交流调速系统与变频器应用习题答案

第1章绪论

1-1 直流调速系统有那些缺点?

答：（1）：直流电动机结构复杂，成本高，故障多，且维修困难。

（2）：使用场合受到限制，易燃易爆易腐蚀等恶环境不适用。

（3）：直流电动机换向器的换向能力限制了单机容量及最高转速。

1-2．交流调速系统的应用领域主要有哪几方面?

答：（1）：以节能为目的，改恒速为调速的交流调速系统。

（2）：高性能交流调速系统和伺服系统。

（3）：特大容量，极高转速的交流调速系统。

（4）：取代热机、液压、气动控制的交流调速系统以及取代直流调速的交流调速系统。

1-3．交流调速系统按电动机参变量可分为哪几种类型?

答：（1）：变级调速

（2）：变转差率调速

（3）：变频调速

1-4．变频调速系统有哪些优点?

答：调速范围大、稳定性能好、可靠性高、运行效率高、功率因数高、节电效果显著。

1-5．简述通用变频器的发展方向

答：提高控制性能、减少装置体积、模块化、网络化、智能化。

第2章异步电动机调压调速系统

2-1 交流异步电动机有哪些调压调速方法，各自的特点如何？

答：1）定子串电抗器调压调速。

特点：控制铁心电感的饱和程度改变串联阻抗，体积重量大。

2）串自耦变压器调压调速。

特点：应用于小容量电机，体积重量大。

3）晶闸管组成的交流调压器实现的调压调速。

特点：体积小、重量轻、惯性小且控制方便、损耗低。

2-2 电磁转差离合器调速系统输出轴的转速能否与原动机的转速相等？为什么？如果要改变输出轴的旋转方向，如何实现？

答：不能相等。因为如果相等磁极和电枢间没有相对运动，转矩没有了，磁极的转速不能维持。如果要改变输出轴的旋转方向，可通过改变电枢的旋转方向（即原动机的旋转方向）来实现。

2-3简述交流调压调速系统的优缺点和适用场合。

答： 调压调速系统的主要优点是电路简单，价格便宜，使用维护较方便；主要缺点是转差率损耗大，效率低。应用范围：调速范围在10:1以内的设备，如低速电梯、起重机械、风机类机械。

2-4调定子电压调速时异步电动机具有怎样的机械特性？如何拓宽调速范围？

答：机械特性变软、调速范围变小。可通过增加转子电阻的方法扩大调速范围。

第3章 绕线转子异步电动机的串级调速系统

3-1试述绕线转子异步电动机串级调速的基本原理。

答：在转子回路中串入与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值大小和相位，从而改变转差率，实现调速。

3-2在晶闸管串级调速系统中，转子整流器在第一工作状态与在第二工作状态时的主要区别是什么?

答：在晶闸管串级调速系统中，转子整流器工作在第一状态时起始换流始终在自然换相点；而工作第二状态时起始换流出现强迫延迟现象，即起始换流点向后延迟了一个角度。 3-3与异步电动机运行在自然接线时的情况相比，运行在串级调速时的机械特性有什么不同？

答：机械特性变软，且最大转矩明显降低。

3-4试定性比较晶闸管串级调速系统与转子串电阻调速系统的总效率。

答：串级调速系统的效率2(1)em m W W

P S P P P P η--∆=

=；而转子串电阻调速的效率2(1)em m R W W

P S P P P P P η--∆-==，其中R P 为串电阻R 上的损耗，因此串级调速比转

子串电阻的调速系统效率高。 3-5试分析低同步串级调速系统总功率因数低的主要原因并指出提高系统总功率因数的主要方法。

答：原因：1）由于逆变变压器和异步电动机在工作时都要从电网吸收无功电流，所以无功功率多，有功功率不多，所以功率因数降低；2）由于转子整流器的接入，不仅出现换流重叠现象，而且使转子电流发生畸变，因此功率因数降低。

提高系统总功率因数的主要方法：1）利用电力电容器进行无功补偿；2）采用高功率因数的串级调速系统。

3-6斩波式串级调速系统为什么能提高系统的总功率因数?

答： 在斩波式串级调速系统中由于逆变器始终工作在最小逆变角，使逆变器从电网吸收的无功功率减小，且在开关导通时间，不向电网回馈有功功率，所以总功率因数提高。

3-7在串级调速系统的起动过程中应如何设置逆变角β？ 间接起动方式适用于什么场合？为什么?

答：起动时设置min ββ=；间接起动适用于风机、泵类、压缩机、轧机等生产机械，要求调速范围不大的场合；为了不因起动而增加串级调速装置的容量。

3-8 怎样选择串级调速装置？

答：1）选择串级调速装置的电压电流等级，均按照直流侧的额定电压与额定电流；2）选择开环或闭环装置，技术性能要求高的机械选择闭环串级调速装置；技术性能要求不高的机械，通常选择开环串级调速装置。

第4章 无换向器电动机调速系统

4-1试述同步电动机与异步电动机的区别。

答：1）异步电动机的磁场依靠定子供电产生，而同步电动机除定子磁动势外，在转子侧有独立的直流励磁。2）异步电动机的转速与电源频率的关系部固定而同步电动机的转速与电源频率的关系固定。3）异步电动机的功率因数总是滞后的，而同步电动机的功率因数可以滞后也可超前。4）异步电动机的气隙是均匀的，而同步电动机的气隙分凸极式和隐极式。5）同步电动机转子有独立励磁；6）异步电动机靠增大转差率提高转矩，而同步电动机只需增加功率角就能增大转矩。

4-2无换向器电动机有哪几类? 各有何特点?

答：无换向器电动机分晶体管电动机和晶闸管电动机两类。特点：晶体管电动机：低电压小容量电机，具有自关断能力，不存在换流问题，控制方法简单。晶闸管电动机：大容量高电压电机，价格较低，不具有自关断能力。

4-3试述直流无换向器电动机的工作原理。

答：无换向器电动机的励磁磁场F 0空间连续旋转，电枢磁场Fa 作步进式旋转，两者的空间

矢量关系也在600~1200之间变化，而Fa 始终领先于F0，因此电机连续旋转。

4-4无换向器电动机有哪几种换流方法?分别针对何种情况?

4-4．1）反电动势换流、电流断续换流、电源换流；2）反电动势换流要求两个换流的晶闸管前者电势比后者高；电流断续换流要求逆变器的输入电流下降到零，是逆变器中所有的晶闸管均关断；电源换流是在起动或低速状态下反电动势不能实现换流时由电源通过整流提供换流电流。

4-5简述无换向器电动机的调速方法和机械特性。

答：1）改变电压调速、改变磁通调速、改变换流超前角；2）线性特性，在接近堵转时出现非线性。

4-6无换向器电动机系统有哪几种成熟的控制策略?