苏州市职业大学电机与运动课后题答案

苏州市职业大学电机与运动控制课后题答案1.直流电机主要由哪几部分组成？各组成部分都有什么作用？答：直流电机主要由定子(静止部分)和转子(转动部分)组成，这两部分之间的间隙感应电动势和电磁转矩实现能量的转换。2.试说明直流电动机与直流发电机工作原理有何不同？什么要用电刷和换向器，他们起什么作用？电刷的作用是连接转子上的绕组，电刷的作用是连接转子上的绕组，通过它构成电流的回路。换向器顾名思意，是改变转向的。直流电机通过改变电压的正负极改变方向器组合实现了外部直流与内部交流的转换(或换流)。内部电枢绕组所即内部电流的方向每转交变p次(p为电机的极对数)。5.直流电动机总共有几种励磁方式？不同励磁方式下，其线路电流I1、电枢电流Ia用同一电源供电。根据接线的不同(参考教材图2.14)，其线路电流、电枢电流以及励f6、在直流发电机和直流电动机中，电磁转矩和电枢旋转方向的关系有何不同？电枢电势和电枢电流方向的关系有何不同？怎样判别直流电机是运行于发电机状态还是运行时直流电机的感应电动势大于电枢端电压为发电运行状态；感应电动势小于电枢端电压为电动运行状态7、直流电机铭牌上所给出的额定功率是指输出功率还是输入功率？是电功率还是机械出的机械功率；对于发电机，其额定功率是指电枢绕组的输出电功率8、对于直流电动机，转子所产生的电磁转矩是驱动性的(与转速方向相同)还是制动性的(与转速方向相反)？对于直流发电机又有何不同？动性的电磁转矩，才将输入电机的机械能转变为电能输出9、直流电动机在运行中励磁绕组突然开路，将发生什么现象是分析答答：由，直流电动机在正常运行过程中，若励磁绕组突然开路，即If=0只有剩磁通rΦ，因此，如果电机电机堵转，最终导致电机电枢电流过大而烧毁电枢绕组。10、并励直流电动机若端部的供电电源极性改变，其转向是否改变？串励直流电动机的单方向的电磁转矩的单方向的电磁转矩是电机得以旋转的根本原因。(2)欲改变直流电动机的转向只需改变电磁转矩的方向即可，由电磁转矩的公式 (3)对于并励直流电动机而言，若端部的供电电压极性改变，则其电枢电流和励磁电压的极性同时改变，则其电磁转矩的方向不改变，因此不能改变其转向。 (4)对于串励直流电动机而言，其电枢电流等于励磁电流，改变其端部供电电压的极向不改变，其转向不改变。11、直流电动机负载后，气隙中共存在着几种类型的磁场？它们分别是由哪些励磁磁部的气隙合成磁场。12、已知一台直流发电机的铭牌参数如下：nN试求该发电机的额定输入功率P1和额定电流IN。答：AP1=Pn/Nn=2*10^3/90%=222.2KW。13、一台直流电动机额定数据如下：Pn=160KW，Un=220V，Nn=1500r/min,Nn=90%试求额定电流和额定功率。则其额定电流为略1)直接起动的瞬间电流为额定电流的多少倍？2)若限制电流不超过2IN，应在转子中串入多大电阻？解：1)启动电流解：1)启动电流IN3667A启动电流的倍数NIS18IN2)根据题意可知，电枢回路串电阻启动应串入的电阻为：RUNRUNR2200.060.48SIa2Ia2206SnNN1调节电枢供电电压U在一定范围内无级平滑调速的系统以调节电枢供电电2减弱励磁磁通∮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额定转速以上作小范围的弱磁升速。3改变电枢回路电阻R改变电阻只能有级调速2、为什么直流PWM变换器——电动机系统比相控整流器——电动机系统能够获得更aPWM变换器简单来讲调节的是脉冲串的宽度，直流成分没有受到破坏，也就是说其b相控整流，是由交流整流得到的直流，虽然也是平均值在变，但是其最大值、峰值也是随着导通角的大小时刻在变，且导通角越小波形的畸变越严重。从而影响了电机的输出特性。3、直流PWM变换器驱动电路的特点是什么？直流PWM变换器采用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定，速大小，二极管起续流作用5、PWM变换器在双极性工作下会不会产生电流断续现象，为什么？6、PWM变换器主电路在什么情况下会出现直通？线路可采取什么措施防止直通现发生上、下桥臂直通的事故，为防止直通，在上下桥臂的驱动脉冲之间，应设置逻辑延时7、静差率与调速范围有什么关系？静差率与机械特性硬度是一回事吗？静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度；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8、脉宽调速系统的开关频率是否越高越好？不是，当开关频率非常高时，当给直流电动机供电时，有可能导致电流还未上升至负载电流时，就已经开始下降，导致平均电流小于负载电流，电机无法运转泵升电压是当电动机工作在回馈制动状态时，将动能转换为电能回馈到直流侧，由于二极管整流器的能量单向传递性，电能不能通过整流装置送回交流电网，只能向滤波电容充电，造成滤波电容侧电压升高，即为泵升电压。泵升电压过大将导致电力电子功率开关器件被击穿。适当选择电容的电容量，或采用泵升电压限制电路10、V——M开环调速系统为什么转速随系统负载增加而降低？d,可知转速降低、11、调速范围和静差率的定义是什么？调速范围与静态速降与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静差率就容易多了”静差率：负载由理想空载增加到额定负载所产生的转速降落ΔnN，与理想空载转速n0s示答：在简单的不可逆电路中电流不能反向，因而没有制动能力，只能作单象限运行。需要制动时，必须为反向电流提供通路，如图1所示的双管交替开关电路。当VT1导通id13、在双极性PWM变换器中，同一边上、下两个电力晶体管在导通和关断的转换过程中，为什么要设置先关后开的死区时间？在控制电路中如何实现？略14、在直流PWM调速系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否有电压？电路中流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。15、直流电动机带动一恒转矩负载，测得初始电压Ua0＝4V当电枢电压Ua＝50V时，其转速n＝1500r／min。若要求转速n＝3000r／min试问要加多大电枢电压？略16、系统的调速范围是1000－100rmin，要求静差率s＝2％，那么系统容许的静差率转速速降是多少？17、某一调速系统，测得最高转速特性为n0max＝1500r／min最低转速为n0min＝150r／min，带额定负载时的速度降落为△nN＝15r／min，且在不同转速下额定速降△nN不变试问系统能够达到的调速范围有多大，系统容许的静差率是多少？18、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Rs＝0.022Ω，采用降压调速。当生产机械要求s＝20％时，求系统的调速范围有多大？如果s＝30％，则系统的调速范围又为多少？NNaNNNNP=60kW,U=220V,I=305A,n=1000rmin，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2VNNNN (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？NN(3)若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落n又为多少?NNNNNNN0NN0NN20、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U*=8.8V、比例u调节器放大系数K=2、晶闸管装置放大系数K=15、反馈系数γ=0.7。求：(1)输出PS电压U；(2)若把反馈线断开，U为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？(3)dd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*应为多少？u解：(1)U=KKU*(1+KKy)=2158.8(1+2150.7)=12Vdpsups(2)U=8.8215=264V,开环输出电压是闭环的22倍d(3)U*=U(1+KKy)KK=12(1+2150.35)(215)=4.6Vudpsps、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？如果给定电压不变，调节转速反馈系数是否能够改变转速？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：转速单闭环调速系统增加了转速反馈环节(由转速检测装置和电压放大器构成)，可获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而保证在一定静差率下，能够提高调速范电压的偏差，从而改变电力电子变换器的输出电压，即改变电动机的电枢电压，改变了转克服测速发电机励磁发生变化干扰的能力。2、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△U=0时，调节器的输出电压是多少？它决定于哪些因素？答：因为积分调节器能在电压偏差为零时仍有稳定的控制电压输出，从而克服了比例调节器必须要存在电压偏差才有控制电压输出这一比例控制的调速系统存在静差的根本原因。当积分调节器的输入偏差电压为零时，调节器输出电压应为一个恒定的积分终值。它取决于输入偏差量在积分时间内的积累，以及积分调节器的限幅值。3、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答：仍然受影响。因为无静差转速单闭环调速系统只是实现了稳态误差为零，因此若给定或转速发生改变，从而改变转速，以达到电压偏差为零。4、在转速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Ud加、减少还是不变？Ud加、减少还是不变？定电压一定，偏差电压减小，控制电压减小，故输出电压减小。I增加3)一定超调6、转速反馈调速系统中，为了解决动静态间的矛盾，可以采用PI调节器吗为什么略7、某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min，要求系统的静差率，那么系放大倍数应有多大？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in△nNOP=240r/min，若要求系统的静差率由10%减少到5%，则系统的开环增益将10、在转速负反馈调速系统中，当电网电压、负载转矩、电动机励磁电流、电枢电阻、给定。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。11、有一V—M调速系统。电动机参数为：节，要求堵转电流14、有一个V—M系统，已知：电动机：第四章3、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K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因此因此转速n是由给定电压决定的；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Kn和电力电子变换器的放大倍4、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的输出限幅电压电压决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子电子变换器的最大输出电压5、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，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要决定的。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参出达到时，主电路电流达到最大电流80A。UiUimIdm=8/80=0.1(2)Uc增加。求设计一个无静差系统，在阶跃输入下系统超调量σ≤5%(按线性系统考虑)。传递函数为：W(s)=10Ki/s(0.01s+1)，将原系统校正成Ⅰ型系统W(s)新Ⅰ。解：(1)校正成典型Ⅰ型系统：③W(s