《電力拖動自動控制系統(tǒng)》(第四版)習(xí)題答案

1、電力拖動自動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)習(xí)題2-2 調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 1000100r/min，要求靜差率 s=2%，那么系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降是 多少？解：系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降nN =snmin(1 s)= 0.02 ×100 (1 0.02)= 2.04(rmin )2-5 某龍門刨床工作臺采用晶閘管整流器-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。已知直流電動機(jī) PN = 60kW ，U N = 220V ， I N = 305 A ， nN = 1000 r min ， 主 電 路 總 電 阻 R = 0.18 ，Ce = 0.2V min r ，求：（1）當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落 nN 為多少？（

2、2）開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率 s N 多少？（3）額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落 nN 為多少，才能滿足 D = 20, s 5% 的要求。解：（1）當(dāng)電流連續(xù)時，在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速降落nN =I N R= 305 × 0.18= 274.5(r min )Ce 0.2（2）開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性連續(xù)段在額定轉(zhuǎn)速時的靜差率nsN =NnN+ nN=274.5 0.215 = 21.5%1000 + 274.5（3）額定負(fù)載下滿足 D = 20, s 5% 要求的轉(zhuǎn)速降落nN =nN sD(1 s)= 1000 × 0.0520 × (1 0.05) 2.63(r

3、 min )UN解：（1） Ce = I d R anN= 220 12.5 ×1.5 = 0.1341V min/ r1500nop =RINCe= 12.5 × (1.5 + 1.0 + 0.8)0.1341= 307.6r / min（2）n =nN s 1500 × 0.1 = 8.33r / minclD(1 s) 20 × (1 0.1)（3）nop 307.6（4）閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為 K = 1 = 1 = 35.93nclK8.3335.93運(yùn)算放大器所需的放大倍數(shù) K p =Ks / Ce= 13.7735 × 0.01

4、 / 0.1341解：R = 4.8Rs / R = 0.3125 < 1 / 3圖見 49 頁2-12 有一晶閘管-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，已知：電動機(jī) PN = 2.8kW ，U N = 220V ， I N = 15.6 A ， nN = 1500 r min ， Ra = 1.5 ，整流裝置內(nèi)阻 Rrec = 1 ，電樞回路電抗器電阻 RL = 0.8 ， 觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大倍數(shù) K s = 35 。求：（1）系統(tǒng)開環(huán)時，試計(jì)算調(diào)速范圍 D = 30 時的靜差率 s。（2）當(dāng) D = 30, s = 10% 時，計(jì)算系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降。ndN（3）如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求 D

5、 = 30, s = 10% ，在U * = 10V 時 I = I ，n = nN ，計(jì)算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 和放大器放大系數(shù) K p 。解：先計(jì)算電動機(jī)的反電動勢系數(shù)Ce =U N I N RanN= 220 15.6 ×1.5 = 0.131(V min r)1500系統(tǒng)開環(huán)時的額定轉(zhuǎn)速降落I N (Ra + Rrec + RL )15.6 × (1.5 + 1 + 0.8)CnNop =e= 393(r min)0.131（1）系統(tǒng)開環(huán)時，調(diào)速范圍 D = 30 時的靜差率s =DnNnN + DnN=30 × 3931500 + 30 × 393 0

6、.887 = 88.7% ；（2）當(dāng) D = 30, s = 10% 時，系統(tǒng)允許的穩(wěn)態(tài)速降nN =nN sD(1 s)= 1500 × 0.130 × (1 0.1) 5.56(r min )（3）如組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋有靜差調(diào)速系統(tǒng)，要求 D = 30, s = 10% ，則系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)nopK = 1 =ncl393 1 69.68 ；5.56 =n轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)U *nN= 101500 0.0067(V min r )放大器放大系數(shù) K p = KC eK s= 69.68 × 0.131 38.93 。35 × 0.0067Ci = Ri / i

7、 = 14 µF4 h=3 % = 2(Cmax %)( z) nNnC n*T n = 63.4%Tbm5-1 一 臺 三 相 鼠 籠 異 步 電 動 機(jī) 的 銘 牌 數(shù) 據(jù) 為 ： 額 定 電 壓 U N = 380V ， 額 定 轉(zhuǎn) 速 n N = 960 r min ，額定 頻率 f N = 50Hz ，定子 繞組為 Y 聯(lián)接。 由實(shí)驗(yàn)測得 定子電阻 Rs = 0.35 ，定子漏感 Lls = 0.006H ，定子繞組產(chǎn)生氣隙主磁通的等效電感 Lm = 0.26H ，轉(zhuǎn)子電阻 Rr = 0.5 ，轉(zhuǎn)子漏感 Llr = 0.007H ，轉(zhuǎn)子參數(shù)已折算到定子側(cè)，忽略鐵芯損耗。（1

8、）畫出異步電動機(jī) T 形等效電路和簡化電路。（2）額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)差率 sN ，定子額定電流 I1 N 和額定電磁轉(zhuǎn)矩。（3）定子電壓和頻率均為額定值時，理想空載時的勵磁電流 I0 。（4）定子電壓和頻率均為額定值時，臨界轉(zhuǎn)差率 sm 和臨界轉(zhuǎn)矩Tem ，畫出異步電動機(jī)的機(jī) 械特性。解：（1）異步電動機(jī) T 形等效電路異步電動機(jī)簡化電路（2）由于額定轉(zhuǎn)速 n N = 960 r min ，同步轉(zhuǎn)速 n1 =60 f Nn p= 60 × 50 = 1000(r3min ) ，額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)差率 sN =n1 nn1= 1000 9601000= 0.04由異步電動機(jī) T 形等效電路，C

9、1 = 1 +Rs + j 1 Llsj L= 1 + LlsL j Rs2f L= 1 +0.0060.260.35 j 1.023 j 0.004 1.023100 × 0.261 mmN m可得轉(zhuǎn)子相電流幅值Ir =+ C RrU s2+ 2 (L + C L )2 R s1 s 1 ls1 lrN = 0.35 + 1.023 ×=22020.5 0.04 220+ (100 )2 × (0.006 + 1.023 × 0.007)2172.5939 + 17.0953= 15.9735(A)氣隙磁通在定子每相繞組中的感應(yīng)電動勢2 r E = I

10、 R + 2 L 2 = 15.9735 × 156.25 + 4.8361 202.7352 （V）sgr 1lr N 額定運(yùn)行時的勵磁電流幅值I = Eg0 L= 202.7352 2.482(A)100 × 0.261 m由異步電動機(jī)簡化電路，額定運(yùn)行時的定子額定電流幅值I1 N =U s+ = R2 + 2 (L=+ L )2 0.35 + 0.5 220+ (100 )2 × (0.006 + 0.007)2 2= 2s2020.04 1 Rs.1225 + 16.6 1 9 lslr65 7 6= 16.316（4 A）額定電磁轉(zhuǎn)矩 T = Pm3n

11、R3 × 3 0.5r=p I 2 r =× 15.97352 × 91.37(N m) （依據(jù) T 形等效電路）m 1 sNe或1000.04Pm 3np2 Rr3 × 320.5Te = I1 N s =× 16.3164 × 95.33(N m) （依據(jù)簡化等效電路）m1N 100 0.04（3）定子電壓和頻率均為額定值時，理想空載時的勵磁電流I0 =U sR 2 + 2 (L=+ L )22200.352 + (100 )2 × (0.006 + 0.26)2= 2.633(A)s1 lsm（4）定子電壓和頻率均為額

12、定值時，臨界轉(zhuǎn)差率sm =RrR2 + 2 (L=+ L )20.50.352 + (100 )2 × (0.006 + 0.007)2= 0.122s臨界轉(zhuǎn)矩Tem =1 lslr3n U 2 3 × 3 × 2202p s=2 RR2 2(LL )2 200 × × 0.35 +0.352 + (100 )2 × (0.006 + 0.007)2 = 1551.83(s N+ m)s + 1 ls + lr異步電動機(jī)的機(jī)械特性：n1S n0S m1 0Tem Te5-6 異步電動機(jī)參數(shù)如習(xí)題 5-1 所示，輸出頻率 f 等于額定頻

13、率 fN 時，輸出電壓 U 等于額定 電壓 UN，考慮低頻補(bǔ)償，若頻率 f=0，輸出電壓 U=10%UN。（1）求出基頻以下電壓頻率特性曲線 U=f(f)的表達(dá)式，并畫出特性曲線。（2）當(dāng) f=5Hz 和 f=2Hz 時，比較補(bǔ)償與不補(bǔ)償?shù)臋C(jī)械特性曲線，兩種情況下的臨界轉(zhuǎn)矩 Temax。解：（1）UN=220(A)斜率k = U N 0.1U Nf N 0= 220 22 = 3.96 ，50 0考慮低頻補(bǔ)償時，電壓頻率特性曲線 U = 3.96 f + 22 ；不補(bǔ)償時，電壓頻率特性曲線（2）當(dāng) f=5Hz 時U = 220 f50= 4.4 fA、不補(bǔ)償時，輸出電壓U = 4.4 fp s

14、3n U 2T =em= 22(V) , 臨界轉(zhuǎn)矩=3× 3 × 2222 RR 2 2(LL )2 20 × × 0.35 +0.352 + (10 )2 × (0.006 + 0.007)2 = 78.01 84(s N+ m)s + 1 ls + lrB、補(bǔ)償時，輸出電壓U = 3.96 f + 22 = 41.8(V)p s3n U 23 × 3 × 41.82Tem =2 RR 2 2(LL )2 = 20 × × 0.35 +0.352 + (10 )2 × (0.006 + 0.0

15、07)2 = 2811.88s3(+N ms) + 1 ls + lr當(dāng) f=2Hz 時A、不補(bǔ)償時，輸出電壓U = 4.4 fp s3n U 2T =em= 8.8(V) , 臨界轉(zhuǎn)矩=3 × 3 × 8.822 RR 2 2(LL )2 8 × × 0.35 + 0.352 + (4 )2 × (0.006 + 0.007)2 = 37.61 66(s N+ m)s + 1 ls + lrB、補(bǔ)償時，輸出電壓U = 3.96 f + 22 = 29.92(V)p s3n U 23 × 3 × 29.922Tem =2 R

16、R 2 2(LL )2 = 8 × × 0.35 + 0.352 + (4 )2 × (0.006 + 0.007)2 1 s +s + 1 ls + lr5-8 =兩4電35平.41P9W(NM m逆) 變器主回路，采用雙極性調(diào)制時，用“1“表示上橋臂開通，”0“表示上橋臂關(guān)斷，共有幾種開關(guān)狀態(tài)，寫出其開關(guān)函數(shù)。根據(jù)開關(guān)狀態(tài)寫出其電壓矢量表達(dá)式，畫出空間電壓矢量圖。 解：6-1 按磁動勢等效、功率相等原則，三相坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣為C3 2 = 12 1 2 1 2 3 0 3 = 3 2 2 現(xiàn)有三相正弦對稱電流 i= I sin(t ) 、

17、i= I sin(t 2 ) 、 i= I sin(t + 2 ) ，求AmBm3 Cm3變換后兩相靜止坐標(biāo)系中的電流 is 和 is ，分析兩相電流的基本特征與三相電流的關(guān)系。1 1 1 I m sin(t ) is 2 解：=2 2 Isin(t 2 ) =3 Im sin(t) ； m is 3 0 3 = 3 3 2 Im cos(t )2 2 I sin(t + 2 )m36-2 兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換矩陣為 cos C2 s 2 r = sin sin cos 將習(xí)題 6-1 中的靜止坐標(biāo)系中的電流 is 和 is 變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的電流 isd 和 isq ，坐d標(biāo)系旋轉(zhuǎn)速度為dt= 1 。分析當(dāng) 1 = 時，電流 isd 和 isq 的基本特征，電流矢量幅值= i+ ii2sqssd2 與三相電流幅值 I的關(guān)系，其中 是三相電源角頻率。 1> 和 1< 時，misd 和 isq 的表現(xiàn)形式。isd cos sin 3 Im sin(t) 3 Im sin(t ) 解： = = isq si