运动控制系统习题集解交流部分

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1、第二篇交流调速系统习题五闭环控制的异步电动机变压调速系统---一种转差功率消耗型调速系统5-1按照交流异步电从定子传入转子的电磁功率Pm可分成两部分：一部分是拖动负载的有效功率P2，称作机械功率；另一部分是传输给转子电路的转差功率PS,根据对PS的处理方式的不同，可把交流调速系统分成哪几类？并举例说明。答：从能量转换的角度上看，转差功率是否增大，是消耗掉还是得到回收，是评价调速系统效率高低的标志。从这点出发，可以把异步电机的调速系统分成三类。①转差功率消耗型调速系统：这种类型的全部转差功率都转换成热能消耗在转子回路中，上述的第降电压调速、转差离

2、合器调速、转子串电阻调速这三种调速方法都属于这一类。在三类异步电机调速系统中，这类系统的效率最低，而且越到低速时效率越低，它是以增加转差功率的消耗来换取转速的降低的（恒转矩负载时）。可是这类系统结构简单，设备成本最低，所以还有一定的应用价值。②.转差功率馈送型调速系统：在这类系统中，除转子铜损外，大部分转差功率在转子侧通过变流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，上述第绕线电机串级调速或双馈电机调速方法属于这一类。无论是馈出还是馈入的转差功率，扣除变流装置本身的损耗后，最终都转化成有用的功率，因此这类系统的效率较高，但要增加一些设备。③转

3、差功率不变型调速系统：在这类系统中，转差功率只有转子铜损，而且无论转速高低，转差功率基本不变，因此效率更高，上述的变极对数调速和变压变频调速等调速方法属于此类。其中变极对数调速是有级的，应用场合有限。只有变压变频调速应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统，取代直流调速；但在定子电路中须配备与电动机容量相当的变压变频器，相比之下，设备成本最高。5-2有一台三相四极异步电动机，其额定容量为5.5KW,频率为50HZ，在某一情况下运行，自定子方面输入的功率P1为6.32KW，定子铜损耗Pcu1为341W，转子铜损耗Pcu2为237.5W，铁心损耗

4、PFe为167.5W，机械损耗Ps为45W，附加损耗P’f为29W，是绘出该电动机的功率流程图，注明各项功率或损耗的值，并计算在这一运行情况下该电动机的效率、转差率和转速。答：根据异步电动机的功率流图，可以求出该电动机的效率：'P1Pcu1PFePcu2PsPf6.321000341237.5167.54529η===87%P6.3210001Pcu1PFePm=P1-Pcu1-Pfe=6320-341-167.5=5811.5Ps=SPm=45WPcu2P1Ps+P’fS=0.0077PmPout60f1三相四极异步电

5、动机n0==1500r/min电机功率流图P2pn=n0(1-s)=1384r/min5-3简述交流变压调速系统的优缺点和适用场合.答:变压调速是异步电机调速方法中比较简便的一种。由电力拖动原理可知，当异步电机等效电路的参数不变时，在相同的转速下，电磁转矩与定子电压的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可以改变机械特性的函数关系，从而改变电机在一定负载转矩下的转速。33当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了

6、扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源。目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。其中以晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制。调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。5-4何谓软起动器?交流异步电动机采用起启动器有什么好处?答：现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限

7、制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来，起动时间也短于一级降压起动。主电路采用晶闸管交流调压器，用连续地改变其输出电压来保证恒流起动，稳定运行时可用接触器给晶闸管旁路，以免晶闸管不必要地长期工作.视起动时所带负载的大小，起动电流可在(0.5~4)IsN之间调整，以获得最佳的起动效果，但无论如何调整都不宜于满载起动。负载略重或静摩擦转矩较大时，可在起动时突加短时的脉冲电流，以缩短起动时间。软起动的功能同样也可以用于制动，用以实现软停车。常用的三相异步电动机结构简单，价格便宜，而且性能良好，运行可靠。对于小容量电动机，只要供电网络和变

8、压器的容量足够大（一般要求比电机容量大4倍以上），而供电线路并不太长（起动电流造成的瞬时电压降落低于10%~15%），可以直接通电起动，操作也很简便。