方程式，斩波控制的串级调速系统，串级调速装置的电压和容量，串级调速系统的动态数学模型，双馈调速系统的矢量控制。
第八章同步电动机变压变频调速系统 4学时
主要内容：本章内容随电力电子技术的发展，其重要性不断加强，应该作为重点内容讲授，主要要求学生掌握以下内容。
1、同步电动机变压变频调速的特点及其基本类型；
2、他控变频同步电动机调速系统，转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统，由交-直-交电流型负载换流变压变频器供电的同步电动机调速系统，由交-交变压变频器供电的大型低速同步电动机调速系统，按气隙磁场定向的同步电动机矢量控制系统，同步电动机的多变量动态数学模型；
3、自控变频同步电动机调速系统，梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）的自控变频调速系统，正弦波永磁同步电动机的自控变频调速系统。
重点：转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统，由交-直-交电流型负载换流变压变频器供电的同步电动机调速系统，由交-交变压变频器供电的大型低速同步电动机调速系统，按气隙磁场定向的同步电动机矢量控制系统，梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）的自控变频调速系统，正弦波永磁同步电动机的自控变频调速系统。
难点：同步电动机的多变量动态数学模型，梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）的自控变频调速系统，按气隙磁场定向的同步电动机矢量控制系统。
(二)实验教学：8学时
（一）、实验课的目的与要求
1、电力拖动自动控制系统是电气工程及其自动化专业的特色专业课程，课程实验是教学的重要环节，必须通过实验，使学生增强对交直流调速系统的理解，培养学生的实际动手能力、分析问题和解决实际问题的能力。
2、学生在进行实验前必须认真阅读实验指导书，了解实验设备的性能及其使用方法，熟悉实验内容，明确实验目的、步骤、原理，掌握实验方法，认真完成预习要求。
3、在实验进行中，学生必须独立完成实验，最好每个学生一人一组，使用一台设备，因为实验设备台数少确实做到一人一组有困难的，但至少应保证每组不多于三人。
4、实验后必须认真处理实验数据，分析实验结果，写出符合要求的实验报告。
（二）、实验项目（在以下实验项目中选做8学时实验）
实验—、晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验
实验类型：综合型
实验学时：2学时
实验目的：
1、了解DDSZ-1型电机及电气技术实验装置、DJDK-1型电机控制系统实验装置
的结构、组件及布线情况
2、熟悉晶闸管直流调速系统的组成及基本结构
3、掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法
实验内容：
1、测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R
2、测定晶闸管直流调速系统主电路电感值L
3、测定直流电动机一直流发电机一测速发电机组的飞轮惯量GD
4、测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数T
d
5、测定直流电动机电势常数C
e 和较矩常数C
m
6、测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T
m
7、测定晶闸管触发及整流装置特性Ud＝f（U
ct
）
8、测定测速发电机特性U
tg
=f（n）
实验设备：
1、D DSZ-1型电机及电气技术实验装置或DJDK-1型实验装置主控制屏DJK01
一台
2、直流电动机一直流发电机一测速发电机组一套
3、D JK02组件挂箱，DJK04组件挂箱各一台
4、直流电压表、直流电流表各一只
5、双臂滑线电阻器一只
实验仪器仪表及耗材：光线示波器或记忆示波器一台，万用表一只、DDSZ-1、DJDK-1设备专用连接插接线若干。
实验二、单闭环晶闸管直流调速系统实验
实验类型：综合型
实验学时：2学时
实验目的：
1、熟悉DDSZ-1型电机及电气技术实验装置或DJDK-l型电机控制系统实验装
置主控制屏DJK01的结构及调试方法
2、了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理
3、掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程
4、认识闭环反馈控制系统的基本特性
实验内容：
1、主控制屏DJK01的调试
2、基本控制单元调试
3、U
不变时的直流电动机开环特性的测定
ct
不变时的直流电动机开环特性的测定
4、U
d
5、转速反馈的单闭环直流调速系统
6、电流反馈的单闭环直流调速系统
实验设备：
1、主控制屏DJK01一套
2、直流电动机一直流发电机一测速发电机组一套
3、双臂滑线电阻器一只
实验仪器仪表及耗材：双踪慢扫描示波器一台、万用表一只、DDSZ-1、DJDK-1设备专用连接插接线若干。
实验三、双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验
实验类型：综合型
实验学时：2学时
实验目的：
1、了解双闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理
2、掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定
3、研究调节器参数对系统动态特性的影响
实验内容：
1、各控制单元调试
2、测定电流反馈系数β、转速反馈系数α
3、测定开环机械特性及高、低速时完整的系统闭环静态特性n=f（I d）
4、闭环控制特性n = f（U g）的测定
5、观察、记录系统动态波形
实验设备：
1、主控制屏DJK01一套
2、直流电动机一直流发电机一测速发电机组一套
3、DJK02、DJK04 、DJK07组件挂箱各一套
4、双臂滑线电阻器一只
实验仪器仪表及耗材：双踪慢扫描示波器一台、万用表一只、DDSZ-1、DJDK-1设备专用连接插接线若干
实验四、逻辑无环流可逆直流调速系统实验
实验类型：综合型
实验学时：2学时
实验目的：
1、了解、熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成
2、掌握各控制单元的原理、作用及调试方法
3、掌握逻辑无环流可逆直流调速系统的步骤和方法
4、了解逻辑无环流可逆直流调速系统的静态特性和动态特性
实验内容：
1、控制单元调试
2、系统调试
3、正反转机械特性n=f（I d）的测定
4、正反转闭环控制特性n=f（U g）的测定
5、系统的动态特性的观察
实验设备：
1、主控制屏DJK01一套
2、直流电动机一直流发电机一测速发电机组一套
3、DJK02、DJK0
4、DJK08组件挂箱各一套
4、双臂滑线电阻器一只
实验仪器仪表及耗材：双踪慢扫描示波器一台、万用表一只、DDSZ-1、DJDK-1设备专用连接插接线若干
实验五、双闭环可逆直流PWM（H桥）速系统实验
实验类型：综合型
实验学时：2学时
实验目的：
1、熟悉双闭环可逆直流PWM调速系统原理、组成及各主要单元部件的原理
2、熟悉双闭环可逆直流PWM调速系统的调试步骤、方法及参数的整定
实验内容：
1、各控制单元调试
2、测定开环机械特性及高低速时完整的系统闭环静态特性n=f（I d）
3、闭环控制特性n = f（U g）测定
实验设备：
1、主控制屏DJK01一套
2、直流电动机一直流发电机一测速发电机组一套
3、DJK02、DJK03、DJK11组件挂箱各一套
4、双臂滑线电阻器一只
实验仪器仪表及耗材：双踪慢扫描示波器一台、万用表一只、DDSZ-1、DJDK-1设备专用连接插接线若干
实验六、双闭环三相异步电动机调压调速系统实验
实验类型：综合型
实验学时：2学时
实验目的：
1、了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的原理及组成
2、了解转子串电阻的绕线式异步电机在调节定子电压调速时的机械特性
3、通过测定系统的静态特性和动态特性，进一步理解交流调压系统中电流环
和转速环的作用。
实验内容：
1、测定三相绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性
2、测定双闭环交流调压调速系统的静态特性
3、测定双闭环交流调压调速系统的动态特性
实验设备：
1、主控制屏DJK01一套
2、三相绕线式异步电动机一直流发电机一测速发电机一套
3、DJK02、DJK04组件挂箱、DJK08电容挂箱各一套
4、双臂滑线电阻器一只
实验仪器仪表及耗材：双踪慢扫描示波器一台、记忆示波器一台、万用表一只、
DDSZ-1、DJDK-1设备专用连接插接线若干
实验七、双闭环三相异步电动机串级调速系统实验
实验类型：综合型
实验学时：2学时
实验目的：
l、熟悉双闭环三相异步电机串级调速系统的组成及工作原理
2、掌握串级调速系统的调试步骤及方法
3、了解串级调速系统的静态与动态特性
实验内容：
1、控制单元及系统调试
2、测定开环串级调速系统的静态特性
3、测定双闭环串级调速系统的静态特性
4、测定双闭环串级调速系统的动态特性
实验设备：
1、主控制得DJK01一套
2、三相绕线式异步电动机一直流发电机一测速发电机组一套
3、DJK02、DJK04组件挂箱各一套
4、DJK10三相芯式变压器挂箱一套
5、双臂滑线电阻器一只
实验仪器仪表及耗材：双踪慢扫描示波器一台、光线示波器或记忆示波器一台、万用表一只、DDSZ-1、DJDK-1设备专用连接插接线若干
五、考试考核办法：
课程中期进行阶段测验，结束后进行理论考试，最后根据完成作业情况、实验操作与实验报告完成情况、阶段测验成绩和课程结束后的理论考试得出本课程的考核成绩。成绩权值为：
完成作业情况占10％，实验操作与报告占20％，阶段测验成绩占20％，结业理论考试占50％。
六、教材及参考书：
(一)教材：
《电力拖动自动控制系统》第3版陈伯时主编机械工业出版社 2004.7
(二)参考书：
1、电力拖动自动控制系统（第2版）陈伯时主编机械工业出版社1992.7
2、《电力拖动自动控制系统习题例题集》童福尧编机械工业出版社 2000.7
3、《电力传动自动控制系统》唐永哲编西安电子科技大学出版社 2000.5
4、《现代电气控制技术》郑萍主编重庆大学出版社 2002.5
5、《交流调速控制系统》李华德主编电子工业出版社2004.7
七、其他
第一章：闭环控制的直流调速系统00000 1-1 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系统与V-M系统相比，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； 1-2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。答：如图P13，1-17，制动状态时，先减小控制电压，使U g1的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d降低。但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成E＞U d，很快使电流i d反向，VD2截止，在t on≤t＜T时，U g2变正，于是VT2导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。在T≤t＜T+t on(即下一周期的0≤t＜T on)时，VT2关断，-i d沿回路4经VD1续流，向电源回馈制动，与此同时，VD1两端压降钳住VT1使它不能导通。在制动状态中，VT2和VD1轮流导通，而VT1始终是关断的。 有一种特殊状态，即轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT1关断后i d经VD2续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD2两端电压也降为零，VT2便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。 1-3 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
《电力拖动控制线路与技能训练》教学大纲 一、说明 1、课程性质和任务 本课程是电气维修方向传授电力拖动控制线路专业理论知识与操作技能的专业课，它是一门集专业理论与技能训练与一体化课程，旨在培养学生理论联系实际，综合处理电气控制线路各种问题的能力。主要内容包括常用低压电器拆装与维修；电动机的基本控制线路及其安装、调试与维修；常用生产机械的电气控制线路及其安装、调试与维修。 2、课程的任务和要求 本课程的任务是使学生掌握与电力拖动有关的专业理论知识与操作技能，培养学生理论联系实际和分析解决一般技术问题的能力，使学生达到维修电工国家职业标准（中级）的要求。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求： 课程的基本要求是： （1）掌握常用低压电器的功能、结构、基本原理、选用原则及其拆装维修方法。 （2）掌握电动机基本控制线路的构成，工作原理，分析方法及其安装、调试与维修。 （3）掌握常用生产机械电气控制线路的分析方法及其安装、调试与维修。 3、教学中应注意的问题 （1）本课程按照理论、实训一体化教学安排，教学中应加强直观教学，强化基本技能训练、综合技能训练等实践性教学，密切联系生产实际，使理论和实践有机地结合起来，着重培养学生理论联系实际和分析解决实际问题的能力。 （2）教学过程中要本着学生为主体的思想，由具体到抽象讲授知识，采用启发式教学，引导学生逐步掌握知识和技能，激发学生的学习兴趣，充分调动学生的学习主动性。 （3）充分运用实物、教具和多媒体电化教学手段，加强直观教学力
度。 (4)要注重对学习效果的评估，完善各阶段的评估体系和方式。 (5)注重操作规程的标准化和执行情况，要求学生严格按照操作规程完成实训任务。从各个方面强调安全生产，使学生树立以人为本、安全为重的观念。 二、学时分配表
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η=, 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= 2000×2= 150N·m 负载转速nf =n/j1j2j3=1450/(2××2)= min
习题解答（供参考） 习题二 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 。 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 =?== 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =1430r/min ，Ra=Ω。相控整流器内阻Rrec=Ω。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 =?-=??-= 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=Ω,Ce=?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)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 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=。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=，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)15) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=?+???= 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/
《电力拖动自动控制系统》课程教学大纲 课程名称：电力拖动自动控制系统 / The Automatic Control System of Electric Drives 课程代码：020354 学时：48 学分：3 讲课学时： 48 上机/实验学时：0考核方式：考查 先修课程：《电力拖动基础》，《电力电子学》，《自动控制原理》 适用专业：电气工程及其自动化专业 开课院系：电子电气工程学院，电气工程及其自动化系 教材：陈伯时主编. 电力拖动自动控制系统. 第三版. 北京：机械工业出版社. 2004 主要参考书： 刘竞成主编. 交流调速系统. 上海: 上海交通大学出版社.1996 陈坚主编. 交流电机数学模型及调速系统. 北京: 国防工业出版社 1990 一、课程的性质和任务 《电力拖动自动控制系统》是电气工程及其自动化的一门专业课程。本课程主要研究直流电机和交流电机调速时的数学模型，控制规律，交直流拖动自动控制系统中的各种稳态和动态分析及工程计算方法。 二、教学内容和基本要求 通过本课程的教学活动,要求学生综合运用电机学, 电力拖动基础,自动控制原理和电力电子学所学的基础理论, 学习并掌握交直流电机调速时的系统的构成,数学模型，控制规律及交直流拖动自动控制系统中的各种稳态和动态分析及工程计算方法。 具体内容如下: 第一章: 闭环控制直流调速系统 1.可控直流电源和V-M系数的特殊问题 2.稳态与动态分析 3.PI调节器设计 4.无静差直流调速系统的控制规律 5.电压反馈,电流补偿直流调速系统 第二章: 多环控制直流调速系统 1.双闭环直流调速系统的静特性 2.双闭环直流调速系统的动特性 3.调节器的工程设计 4.典型Ⅰ型和典型Ⅱ型系统 5.双闭环直流调速系统设计 第三章: 直流可逆调速系统 1.可逆调速系统的线路 2.可逆调速系统中的环流 3.有环流可逆调速系统 第四章:交流调速系统的基本类型和调压调速 1.交流调速系统的基本类型 2.转速闭环调压调速系统
电力拖动基础复习题答案 L简答题 1、什么是电力拖动？ 2、为什么说他励直流电动机具有硬特性？2额定速降较小，直线的斜率 较小 3、画出电力拖动系统的示意图。3 4、电力拖动系统由哪几部分组成？ 5、画出反抗性恒转矩负载的特性。 6、画出位能恒转矩负裁的特性，并举例说明。 7、画出通风机负载的负载特性。 8、固有机械特性的条件是什么？ 9、要改变一台他励电动机的旋转方向都有哪些措施？改变电枢电流方向或 者励磁电流方向 10、为什么他励直流电动机与串励宜流电动机相比，串励直流电动机牵引电 机使用时更具有优势？10，申励直流电动机具有软特性 11、他励直流电动机电阻起动时，切换电流I 2越大越好吗？11为什么？ 不是，L越大起动的级数越多，设备越复杂 12、他励直流电动机电阻起动时，山一条特性曲线转换到另外- ?条曲线 上，在转换的瞬间，转速，电枢电流都发生什么变化？12转速不变, 电枢电流突变 13、为什么实际的电力拖动系统通常是一个多轴系统？把多轴系统折算为单 轴系统时，哪些量需要进行折算？13工作机构需要的转矩和转速不能够和电动机达到一致，所以需要传动机构，转矩和飞轮矩的折算 14、一般要求电动机的机械特性是向下倾斜还是向上翘的？向下
15、为什么申励直流电动机不允许过分轻载运行？15转速大大高于额定转 速 16、他励宜流电动机的调速都有哪几种方式？16调压，电枢PI路串电阻和 削弱磁通 17、他励直流电动机的理想空载转速和负载时的转速降各与哪些因素有关 17?电压，磁通以及电机常数 18、他励宜流电动机制动运行分为哪几种方式？ 19、什么是三相异步电动机的固有机械特性？ 20、请你说明三相异步电动机能耗制动的工作原理？20 21、三相异步电动机调速都有哪儿种方法？ 22、三相绕线转子异步电动机申级调速都有哪些优缺点？ 23、三相异步电动机定子调压调速都有哪些有缺点？ 24、三相异步电动机的制动都有哪几种方式？24 25、什么是三相异步电动机的回馈（再生）制动？ 26、对三相异步电动机起动的要求是什么？26起动电流小，起动转巨大 27、他励直流电动机电枢申电阻的人为机械特性会有什么特点？ 28、改变他励宜流电动机电源电压时的人为机械特性有什么特点？ 29、削弱改变他励直流电动机磁场时的人为机械特性有什么特？ 30、他励直?流电动机起动时，起动电流的确定要考虑哪些因素？ 31、什么是三相绕线转子异步电动机转子申接电阻起动？91逐段切除电阻 的转子串电阻的分级起动 32、容量较大的他励直流电动机为何不能采取直接起动的方式进行起 动？32 33、在要求有较大的起动转矩和较小的起动电流的场合，为何采用深 槽式和双笼型双笼异步电动？33
电机与拖动基础知识重 点 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
电机与拖动基础总复习 试题类型 一、填空题（每题1分，共20分） 二、判断题（每题1分，共10分） 三、单项选择题（每题2分，共20分） 四、简答题（两题，共15分） 五、计算题（三题，共35分） 电力拖动系统动力学基础 1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。 2．电力拖动运动方程的实用形式为 由电动机的电磁转矩T e 与生产机械的负载转矩T L 的关系： 1）当T e = T L 时， d n /d t = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态； 2）若T e ＞T L 时， d n /d t ＞0，系统处于加速状态； 3）若T e ＜T L 时， d n /d t ＜0，系统处于减速状态。 也就是一旦 d n /d t ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。 3．生产机械的负载转矩特性： t n GD T T d d 3752L e = -
直流电机原理 1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。 2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。 3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。 4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a 等于极对数n p 。 5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。 6 直流电机的励磁方式： dn dT dn dT L e
第二章 2-1：答：在制动阶段，VT1始终不导通。VT2导通期间，并能耗制动；VT2不导通期间， VD1续流，并回馈制动。 2-2：由 10100 1000== D ； rpm s D s n n n N N cl 04.298 .01002.01000) 1(=??≤ -= ?=?； 2-3：已知 rpm n n n N 1500max max 0=?+= rpm n n n N 150min min 0=?+= max n n N =，rpm n N 15=? 所以1115 150151500min max =--= = n n D 1.015 11148515 11=?+?= ?+?= D n n D n s N N N 2-4： r v n R I U C N a N N e min/1478.0/)(?=-= rpm C R R I n e s a N op 1.1151478.0/045.0378/)(=?=+=? 1.38.0*1.115 2.0*1430) 1(==-?=s n s n D N N 32 .57 .0*1.1153.0*1430) 1(== -?= s n s n D N N 2-5： rpm C R I n e N op 5.2742.0/18.0305/=?==? /()27.45%N op N op s n n n =?+?= rpm s D s n n n N N cl 63.295 .02005.01000) 1(=??≤ -= ?=? 2-6： v K K U K K U s p u s p dcl 121 =+= γ 264==u s p dop U K K U 22/=dcl dop U U v U K K K K U dcl s p s p u 6.41=+= γ 2-7： 10=D
《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（）。
《电力拖动基础》复习要点 题型：填空题、判断题、简答题、分析题、计算题、设计题。 试题中，80%的题目来自课本和PPT 上的例题、习题。 1. 电力拖动系统的动力学基础 20’ 电力拖动系统的定义；典型电力拖动系统；电力拖动系统运动方程式的一般形式和实用形式，各数学符号的物理意义，GD 2和J 的区别与联系；多轴系统等效折算为单轴系统的意义，等效折算的原则；从运动方程式判断系统的工作状态（加速、减速、稳定、静止）；负载转矩特性的定义；曲型的负载转矩特性，各负载转矩特性的特点。 例题1和例题2，独立完成，消化吸收相关知识点。 2. 直流电动机的电力拖动 20’ 机械特性的定义；他励直流电动机的电压平衡方程；机械特性方程；固有机械特性与人为机械特性；电力拖动系统的调速方法（机械调速、电气调速、电气—机械调速）；直流电机的机械特性方程；直流电机的电气调速方法（电枢回路串电阻调速、降压调速、弱磁调速），各调速方法的特点； 采用电动机惯例的一台他励直流电动机的运行参数与运行状态的关系（分析为什么）： （1）0a N U I <，0a a E I <；回馈制动，正转或反转 （2）0a E <，0a a E I >； 电动状态，反转 （3）0T >，0n <，N U U =；倒拉反接制动，反转 （4）0n <，N U U =-，0a I >；回馈制动，反转 （5）0T W <，10P =，0a E <；能耗制动，反转 例题1~例题4，独立完成，消化吸收相关知识点。 3. 闭环控制的直流调速系统 20’ 常用的可控直流电源；PWM 系统的优点；在V-M 系统中，抑制电流脉动的措施；V-M 系统的机械特性方程式；泵升电压产生的原因，泵升电压限制；建立拖动系统动态数学模型的基本步骤； 直流调速方法；直流调速电源；直流调速系统（系统组成、系统分析、静态性能、动态性能、系统设计：调节器的结构和参数设计）。 转速单闭环调速系统有哪些特点；无静差直流调速系统原稳定运行，突增负载后进入新的稳态，此时转速n 、整流装置输出电压C U 较之负载变化关系，分析原因。 例题1~例题5，独立完成，消化吸收相关知识点。
电力拖动自动控制系统运动控制系统第版习题 答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
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：10000.020.98) 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） 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 =-=-?=
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=0.18Ω,Ce=0.2Vmin/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)]10000.050.95] 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=+=??+??=
电力拖动控制线路与技能训练教学大纲 一、说明 1.课程的性质和内容 本课程是我校电工电子专业的一门集专业理论与技能训练于一体的课程。主要内容包括常用低压电器及其拆装与维修；电动机的基本控制线路及安装、调试与维修；常用生产机械的控制线路及其安装、调试与维修；变频调速系统。 2.课程的任务和要求 本课程的任务是使学生具掌握与电力拖动有关的专业理论知识与操作技能，培养学生理论联系实际和分析解决一般技术问题的能力，达到国家规定的技能等级标准要求。 本课程的基本要求是：掌握常用低压电器的功能、结构、基本原理、选用原则及其拆装维修方法；掌握电动机基本控制线路的构成、工作原理、分析方法及其安装、调试与维修；掌握常用生产机械电气控制线路的分析方法及其安装、调试与维修；熟悉变频器的分类、基本结构、工作原理及主要功能，掌握通用变频器的选用、安装、调试、维护及常见故障检修。 3.教学中应注意的问题 教学中应注意明确培养目标，突出职业教育的特点，加强直观教学，强化基本技能训练、综合技能训练等实践性教学环节，密切联系生产实际，使理论和实践有机地结合起来，着重培养学生理论联系实际和分析解决实际问题的能力。 本课程总学时为理论224，实训24周。 二、学时分配表
三、课程内容与要求 绪言 教学要求： 1.了解电力拖动的组成、优点和发展概况。 2.明确本课程的性质、内容、任务和要求以及学习中应注意的问题。教学内容： 一、电力拖动。 二、学习目标。 三、注意事项。 教学重点： 1. 了解电力拖动组成及特点。 2. 明确本课程学习目标，并对学生提出具体要求。 第一单元常用低压电器及其安装、检测与维修 教学要求： 1.了解常用低压电器的种类、型号组成形式。 2.熟悉常用低压电器的功能、结构及原理。 3.掌握常用低压电器的选用和拆装维修方法。 4.熟记常用低压电器的图形符号和文字符号。 教学内容：（知识点） 课题一低压电器的分类和常用术语 一、低压电器的分类
1-1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 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态 响应快，动态抗扰能力强。 1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？ 答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2 变正，于是VT 2导通， VT 2导通，VT 1关断。 1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么 关系？为什么脱离了调速范围，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 max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围， 用字母D 表示，即：min max n n D = 负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ? 与理想空载转速min 0n 之比，称为系统的静差率S,即：min 0n n s N ?= 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为： ) 1(s n s n D N N -?= 由于在一定的N n 下，D 越大，min n 越小N n ? 又一定，则S 变大。所以，如果不考虑D ，则S 的调节也就会容易， 1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为min /1500max 0r n =，最低转速特性为 min /150min 0r n =，带额定负载的速度降落min /15r n N =?，且不同转速下额定速降N n ?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大？ 解 1115 150151500min 0max 0min max =--= ?-?-= = N N n n n n n n D %10150 15min 0== ?=n n s
《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题 2-2 调速系统的调速范围是 1000~100r/min ，要求静差率 s=2%，那么系统允许的稳态速降是 多少？ 解：系统允许的稳态速降 sn 0 02 × 100 ? n N = = = 2 04( r min ) ( 1 ? s ) ( 1 ? 0 02) 2-5 某龙门刨床工作台采用晶闸管整流器-电动机调速系统。已知直流电动机 = 60 k W ， P N U N = 220 V ， I N = 305 A ， n N = 1000 r m in ， 主 电 路 总 电 阻 R = 0 18? ， C = 0 2 V ? min r ，求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 ?n 为多少？ N （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 s 多少？ N （3）额定负载下的转速降落 ?n 为多少，才能满足 D = 20, s ≤ 5% 的要求。 N 解：（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 I R 305 × 0 18 N ? n = = = 274 5( r min ) N C 0 2 （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率 ? n 274 5 N s = = ≈ 0 215 = 21 5% N n + ? n 1000 + 274 5 N N （3）额定负载下满足 D = 20, s ≤ 5% 要求的转速降落 n s 1000 × 0 05 N ? n = = ≈ 2 63 ( r min ) N D ( 1 ? s ) 20 × ( 1 ? 0 05) 2-6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构如图所示，已知给定电压 U u = 8 8 V , 比例调节放大 系数 K = 2, 晶闸管装置放大系数 K = 15, 反馈系数 γ = 0 7 。求： p （1）输出电压 U ； d （2）若把反馈线断开， U 为何值？开环时的输出电压是闭环时的多少倍？ d （3）若把反馈系数减至 γ = 5 U 应为多少？ u 解：（1）输出电压 K K 2 × 15 p s U = U = × 8 8 = 12( V ) ； d u 1 + K K γ 1 + 2 × 15 × 0 7 p s （2）若把反馈线断开， U = K K U = 2 × 15 × 8 8 = 264 ( V) ；开环时的输出电压是闭环 d p s u 时的 264 12 = 22 倍。 （3）若把反馈系数减至 γ = 5 ，当保持同样的输出电压时，给定电压 1 + K K γ 1 + 2 × 15 × 0 35 p s U = U = × 12 = 4 6( V ) 。 u d K K 2 × 15 p s
《电力拖动基础》课程教学大纲 课程代码：0806631019 课程名称：电力拖动基础 英文名称：Fundamentals of Electric Drive 总学时：48 讲课学时：38 实验学时：10 上机学时：0 课外学时：0 学分：3 适用对象：机械设计制造及其自动化专业（数控加工与维修专业方向） 先修课程：电工技术、电路基础、微机原理及应用、控制工程。 一、课程性质、目的和任务 本课程是数控加工与维修专业的一门专业限选课。本课程的教学目的是使学生在学习相关电路基础课程、微机原理及应用和控制工程的基础上，以电机为主导，以控制为线索，了解机电控制技术的一般知识，掌握其工作原理、特性、应用方法，了解最新控制技术在数控机床中的应用。使学生对数控技术中伺服技术有一个全面、系统的了解和掌握。为学习有关专业课程以及进行工程设计和科研活动打下必要的基础。 二、教学基本要求 要求学生通过本课程的学习，掌握机电传动系统基本的力学计算，熟悉交、直流电机的工作原理和特性，理解交、直流调速系统的组成、工作原理和动静态性能特点。 三、教学内容及要求 1．机电控制概述 （1）了解机电控制技术的目的和任务； （2）了解机电控制技术及系统的发展概况。 2．机电传动系统力学基础 （1）掌握机电传动系统的运行方程式，并学会用它来分析与判别机电传动系统的运行状态； （2）理解在多轴拖动系统中为了列出系统的运动方程式，必须将转矩等进行折算，掌握其折算的基本原则和方法； （3）了解几种典型生产机械的机械特性n=f（TL）； （4）掌握机电传动系统稳定运行的条件； （5）理解机电时间常数的物理意义以及缩短过渡过程的方法。 3．直流电机的工作原理及其特性 （1）在了解直流电动机的基本结构的基础上，着重掌握直流电机的基本工作原理，特别应掌握转矩方程式、电势方程式和电压平衡方程式； （2）掌握直流电动机的机械特性，特别是人为机械特性； （3）理解直流电动机启动、调速和制动的各种方法以及各种方法的优缺点和适用场合； （4）理解用机械特性的四个象限来分析直流电动机的运行状态； （5）掌握根据他励直流电动机的铭牌技术数据，确定电动机相关数据。 4．交流电动机的工作原理及其特性 （1）了解三相异步电动机的基本结构，理解旋转磁场的产生； （2）掌握异步电动机的工作原理，机械特性，
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, 计算表内未知数据并填入表中。
电力拖动自动控制系统 课后答案 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
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） 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 =-=-?= 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=0.18Ω,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?
《电机与拖动》教学大纲 学分：4.5 总学时：81 理论学时；72 实验学时：9 面向专业：电气工程及其自动化 大纲执笔人：郗忠梅 大纲审定人：李有安 一、说明 1、课程的性质和目的 《电机与拖动》是电气工程及其自动化专业的一门必修的专业基础课。 本课程的主要任务是使学生掌握变压器、交流电机和直流电机的基本知识、基本理论、基本计算方法和一般运行分析问题以及电力拖动系统的运行情况，为后续专业基础课和专业课的学习打好必要的基础。 电机实验是本课程的重要教学环节。通过实验可对变压器和各类电机的工作特性，基本原理和理论计算加以验证，使学生掌握电机基本实验的原理和方法，初步掌握对电机进行一般操作的动手能力和对实验数据的分析能力，并提高实验技能和熟练程度。 2、课程教学的基本要求 理论知识方面：本课程宜安排学生在学完电路、电子等有关基础课程之后的第四学期，内容上注意与以上学科的衔接，课堂教学应力求使学生理解基本概念，掌握基本内容。 实验技能方面：熟练掌握电工仪表的使用方法和各种电机线路的正确接线方法等。 3、课程教学改革 总体设想：在有限的教学时间内尽可能多传授给学生有关电机学方面的理论知识。为了与后继课程的连续性，多增加同步电机的理论知识的讲述学时数。 二、教学大纲内容 （1） 课程理论教学 第一章 绪论 （2学时） 第一节 教材内容与课程性质 第2节 本课程常用的物理概念和定律 本章重点、难点：1、安培环路定律 2、变压器电动势。
建议教学方法：在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合。 思考题： 1、变压器和电机的磁路常采用什么材料制成，这种材料有哪些主要材料？ 2、磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因数有关？ 第二章 电力拖动系统动力学（2学时） 第一节 电力拖动系统转动方程式 第2节 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件负载的转矩特性、电力拖动系统稳定运行的条件。 本章重点、难点：电力拖动系统稳定运行条件。 建议教学方法：在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合。 思考题：1、电力拖动稳定运行的条件 2、电动机的机械特性和负载转矩特性是如何配合的？ 第三章 直流电机原理（10学时） 第一节直流电机的用途及基本工作原理 直流电机的用途、直流电机的基本工作原理。 第2节直流电机的主要结构与型号 直流电机的主要结构、电机的铭牌数据、电机的主要系列产品。 第3节直流电机的磁路、空载时的气隙磁密与空载磁化特性直流电机的磁路、空载时气隙磁通密度的分布波形、空载磁化特性和直流电机的励磁方式。 第4节直流电机的电枢绕组 电枢绕组的几个节距和单叠绕组。 第5节电枢电动势与电磁转矩 电枢电动势、电磁转矩和直流电机的电枢反应。 第6节直流发电机 直流发电机稳态运行时的基本方程式、功率关系、他励直流发电机的运行特性、并励直流发电机。 第7节直流电动机运行原理 他励直流电动机稳态运行的基本方程式、功率关系、工作特性。 第8节他励直流电动机的机械特性 机械特性的一般表达式，固有特性，人为特性。 第九节串励和复励直流电动机