控制電機考試復習題.doc

第一章1.在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)中，速度調(diào)節(jié)器有哪些作用？其輸出限幅值應按什么要求來調(diào)整？電流調(diào)節(jié)器有哪些作用？其輸出限幅值應如何調(diào)整？答：速度調(diào)節(jié)器用于對電機轉(zhuǎn)速進行控制，以保障：調(diào)速精度，做到靜態(tài)無差；機械特性硬，滿足負載要求。速度調(diào)節(jié)器輸出限幅值應按調(diào)速系統(tǒng)允許最大電流來調(diào)整，以確保系統(tǒng)運行安全(過電流保護)電流調(diào)節(jié)器實現(xiàn)對電流的控制，以保障：精確滿足負載轉(zhuǎn)矩大小要求(通過電流控制)；調(diào)速的快速動態(tài)特性(轉(zhuǎn)矩的快速響應)。電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅作為可控整流器晶閘管的移相觸發(fā)電壓，其限幅值決定了觸發(fā)角的移相范圍，故應按minmax來調(diào)整。2在轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動與負載擾動時，各是哪個調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用？答：(1)電網(wǎng)電壓波動：影響整流電壓Ud，整流電流Id，反映到控制信號即ufi，它從電流環(huán)介入，故電流調(diào)節(jié)器起主要作用。(2)負載擾動：負載TL的變化將影響轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系，繼而影響轉(zhuǎn)速r，n，反映到控制信號即ufn，它從速度環(huán)介入，故速度調(diào)節(jié)器起主要作用3.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)正常工作時，調(diào)節(jié)什么參數(shù)可以改變電動機轉(zhuǎn)速？如果速度閉環(huán)的轉(zhuǎn)速反饋線突然斷掉，會發(fā)生什么現(xiàn)象？電動機還能否調(diào)速？答：（1）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)正常工作時，只有調(diào)節(jié)速度給定信號ug才可以改變電動機轉(zhuǎn)速。而改變速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)（如比例系數(shù)，積分時間常數(shù)）均無作用，改變負載大小也不能影響轉(zhuǎn)速，因為是速度閉環(huán)系統(tǒng)，不論負載大小均速度無差。（2）轉(zhuǎn)速反饋線突然斷掉時，ufn=0，使un=ug-ufn=ug很大，速度調(diào)節(jié)器飽各限幅輸出，調(diào)速系統(tǒng)以最大電流、最大轉(zhuǎn)矩加速，直至電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩、阻尼轉(zhuǎn)矩相平衡，達到最高轉(zhuǎn)速而恒定，故電動機不可調(diào)速。5.在直流可逆調(diào)速系統(tǒng)中，主回路為何需要雙橋反并聯(lián)？答:在直流可逆系統(tǒng)中，要求電磁轉(zhuǎn)矩具有兩種方向，以實現(xiàn)四象限運行。單橋只能提供單一方向電樞電流產(chǎn)生單一方向電磁轉(zhuǎn)矩;雙橋反并聯(lián)才能提供兩個方向電樞電流，產(chǎn)生兩個方向電磁轉(zhuǎn)矩，構(gòu)成可逆系統(tǒng)主電路。反并聯(lián)時為何會出現(xiàn)環(huán)流？限制環(huán)流有哪些有效方法？各有什么特點？答：兩橋反并聯(lián)且同時整流時,產(chǎn)生的整流電壓會不經(jīng)直流電機而順串短路，因無電阻限流，會形成巨大環(huán)流。限制環(huán)流的有效辦法(對策)是:l1.極性互頂：一橋整流、一橋逆變。2. 11. 為什么直流PWM變換器-電動機系統(tǒng)比相控整流器-電動機系統(tǒng)能夠獲得更好的動態(tài)性能？ 答 1. PWM變換器簡單來講調(diào)節(jié)的是脈沖串的寬度，直流成分沒有受到破壞，也就是說其最大值=峰值是不變的，變的是平均值； 2. 相控整流，是由交流整流得到的直流，雖然也是平均值在變，但是其最大值、峰值也是隨著導通角的大小時刻在變，且導通角越小波形的畸變越嚴重。從而影響了電機的輸出特性。第二章1.鼠籠式異步電機采用調(diào)壓調(diào)速時，適合拖動什么樣的負載？為什么？答：鼠籠式異步電機采用調(diào)壓調(diào)速時，適合于拖動風機、水泵類負載，這類負載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比。調(diào)壓調(diào)速的特性與這類負載特性很匹配，主要從轉(zhuǎn)子發(fā)熱能通過來考慮。用于調(diào)壓調(diào)速的異步電機應是高轉(zhuǎn)子電阻電機（高滑差電機，轉(zhuǎn)子串電阻繞線式異步電機），這是基于以下考慮：（1）限制轉(zhuǎn)子發(fā)熱（滑差功率消耗型調(diào)速）：轉(zhuǎn)子發(fā)熱與滑差消耗有關(guān)，而PS=SPM與S,即調(diào)速范圍有關(guān)。而風機/水泵調(diào)速范圍不寬（100-70%），兩者特性相配。（2）高轉(zhuǎn)子電阻能軟化異步電機的T-S曲線，擴大調(diào)速范圍。5.在電磁滑差離合系統(tǒng)中,如何使被調(diào)速負載機械實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。電磁滑差離合器的磁場由勵磁線圈中的直流電流產(chǎn)生，并由于電樞旋轉(zhuǎn)才起到旋轉(zhuǎn)磁場的作用。6.從物理意義上說明串級調(diào)速系統(tǒng)的機械特性比原電動機固有特性軟的原因串級調(diào)速對電動機而言相當于轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，而串電阻會使臨界轉(zhuǎn)差率增大。因此串級調(diào)速的開環(huán)機械特性會比電動機本身的固有特性軟。89與亞同步串級調(diào)速相比，雙饋調(diào)速系統(tǒng)有哪些優(yōu)缺點 適合什么場合 10.調(diào)速范圍不寬的雙饋異步電機調(diào)速系統(tǒng)應如何啟動？為什么？這是為什么呢,百度都沒見到。13分析 討論以下幾種異步電機變頻調(diào)速控制方式的特性及優(yōu)點1、恒電壓頻率比(U1 / f1=C) 控制 它具有以下特點： 同步速ns 隨運行頻率1變化。 不同頻率下機械特性為一組硬度相同的平行直線 最大轉(zhuǎn)矩隨頻率降低而減小。2、恒氣隙電勢/頻率比（E1 / f1=C）控制 特點如下整條特性曲線與恒壓頻時發(fā)現(xiàn)比控制時性質(zhì)相同，但是E1 / f1控制的機械特性的線性段的范圍比恒壓頻比控制更寬，即調(diào)速范圍更廣。低頻下起動時起動轉(zhuǎn)矩比額定頻率下的起動轉(zhuǎn)矩大，而起動電流并不大。在恒定E1 / f1值控制時，任何運行頻率下的最大轉(zhuǎn)矩恒定不變，穩(wěn)態(tài)工作特性明顯優(yōu)于恒壓頻比控制，這正是全頻范圍采用了定子電阻壓降補償?shù)慕Y(jié)果。3、恒轉(zhuǎn)子電勢頻率比(Er / f1=C)控制 特點如下 機械特性T=f(s)為一準確的直線 與E1 / f1=C及 U1 / f1=C控制方式相比， Er / f1=C控制下的穩(wěn)態(tài)工作特性最好，可以獲得類似并激直流電機一樣的直線型機械特性，沒有最大轉(zhuǎn)矩的限制，這是高性能交流電機變頻調(diào)速所最終追求的目標。14恒流源供電及恒壓源供電異步電機機械特性有何差異？為什么？應如何改造電流源供電異步電機特性以適應工程應用的要求？（1）恒流源供電與恒壓供電對比：兩者形狀相似，都有一個最大轉(zhuǎn)矩，但產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的臨界轉(zhuǎn)差率不同。恒流源供電時臨界轉(zhuǎn)差很小，因此機械特性呈陡削的尖峰狀，能穩(wěn)定運行的范圍很窄，同時起動電流為恒流所限制，使得起動轉(zhuǎn)矩很小。（2）因為 恒流源供電時，異步電機工作特性與恒壓源供電時情況有所不同。與電機內(nèi)部阻抗相比，恒流源內(nèi)阻可以看作無窮大（3）理想恒流源供電由于電源的恒流特性限制了定子電流的增長，使得最大轉(zhuǎn)矩Tm比電壓源供電時小，過載能力低，只適合于負載變化不大的場合。實際的電流源型變頻裝置是由交流電源經(jīng)過可控整流、再經(jīng)過平波電抗器濾波后供電。異步電機在這種性質(zhì)電流源供電下通過電壓、電流閉環(huán)控制改善了理想恒流源供電時的機械特性。15.交流器非正弦供電對電機運行性能有何影響？在設計及選用電機時應如何考慮對策？影響如下(1)磁路工作點:使六階梯波電壓源供電電機氣隙磁密比正弦波供電時大10%,磁路將飽和，使力能指標，cos2)電流中的諧波將使槽電流增大（1.1倍），槽磁勢增大，漏磁路飽和，使定子漏抗減小（1520）%(3)轉(zhuǎn)子參數(shù):諧波滑差Sk=1，轉(zhuǎn)子頻率f2=Skf1=f1為高頻，轉(zhuǎn)子集膚效應嚴重。轉(zhuǎn)子電阻增大；轉(zhuǎn)子電流擠向槽口，分布不均，槽漏抗減小。(4)功率因數(shù):電流諧波增大電流有效值提高磁路飽和程度增加勵磁電流cos降低。(5)損耗與效率:變頻器非正弦供電時，諧波電流增加了損耗、降低了效率。(6)電應力非正弦電壓波形上電壓變化梯度大,繞組進線第一匝電容小、容抗大，將承受40%的過電壓（電位梯度），使絕緣因電暈而老化、擊穿。15.在設計及選用變流器非正弦供電電機時,應考慮的對策是：電壓源型變流器供電時,因變頻器輸出電壓諧波含量確定，要設計或選用漏抗大電機來限制諧波電流的產(chǎn)生惡果。電流源型變流器供電時,因變頻器輸出電流諧波含量確定，要設計或選用漏抗小電機來限制諧波電壓的產(chǎn)生及惡果。16. 一臺按電網(wǎng)供電設計的異步電機,當采用變頻器供電時為何轉(zhuǎn)子易發(fā)熱甚至燒毀？與調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)電機轉(zhuǎn)子發(fā)熱甚至燒毀本質(zhì)有何不同？23脈寬調(diào)制波生成方法有哪幾種？單極性控制與雙極性控制區(qū)別何在？PWM波形的產(chǎn)生是通過載波和信號波兩個波形共同作用而成的，基本元素只有兩個，高電平和低電平，信號波比載波高，則為高電平，比載波低，則為低電平。單、雙極性是根據(jù)對低電平的不同定義而言的，然后所謂單極性，指的是以0V為低電平，雙極性，指的是以“與高電平大小相等，極性方向相反（即在橫軸下面）”的電位為低電平。24 PWM型變頻器輸出電壓的幅值和頻率是如何調(diào)節(jié)的？分別就正弦脈寬調(diào)制(SPWM)和磁鏈追蹤控制(SVPWM)兩種不同方式作出說明。答：1)SPWM：改變正弦調(diào)制波的頻率，調(diào)節(jié)PWM波脈寬變化周期，即頻率；改變正弦調(diào)制波的幅值，調(diào)節(jié)PWM波脈沖寬度，即電壓大??；2)SVPWM設基頻為，基頻以下：采用零矢量控制（磁鏈圓大小恒定）。基頻：不用零矢量，有效矢量作用時間額定?；l以上：不用零矢量，減少有效矢量作用時間磁鏈圓變?。ㄈ醮趴刂疲?，轉(zhuǎn)速變快。27, 異步電機變頻調(diào)速時,如果只從調(diào)速角度出發(fā)單純改變頻率f1可否?為什么？還要同時改變什么量？答：不可行，當其頻率在低頻時，對于異步電動機其定子電阻不可忽略，所以定子電阻所分得的電壓也不能忽略，若要使U1/f1=c,則必須在調(diào)節(jié)f1的同時調(diào)節(jié)U1否則會產(chǎn)生過勵磁和欠勵磁現(xiàn)象。29，為什么可以利用轉(zhuǎn)差來控制異步電動機的轉(zhuǎn)矩？它的先決條件是什么？答：異步電動機的轉(zhuǎn)速反饋用于控制電動機的轉(zhuǎn)差率并使之不超過最大轉(zhuǎn)差率Sm,使之總保持在較小的轉(zhuǎn)差率下，調(diào)速系統(tǒng)就可以在高功率因數(shù)、小轉(zhuǎn)子電流、低轉(zhuǎn)子損耗下獲得大的電磁轉(zhuǎn)矩。第三章1.同步電機變頻調(diào)速與異步電機變頻調(diào)速相比，有何優(yōu)越之處？同步電機的轉(zhuǎn)速只能由供電頻率決定，如要調(diào)整只能改變供電頻率（可使用變頻器）。異步電機調(diào)整在小范圍并且在轉(zhuǎn)距比較恒定時，可使用電磁調(diào)速器進行調(diào)整，其原理是通過改變電機電壓使差步率發(fā)生改變來調(diào)速。如果要進行大范圍調(diào)整或?qū)D(zhuǎn)距有要求時使用變頻器調(diào)整。11同步電動機矢量變換控制與異步電動機矢量變換控制有何不同？同步電機矢量控制是將坐標變換變?yōu)閕d，和iq，然后進行控制。異步電機矢量控制是將坐標變換變?yōu)閕m 和it，然后進行控制第四章1，同步發(fā)動機勵磁系統(tǒng)的任務是什么？同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)一般由兩部分組成。一部分用于向發(fā)電機的磁場繞組提供直流電流，以建立直流磁場，通常稱為勵磁功率輸出部分（或稱為功率單元）。另一部分用于在正常運行或發(fā)生事故時調(diào)節(jié)勵磁電流，以滿足運行的需要。這一部分包括勵磁調(diào)節(jié)器、強行勵磁、強行減磁和自動滅磁等，一般稱為勵磁控制部分。第五章1.永磁無刷直流電機與直流無換向器電機相比有哪些異同之處？這二種電機都是無刷電機：永磁直流無刷電機是他的磁極是用的永磁體做的，不