电力拖动自动控制系统 第四版 课后答案

习题解答（供参考）

习题二

2.2 系统的调速范围是1000~100

min r ，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)

n n s

n rpm D s ∆=

=⨯⨯=-

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

0max 1500min n r =，最低转速特性为 0min 150min n r =，带额定负载时的速度降落

15min N n r ∆=，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

max min

D n n =(均指额定负载情况下）

2) 静差率

01515010%N s n n =∆==

2.4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ，I N =378A ，n N =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)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-⨯=

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

N

n ∆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

N S 多少？

（3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落

N

n ∆又为多少?

解：(1)

3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ∆=⨯=⨯= (2)

0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =∆=+=

(3)

[(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ∆=-=⨯⨯=

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

*8.8u U V =、比例调节器放大系数2P K =、晶闸管装置放大系数15S K =、反馈系

数γ=0.7。求：（1）输出电压

d U ；（2）若把反馈线断开，d U 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

*

u

U 应为多少？ 解：（1）

*

)2158.8(12150.7)12d p s u p s U K K U K K V γ=+=⨯⨯+⨯⨯=

(2)

8.8215264d U V

=⨯⨯=,开环输出电压是闭环的22倍

(3)

*

(1)12(12150.35)15) 4.6u d p s p s U U K K K K V γ=+=⨯+⨯⨯⨯=

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）

()s n s n D N N -∆=1/

2）

()

7.31106.3/1001/=-=-∆∆=cl op n n K

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=⨯+=∆+=∆cl op n K n

如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：

在同样静差率要求下，D 可以扩大

937

.1/21=∆∆cl cl n n 倍

2.9 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =2.2kW, U N =220V, I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻R rec =1.0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =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Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。 （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U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，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）

所以，

min

/33.8r n cl =∆

（2）

（3）（4）

()()()()[]

()()[]K C R I K KU K C R I U K K n e d n e d n s p +-+=+-=*

*1/1/1/α

可以求得，

*35.955*0.134

14.34*35*0.0096

e p s K C K K α=

==

也可以用粗略算法：

n U U n n

α=≈*

，01.01500

15

*===n U n α /p e s K KC K α

=，

()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=

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

N dbl I I 2≤，临界截止电流N dcr I I 2.1≥，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）

A I I N dbl 252=≤，A I I N dcr 152.1=≥

()

()Ω=⇒+=⇒+≈5.1/1525/*

s s com s com n dbl R R U R U U I ，

V U com 5.225.115=⨯= （2）

()(/3) 1.0 1.50.8/3 1.1,(/3)

1.1,

s s R R R R ∑∑=++=Ω>=Ω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

1.1s R =Ω，则15 1.116.5com dcr s U I R V =⨯=⨯=

（3） 当

dcr d I I >时，有

()[

]()()[

]

()[]

(

)

()()[

](

)()()

[]

K C I R K K K R K C U K U K K K C RI K C U I R K K K K C U K K n e d s i s p e com i n

s p e d e com d s i s p e n s p ++-++=

+-+--+=1/1/1/1/1/*

*

当n=0时，