《电力拖动自动控制系统》习题解答(前三章)
电力拖动自动控制系统课后习题答案全内含两份阮毅陈伯时完整版
电力拖动自动控制系统课后习题答案全内含两份阮毅陈伯时HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】电力拖动自动控制系统 课后习题答案{全，内含两份，二无一失}——运动控制系统第四版{上海大学 阮毅 陈伯时}1-1为什么PWM-电动机系统比晶闸管----电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM 开关频率高，响应速度快，电流容易连续，系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
1-2试分析有制动通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？答：制动时，由于1g U 的脉冲变窄而导致d i 反向时，U g2变正，于是VT 2导通，VT 2导通，VT 1关断。
1-3调速范围和静差率的定义是什么？调速范围，静态速降和最小静差之间有什么关系为什么脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了答：生产机械要求电动机提供的最高转速max n 和最低转速min n 之比叫做调速范围，用字母D 表示，即：m inm ax n n D负载由理想空载增加到额定值时，所对应的转速降落N n ∆与理想空载转速min 0n 之比，称为系统的静差率S,即：min0n n s N ∆= 调速范围，静差速降和最小静差之间的关系为：由于在一定的N n 下，D 越大，m in n 越小N n ∆又一定，则S 变大。
所以，如果不考虑D ，则S 的调节也就会容易，1-4．某一调速系统，测得的最高转速特性为m in /1500max 0r n =，最低转速特性为m in /150min 0r n =，带额定负载的速度降落m in /15r n N =∆，且不同转速下额定速降N n ∆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大解1-5闭环调速系统的调速范围是1500----150r/min ，要求系统的静差S<=2%,那末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1，min /06.3%)21(10%21500)1(101501500min max r S D S n n n n D N =-⨯≤-=∆===则 2，7.31106.31001=-≥+=∆∆K K n n cl op则1-6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他提高到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同样静差率的条件下调速范围与开环放大倍数加1成正比1-7某调速系统的调速范围D=20，额定转速min /1500r n =，开环转速降落min /240r n Nop =∆，若要求静差率由10%减少到5%则系统的开环增益将如何变化？解：原系统在调速范围D=20，最小转速为：min /75201500max min r D n n ===， 原系统在范围D=20，静差率为10%时，开环增益为：静差率10%时原系统的开环增益为： 1-8转速单环调速系统有那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，调节测速反馈电压的分压比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：1）闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围。
电力拖动自动控制系统-第五版 课后习题答案
习题解答（供参考）2.1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变换器进行制动时，两个VT 是如何工作的？解：减小控制电压，使U g1得正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压U d 降低，使得E>U d ，电机流过反向电流，电机进入制动状态。
0≤t< t on 时，通过二极管VD1续流，在t on ≤t<T 期间U g2为正，VT2导通，流过反向制动电流。
因此在制动状态时，VT2和VD1轮流导通，VT1始终关断。
2.2 系统的调速范围是1000~100min r ，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？解：10000.022.04(1)100.98n n n rpm 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min 1500m ax 0r n =，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 maxminn D n =(均指额定负载情况下） max 0max 1500151485N n n n rpm =-∆=-= min 0min 15015135N n n n rpm =-∆=-=max min 148511135n D n ===2) 静差率 min 1510%150N n s n ∆===2.4 直流电动机为N P =74kW, N U =220V ，N I =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： 2203780.0230.1478/1430N N a e N U I R C V rpm n --⨯===378(0.0230.022)1150.1478N e I R n rpm C ⨯+∆===当s=20%时 14300.23.1(1)115(10.2)N n s D n s ⨯===∆-⨯-当s=30%时 14300.35.33(1)115(10.3)N n s D n s ⨯===∆-⨯-2.5 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。
智慧树知到《电力拖动自动控制系统(黑龙江联盟)》章节测试答案
智慧树知到《电力拖动自动控制系统（黑龙江联盟）》章节测试答案第一章1、不属于电力拖动自动控制系统构成单元的是（）。
A.电动机B.功率放大与变换装置C.柴油机D.传感器答案: 柴油机2、电动机转速与转角控制的根本是（）控制，但同时也需要做好（）控制。
A.磁链、转矩B.转矩、磁链C.电流、转速D.转速、电流答案: 转矩、磁链3、直流电力拖动控制系统和交流电力拖动控制系统比较，（）流电力拖动控制系统的数学模型简单；（）流电力拖动控制系统调节器的设计简单。
A；B；C；D。
A.直、交B.交、直C.直、直D.交、交答案: 直、直4、船舶电力推进是通过（）拖动螺旋桨的系统。
A.柴油机B.汽轮机C.燃气轮机D.电动机答案: 电动机5、（）电动机的转速与电源频率保持严格对应关系，机械特性硬。
A.直流B.异步C.同步D.永磁答案: 同步6、典型机械负载中，起重机提升重物属于（）负载。
A.反抗性恒转矩B.位能性恒转矩负载C.通风机类D.恒功率负载答案: 位能性恒转矩负载7、典型机械负载中，船舶螺旋桨属于（）负载。
A.反抗性恒转矩B.位能性恒转矩负载C.通风机类D.恒功率负载答案: 通风机类8、根据转速-转矩四象限，电动机在第四象限为（）状态。
A.正向电动B.反向电动C.正向制动D.反向制动答案: 反向制动9、转速-转矩四象限中的第三象限，电动机电磁转矩与转速方向相（），为（）性质。
A.同、驱动B.反、驱动C.同、制动D.反、制动答案: 同、驱动10、根据运动方程式，转速变化是因为（）。
A.电磁转矩为驱动转矩B.电磁转矩为制动转矩C.电磁转矩等于阻转矩D.电磁转矩不等于阻转矩答案: 电磁转矩不等于阻转矩第二章1、直流调速系统要求一定范围内无级平滑调速，以（）调速方式为最好。
A.电枢回路串电阻B.降低电枢电压C.降低励磁电压D.励磁回路串电阻答案: 降低电枢电压2、V-M直流调速系统中采用了平波电抗器来抑制电流脉动，改善（）问题。
电力拖动及其控制系统习题解
第1章 单环控制直流调速系统1-1 什么叫调速范围？什么叫静差率？调速范围与静态速降和最小静差率有什么关系？如何扩大调速范围？为什么？答：最高转速和最低转速之比叫做调速范围，m inm in m ax n nn n D N ==。
静差率是负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落Δn N 与理想空载转速n 0之比n n s ∆=。
调速范围、静差率和额定速降之间的关系是：(1)N N n sD n s =∆-只有设法减小静态速降Δn N 才能扩大调速范围，减小静差率，提高转速的稳定度。
1-2 在直流调速系统中，改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？若给定电压不变，调整反馈电压的分压比，是否能够改变转速？为什么？答：改变给定电压可以电动机的转速，因为系统对给定作用的变化唯命是从；调整反馈电压的分压比可以改变转速，因为*n U n α=。
1-3 转速负反馈系统的开环放大系数为10，在额定负载时电动机转速降为50r/min ，如果将系统开环放大系数提高为30，它的转速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？解：50/min N n r ∆=，10K =又Kn n opcl +=1∆∆，则550/min op n r ∆=开环放大系数提高为30，,55017.74/min 1130cl opn n r K ∆∆===++由(1)N cl n s D n s =∆-，s 和N n 不变，则211502.8217.74D D D ==所以，在同样静差率要求下，调速范围可以扩大2.82倍.1-4 某调速系统的调速范围是100~1000 r/min ，要求S =5%，系统允许的静态转速降是多少？如果开环系统的静态转速降为50 r/min ，则闭环系统的开环放大系数应为多大？ 解： max min 100010100n D n === 10000.05(1)(10.05)N cl cl n s D n s n ⨯==∆-∆⨯-， 5.26/min cl n r ∆=又K n n op cl +=1∆∆，则5018.55.26K =-=1-5 某调速系统的调速范围D =10，额定转速n N =1000 r/min ，开环转速降Δn N =200 r/min ，若要求系统的静差率由15%减小到5％，则系统的开环放大系数将如何变化？ 解：110000.1517.65/min (1)10(10.15)N cl n s n r D s ⨯∆===-⨯-210000.05 5.26/min (1)10(10.05)N cl n s n r D s ⨯∆===-⨯-12001110.3317.65opcl n K n ∆=-=-=∆，22001137.025.26op cl n K n ∆=-=-=∆2137.02 3.5810.33K K ==，开环放大系数扩大3.58倍。
《电力拖动自动控制系统》参考答案
《电力拖动自动控制系统》参考答案：第一章一、填空题：1.答案：静止可控整流器直流斩波器2.答案：调速范围静差率.3.答案：恒转矩、恒功率4.答案：脉冲宽度调制二、判断题：答案：1.×、2. √、三、问答题：1.答案：生产机械的转速n与其对应的负载转矩T L的关系。
1.阻转矩负载特性；2.位转矩负载特性；3.转矩随转速变化而改变的负载特性，通风机型、恒功率、转矩与转速成比例；4.转矩随位置变化的负载特性。
2.答案：放大器的放大系数K p，供电电网电压，参数变化时系统有调节作用。
电压负反馈系统实际上只是一个自动调压系统，只有被反馈环包围部分参数变化时有调节作用。
3.答案：U d减少，转速n不变、U d增加。
4.答案：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围。
当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比，称作转差率。
静态速降值一定，如果对静差率要求越严，值越小时，允许的调速范围就越小。
5.答案：反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。
系统能有效地抑制一切被负反馈环所包围的前向通道上的扰动作用。
但完全服从给定作用。
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。
可见，测速发电机的励磁量发生变化时，系统无能为力。
6.答案：采用比例积分调节器的闭环调速系统是无静差调速系统。
积分控制可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，原因是积分调节器的输出包含了输入偏差量的全部历史。
可以实现无静差调速。
四、计算题：1.答案：开环系统的稳态速降：354.33r/min；满足调速要求所允许的稳态速降：8.33r/min；闭环系统的开环放大系数：41.542.答案：42.5N•M，3.41N•M3.答案：T=62.92N•M，n=920r/min，cosФ=0.784.答案：α=0。
时n0=2119r/min, α=30。
时n0=1824r/min，α=31.1。
《电力拖动自动控制系统》答案(全)
1-8转速单环调速系统有那些特点？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，调节测速反馈电压的分压比是否能够改变转速？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：1）闭环调速系统可以比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围。
为此，所需付出的代价是需增设电压放大器以及检测与反馈装置。
2）能。
因为)1()1(*k C RI k C U k k n e d e ns p +-+=，由公式可以看出，当其它量均不变化时，n 随着*n U 的变化而变化3）能。
因为转速和反馈电压比有关。
4）不，因为反馈控制系统只对反馈环所包围的前向通道上的扰动起抑制作用 ，而测速机励磁不是。
1-9在转速负反馈调节系统中，当电网电压、负载转矩，电动机励磁电流，电枢电流、电枢电阻、测速发电机励磁各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对于上述各量有无调节能力？为什么？答：系统对于上述各量中电网电压、负载转矩，电动机励磁电流，电枢电流、电枢电阻、有调节能力。
因为它们在闭环系统的前向通道中，对于测速发电机励磁各量发生变化，没有调节能力。
因为它不在闭环系统的前向通道中。
１－１３ 在电压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？（１）放大器的放大倍数Ｋｐ （２）供电电网电压 （３）电枢电阻Ｒａ （４）电动机励磁电流 （５）电压反馈系数a答：3）电枢电阻，４）电动机励磁电流，（５）电压反馈系数a无调节作用。
因为反馈控制系统所能抑制的只是被反馈包围的前向通道上的扰动。
16.为什么用积分控制的调速系统是无静差的?在转速负反馈调速系统中,当积分调节器的输入偏差电压0=∆U 时,调节器的输出电压是多少?它取决于那些因素?答： 使用积分控制时可以借助积分作用，使反馈电压n U 与给定电压*n U 相等，即使n U ∆为零C U 一样有输出，不再需要n U ∆来维持C U ，由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。
电力拖动自动控制系统课后答案
习题解答（供参考）习题二2.2 系统的调速范围是1000~100min 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)nn 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60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，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*8.8uU 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。
《电力拖动自动控制系统》习题答案
第一章闭环控制的直流调速系统1－1 为什么 PWM —电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？ 答：PWM —电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1） 主电路线路简单，需用的功率器件少。
（2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
（3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达 1：10000 左右。
（4） 若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
（5） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
（6） 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
1－2 试分析有制动通路的不可逆 PWM 变换器进行制动时，两个 VT 是如何工作的。
答：在制动状态中，i d 为负值，VT 2 就发挥作用了。
这种情况发生在电动运行过程中需要降 速的时候。
这时，先减小控制电压，使U g 1 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电 压U d 降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成 E > U d ，很 快使电流 i d 反向，VD 2 截止，在 t on δ t ＜Ｔ时，U g 2 变正，于是VT 2 导通，反向电流沿回路 3 流通，产生能耗制动作用。
在T δ t ＜Ｔ+ t on 时，VT 2 关断， i d 沿回路 4 经VD 1 续流，向电源回馈制动，与此同时，VD 1 两端压降钳住VT 1 使它不能导通。
在制动状态中，VT 2 和VT 1轮流导通，而VT 1 始终是关断的。
在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在VT 1 关断后 i d 经VD 2 续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时VD 2 两端电压也降为零，VT 2 便提前导通了，使电流反向， 产生局部时间的制动作用。
１－３ 调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关 系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？ 答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即D =n max n min其中，n max 和 n min 一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。
(完整版)电力拖动自动控制系统-习题
课程代码：DL009课程名称：电力拖动自动控制系统一、单选（本大题共50小题，每小题1分，共50分）1.异步电动机串级调速系统中，串级调速装置的容量（）。
A.随调速范围的增大而增大B.随调速范围的增大而减小C.与调速范围无关D.与调速范围有关，但关系不确定2.在恒压频比控制的变频调速系统中，在基频以下变频调速时进行定子电压补偿，其目的是（）。
A.维持转速恒定B.维持定子全磁通恒定C.维持气隙磁通恒定D.维持转子全磁通恒定3.在微机数字控制系统的中断服务子程序中中断级别最高的是（）。
A.故障保护B.PWM生成C.电流调节D.转速调节4.下列异步电动机调速方法属于转差功率馈送型的调速系统是（）。
A.降电压调速B.串级调速C.变极调速D.变压变频调速5.转速PID调节器的双闭环系统与转速PI调节器的双闭环系统相比（）。
A.抗负载干扰能力弱B.动态速降增大C.恢复时间延长D.抗电网电压扰动能力增强6.自动控制系统一般由被控制对象和（）组成。
A.输入指令B.控制装置C.辅助设备7.增加直流自动调速系统的调速范围最有效的方法是（）。
A.减小电动机转速降B.提高电枢电流C.增加电动机电枢电压8.转速负反馈有静差调速系统中，当负载增加以后，转速要下降，系统自动调速以后，可以使电动机的转速（）。
A.等于原来的转速B.低于原来的转速C.高于原来的转速D.以恒转速旋转9.转速.电流双闭环调速系统，在系统过载或堵转时，转速调节器处于（）。
A.饱和状态B.调节状态C.截止状态10.调速系统在调试过程中，保护环节的动作电流应调节成（）。
A.熔断器额定电流大于过电流继电器动作电流大于堵转电流B.堵转电流大于过电流继电器电流大于熔断器额定电流C.堵转电流等于熔断器额定电流11.晶闸管低同步串级调速系统是通过改变（）进行调速。
A.转子回路的串接电阻B.转子整流器的导通角C.有源逆变器的触发超前角12.带有比例积分调节器的单闭环直流调速系统，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为（）。
电力拖动自动控制系统阮毅第五版答案
电力拖动自动控制系统阮毅第五版答案引言《电力拖动自动控制系统》是阮毅编写的一本经典教材，已经发行到第五版。
本文将为读者提供该教材的答案，以帮助读者更好地理解和应用其中的知识。
第一章系统基础知识答案1.电力拖动自动控制系统的定义是什么？答：电力拖动自动控制系统是由电机、传动装置和控制装置组成的系统，用于实现机械设备的自动化控制和调节。
2.电力拖动自动控制系统的主要组成部分有哪些？答：电力拖动自动控制系统的主要组成部分包括电机、传动装置、控制装置和电气部件。
3.电机在电力拖动自动控制系统中起到什么作用？答：电机是电力拖动自动控制系统中的执行元件，用于产生动力并驱动机械设备的运动。
4.传动装置在电力拖动自动控制系统中起到什么作用？答：传动装置是将电机的旋转运动传递给机械设备的装置，它能够改变电机输出的转矩、转速和转向。
5.控制装置在电力拖动自动控制系统中起到什么作用？答：控制装置是电力拖动自动控制系统中的核心部分，它根据输入的信号和设定的参数，对电机和传动装置进行控制，使机械设备实现自动化运行。
第二章电动机答案1.电动机的分类有哪些？答：电动机可以根据不同的标准进行分类，常见的分类方法有按电源类型分类（直流电动机、交流电动机）、按工作原理分类（异步电动机、同步电动机）等。
2.直流电动机的特点是什么？答：直流电动机的特点是转矩大、起动电流小、调速范围宽、响应速度快等。
3.交流电动机的特点是什么？答：交流电动机的特点是结构简单、维护成本低、功率因数高、运行可靠等。
4.异步电动机的工作原理是什么？答：异步电动机是利用旋转磁场的相对运动和感应电流的作用产生转矩，实现电动机工作的。
它的转速略低于旋转磁场的转速。
5.同步电动机的工作原理是什么？答：同步电动机是利用旋转磁场的转速与电动机转子的转速完全同步，实现电动机工作的。
它的转速与供电的电源频率和极对数有关。
第三章传动装置答案1.常见的传动装置有哪些？答：常见的传动装置有链传动、皮带传动、齿轮传动、联轴器等。
电力拖动自动控制系统习题集及解答
电力拖动自动控制系统习题集及解答（内部参考资料）支长义编郑州大学电气工程学院第一章 习题集及解答1－1、改变给定电压是否能够改变电动机的转速？为什么？如果给定电压不变，调整反馈电压的分压比是否能够改变转速？为什么？如果测速机励磁发生变化，系统有没有克服这种扰动的能力？解：不管开环或是闭环调速系统，转速对给定是惟命是从的，所以*n U 变必然导致n 变。
对于有静差系统：)1()1(*K C R I K C U K K n e d e ns p +-+=分压比的变化即α的变化→K 的变化，在*n U 不变时，n 必然变化，（或者n U nα≈*→α*nU n =,α变→n 变），测速机的励磁变化等效于α的变化，所以n 不必然变化，故系统没有克服这种扰动的能力。
1－2、某调速系统的调速范围是1500～150rpm ，要求是S=2%,那么，系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的100=∆op n ,则开环系统的开环节放大倍数应有多大？ 解：由)1(s n s n D nom -∆=知：闭环允许的速降为rpm 398.01002.01500≈⨯⨯≤,如果开环100=∆op n ，则闭环系统的开环放大倍数应大于等于：3.32131001=-=-∆∆=clop n n K 。
1－3、有一V-M 调速系统，电动机参数为nom P =2.5KW,nom U =220V ，nom I =15A ，nom n =1500rpm,a R =2Ω,整流装有置内阻为：rec R =1Ω,s K =30,要求：D =20，S =10%。
试求：1、计算开环系统的稳态速降和调速系统允许的稳态速降。
2、画出转速负反馈系统的稳态结构。
3、当*n U ＝20V 时，n ＝1000rpm,则转速反馈系数应为多少？4、系统开环放大系数是多少？比例放大器放大倍数是多少？5、若主电路电压L=60mH,2GD =1.8,2Nm 整流电路为三相零式，则满足D 、S 的转速负反馈系统能否稳定运行？为了保证稳定，允许最大的开环放大倍数是多少？6、如果增设电流截止环节，要求dl I ≤2nom I ,dcr I ≤1.2nom I ,s R =?,com U =?若要求电流反馈电阻),(31a rec s R R R +⨯≤如果做不到，须增加电流放大器，试计算电流反馈放大倍数if K ，com U 和s R 各为多少？画出系统的原理图和静态结构图。
电力拖动控制系统习题解答_新_-顾
1-1 什么叫调速范围？什么叫静差率？调速范围与静态速降和最小静差率有什么关系？如何扩大调速范 围？为什么？
答：最高转速和最低转速之比叫做调速范围， D = nmax = nN 。 nmin n min
静差率是负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落ΔnN与理想空载转速n0之比 s = ∆n 。 n0
调速范围、静差率和额定速降之间的关系是： D = nN s ∆nN (1− s)
只有设法减小静态速降ΔnN 才能扩大调速范围，减小静差率，提高转速的稳定度。 1-2 在直流调速系统中，改变给定电压能否改变电动机的转速？为什么？若给定电压不变，调整反馈电压 的分压比，是否能够改变转速？为什么？ 答：改变给定电压可以电动机的转速，因为系统对给定作用的变化唯命是从；调整反馈电压的分压比可以
解：
∆ncl1
=
nN s D(1− s)
=
1000× 0.15 10× (1− 0.15)
= 17.65r
/
min
∆ncl 2
=
nN s D(1− s)
=
1000× 0.05 10× (1− 0.05)
=
5.26r
/
min
K1
=
∆nop ∆ncl
−1 =
200 17.65
−1 = 10.33 ， K2
静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。
1-8 采用PI调节器的转速负反馈调速系统，为什么能够较好地解决系统稳பைடு நூலகம்精度和动态稳定性之间的矛 盾？
答：采用比例积分控制的转速负反馈调速系统，其输出有比例和积分两部分组成，比例部分快速响应输入
信号的变化，实现系统的快速控制，发挥了比例控制的长处，同时，可以满足稳态精度的要求。此后，随
《电力拖动自动控制系统》习题解答(前三章)
《电力拖动自动控制系统》部分习题解答第一章1. 什么叫调速范围、静差率它们之间有什么关系怎样才能扩大调速范围 答：①调速范围——电动机在额定负载下调速时，允许的最高转速max n 与最低转速minn 之比叫做调速范围，用D 表示，即minmaxn n D =②静差率——当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落N n ∆与理想空载转速0n 之比，称作静差率S ，即0Nn n S ∆=③直流变压调速系统中调速范围、静差率和额定速降之间的关系为)1(s n s n D N N -∆=④采用闭环控制方式，使转速降落N n ∆能够大幅度下降，才能保证在静差率S 不变的前提下扩大调速范围。
2. 某一调速系统，测得的最高转速特性为n 0max ＝1500 r/min ，带额定负载时的速降N n ∆＝15 r/min ，最低速特性为n 0min ＝100 r/min ，额定速降不变，试问系统能达到的调速范围有多大系统允许的静差率是多少解：已知N n ∆＝15 r/min ，有n max ＝n 0max －N n ∆＝1500 r/min －15 r/min ＝1485 r/min n min ＝n 0min －N n ∆＝100 r/min －15 r/min ＝85 r/min于是调速范围47.17851585 minmax ===n n D静差率%15%10010015%100min0=⨯=⨯∆=n n s N答：系统能达到的调速范围是；允许的静差率是15%。
3. 为什么加负载后直流电动机的转速会降低，它的实质是什么答：当负载电流增大后，电枢电阻上压降增大，使E 减小，导致转速n 必然下降。
实质是电枢电阻的存在导致压降增大。
4. 某调速系统的调速范围是1500 ~ 150 r/min ，要求静差率为s ＝2% ，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100 r/min ，则闭环系统的开环放大系数应有多大解：①已知101501500==D ，又)1(s n s n D N N -∆=06.3)02.01(1002.01500)1(N N =-⨯=-=∆s D s n n r/min也可以这样计算n n n n n s NNN ∆+∆=∆=min 0 min r/06.302.0102.01501min N =-⨯=-=∆s s n n ②因为 K1op cl +∆=∆n n所以 68.31106.31001K clop =-=-∆∆=n n答：要求静差率为s ＝2%时，系统允许的静态速降是min ；如果开环系统的静态速降是100 r/min ，则闭环系统的开环放大系数应有。
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《电力拖动自动控制系统》部分习题解答第一章1. 什么叫调速范围、静差率？它们之间有什么关系？怎样才能扩大调速范围？ 答：①调速范围——电动机在额定负载下调速时，允许的最高转速max n 与最低转速minn 之比叫做调速范围，用D 表示，即min max n nD =②静差率——当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落N n ∆与理想空载转速0n 之比，称作静差率S ，即0N n nS ∆=③直流变压调速系统中调速范围、静差率和额定速降之间的关系为)1(s n s n D N N -∆=④采用闭环控制方式，使转速降落N n ∆能够大幅度下降，才能保证在静差率S 不变的前提下扩大调速范围。
2. 某一调速系统，测得的最高转速特性为n 0max ＝1500 r/min ，带额定负载时的速降N n ∆＝15 r/min ，最低速特性为n 0min ＝100 r/min ，额定速降不变，试问系统能达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？解：已知N n ∆＝15 r/min ，有n max ＝n 0max －N n ∆＝1500 r/min －15 r/min ＝1485 r/min n min ＝n 0min －N n ∆＝100 r/min －15 r/min ＝85 r/min 于是调速范围47.17851585minmax ===n n D静差率%15%10010015%100min0=⨯=⨯∆=n n s N答：系统能达到的调速范围是17.47；允许的静差率是15%。
3. 为什么加负载后直流电动机的转速会降低，它的实质是什么？答：当负载电流增大后，电枢电阻上压降增大，使E 减小，导致转速n 必然下降。
实质是电枢电阻的存在导致压降增大。
4. 某调速系统的调速范围是1500 ~ 150 r/min ，要求静差率为s ＝2% ，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100 r/min ，则闭环系统的开环放大系数应有多大？解：①已知101501500==D ，又)1(s n s n D N N -∆=06.3)02.01(1002.01500)1(N N =-⨯=-=∆s D s n n r/min也可以这样计算n n n n n s NNN ∆+∆=∆=min 0 min r/06.302.0102.01501min N =-⨯=-=∆s s n n ②因为 K1op cl +∆=∆n n所以 68.31106.31001K clop =-=-∆∆=n n答：要求静差率为s ＝2%时，系统允许的静态速降是3.06r/min ；如果开环系统的静态速降是100 r/min ，则闭环系统的开环放大系数应有31.68。
5. 试绘出转速负反馈单闭环调速系统的静态结构图，并写出其静特性方程式。
答：转速负反馈单环控制调速系统静态结构图为静特性方程式为 cl cl 0a ae *n A )1()1(n n I K K R K K U K n e ∆-=+-+=∑ 6. 对于转速单闭环调速系统，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，调整反馈电压的分压比，能不能达到调节转速的目的？为什么？如果测速发电机的励磁发生了变化，系统有无克服这种扰动的能力？答：改变给定电压能够改变转速n ，因为闭环系统的输出具有跟随给定的性能。
如果给定电压不变，改变反馈电压分压比能够改变转速n ，因为它改变了反馈电压，属于反馈环节上的扰动，与给定作用相同，闭环系统对其无法抑制。
测速发电机励磁发生改变，也属于反馈环节上的扰动，闭环系统对其无法抑制。
7. 某调速系统的开环放大系数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min ，如果将开环放大系数提高到30，它的转速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？解：根据 Kn n +∆=∆1opcl 在K = 15时，求出1288)151()1(cl op =+=∆+=∆n K n r/min 当K 2=30时，求得min r/13.430112812op cl2=+=+∆=∆K n n 再根据 )1(s n s n D N N -∆=，在同样静差率要求下 94.113.4822==∆∆=n n D D cl cl 答：如果开环放大系数提高到30，它的转速降为4.13r/min ；在同样静差率要求下，调速范围可以扩大到1.94倍。
8. 某调速系统的调速范围 D ＝20，额定转速n N ＝1500 r/min ，开环转速降落N n ∆＝240 r/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如何变化？解：当s =10%时，33.8)1.01(201.01500)1(cl =-⨯=-=∆s D sn n N ，有8.27133.82401=-=-∆∆=n n K clop 当s =5%时，95.3)05.01(2005.01500)1(cl =-⨯=-=∆s D s n n N ，这时 8.59195.32401clop =-=-∆∆=n n K 答：系统的静差率由10％减少到5％时，开环增益将由27.8增大到59.8。
9. 闭环系统能够降低稳态速降的实质什么？答：实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应地改变整流电压。
10. 如果转速闭环调速系统的转速反馈线切断，电动机还能否调速？如果在电动机运行中，转速反馈线突然断了，会发生什么现象？答：不能。
系统处于开环状态，输出电压极高，电机转速上升，易发生“飞车”现象。
11. 在转速负反馈系统中，当电网电压、负载转矩、电动机激磁电流、电枢电阻、测速发电机磁场各量发生变化时，都会引起转速的变化，问系统对上述各量有无调节能力？为什么？答：转速负反馈系统中，电网电压、负载转矩、电动机激磁电流、电枢电阻所引起的转速变化，系统有调节能力，因为它们属于反馈环包围着的前向通道上的扰动，系统对其有抑制能力；而测速发电机磁场变化时，系统则无调节能力，因为它处于反馈通道上，属于闭环外，所以得不到系统的抑制。
12. 有一V-M 调速系统：电动机为P N ＝3 kW ，U N ＝220 V ，I N ＝17 A ，n N ＝1500 r/min ，R a ＝1.5Ω；整流装置内阻R rec ＝1 Ω；触发器-整流环节的放大系数K s ＝40。
要求系统满足调速范围D ＝25，静差率s ≤15％ 。
(1) 计算开环系统的静态速降和调速要求所允许的静态速降。
(2) 采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的静态结构图。
(3) 调整该系统，使当*n U ＝15V 时，I ＝I N ， n ＝n N ，则转速反馈系数α应为多少？(4) 计算放大器所需放大系数。
解： (1)13.01500175.1220NN a N =⨯-=-=n I R U K e V ·min/rmin r/92.32613.0)15.1(17)(N N op =+=+==∆∑K R R I K R I n e rec a e a59.10)15.01(2515.01500)1(N cl =-⨯=-=∆s D s n n(2)转速负反馈单环控制调速系统静态结构图(3)当15=*U n V ，N I I =，N n n =时， 01.0150015N==≈*n U n αV ·min/r(4)87.29159.1092.3261clop =-=-∆∆=n n K ，又K K K K e /s P α=，所以 71.94001.013.087.29s P =⨯⨯==K KK K e α 取K P＝1013. 在上题(12.)的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流I du ≤2I N ，临界截止电流I bj ≥1.2I N ，应该选用多大的比较电压和电流反馈电阻？若要求电流反馈电阻不超过主电路总电阻的1/4，若做不到，还可以采取什么措施？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。
这时电流反馈电阻和比较电压各为多少？解：由N ibj bj 2.1I R U I ==，有N bj i 2.1I U R =，代入N ibjn du 2I R U U I =+=*中，有N bjNbj n 22.1)(I U I U U =+*，于是V 5.228.02.1152.122.1n bj =⨯=-=*U U Ω=⨯==1.1172.15.222.1N bji I U R 上述Ω1.1i =R ＞Ω=+=+625.0)15.1(41)(41R R rec a ，显然不能满足要求，故应增设电流反馈放大器。
其系统的原理图和静态结构图如图1-20和图1-21所示。
系统的原理图和静态结构图如下：系统原理图系统静态结构图因为要求电流反馈电阻不超过主电路总电阻的1/ 4，所以R i 取0.625Ω。
这时，比较电压为V 75.12625.0172.12.1i N i bj bj =⨯⨯===R I R I U电流反馈放大器的放大系数为76.1V75.12V5.22bj2bj1T ==≈U U K14. 积分调节器在输入偏差电压U ∆为零时，为什么它的输出电压仍能继续保持？答：积分(I)调节器，其输出的数学表达式为⎰∆=t U U d 1nct τ，当0=∆U 时，Uct是历史的全部积累值U ctf 。
所以，在0=∆U 时，积分调节器的输出电压仍能继续保持。
15. 在无静差调速系统中如果给定电压不稳，测速发电机不精是否会造成系统的偏差？答：会造成偏差。
16. 为什么通常采用两级电流互感器检测电流？答：通常选用定型生产的交流电流互感器，其副边额定电流都是5安培，难以满足一般控制电路要求0.1安培左右的电流。
所以通常可再用一个5安/ 0.1安的电流互感器（变流器），接在标准互感器后面，实现控制匹配。
1. 求额定励磁下直流电动机的传递函数，u d -E 为输入量，i a 为输出量。
答：sR s E s U s I a aa d a 11)()()(τ+=-∑/ 2. 如何解决调速系统稳态精度和动态稳定性之间的矛盾？答：通常利用调节器兼做校正装置，改造系统的传递函数，从而保证系统同时满足静、动态指标，解决静、动态之间的矛盾。
3. 为什么说绝对的“无静差”调速系统是不存在的？答：要想真正实现“无静差”，运算放大器的放大系数就必须为无穷大。
实际上，运算放大器本身的开环放大系数，其数值虽大，还是有限的，因此仍存在着很小的n U ∆，也就是说，仍有很小的静差n ∆，绝对的“无静差”只是理论上的。
4. 在电力拖动调速系统中，最常用又比较简单的动态校正方案是什么？ 答：串联校正。