电气10《电力拖动与运动控制系统A》试卷B答案.doc

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中国矿业大学徐海学院2012~2013学年第二学期 《电力拖动与运动控制系统A》试卷(B)答案 考试时间:100分钟 考试方式:闭卷 学院 班级 姓名 学号 题号 一 二 三 四 总分 得分 阅卷人 (33分)简答题 1、(8分)直流电机调速有哪些方法?各有什么特点? 参考答案: 调节直流电动机转速的方法: (1)调节电枢供电电压; (2)改变电枢回路电阻; (3)改变励磁磁通。 调压调速转速下降,机械特性曲线平行下移;改变电阻只能有级调速;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,在基速(即电机额定转速)以上作小范围的弱磁升速。 2、(6分)直流脉宽调速系统与V-M系统相比,有何优越性? 参考答案:(每个1分) 主电路简单,需要的电力电子器件少; 开关频率高,电流容易连续,谐波少,损耗小; 低速性能好,稳速精度高,调速范围宽; 动态响应快,动态抗扰能力强; 电力电子器件工作在开关状态,导通损耗小; 直流电源采用不可控整流时,电网功率因数比相控整流器高。 3、(5分)闭环调速系统能够减少稳态速降的实质是什么? 参考答案: 自动调节作用,即:随着负载的变化而相应地改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变化。 4、(6分)异步电动机转差频率控制规律是什么? 参考答案: (1)在s ≤sm的范围内,转矩Te基本上与s成正比,条件是气隙磁通不变。 (2)在不同的定子电流值时,按函数关系 Us = f (n , Is) 控制定子电压和频率,就能保持气隙磁通恒定。 5、(8分)异步电动机采用调压调速方案时,有何特点? 参考答案: (1)电压改变时,同步转速保持不变; (2)压改变时,临界转差率保持不变; (3)临界转矩随电压的减小成二次方的下降; (4)电压降低时,转速降低,转差功率增加。 二、(26分)计算题 1、有一个闭环系统,其控制对象的传递函数为: 要求校正为典型II型系统,在阶跃输入下系统超调量σ≤30%(按线性系统考虑)。试确定调节器结构,并选择其参数。(11分) 参考答案: 典型II型系统的传递函数为:(3分) 则将已知控制对象校正为典型II型系统需用一PI调节器,其传递函数为:。(2分) 由题中传递函数得:T=0.02; 因σ≤30%,取σ=29.8%,则: h=7; τ=hT=0.14;=204.8; 又因 则 Kpi=2.86。 所以调节器选择PI调节器,其参数为h=7,τ=0.14,Kpi=2.86。(6分) 2、(15分)有一V-M调速系统,电动机参数为,220V,,,,整流装置内阻0.3Ω,触发整流环节的放大系数,要求调速范围,静差率S=10%。试: (1)(5分)计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。 (2)(5分)采用转速负反馈组成单闭环系统,试画出系统的稳态结构图。 (3)(5分)若时Id=IN,n = nN,此时转速反馈系数及所需的放大器放大系数是多少?(可认为) 参考答案:(1)、先计算电动机的电动势系数: 0.204 V·min/r 则开环系数额定速降为: 309.8 r/min 额定负载时稳态速降为: 5.556r/min 系统的原理图 系统的静态结构图 转速负反馈系数α为: 0.015 闭环系统的开环放大倍数为: 54.76 所需放大器的放大倍数为: 18.6 三、(17分)V-M可逆直流调速系统中,试回答如下问题: (1)什么是环流?有哪些类型的环流?(6分) (2)抑制或消除静态环流的措施有哪些?(6分) (3)逻辑无环流系统可逆调速系统有何优缺点?(5分) 参考答案: (1)采用两组晶闸管反并联的可逆V-M系统,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流,称作环流。(2分) 在不同情况下,会出现下列不同性质的环流: a. 静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流,其中又有两类: 直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。(2分) 瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零,但因电压波形不同,瞬时电压差仍会产生脉动的环流,称作瞬时脉动环流。(2分) b. 动态环流——仅在可逆V-M系统处于过渡过程中出现的环流。 (2)为了防止直流平均环流的产生,需要采取必要的措施,比如:采用封锁触发脉冲的方法:在任何时候,只允许一组晶

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