第三章：电动机调速系统试题
第三章 同步电动机的变频调速控制
30年代
铝镍钴、铁氧体
差
易去磁
1
2 3
90年代 60年代 后期
铁氧体 稀土永磁： SmC05
3.6~4.0 24 33 38~40
价格低 （稀土的1/10） 热稳定性好 不怕去磁 钴含量高、价格高
70年代 初期
第三代
稀土永磁： SmC017 稀土永磁： 钕铁硼 Nd-Fe-B
我国储量世界第一， 温度可达200℃？
图示位置是转子磁极轴线 从某相绕组轴线转过30°的位 置，在此瞬间触发该相晶闸管， 从产生转矩的角度看是最有利 的。在此位置下，在绕组通电 的1/3周期里，载流导体正好 处于比较强的磁场中，所产生 的转矩平均值最大，脉动最小。 从时间相位上看，晶闸管触发 瞬间正好是该感应电势交变过 零之后的30°相位处，习惯上 将此点选作晶闸管触发相位的 基准点，称为空载换流超前 角 。
结 论
0 0 、 三相式，对转矩最为有利。
矛盾：
晶闸管靠反电势自然换流，要求 0 超前，目前常取 0 60 ，或按负载的 动态调节。转矩脉动大：凸极式无换向电 机中，还存在磁阻转矩，当 超前时为 0 负值，将使输出转矩减小。
二、逆变器晶闸管的换流问题
问题的提出： 直流无换向器电机的晶闸管直接接在直流电 源上,导通后无法自行关断，换流困难。必须采取 特殊的换流措施。 解决： 在过激状态下向逆变器提供超前的无功电流， 可利用电机的反电势来实现自然换流。
优点: (1) 只要精确地控制变频电源的频率就能准确控 制转速，无需速度反馈控制。 (2) 转矩干扰只影响同步电动机的功角，不影响 电机的转速可以在极低的转速下运行，调速范围 较宽。 (3)可以调节转子励磁来调节电机的功率因数,甚 至可在 下运行。 (4) 运行在超前功率因数下，有可能利用电动机 的反电势实现负载换流，克服强迫换流的弊病 （晶闸管)。 缺点：同步电机本身结构稍微复杂
电气传动与调速系统模拟题
电气传动与调速系统模拟试卷1一、判断题：9个题，每小题2分，合计18分。
1.由电动机作为动力源，通过传动机构拖动各类生产机械，在控制系统的作用下完成一定的生产工艺要求的系统，称为电气传动系统。
（）【A.】√【B.】×2.直流电机中用于产生感应电动势和通过电流的电路部分是励磁绕组。
（）【A.】√【B.】×3. 三相异步电动机的结构包括定子和转子两大部分。
（）【A.】√【B.】×4. 在电源频率一定时，同步电机的转速ｎ恒定，等于同步转速。
（）【A.】√【B.】×5. 一台伺服电动机的机械特性曲线如下图所示，可知，该电动机应该是直流伺服电动机。
（）【A.】√【B.】×6.电动机发热和冷却的情况不但与其所带负载的大小有关，而且与所带负载的持续时间有关。
（）【A.】√【B.】×7. 降压变换器是通过调整输入电压的幅值实现电压的变换。
（）【A.】√【B.】×8. 规则采样法实现SPWM时，采用载波正峰值采样的方法更准确。
（）【A.】√【B.】×9. 交-交无换向器电动机调速系统在高速运行时通常采用电源换流的方法进行换流。
（）【A.】√【B.】×二、单项选择题：12个题，每小题3分，合计36分。
1. 如下图所示的旋转运动系统（箭头方向表示转矩的实际方向），系统的运动状态是（ ）。
【A.】减速 【B.】匀速 【C.】静止 【D.】加速2.电气传动系统做直线运动时，其运动方程为（ ）。
【A.】tvmF F z d d =- 【B.】d d L T T Jt Ω-=【C.】2d 375d L GD nT T t -=【D.】d d L nT T Jt -=3.直流电机中用于产生感应电势和通过电流的电路部分是（ ）。
【A.】励磁绕组 【B.】主磁极 【C.】换向极 【D.】电枢绕组4.三相异步电动机的T 型等效电路如图所示，m 1表示电机的相数，则转子绕组的铜耗可表示为（ ）。
调速系统各章习题(2015)
8.在调速范围中规定的最高转速和最低转速，它们都必须满足静差率所
允许的范围。若低速时静差率满足允许范围，则其余转速时静差率自然
就一定满足。( )
四、选择题
1．当理想空载转速no一定时，机械特性越硬，静差率S＿＿＿。 A．越小 B．越大 C．不变 D．可以任意确定 2．当系统的机械特性硬度一定时，如要求的静差率S越小，调速范围D ＿＿＿。
A．越大 B．越小 C.不变 D．可大可小 3．晶闸管一电动机系统的主回路电流断续时，开环机械特性＿＿＿。 A．变软 B．变硬 C．不变 D．变软或变硬 4．在转速负反馈系统中，闭环系统的静态转速降减为开环系统静态转 速降的＿＿＿倍。
A．1+K B。l+2K C．1／(1+2K) D．1／(1+K) 5．转速负反馈调速系统对检测反馈元件和给定电压造成的转速扰动＿ ＿＿补偿能力。
8．调速系统的静差率一般是指系统在（
）时的静差率。
A、 高速时
B、 低速时
C 、额定转
速时
9无静差调速系统中必须有（
）。
A、积分调节器
B、 比例调节器
C、微分调节
器
10.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
11. 试分析有制动回路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个开关管 是如何工作的。
12. 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 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”？
13. 转速单闭环调速系统有哪些特点？改变给定电压能否改变电动机的 转速？为什么？如果绐定电压不变，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？
2015年下半年广东省电气工程师发输变电：电动机调速系统性能指标模拟试题
2015年下半年广东省电气工程师发输变电：电动机调速系统性能指标模拟试题一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）1、现行的中国地震烈度区划图规定，重要电力设施中的电气设施可按设防烈度提高1度，但设防烈度为__时不再提高。
A．9度及以上B．8度及以上C．7度及以下D．6度及以下2、中型配电所当装有电磁操动机构的断路器且对重要负荷供电时，合、分闸电源宜采用__。
A．硅整流B．小容量镉镍电池装置C．镉镍电池装置D．电容储能3、一台隐极同步发电机并于无穷大电网，额定数据为：UN=11kV，PN=3MW，同步电抗Xc=12Ω，不计定子电阻，Y接法。
当发电机额定运行，并且每相空载电动势E0=8kV时，发电机的功角θ等于__。
A．(A) 13.6°B．(B) 7.84°C．(C) 15.4°D．(D) 16.3°4、在IT系统中，选择220/380V三相系统中的电涌保护器时，其最大持续运行电压Uc不应小于__。
(注：U线间电压)A．1.1UB．1.15UC．1.5UD．1.55U5、温度为10℃时水的运动粘性系数为1.31×10-4m2/S，要保持直径25mm的水管管中水流为层流，允许的最大流速为（）。
A．1.00m/SB．0.02m/SC．2.00m/SD．0.12m/S6、低压线路的过负载保护电器宜采用__特性的保护电器。
A．反时限B．正时限C．不变时限D．其他7、”安全第一，__为主”是电力工业的一贯方针。
A．防护B．可靠C．预防D．防范8、在1区、2区、10区爆炸环境内lkV及以下笼型感应电动机的电源线载流量不应小于电动机额定电流的__倍。
A．1.1B．1.2C．1.25D．1.39、交接间的面积不应小于__，如覆盖的信息插座超过200个时，应适当增加面积。
A．4m2B．5m2C．6m2D．7m210、线路上的感应过电压为随机变量，其最大值可达__，一般仅对35kV及以下线路的绝缘有一定威胁。
电机调速系统设计与实现考核试卷
4. ABC
5. ABC
6. AB
7. ABCD
8. BCD
9. ABC
10. ABC
11. ABC
12. ABC
13. ABCD
14. ABC
15. ABCD
16. ABC
17. ABC
18. ABC
19. ABCD
20. ABC
三、填空题
1.速度
2.调速精度
3.变频调速
4.脉冲宽度
5.执行器
6. ______
7. ______
8. ______
9. ______
10. ______
11. ______
12. ______
13. ______
14. ______
15. ______
16. ______
17. ______
18. ______
19. ______
20. ______
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
A.光电编码器
B.霍尔传感器
C.热电偶
D.压力传感器
7.以下哪些因素会影响电机调速系统的稳定性？（）
A.控制器参数设置
B.负载扰动
C.电机参数变化
D.电网电压波动
8.以下哪些调速方法可以应用于直流电机调速？（）
A.变频调速
B.电压调速
C.电流调速
D.速度反馈控制
9.电机调速系统中的闭环控制包括以下哪些环节？（）
A.传感器故障
B.控制器参数漂移
C.电机老化
D.环境温度变化
16.在电机调速系统中，以下哪些措施可以减少电网对系统的影响？（）
直流调速系统练习题答案
直流调速系统练习题一、选择题1. 直流调速系统中，下列哪种方法可以减小电机的启动电流？A. 串电阻启动B. 星角启动C. 自耦变压器启动D. 变频器启动A. 速度调节器B. 电流调节器C. 位置调节器D. 速度反馈环节A. 无刷直流电机B. 永磁同步电机C. 串励直流电机D. 并励直流电机4. 直流调速系统中，下列哪个参数与电机的转速无关？A. 电枢电流B. 电枢电压C.励磁电流D. 转子电阻二、填空题1. 直流调速系统主要由________、________、________和________四个部分组成。
2. 在直流调速系统中，速度环的反馈信号通常取自________。
3. 直流调速系统中，为了提高系统的动态性能，常采用________控制策略。
4. 直流调速系统的稳态精度主要取决于________的精度。
三、简答题1. 简述直流调速系统中速度闭环和电流闭环的作用。
2. 直流调速系统中的转速反馈环节有哪些类型？分别适用于哪些场合？3. 直流调速系统在启动过程中，为什么需要限制启动电流？4. 简述PWM（脉宽调制）在直流调速系统中的应用。
四、计算题1. 已知一台直流电动机的电枢电阻为0.5Ω，电枢电感为0.01H，励磁电流为2A，电枢电压为220V，求该电动机在额定负载下的转速。
2. 一台直流电动机的额定电压为220V，额定电流为10A，额定转速为1500r/min，求该电动机的额定输出功率。
3. 某直流调速系统采用PI调节器，速度环比例系数为Kp，积分时间常数为Ti，电流环比例系数为Kpi，积分时间常数为Tii。
若系统稳态误差要求小于0.01%，求Kp、Ti、Kpi和Tii的取值范围。
4. 已知一台直流电动机的额定电压为220V，额定电流为10A，额定转速为1500r/min，电枢电阻为1Ω，电枢电感为0.02H。
若采用转速反馈闭环控制，求转速反馈系数Kv的取值范围。
五、判断题1. 在直流调速系统中，电流环的作用是保证电机的快速响应，同时限制电机的最大电流。
第3章直流电机习题解答
第三章直流电机习题解答3-1 直流电机铭牌上的额定功率是指输出功率还是输入功率？对发电机和电动机有什么不同？答：输出功率；对于电动机指轴上的输出机械功率，对于发电机指线段输出的电功率。
3-2. 一台p对极的直流电机，采用单叠绕组，其电枢电阻为R，若用同等数目的同样元件接成单波绕组时，电枢电阻应为多少？答：P2R.解析：设单叠绕组时支路电阻为R1 ，考虑到并联支路数2a=2p，故有：R 2R P1 , 则R1 2PR ，单波绕组时，并联支路数2a=2,每条支路有p 个R1 ,则每条支路电阻为 2p2R ，并联电阻为p2R 。
3-3.直流电机主磁路包括哪几部分？磁路未饱和时，励磁磁通势主要消耗在哪一部分？答：（N 极），气隙，电枢齿，电枢磁轭，下一电枢齿，气隙，（S 极），定子磁轭，（N 极）；主要消耗在气隙。
3-4. 在直流发电机中，电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，电枢反应的性质怎样？当电刷逆电枢旋转方向移动一角度，电枢反应的性质又是怎样？如果是电动机，在这两种情况下，电枢反应的性质怎样？答：当电刷偏离几何中性线时，除产生交轴电枢磁动势外，还会产生直轴磁动势。
对于发电机，当电刷顺电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad 有去磁作用。
当电刷逆电枢旋转方向移动一角度后，产生的交轴磁动势F aq 对主磁场的影响与电刷位于中性线时的电枢反应磁动势相同，产生的直轴电动势F ad有助磁作用。
如果是电动机，两种情况下的影响与发电机恰好相反。
3-5. 直流电机电枢绕组元件内的电动势和电流是交流还是直流？为什么在稳态电压方程中不考虑元件本身的电感电动势？答：交流；因为在元件短距时，元件的两个边的电动势在一段时间内方向相反，使得元件的平均电动势稍有降低。
但直流电机中不允许元件短距太大，所以这个影响极小，故一般不考虑。
3-6.一台直流电动机运行在电动机状态时换向极能改善换向，运行在发电机状态后还能改善换向吗？答：不能；对电动机来说，换向极极性应与顺着电枢转向的下一个主极性相反，而发电机则应相同。
2016年上半年陕西省电气工程师发输变电：电动机调速系统性能指标试题
2016年上半年陕西省电气工程师发输变电：电动机调速系统性能指标试题一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）1、梯形断面水渠按均匀流设计，己知过水断面A=5.04m2，湿周χ=6.73m，粗糙系数n=0.025。
按曼宁公式计算谢才系数C为：().A.AB.BC.CD.D2、两根梁长度、截面形状和约束条什完全相同，一根材料为钢，另一根为铝。
在相同的外力作用下发生弯曲形变，二者不同之处为：A．弯曲内力B．弯曲正应力C．弯曲切应力D．挠曲线3、图示等边三角板ABC，边长a，沿其边缘作用大小均为F的力，方向如图所示。
则此力系向A点简化的主矢及主矩的人小为：（）。
A.AB.BC.CD.D4、电子设备的接地母线可以采用薄铜排，当f≥1MHz时，其规格为__。
A．0.35×160mm2B．0.35×120mm2C．0.35×10mm2D．0.35×80mm25、消防专用电话网络应为__的消防通信奉统。
A．公用B．开放C．独立D．封闭6、kV变电所变压器室宜采用自然通风，夏季的排风温度不宜高于45℃，进风和排风的温差不宜大于__。
A．15℃B．10℃C．25℃D．20℃7、某台发电机额定有功功率25MW，额定电压10.5kV，额定功率因数0.85，则该发电机以额定功率因数运行，可发无功功率为（）Mvar。
A．15.5B．21.3C．13.2D．40.38、消弧线圈一般选用油浸式，装设在屋内相对湿度小于__场所的消弧线圈，可选用于式消弧线圈。
A．40%B．45%C．80%D．85%9、图示铆接件，设钢板和铝铆钉的挤压应力分别为σjy，1、σjy，2，则二者的大小关系是：（）.A.σjy，1＜σjy，2B.σjy，1=σjy，2C.σjy，1＞σjy，2D.不确定的10、选择3～35kV导体的相对湿度，应采用当地__。
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复习资料三：电动机调速系统
一、填空题：
1、直流脉宽调速系统的控制方式一般采用转速负反馈和电流负反馈结构。
2、在变频器装置使用的三相逆变电路中，其晶闸管的导通时间通常采用120°和180°两种。
3、使用PWM技术在同一逆变器中可以实现调压和变频功能。
4、由脉宽调制变换器向直流电动机电枢供电的自动控制系统称为直流脉宽调速系统。
5、VVVF（变压变频）控制的特点是U1/f1=C。
6、静止变频装置的作用是把电压和频率恒定的电网电压变为电压和频率可调的交流电。
7、电流型变频器滤波环节采用电抗器。
8、电压型变频器滤波环节采用电容器。
9、双闭环调速系统中的ASR为转速调节器、ACR 电流调节器两者之间串级联接。
10、变频调速恒压频比控制方式的特点是U1/f1=C，实用中在低频时常采用定子压降补偿的方法增强带载能力。
11、为限定变频器的最大输出频率，可通过设定上限频率参数来实现。
12、交-直-交变频器装置三幅图的名称可控整流器调压、直流斩波器调压、PWM逆变器调压
13、步进电机的启动、停止、运行是依靠脉冲的数量、频率、和负载大小决定的
二、选择题
1、绝缘栅双极晶体管指的是（ C ）
A、MOSFET
B、GTO
C、IGBT
D、GTR
2、VVVF（变压变频）控制的特点是（ A ）
A、u1/f1=C
B、E1/ωs=C
C、ωs=C
D、u1=C
3、电力场效应管指的是（ A ）
A、MOSFET
B、GTO
C、IGBT
D、GTR
4、电压负反馈加电流正反馈的直流调速系统中，电流正反馈环节是（A）反馈环节。
A、是补偿环节，而不是
B、不是补偿环节，而是
C、是补偿环节，也是
D、不是补偿环节，也不是
5、PWM变换器的作用是把恒定的直流电压调制成（ D ）。
A、频率和宽度可调的脉冲列
B、频率可调的脉冲列
C、宽度可调的脉冲列
D、频率固定、宽度可调的脉冲列
6、电压型变频器的直流回路滤波环节采用（ A ）。
A、电容器
B、电抗器
C、晶闸管
D、二极管
7、电力场效应管是理想的( A )控制型器件。
A)电压B)电流C)电阻D)功率
8、通用变频器一般由( A )组成。
A)整流器、滤波器、逆变器B)整流器、逆变器、放大器
C)整流器、逆变器D)逆变器
9、在变频调速U/f控制方式下，当输出频率比较低时，电机最大转矩Tmax相应减少，要求变频
器具有( C)功能。
A)频率偏置B)转差补偿C)定子压降补偿D)段速控制
10、双闭环直流调速系统在启动过程的第二阶段( B)。
A)ASR、ACR均处于饱和状态B)．ASR处于饱和状态、ACR处于不饱和状态
C)ASR、ACR均处于不饱和状态D)．ASR处于不饱和状态、ACR处于饱和状态
A)电压B）电流C）电阻D）功率
11、我国工频供电下，4极三相异步电动机的理想空载转速是( B) r/min。
A) 3000 B) 1500 C)1000 D) 750
12、输入量保持不变时，输出量却随着时间直线上升的环节为( B )．
(A)比例环节(B)积分环节(C)惯性环节(D)微分环节
13、我国工频供电下，6极三相异步电动机的理想空载转速是( C) r／min.
(A) 3000 (B) 1500 (C) 1000 (D) 750
14、调速系统的调速范围和静差率这两个指标是( B)．
(A)互不相关(B)相互制约(C)相互补充(D)相互平等
15、按变频器面板的“正转一键发现电机反转，若要电机转向与控制命令一致，应采取的措施是( D)。
(A)按“反转”键(B)改变参数设置
(C)对调变频器与三相电源连接的任意两相导线
(D)对调变频器与电动机连接的任意两相导线
16、正弦波脉宽调制波．(SPWM)是( A)叠加运算而得到的。
(A)正弦波与等腰三角波(B)矩形波与等腰三角波
(C)正弦波与矩形波(D)正弦波与正弦波
17、电流源变频器的主要特点( ACE)。
A、输出动态阻抗大
B、输出动态阻抗小
C、输出电压波型近似正弦波
D、输出电压波型为矩形波
E、输出电流波型为矩形波
18、运算放大器的基本电路有( ABC)．
A、反相放大
B、同相放大
C、差动放大
D、PID运算
19、下列关于电容器的描述正确的是( AD)
A、电容器是储能元件
B、电容器是耗能元件
C、容抗与频率成正比
D、容抗与频率成反比
E、容抗与频率无关
20、下列关于电感器的描述正确的是( AD )．
A、电感器具有通直流的作用
B、电感器具有通交流的作用
C、电感器具有隔直流的作用
D、电感器具有隔交流的作用
21、常用变频器调速控制的电机( C）
A、直流电机
B、绕线电机
C、鼠笼型电机
22、电流型变频器采用（A）滤波
A、电感器
B、电容器
C、电容器和电感
D、电阻
三、判断题
（√）1、静差率是用来衡量系统在负载变化速度的稳定性
（×）2、PWM变换器（斩波器）是把恒定的直流电压，调制成频率不变，宽度不变脉冲直流电压。
（√）3、在调速控制系统中，静差率用来衡量系统负载变化速度的稳定性。
（√）4、调速系统的调速范围和静差率这两个指标相互制约。
（×）5、双闭环调速系统中电流环为外环，速度环为内环，两环是串联的。
（×）6、速度、电流双闭环调速系统起主要调节作用的是速度调节器。
（√）7、SPWM各脉冲的幅值是相等的。
(×) 8、在有静差调速系统中，电流正反馈和电压负反馈的作用是反馈控制。
(√) 9、在电压负反馈调速系统中引入电流正反馈可提高系统的静态性能指标。
(√) 10、要构成一种高精度的无静差系统就必须采用比例加积分控制器。
(√) 11、整流器电路用于将交流电转变为直流电，而逆变器却实现相反的过程。
(×) 12、静差率与机械特性有关，特性越硬，静差率越大。
(√) 13、高精度的无静差系统可采用比例加积分控制器构成。
四、问答题
1、采用PWM方式构成的逆变器具有什么功能？试简述其主要特点。
答：具有调压和变频的功能。
主要特点是体积小，重量轻，可靠性高，调节速度快，动态响应好，能提供较好的逆变器输出电压和电流波形，能提高逆变器对交流电网的功率因数
2、变频器为什么要维持恒磁通控制，条件是什么？
答：对于要求调速范围大的恒转矩负载，希望在整个调速范围内保持最大转矩Tmax不变，则需保持Φm恒定不变。
其条件是E1/f1=常数。
3、简述什么是交流调速系统。
所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能一机械能的转换装置，并通过对电能(电压、电流、频率)的控制以产生所需转矩与转速的电气传动自动控制系统。
4、什么是变频器的加、减速时间?
变频器的加速时间是指电动机启动时，输出频率由0增加到基本频率所需的时间。
变频器的减速时间是指电动机停止时，输出频率由基本频率减小到0所需的时间。
五、计算题：
1将5-（a ）所示的阶段跃信号U i 输入到图5-（b ）所示的调节器中，试计算输出信息号U o 的大小，在图5-（c ）中画出其对应的波形并回答这是什么调节器。
(a) (b) (c)
2、已知逆变器直流侧电压为100V ，试计算180°和120°导通型逆变器相电压有效值和线电压有效值。
答: 180°时相电压的有效值：U AO =0.471×100=47.1V
180°时线电压的有效值：U AB =0.817×100=81.7V
120°时相电压的有效值：U AO =0.408×100=40.8V
120°时线电压的有效值：U AB =0.707×100=70.7V
六、绘图题
1、根据输出电压的不同控制方式，画出静态变频器的交-直-交变频器的系统原理图。
3~M CVCF UR U f UI VVVF VVVF UI U UR CVCF M 3~3~
M CVCF
UR
U
UI
VVVF
斩波器
f f。