电力拖动课后思考题
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）的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，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？（已验证）
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，能够提高调速范围。改变给定电压能改变电动机转速。因为改变给定电压则改变实际转速反馈电压与给定电压的偏差，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，改变了转速。调节转速反馈系数而不改变给定电压能改变转速。因为改变转速反馈系数则改变实际转速反馈电压，而给定电压不变，则电压偏差改变，从而电力电子变换器输出电压改变，即电动机电枢电压改变，转速改变。若测速发电机励磁发生变化，则反馈电压发生变化，当给定电压一定时，则电压偏差发生变化，从而转速改变。故系统无克服测速发电机励磁发生变化干扰的能力。
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△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。
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？为什么？
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，因此若给点电源发生偏移，或者测速发电机精度受到影响而使反馈电压发生改变，系统仍会认为是给定或转速发生改变，从而改变转速，以达到电压偏差为零。
2=15 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用？为什么？（已验证）（1）放大器的放大系数 Kp。（2）供电电网电压 Ud。（3）电枢电阻 Ra。（4）电动机励磁电流 If。（5）转速反馈系数α。
答：（1）有。假设 Kp 减小，则控制电压减小，则电力电子变换器输出减小，则电动机转速下降；而电动机转速下降，则反馈电压减小，则偏差电压增大，则控制电压增大，则转速上升。（2）有。不解释。（3）有。不解释。（4）有。不解释。（5）没有。不解释。2-16 在转速负反馈单闭环有静差调速系统中，突减负载后又进入稳定运行状态，此时晶闸管整流装置的输出电压 Ud 较之负载变化前是增加、减少还是不变？在无静差调速系统中，突加负载后进入稳态时转速 n 和整流装置的输出电压 Ud 是增加、减少还是不变？（已验证）
答：（1）Ud 减小。因负载减小，转速上升，反馈电压增加，给定电压一定，偏差电压减小，控制电压减小，故输出电压减小。（2）n 不变，Ud 增加。转速负反馈调速系统转速仅取决于给定电压，故不变；略。
2-17 闭环调速系统有哪些基本特征？它能减少或消除转速稳态误差的实质是什么？
一、可以作为填空题或简答题的
2-1 简述直流电动机的调速方法。答：直流调速系统常以（调压调速）为主，必要时辅以（弱磁调速），以（扩大调速范围），实现（额定转速以上调速）。
2-2 直流调压调速主要方案有（G-M 调速系统，V-M 调速系统，直流 PWM 调速系统）。2-3 V-M 调速系统的电流脉动和断续是如何形成的？如何抑制电流脉动？
11-12 答：整流器输出电压大于反电动势时，电感储能，电流上升，整流器输出电压小于反电动势时，电感放能，电流下降。整流器输出电压为脉动电压，时而大于反电动势时而小于，从而导致了电流脉动。当电感较小或电动机轻载时，电流上升阶段电感储能不够大，从而导致当电流下降时，电感已放能完毕、电流已衰减至零，而下一个相却尚未触发，于是形成电流断续。
2-4 看 P14 图简述 V-M 调速系统的最大失控时间。
14 答：t1 时刻某一对晶闸管被触发导通，触发延迟角为α1，在 t2>t1 时刻，控制电压发生变化，但此时晶闸管已导通，故控制电压的变化对它已不起作用，只有等到下一个自然换向点 t3 时刻到来时，控制电压才能将正在承受正电压的另一对晶闸管在触发延迟角α2 后导通。t3-t2 即为失控时间，最大失控时间即为考虑 t2=t1 时的失控时间。
2-5 简述 V-M 调速系统存在的问题。16 答：整流器晶闸管的单向导电性导致的电动机的不可逆行性。整流器晶闸管对过电压过电流的敏感性导致的电动机的运行不可靠性。整流器晶闸管基于对其门极的移相触发控制的可控性导致的低功率因数性。
2-6 简述不可逆 PWM 变换器（无制动电流通路与有制动电流通路）各个工作状态下的导通器件和电流通路。17-18
2-7 调速时一般以电动机的（额定转速）作为最高转速。
2-8 （调速范围）和（静差率）合称调速系统的（稳态性能指标）。
2-8 一个调速系统的调速范围，是指（在最低转速时还能满足所需静差率的转速可调范围）。2-9 简述转速反馈控制的直流调速系统的静特性本质。
答：在闭环系统中，每增加（或减少）一点负载，就相应地提高（或降低）一点电枢电压，使电动机在新的机械特性下工作。因此闭环系统的静特性本质上就是无数开环机械特性上各取一个相应的工作点连接而成的。
2-10 简述比例反馈控制的规律。答：比例控制的反馈控制系统是（被调量有静差）的控制系统；反馈控制系统的作用是（抵抗前向通道的扰动，服从给定）；反馈系统的精度依赖于（给定和反馈检测的精度）。
2-11 简述积分控制规律答：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。
2-12 比例调节器和积分调节器有何不同？答：比例调节器的输出只取决于（输入偏差的现状），而积分调节器的输出则包含了（输入偏差量的全部历史）
2-13 简述比例积分控制规律。答：比例部分能（迅速响应控制作用），积分部分则（最终消除稳态偏差）。
2-14 微机控制的调速系统有什么特点？答：（信号离散化，信息数字化）。
2-15 旋转编码器分为哪几种？各有什么特点？答：绝对式编码器：常用语检测转角信号，若需要转速信号，应对转角微分。增量式编码器：可直接检测转速信号。
2-16 数字测速方法有哪些精度指标？答：（分辨率，测速误差率）。
2-17 采用旋转编码器的数字测速方法有（M，T，M/T）。高低全
2-18 为什么积分需限幅？答：若没有积分限幅，积分项可能很大，将产生较大的退饱和超调。
2-19 简述带电流截止负反馈环节转速反馈调速系统机械特性的特点。答：电流负反馈的作用相当于在主电路中串入一个大电阻 KpKsR，导致当 Id=Idcr 时，机械特性急剧下垂；比较电压 Ucom 与给定电压 Un* 作用一致，相当于把理想空载转速提高到 n0`=(KpKs(Un*+Ucom))/(Ce(1+K))。
二、公式和特性
1. 整流电压平均值： Ud0=(m/π)Umsin(m/π)cos α（ Um/m_ 单相全波 / 三相半波 / 三相全波 _√2U2/√2U2/√6U2/2/3/6）
2.V-M 调速系统机械特性方程：n=(Ud0-IdR)/Ce
3.晶闸管整流器最大失控时间：Tsmax=1/mf
4.调速范围定义式：D=nmax/nmin
5.静差率定义式：s=△n/n
6.闭环静特性与开环静特性： ncl=(Ud0cl-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/(Ce(1+K)) nop=(Ud0op-IdR)/Ce=(KpKsUn*-IdR)/Ce
7.调速范围，静差率和额定速降之间的关系式（开环和闭环）：D_=(nN/△n_)(s/(1-s))（△ncl= △nop/(1+K)）
8.转速反馈控制直流调速系统的 K 定义式及表达式：K=KpKsα/Ce
9.临界开环放大倍数 Kcr=(Tm(Tl+Ts)+Ts^2)/(TlTs) 10.各种数字测速方法其分辨率和测速误差率表达式： nM=(60M1)/(ZTc) | QM=60/(ZTc) | δM=1/M1 | nT=(60f0)/(ZM2) | QT=(Zn^2)/(60f0-Zn) | δT=1/(M2-1) | nMT=(60f0M1)/(ZM2)=nT?M1 | QMT=60/(ZTc)=QM | δMT=｛低速—>δT | 高速—>δM | 11.连续式 PI 算式：?u(t)=Kpe(t)+(1/τ)∫(0_t)e(t)dt 12.位置式 PI 算式：u(k)=Kpe(k)+(Tsam/τ)∑(i=0_k)e(i) 13.增量式 PI 算式：△u(k)=u(k)-u(k-1)=Kp(e(k)-e(k-1))+(Tsam/τ)e(k) 1.V-M 调速-系统原理图： 2.（无制动和有制动）直流 PWM 变换器-电动机-电路原理图： 3.转速负反馈直流调速系统-系统原理图： 4.转速负反馈直流调速系统-静态结构图： 5.转速负反馈直流调速系统-动态结构图： 6.带电流截止负反馈的闭环直流调速系统-静态结构图： 1.有制动电流通路的不可逆 PWM 变换器-直流电动机系统各工作状态下的电压和电流波形： 2.带电流截止负反馈比例控制闭环直流调速系统-静特性： 第3章 三、思考题 3-1 在恒流起动过程中，电枢电流能否达到最大值 Idm？为什么？ 答：不能。因为恒流升速过程中，电流闭环调节的扰动是电动机的反电动势，是一个线性渐增的斜坡扰动量，而电流闭环采用的 PI 调节器对斜坡扰动无法消除静差，故 Id 略低于 Idm。 3=2 由于机械原因，造成转轴堵死，分析双闭环直流调速系统的工作状态。（未验证）答：电动机堵转则转速恒为零，在一定的给定下，偏差电压相当大，从而使 ASR 迅速达到饱和，又电动机转速由于转轴堵死无法提升，故 ACR 无法退饱和，因此系统处于 ASR 饱和状态。3=3 双闭环直流调速系统中，给定电压 Un*不变，增加转速负反馈系数α，系统稳定后转速反馈电压 Un 和实际转速 n 是增加、减小还是不变？（已验证） 答：转速反馈系数α增加，则转速反馈电压 Un 增加，给定电压 Un*，则转速偏差电压减小，则 ASR 给定电压 Ui*减小，则控制电压 Uc 减小，则转速 n 减小；转速 n 减小，则转速反馈电压 Un 减小，直到转速偏差电压为零；故稳态时转速反馈电压 Un 不变，且实际转速 n 减小。 3-4 双闭环直流调速系统调试时，遇到下列情况会出现什么现象？（未通过验证，求姐）（1）电流反馈极性接反。（2）转速极性接反。 答：（1）由于电流环的正反馈作用，电枢电流将持续上升，转速上升飞快，电动机飞车。（2）由于转速环的正反馈作用，ACR 无法退饱和，电动机转速持续恒流上升。 3=5 某双闭环调速系统， ASR、均采用 PI 调节器， ACR 调试中怎样才能做到 Uim*=6V 时， Idm=20A；如欲使 Un*=10V 时，n=1000rpm，应调什么参数？ 答：（1）调节电流反馈系数β=0.3；（2）调节转速反馈系数α=0.01。 3=6 在转速、电流双闭环直流调速系统中，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 Kn 行不行？（= =|||）改变电力电子变换器的放大倍数 Ks 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：通常可以调节给定电压。改变 Kn 和 Ks 都不行，因为转速电流双闭环直流调速系统对前向通道内的阶跃扰动均有能力克服。也可以改变α，但目的通常是为了获得更理想的机械特性。若要改变堵转电流，应调节电流反馈系数β。 3=7 转速电流双闭环直流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：输入偏差电压皆是零。因为系统无静差。则 ASR 输出电压 Ui*=Ui=βId=βIdL；ACR 输出电压 Uc=Ud0/Ks=见 P62。 3-8 在双闭环系统中，若速度调节器改为比例调节器，或电流调节器改为比例调节器，对系统的稳态性能影响如何？ 答：速度调节器对阶跃扰动的静差由 0 变为 1/（1+Kn），或电流调节器对阶跃扰动的静差由 0 变为 1/（1+Kc），而对斜坡扰动的静差变得更大。 3-9 从下述五个方面来比较转速电流双闭环直流调速系统和带电流截止负反馈环节的转速单闭环直流调速系统：（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： 3-10 根据 ASR 和 ACR 的作用，回答（均为 PIR）（已验证）：（1）双闭环系统在稳定运行中，如果电流反馈信号线断开，系统仍能正常工作吗？（2）双闭环系统在额定负载下稳定运行时，若电动机突然失磁，最终电动机会飞车吗？ 答：（1）稳态时转速不变，电流减小。（2）不会飞车，而是停转。 一、可以作为填空题或简答题的 3-1 为了实现（电流的实时控制和快速跟随），希望电流调节器（不要）进入饱和状态，因此，对于静特性来说，只有（转速调节器的饱和与不饱和两种情况）。 3-2 当两个调节器都不饱和且稳态时，它们的输入偏差电压分别为（0）。 3-3 当 ASR 输出（达到限幅值 Uim*），转速外环呈（开环状态），转速变化对转速环（不会）产生影响，双闭环系统变成一个（电流无静差的单电流闭环调节系统）。稳态时，Id （=）Idm。 3-4 电流限幅值 Idm 取决于（电动机的容许过载能力和系统要求的最大加速度）。 3-5 简述采用两个 PI 调节器分别形成内外闭环的效果。答：双闭环直流调速系统的静特性在负载电流小于 Idm 时表现为转速无静差，此时转速负反馈起主要调节作用。当负载电流达到 Idm 时，对应于转速调节器为饱和输出 Uim*，此时电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，起到过电流的自动保护作用。 3-6 简述 ASR 的退饱和条件。答：当 ASR 处于饱和状态时，若实际转速大于给定转速，则反馈电压大于给定电压，使偏差电压小于零，则 ASR 反向积分，从而退饱和，返回线性调节状态。 3-7 简述转速电流负反馈控制电流调速系统起动过程。63 3-8 简述双闭环直流调速系统起动过程的特点。（饱和非线性控制；转速超调；准时间最优控制） 3-9 双闭环直流调速系统的抗扰性能主要包括（抗负载扰动；抗电网电压扰动）。 3-10 简述双闭环直流调速系统中转速调节器的作用。答：作为主导调节器，在转速动态过程中，使转速快速跟随给定电压变化，稳态时减小转速误差，采用 PIR 可实现无静差。对负载变化其抗扰作用。其输出限幅值决定电动机允许最大电流。 3-11 简述双闭环直流调速系统中电流调节器的作用。答：作为内环调节器，在转速调节过程中，使电流紧紧跟随给定电流变化。对电网电压波动起及时抗扰作用。在转速动态过程 中，保证获得电动机最大允许电流，从而加快动态过程。当电动机过载或堵转时，限制电枢电流最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。 二、公式和特性 1.P62 稳态时： Un*=Un=αn=αn0 Ui*=Ui=βId=βIdL Uc=Ud0/Ks=(Cen+IdR)/Ks=(Ce(Un*/α)+IdR)/Ks 2.转速反馈系数：α=Un*m/nm 3.电流反馈系数：β=Ui*m/Idm 1.转速电流反馈控制直流调速系统-系统原理图： 2.转速电流反馈控制直流调速系统-稳态结构图： 3.转速电流反馈控制直流调速系统-动态结构图： 1.时间最优的理想过渡过程： 2.双闭环直流调速系统静特性： 第4章 一、可以作为填空题或简答题的 4-1 直流 PWM 可逆调速系统中当电动机停止时，电枢电压瞬时值（）零，是（正负脉宽相等的交变脉冲电压），故（电流也是交变的），称为（高频微振电流），其平均值为（），不能产生（平均转矩）。 4-2 高频微振电流对电机有何影响？答：消除电机正反向时的静摩擦死区，起动力润滑作用。同时也增大了电机的损耗。 二、公式和特性 1.双极式控制可逆 PWM 变换器输出电压平均值：Ud=(2ton/T-1)Us 1.调速系统四象限运行-示意图： 2.桥式可逆 PWM 变换器电路-原理图： 3.桥式可逆 PWM 调速系统主电路-原理图： 三、思考题 5-1 对于恒转矩负载，为什么调压调速的调速范围不大？电机机械特性越软调速范围越大吗？答：带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电动机降压调速时的稳定工作范围为 0 5=2 异步电动机变频调速时，为何要电压协调控制？在整个调速范围内，保持电压恒定是否可行？为何在基频以下时，采用恒压频比控制，而在基频以上保持电压恒定？答：因为定子电压频率变化时，将导致气隙磁通变化，影响电动机工作。在整个调速范围内，若保持电压恒定，则在基频以上时，气隙磁通将减少，电动机将出力不足；而在基频以下时，气隙磁通将增加，由于磁路饱和，励磁电流将过大，电动机将遭到破坏。因此保持电压恒定不可行。在基频以下时，若保持电压不变，则气隙磁通增加，由于磁路饱和，将使励磁电流过大，破坏电动机，故应保持气隙磁通不变，即保持压频比不变，即采用恒压频比控制；而在基频以上时，受绕组绝缘耐压和磁路饱和的限制，电压不能随之升高，故保持电压恒定。 5-3 异步电动机变频调速时，基频以下和基频以上分别属于恒功率还是恒转矩调速方式？为什么？所谓恒功率或恒转矩调速方式，是否指输出功率或转矩恒定？若不是，那么恒功率和恒转矩调速究竟是指什么？答：在基频以下调速，采用恒压频比控制，则磁通保持恒定，又额定电流不变，故允许输出转矩恒定，因此属于恒转矩调速方式。在基频以下调速，采用恒电压控制，则在基频以上随转速的升高，磁通将减少，又额定电流不变，故允许输出转矩减小，因此允许输出功率基本保持不变，属于恒功率调速方式。恒功率或恒转矩调速方式并不是指输出功率或输出转矩恒定，而是额定电流下允许输出的功率或允许输出的转矩恒定。 5=4 基频以下调速可以是恒压频比控制，恒定子磁通φms、恒气隙磁通φm 和恒转子磁 通φmr 的控制方式，从机械特性和系统实现两个方面分析与比较四种控制方法的优缺 点。答：恒压频比控制最容易实现，其机械特性基本上是平行下移，硬度也较好，能满足一般调速要求，低速时需适当提高定子电压，以近似补偿定子阻抗压降。恒定子磁通φms、恒气隙磁通φm 和恒转子磁通φmr 的控制方式均需要定子电压补偿，控制要复杂一些。恒定子磁通φms 和恒气隙磁通φm 的控制方式虽然改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，仍受到临界转矩的限制。恒转子磁通φmr 控制方式可以获得和直流他励电动机一样的线性机械特性，性能最佳。 5-5 常用的交流 PWM 有三种控制方式，分别为 SPWM、CFPWM 和 SVPWM，论述它们的基本特征及各自的优缺点。答：略。 5-6 分析 CFPWM 控制中，环宽 h 对电流波动与开关频率的影响。答：略。 5-7 三相异步电动机 Y 联结，能否将中性点与直流侧参考点短接？为什么？答：不宜。因为当电动机发生故障或不正常运行时其中性点可能会有不平衡电流流过。 5=8 当三相异步电动机由正弦对称电压供电，并达到稳态时，可以定义电压相量 U、电流相量 I 等，用于分析三相异步电动机的稳定工作状态，5.4.5 节定义的空间矢量 us、is 与相量有何区别？在正弦稳态时，两者有何联系？答：空间矢量位置固定（如空间矢量 uAO 固定在 A 相绕组轴线上），但大小随时间变化；而相量大小是不变的（如有效值相量其大小即为稳态时的有效值），但位置随相角变化。稳态时，空间矢量相当于一种相角固定的瞬时值相量。 5=9 采用 SVPWM 控制，用有效工作电压矢量合成期望的输出电压，由于期望输出电压矢量是连续可调的，因此，定子磁链矢量轨迹可以是圆，这种说法是否正确？为什么？答：不正确。尽管期望输出电压矢量是连续的，然而其作用时间是断续的，因此定子磁链矢量只能是断续的。 5-10 总结转速闭环转差频率控制系统的控制规律，若 Us=f（ω1，Is）设置不当，会产生什么影响？一般说来，正反馈系统是不稳定的，而转速闭环转差频率控制系统具有正反馈的内环，系统却能稳定，为什么？答： 一、可以作为填空题或简答题的 5-1 简述矢量控制的基本思想。答：将逆变器和交流电动机视为一体，以在电机内产生圆形旋转磁场为目标来控制变频器工作。 5-2 异步电动机变压变频调速系统中，基频以下调速采用（恒压频比）控制，称为（恒转矩）调速；基频以上采用（保持电压不变）控制，称为（近似的恒功率调速）。为什么？略 5-3 六拍式逆变器控制的异步电动机正六边形定子磁链的大小与（直流侧电压 Ud）成正比，而与（电源角频率）成反比。在基频以下调速时，应（保持正六边形定子磁链的最大值恒定）。若直流侧电压 Ud 恒定，则ω1 越小时，△t 越大，势必导致（|Ψs（k）|）增大。因此，要保持正六边形定子磁链不变，必须使 Ud/ω1 为常数，这意味着在变频的同时必须调节直流电压 Ud，造成了控制的复杂性。有效的方法是（插入零矢量）。 5-4 简述转差频率控制的基本思想。答：保持（气隙磁通φm 不变）的前提下，通过控制（转差频率ωs）来控制（转矩）。 5-5 转差频率控制变压变频调速系统通过（最大转差频率）间接限制（了最大的允许电流）。5-6 与直流调速系统相似，转差频率控制变压变频调速系统起动过程分为（转矩上升）（恒转矩、升速）与（转速调节）三个阶段：在恒转矩升速阶段，（ASR）不参与调节，相当于（转速开环），在正反馈内环作用下，保持（加速度恒定）；转速超调后，ASR（退出饱和），进入（转速调节阶段），最后达到稳态。 5-7 简述转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统起动过程。答：转矩上升阶段：恒转矩升速阶段：转速调节： 二、公式和特性 三、1.公式略 1.异步电动机等效电路图： 2.交-直-交电压源型 PWM 变频器主电路：（各个元件作用需知） 3.转速开环变压变频调速系统-系统原理图： 4.转速闭环转差频率控制变压变频调速系统-系统原理图： 1.异步电动机调压调速 机械特性： 2.异步电动机转子串阻调速机械特性： 3.异步电动机变压变频调速机械特性： 4.异步电动机变压变频调速控制特性： 第6章 一、可以作为填空题或简答题的 6-1 异步电动机的动态数学模型是一个（高阶、非线性、强耦合）的（多变量）系统。 6-2 异步电动机的动态数学模型由（磁链方程、电压方程、转矩方程、运动方程）组成。 6-3 异步电动机每个绕组的磁链是（自感磁链）和（互感磁链）之和。 6-4 绕组间的互感分为哪几类？答：定子三相彼此之间和转子三相彼此之间的互感，因其位置固定，故为常值。定子任一相与转子任一相之间的互感，因其相对位置变化，故为（角位移）的函数。 6-5 为什么说异步电动机的三相原始数学模型不是物理对象最简洁的描述？答：由异步电动机三相数学模型的约束条件（。。。）可知，对于无中性线 Y/Y 联结绕组的电动机，三相变量中只有两相是独立的。 6-6 不同坐标系中电动机模型等效的原则是：（在不同坐标下绕组所产生的合成磁动势相等） 6-7 三相绕组可以用（互相独立的两相正交对称绕组）等效代替，等效的原则是（）。 6-8 坐标变换有（3/2 变换及其反变换）和（2r/2s 变换及其反变换）。 6-9 异步电动机通过坐标变换简化其数学模型时，若以静止正交坐标为变换方向，定转子绕组的变换方式有何不同？答：异步电动机定子绕组是静止的，因此只要进行（3/2 变换）即可，而转子绕组是旋转的，因此必须通过（3/2 变换）及（2r/2s 变换），才能变换到（静止两相正交坐标系）。 6-10（3/2 变换）将（按 2π/3 分布的三相绕组）等效为（互相垂直的两相绕组），消除了（定子三相绕组间）以及（转子三相绕组间）的相互耦合，减小了状态变量的维数，简化了定转子的自感矩阵。 6-11（2r/2s 变换）将（相对运动的定转子绕组）等效为（相对静止的等效绕组），消除了（定转子绕组间夹角对磁链和转矩的影响）。 6-12（2r/2s 变换）将非线性耦合矛盾从磁链方程转移到电压方程，没有改变对象的（非线性耦合程度。） 6-13（2s/2r 变换）是用（旋转绕组）代替（原来静止的定子绕组），并使等效的转子绕组与等效的定子绕组（重合），且保持（严格同步），等效后定转子绕组间（不存在）相对运动。 6-14（静止正交坐标系动态数学模型）—>（旋转正交坐标系动态数学模型）转速为（）。6-15 旋转正交坐标系的优点在于（增加了一个输入量ω1，提高了系统控制的自由度）。二、公式和特性 1.异步电动机三相动态数学模型：磁链方程+电压方程+转矩方程+运动方程+约束条件： 一、填空题（每空一分，共50分） 1、位置开关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的自动控制电器。 2、除照明和电加热电路外，熔断器一般不宜用作过载保护电气，主要用于短路保护。。 3、要求几台电动机的启动或停止必须按一定的先后顺序来完成的控制方式，叫电动机的顺序控制。 4、能够在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。对多地控制，只要把各地的启动按钮并联、停止按钮串联就可以实现。 5、通常规定：电源容量在180KVA以上，电动机容量在7KW以下的三相异步电动机可以采用直接启动。 6常见的降压启动方法有四种分别是：定子绕组串电阻降压启动、自耦变压器降压启动、丫- △降压启动、延边三角形降压启动。 7、所谓制动，就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转或限制其 转速。制动方法一般有两类：机械制动和电力制动。 8、电力制动常用的方法有反接制动、能耗制动、电容制动和再生发电制动等。 9、在电动机控制线路中，实现短路保护的电器是熔断器和低压断路器。 10、根据工作电压的高低，电器可分为高压电器和低压电器。 11、工作在额定电压交流1200V及以下或直流1500 V及以下的电器称为低压电器。 12、低压开关一般为非自动切换电器，常用的主要类型有刀开关、组合开关和低压断路器等。 13、熔断器是低压配电网络和电力拖动系统中用作短路保护的电器，使用时串联在被测电路中。 14、熔断器主要由熔体、熔管和熔座三部分组成。 15、接触器按主触头的电流种类，分为交流接触器和直流接触器两种。 16、低压断路器应垂直安装，电源线接在上端，负载线接在下端。 17、交流接触器的触头按通断能力可分为主触头和辅助触头。 18、电路图一般分为电源电路、主电路和辅助电路三部分。 19、电磁抱闸制动器分为断电制动型和通电制动型两种。 20、三速异步电动机有两套定子绕组，第一套有七个出线端，可作△或丫丫连接；第二套绕组有四个出线端，只作丫形连接。 21、当启动按钮松开后，接触器通过自身的辅助常开触头使其线圈保持得电的作 用叫做接触器的自锁。 22、当一个接触器得电动作时，通过其辅助常闭触头使另一个接触器不能得电动作，接触器之间的这种相互制约的作用叫做接触器的连锁。 二、判断题(每题一分，共40分) 1. 由于直接启动所用设备少，线路简单，维修量较小，故电动机一般都采用直 接启动。(X) 2. 在安装定子绕组串接电阻降压启动控制线路时，电阻器R产生的热量对其他电器无任何影响，故安装在箱体内或箱体外时，不需采用任何防护措施。 (X ) 3只要电动机过载，其保护电器热继电器会瞬间动作并切断电动机电源。 (X) 4由于热继电器的热惯性大，所以在电动机控制线路中，只适合用作过载保护， 不宜作短路保护。 (V) 5. 接触器可起欠压、失压保护作用，两者的保护原理是一样的。 《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（）。 第二章 2-1解： ①122053.40.4 0.132/(min )1500N N a e N N U I R C V r n ---?Φ= == 9.55 1.26/T N e N C C N m A Φ=Φ= ②67.28N t N N T C I N m =Φ= 29.5563.67260 N N N N N P P T N m n n π= == ③02 3.61N N T T T N m =-= ④01666.67/min N e N U n r C = =Φ 002 1657.99/min a e t N R n n T r C C =- =Φ实际 ⑤0000.5()1583.34/min a N N N I n n n n n n r I =-?=--= ⑥2200.1321400 880.4 N e N a a U C n I A R -Φ-?= == 2-2 解： 1311222333112212285.2170.4110 0.646170.4 1.711.710.130.2221.710.130.381.710.130.6460.2220.130.0920.380.N N st st a st a st a st st a st st st I I A A U R I R R R R R R r R R r R R λλλλ==?== === ====?=Ω==?=Ω==?=Ω=-=-=Ω=-=-3322220.1580.6460.380.266st st st r R R =Ω=-=-=Ω 2-3 解： 取 12118.32236.6N I I A ==?= 式中1I 为最大允许电流，稳态时，负载电流L N I I =，令切换电流 2 1.15 1.15L N I I I == 则1 2 1.74I I λ= = 1lg 3.7lg N a U I R m λ ?? ? ??== 取m=4. 则 1.679λ==，122 1.191.679N N L I I I I I λ===> 4342312(1)0.0790.1330.2230.374st a st st st st st st R R R R R R R R λλλλ=-=Ω==Ω==Ω==Ω 、 式中，1st R ，2st R ，3st R ，4st R 分别是第一级，第二级，第三级，第四级切除阻值。 2-4解： ①电枢电路不串电阻达稳态时， 0.80.80.8126.8 em L T N a N T N N a N T T T C I T C I I I φφ=====?== 0.20415N N a N N N a e N N N a e N N U I R U E I R C n I R C n φφ-=+=+?= = 则电枢回路不串电阻时的转速： 〈〈电机与电力拖动基础》试卷一 一、填空题（每空1分，共20分） 1、他励直流电动机的机械特性是指在电动机处于稳态运行的条件下转速和的 关系。 2、直流电动机的起动方法有：电枢回路串电阻和降压起动。 3、一台接到电源频率固定的变压器，在忽略漏磁阻抗压降的条件下，其主磁通的大小决定于输入电压的大小, 而与磁路的基本无关，其主磁通与励磁电流成正比关系。 4、变压器带负载运行时，若负载增大，其铁损耗将不变，铜损耗增大（忽略漏磁阻抗压降的 影响）。 5、当变压器负载（力2>0?）一定，电源电压下降，则空载电流I 0 减小，铁损耗Re减小。 6、采用短矩绕组绕组和分布绕组绕组可以有效的削弱谐波分量,同时使基波分量减小 （增大和减小）。 7、当s在0~1 范围内，三相异步电动机运行于电动状态,此时电磁转矩性质为驱动性质；在小 于1 的范围内运行于发电机状态,此时电磁转矩性质为制动性质。 8、三相异步电动机根据转子不同可分为笼型和绕线两类。 根据磁滞回线剩磁的大小,铁磁材料分为硬磁材料和软磁材料。 3. 电力拖动系统是由电动机拖动机械机构工作的系统。 4. 直流电动机的励磁方式包括他励、并励、串励和复励，其中他励直流电动机更适合于电动机控制的场 合。 5. 电机绕组有两种形式，分别为叠绕组和波绕组。使用于高电压的为波绕组，使用于大电流的为叠绕组。 6. 直流电机电枢磁场对空载主磁场的影响称为电枢反应。 7. 直流电机在主磁极之间常安装换向极改善换向。换向极的位置恰好也是几何中性线的位置。 8. 从机械特性上看，第一象限为电动机的正向电动状态，第四象限为电机的反向制动状态。 9. 他励直流电动机的机械特性为硬特性，串励直流电动机的机械特性为软特性。（硬、软） 10. 励磁绕组断线的他励直流电动机，空载起动时，将出现飞车情况。 11. 一台三相变压器的变比为相电压之比。 12. 额定电压为440V/110V的单相变压器，高压边漏电抗1敏J,折合到二次侧后大小为1Q 。 15.多台三相变压器并联运行时，应该满足的条件是联结组号相同、额定电压和变比相同、 短路阻抗相同和阻抗角相同。 1. 三相交流绕组通入对称的三相交流电流将产生幅值（或转速）不变,空间旋转的磁动势。如果想要改变磁场的 旋转方向，可以通过改变电流相序来实现。 2. 某三相交流绕组，36个元件，2对极，60度相带，若2, 3, 4号槽属于A相带，则14号槽属于C相带;若为 120度相带，且7号槽也属于A相带，则14号槽属于C相带。 3. 三相异步电动机根据转子结构的不同，分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机;同步电动机根据转子结构的 不同分为隐极同步电动机和凸极同步电动机。 4. 三相异步电动机Y132M-6, 50Hz,转差率为-0.2，则转速为1200r/min ，转子侧频率为10Hz，该电机处于发 电机（或回馈）运行状态。 5. 三相异步电动机参数测定实验中，空载实验的损耗包括定子铜损、铁损耗和机械损耗。实验过程中, 机械损 耗是不变损耗。 6. 异步电动机的转差功率指的是转子铜损耗，定子电压降低时,该功率值增大。 7. 根据集肤效应的原理，采用深槽电机可以提高异步电动机的起动性能。 8. 异步电动机变频调速中，基速以上的调节属于恒功率调速。 一：填空题（共25分,除6题和10题以外，每空0.5分） 1.异步电动机负载增大时，转速将,转子电流将，转子旋转磁场切割定子绕组的速度会。（增大、减少、不变) 2. 绕线式异步电动机转子回路串入电阻与不串电阻比较，带额定负载时，起动电流Ist ,起动转Tst ,最大电磁转矩Ｔm ，临界转差率Sm ，转子转速（增大、减少、不变）。 3．异步电动机的转差率为0．0３，则传递到转子的电磁功率P eｍ有百分之为转子铜耗,有百分之转变为机械功率。 4. 异步电动机的制动方法有: 、、。 ５．某三相异步电动机的转子转速为1450ｒ/miｎ,则气隙旋转磁场相对定子的转速 ｒ/ｍin，相对转子导体的转速为r／ｍｉn。 ６.三相异步电动机的“异步”是指。(1分) 7. 额定运行的异步电动机，电源电压下降时，电磁转矩，转差率，转速,定子电流。(增大、减小、不变) ８. 电动机分为三种工作制：、、 。 10. 三相异步电动机过载能力T的定义是。(1分) 1１.对于电力拖动系统有无反馈可分为系统和系统,对于电源种类又可分为拖动系统和拖动系统。 1２. 直流电机的励磁方式有、、和四种形式。 1３.他励直流电动机的主要人为特性有、、三种。 14.他励直流电动机的启动方式有, 两种。 15. 直流电动机一般采用和的起动方法，起动电流限制为额定电流的倍。 １6. 在电枢回路中串电阻调速，理想空载转速,特性的斜率。 17．直流电动机降压调速,理想空载转速（增大、减小、不变） １8. 当直流电机带恒转矩负载时,若为他励电动机，当电枢电压下降时,其转速,电枢电流。(增大、减小、不变） 19.他励直流电动机的串电阻调速、降压调速和弱磁调速的调速方向分别是、、。(向上、向下) 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。 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）的调速范围就小得不能满足要求；而若只考虑增大调速范围，则在一定静态速降下，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 期终考试 电力拖动试题试题 年级专业记分 一、填空题(44分) 1、电力拖动系统由四个基本部分组成，即（）、（）、（）和（）。 2、凡是根据外界指定的信号或要求，自动或手动接通和分断电路，断续或连续地实现对电路或非电对象转换、控制、保护和调节的（）都属于电器的围。低压电器通常是指工作在交流（）V及以下与直流（）V及以下电路中的电器。 3、主令电器是一种非自动切换的（）电器，它在控制电路中的作用是（）去控制接触器、继电器或其他电器执行元件的（），使电路（）或（），从而达到控制电力拖动系统的启动与停止以及改变系统的工作状态，实现生产机械的自动控制。 4、熔断器是低压电路及电力控制线路中一种最简单的过载和短路保护电器。（）是熔断器的主要组成部分，一般制作熔体的材料有两种：一种是（）材料制成的不同直径的熔丝、由于（）、（），一般用于（）电路中。另一种是（）材料（）较容易，但会引起（），一般用于（）电 路中。 5、每一种熔体都有（）电流和（）电流两个参数。（）电流是指长时间通过熔体而不熔断的电流值。（）电流一般是熔体额定电流的2倍。 6、交流接触器的结构主要由（）、（）和（）三大部分组成。 7、交流接触器的电磁系统是用来操纵触头的闭合和断开的，它包括（）、（）和（）三部分。交流接触器的铁心一般用（）叠压后铆成，以减少交变磁场在铁心中产生的（）和（）损耗，防止铁心过热。交流接触器线圈的电阻较小，所以铜引起的发热较小。为了增加铁心的散热面积，线圈一般做成（）而（）的圆筒状。交流接触器的铁心上有一个短路铜环，称为（），它的作用是减少交流接触器吸合时产生的（）和（）。 8、继电器一般由（）机构、（）机构和（）机构等三个部分组成。继电器一般用于控制（）电流电路，触头额定电流不大于（）。 二、选择题(12分) 1、单台电动机的短路保护在选择熔体时，应考虑电机的启动电流。因此熔体的额定电流应为电动机额定电流的【】倍。 《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（）。 《电机与拖动基础》课后习题 第一章 习题答案 1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。 （2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。 直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。 换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。 电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。 电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。 电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。 换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。 2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/m in 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。 解：电动机η?=N N N I U P ， 故 A =??=?=5.6985 .02201013U P I 3 N N N η 3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/m in 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。 解：发电机N N N I U P =， 故 A ?==391230 1090U P I 3 N N N 电机与拖动考试试题 （电机与拖动一至三单元） 一、选择题（本大题共50小题，每小题2分，共100分） 1、在380V/220V低压供电系统中，人体发生两相触电时，承受的电压为（） A、220V B、380V C、311V D、600V 2、发现有人触电且出现假死现象，使触电者脱离电源后，应首先（） Ａ、通知有关部门停电Ｂ、立即现场急救并设法联系医生 Ｃ、拨打急救电话等医生救援Ｄ、送触电者去医院诊治 3、关于跨步电压触电，说法正确的是（） A．步距越大，跨步电压一定越大B．离接地点越近，越安全 C．可采取单脚跳方式跳出危险区域D．应迅速跑离危险区域 4、关于试电笔的使用，说法错误的是（） A、能区分相线和中性线 B、能区分直流电的正负极 C、氖管两端电压超过36V就会发光 D、能区分交流电和直流电 5、通常用于剪切电子元件引线的工具是（） A．钢丝钳B．电工刀C．斜口钳D．剥线钳 6、MF47型万用表测量直流电流应从（）刻度线读出测量值 A、从上到下第一条 B、从上到下第二条 C、从上到下第三条 D、从上到下第四条 7、下列关于钳形电流表的说法正确的是（） A、测量电流时应将导线放入钳口内偏下的位置 B、可以用来测量裸导线的电流 C、钳形电流表利用自感原理进行测量 D、若事先不能确定被测电流的大小，应首先选用较大的量程测量 8、关于兆欧表的使用，说法错误的是（） A．测量前应合理选择电压等级B．严禁测量带电设备的绝缘电阻 C．短路测试时转速必须为120r/min D．与被测设备的连接线应为单股线 9、工作在电源中性点已接地的三相四线制供电系统中的某台电器应采用（） A、工作接地 B、重复接地 C、保护接零 D、保护接地 10、复合按钮是一种常用的主令电器，按下按钮时动作特点是（） A．动断触点先断，动合触点再合B．动合触点先合，动断触点再断 C．动断触点、动合触点一齐动作D．动作具有随机性 11、某三相电动机的额定电流为12A，现用按钮、接触器控制，其主电路的熔断器应选（） A．RL1-60/15 B．RL1-60/30 C．RL1-60/40 D．RL1-60/60 12、热继电器的辅助触点应（） A．串联在控制电路中B．并联在主电路 C．并联在控制电路中D．串联在主电路中 13、交流接触器线圈电压过低会烧毁的部件是（） A.主触点 B.线圈 C.动合辅助触点 D.动断辅助触点 14、DZ5-20型低压断路器中，能提供过载保护的元件是（） A、热脱扣器 B、电磁脱扣器 C、欠压脱扣器 D、失压脱扣器 15、变压器中起传递电能作用的是（） A、电压 B、电流 C、主磁通 D、漏磁通 16、双绕组变压器的绕组特点是（） A、高压绕组匝数多，线径细 B、低压绕组匝数多，线径细 第二章 2-1解： ① 122053.40.4 0.132/(min )1500 N N a e N N U I R C V r n ---?Φ= == 9.55 1.26/T N e N C C N m A Φ=Φ= ② 67.28N t N N T C I N m =Φ= 29.5563.67260 N N N N N P P T N m n n π= == ③ 02 3.61N N T T T N m =-= ④ 01666.67/min N e N U n r C = =Φ 002 1657.99/min a e t N R n n T r C C =- =Φ实际 ⑤ 0000.5()1583.34/min a N N N I n n n n n n r I =- ?=--= ⑥ 2200.1321400 880.4 N e N a a U C n I A R -Φ-?= == 2-2 解： 1311222333112212285.2170.4110 0.646170.4 1.711.710.130.2221.710.130.381.710.130.6460.2220.130.0920.380.N N st st a st a st a st st a st st st I I A A U R I R R R R R R r R R r R R λλλλ==?== =======?=Ω==?=Ω==?=Ω=-=-=Ω=-=-3322220.1580.6460.380.266st st st r R R =Ω=-=-=Ω 2-3 解： 取12118.32236.6N I I A ==?= 式中1I 为最大允许电流，稳态时，负载电流L N I I =，令切换电流 2 1.15 1.15L N I I I == 则1 2 1.74I I λ= = 1lg 3.7lg N a U I R m λ?? ? ??== 取m=4. 则 1.679λ= =，122 1.191.679 N N L I I I I I λ===> 4342312(1)0.0790.1330.2230.374st a st st st st st st R R R R R R R R λλλλ=-=Ω==Ω==Ω==Ω 、 式中，1st R ，2st R ，3st R ，4st R 分别是第一级，第二级，第三级，第四级切除阻值。 2-4解： ①电枢电路不串电阻达稳态时， 0.80.80.8126.8 em L T N a N T N N a N T T T C I T C I I I φφ=====?== 0.20415N N a N N N a e N N N a e N N U I R U E I R C n I R C n φφ-=+=+?= = 则电枢回路不串电阻时的转速： 12200.1126.8 1015.53/min 0.20415 N a a e N U I R n r C φ--?= == ② 22 ()N a s N a s N a s a a e N e T N e N e N e N U R R U R R U R R I n T I C C C C C C φφφφφ++-+= -=-= 2017电工电子期中测试题 一、填空题 (每空1分，共20分。) 1．低压电器是指工作电压在交流_______V或直流_______V以下的各种电器。 2．接触器按其主触头通过电流的种类，可分为_____________和__________。 3．电力拖动是指用_____________拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。 4．低压电器按动作方式分为________________电器和________________电器。 5．交流接触器结构主要包括_____________ 、_____________ 灭弧装置和辅助部件。 6．熔断器使用时，应__________在被保护的电路中。熔断器在电路图中的符号是_____________。7．在分析各种控制线路的工作原理时，常使用_____________和_____________，再配以少量文字说明，来表达线路的工作原理。 8．在机床电气控制系统中，短路保护用_________________元件；过载保护用________________元件。 9．描述生产机械电气控制线路的电气图主要有___________、_____________和_____________。10．主电路在图纸上_________于电源电路绘于电路图的_________侧。 二、选择题(每题2分，共30分。) 1、功率小于（）的电动机控制电路可用HK系列刀开关直接操作。 A、4KW B、5.5KW C、7.5KW D、15KW 2、HZ10系列组合开关的额定电流一般取电动机额定电流的（）。 A、1～1.5倍 B、1.5～2.5倍 C、2.0～3.0倍 D、3.5～5倍 3、下列图纸中，不能表达各元器件连接关系的是（）。 A、电路图 B、位置图 C、接线图 4、选用交流接触器应全面考虑( )的要求。 A、额定电流、额定电压、吸引线圈电压、辅助接点数量 B、额定电流、额定电压、吸引线圈电压 C、额定电流、额定电压、辅助接点数量 D、额定电压、吸引线圈电压、辅助接点数量 5、交流接触器的（）发热是主要的。 A、线圈 B、铁心 C、触点 D、短路环 6、当负荷电流达到熔断器熔体的额定电流时，熔体将( )。 A、立即熔断 B、长延时后熔断 C、短延时后熔断 D、不会熔断 7、具有过载保护的接触器自锁控制线路中，实现欠压和失压保护的电器是（）。 A、热继电器 B、电流继电器 C、接触器 D、熔断器 8、延时断开常闭触点的图形符号是（）。 A 、 B 、 C 、 D 、 9、通电延时时间继电器的线圈图形符号为（）。 A 、 B 、 C 、 D 、 10、接触器的自锁触头是一对（）。 A、辅助常开触头 B、辅助常闭触头 C、主触头 11、按下复合按钮时，（）。 A、动合触点先闭合 B、动断触点先断开 C、动合、动断触点同时动作 D、无法确定 12、同一电器的各元件在电路图和接线图中使用的图形符号、文字符号要（）。 A、基本相同 B、不同 C、完全相同 13、主电路的编号在电源开关的出线端按相序依次为（）。 A、U、V、W B、L1、L2、L3 C、U11、V11、W11 14、单台三相交流电动机（或设备）的三根引出线，按相序依次编号为（）。 A、U、V、W B、L1、L2、L3 C、U11、V11、W11 15、具有过载保护的接触器自锁控制线路中，实现短路保护的电器是（）。 A、热继电器 B、电流继电器 C、接触器 D、熔断器 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） 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 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复习试题附答案解析
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