当前位置：文档之家 › 电力拖动自动控制系统_第四版_课后答案

电力拖动自动控制系统_第四版_课后答案

  • 格式：doc
  • 大小：1.64 MB
  • 文档页数：22

习题解答（供参考）

习题二

2.2 系统的调速范围是1000~100minr，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)nnsnrpmDs

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0max1500minnr，最低转速特性为 0min150minnr，带额定负载时的速度降落15minNnr，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 maxminDnn(均指额定负载情况下）

max0max1500151485Nnnn

min0min15015135Nnnn

maxmin148513511Dnn

2) 静差率 01515010%Nsnn

2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=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)14300.1478NNaNCeUIRnVrpm 378(0.0230.022)0.1478115NnIRCerpm

[(1)]14300.2[115(10.2)]3.1NDnSns

[(1)]14300.3[115(10.3)]5.33NDnSns

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Nn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NS多少？

（3）若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落Nn又为多少?

解：(1)3050.180.2274.5/minNNnIRCer

(2) 0274.5(1000274.5)21.5%NNSnn

(3) [(1)]10000.05[200.95]2.63/minNnnSDsr

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*8.8uUV、比例调节器放大系数2PK、晶闸管装置放大系数15SK、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压dU；（2）若把反馈线断开，dU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*uU 应为多少？

解：（1）*(1)2158.8(12150.7)12dpsupsUKKUKKV

(2) 8.8215264dUV,开环输出电压是闭环的22倍

(3) *(1)12(12150.35)(215)4.6udpspsUUKKKKV

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）snsnDNN1/

1015002%/98%Nn

15002%/98%103.06/minNnr

2）7.31106.3/1001/clopnnK 2.8 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，如果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，调速范围可以扩大多少倍？

解： 12881511clopnKn

如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：

rpmKnnopcl13.4301/1281/

在同样静差率要求下，D可以扩大937.1/21clclnn倍

2.9 有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。

（1）计算开环系统的静态速降Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl 。

（2）采用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时，Id=IN，n=nN ，则转速负反馈系数 α应该是多少？

（4）计算放大器所需的放大倍数。

解：（1）

/22012.51.5/1500201.25/15000.134min/NNaeenUIRCCVr

//12.53.3/0.134307.836/minNNeopNenUIRCnIRCr

/1150010%/20*90%8.33/minNNnnsDsr（）

所以，min/33.8rncl

（2）

（3）（4）KCRIKKUKCRIUKKnednednsp1/1/1/

/1307.836/8.33135.955opclKnn

150035.95515/135.95512.53.3/0.134135.955

rVmin/0096.0

可以求得，*35.955*0.13414.34*35*0.0096epsKCKK

也可以用粗略算法：

nUUnn，01.0150015*nUn

/pesKKCK，35.9550.134/350.0113.76pK

2.10 在题2.9的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流NdblII2，临界截止电流NdcrII2.1，应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3 ,如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？

解：（1） AIINdbl252，AIINdcr152.1

scomscomdcrRURUI/15/

5.1/1525/*sscomscomndblRRURUUI，VUcom5.225.115

（2）(/3)1.01.50.8/31.1,(/3)1.1,ssRRRR不符合要求，取需加电流反馈放大器

由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电阻小和电流信号大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。为此，

取1.1sR，则151.116.5comdcrsUIRV

（3） 当dcrdII时，有

KCIRKKKRKCUKUKKKCRIKCUIRKKKKCUKKnedsispecominspedecomdsispensp1/1/1/1/1/** 当n=0时，

**//dblpsnicompsisnicomisIKKUKURKKKRUKUKR

251516.5/1.115/22.513.51.36iiiKKK

2.11在题2.9的系统中，若主电路电感L=50mH，系统运动部分的飞轮惯量22GD=1.6Nm，整流装置采用三相零式电路，试判断按题2-9要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数是多少？ 解： mHL50，226.1NmGD，3.3R，0.134/eCVrpm

2/0.05/3.30.015/3751.63.3/3750.1340.13430/3.145.28/64.330.0820.00333lmemsTLRsTGDRCCsTs

222/0.0820.0150.003330.00333/0.0151*0.003330.00150.00333/0.0000498330.52lmlsssKTTTTTT（） 可见与前面的K>35.955相矛盾，故系统不稳定。要使系统能够稳定运行，K最大为30.52。

2.12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kWPN8.2，VUN220，AIN6.15，1500Nnr/min，aR=1.5Ω，整流装置内阻recR=1Ω, 电枢回路电抗器电阻LR=0.8Ω， 触发整流环节的放大倍数35sK。

(1)系统开环工作时，试计算调速范围30D时的静差率s值。

(2)当30D，%10s时，计算系统允许的稳态速降。

(3)如组成转速负反馈有静差调速系统，要求30D，%10s，在VUn10*时NdII，Nnn，计算转速负反馈系数和放大器放大系数pK。

解：

rVCemin/1311.01500/5.16.15220

（1）

min0min/15.63.3/0.1311392.68/min1500/3050/392.68/392.685088.7%opNeopnIRCrnsnn

（2）

min/56.59.0/550/1.0rnnn

（3）

espedenspCKKKKCIRKCUKKn/1/1/*

5.52156.5/48.2971/1/6.151/1500*clopeenspnnKKCRKCUKK

2.13旋转编码器光栅数1024，倍频系数4，高频时钟脉冲频率MHz1f0，旋转编码器输出的脉冲个数和高频时钟脉冲个数均采用16位计数器，M法测速时间为0.01s，求转速min/r1500n和min/r150n时的测速分辨率和误差率最大值。

合集下载

电力拖动自动控制系统-运动控制系统-阮毅-陈伯时思考题和课后习题答案

电力拖动自动控制系统-运动控制系统-阮毅-陈伯时思考题和课后习题答案

-

电力拖动自动控制系统-运动控制系统〔 阮毅 伯时〕课后答案包括思考题和课后习题

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 PWM 变换器电路的根本构造。

答：直流 PWM 变换器根本构造如图，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 〕 ，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 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？

《电力拖动自动控制系统》习题解答(前三章)

《电力拖动自动控制系统》习题解答(前三章)

《电力拖动自动控制系统》部分习题参考答案

第 1 页 共 10 页 《电力拖动自动控制系统》部分习题解答

第一章

1. 什么叫调速范围、静差率？它们之间有什么关系？怎样才能扩大调速范围？

答：

①调速范围——电动机在额定负载下调速时，允许的最高转速maxn与最低转速minn之比叫做调速范围，用D表示，即minmaxnnD

②静差率——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所对应的转速降落Nn与理想空载转速0n之比，称作静差率S，即0NnnS

③直流变压调速系统中调速范围、静差率和额定速降之间的关系为)1(snsnDNN

④采用闭环控制方式，使转速降落Nn能够大幅度下降，才能保证在静差率S不变的前提下扩大调速范围。

2. 某一调速系统，测得的最高转速特性为n0max＝1500 r/min，带额定负载时的速降Nn＝15 r/min，最低速特性为n0min＝100 r/min，额定速降不变，试问系统能达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？

解：

已知Nn＝15 r/min，有

nmax＝n0max－Nn＝1500 r/min－15 r/min＝1485 r/min

nmin＝n0min－Nn＝100 r/min－15 r/min＝85 r/min

于是

调速范围47.17851585 minmaxnnD

静差率%15%10010015%100min0nnsN

答：系统能达到的调速范围是17.47；允许的静差率是15%。

3. 为什么加负载后直流电动机的转速会降低，它的实质是什么？

答：当负载电流增大后，电枢电阻上压降增大，使E减小，导致转速n必然下降。实质是电枢电阻的存在导致压降增大。

4. 某调速系统的调速范围是1500 ~ 150 r/min，要求静差率为s＝2% ，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100 r/min，则闭环系统的开环放大系数应有多大？ 《电力拖动自动控制系统》部分习题参考答案

电力拖动自动控制系统习题答案

电力拖动自动控制系统习题答案

精心整理

精心整理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 在转速、电流双闭环调速系统中，转速调节器有哪些作用？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？其输出限幅值应如何整定？

答：转速调节器的作用是：

（1）使转速n很快的跟随给定电压Un※变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可

以实现无静差。

（2）对负载变化起抗扰作用。

转速调节器的限幅值应按电枢回路允许的最大电流来进行整定。

电流调节器作用：

（1）使电流紧紧跟随给定电压Ui※变化。

（2）对电网电压的波动起及时抗扰的作用。

（3）在转速动态过程中，保证获得电动机允许的最大电流，从而加快动态过程。

（4）当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。

电流调节器的最大值应该按变换电路允许的最大控制电压来整定。

2-3 转速、电流双闭环调速系统稳态运行时，两个PI调节器的输入偏差（给定与反馈之差）是多少？它们的输出电压是多少？为什么？

答：若都是PI调节器，则两个调节器的输入偏差为0，即Ui※=Ui，Un※=Un；输出电压为：Ui※=βId=Ui，

Uc=Ud0/Ks=RId+Cen=(RUi※/β）+(CeUn※/α）。

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。

精心整理

电力拖动自动控制系统-运动控制系统思考题和课后习题答案

电力拖动自动控制系统-运动控制系统思考题和课后习题答案

电力拖动自动控制系统-运动控制系统思考题和课后习题答案(总30页)

--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可--

--内页可以根据需求调整合适字体及大小-- 电力拖动自动控制系统-运动控制系统（ 阮毅 伯时）课后答案包括思考题和课后习题

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 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 ） ，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