電氣工程作業(yè)

1、黑龍江省專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育知識更新培訓電氣工程專業(yè)2021年作業(yè)說明：初級職稱學員“專業(yè)課作業(yè)一為填空題 1-6題；專業(yè)課作業(yè)二為問做題 1-3題.中、高級職稱學員“專業(yè)課作業(yè)為問做題全部；同時提交 3000字左右“學習心得 一篇.所有學員均需按要求提交“公需課作業(yè).作業(yè)提交時間：以網(wǎng)站通知為準.一.填空：1、常見的交流調(diào)速方法有：降電壓調(diào)速轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速轉(zhuǎn)子用電阻調(diào)速繞線電機 審級調(diào)速或雙饋電機調(diào)速變極對數(shù)調(diào)速變壓變頻調(diào)速.2、根據(jù)交流異步電機的原理,從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率可分成兩局部：一局部是 拖動負 載的有效功率,稱作機械功率；另一局部是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率,與轉(zhuǎn)差率 S 成正比

2、.3、從能量轉(zhuǎn)換的角度上看,轉(zhuǎn)差功率是否增大,是消耗掉還是得到回收,可以把異步電機的 調(diào)速系統(tǒng)分成三類：轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)；轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)；轉(zhuǎn)差功率 不變型調(diào)速系統(tǒng).4、轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成 熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中.在恒轉(zhuǎn)矩 負載時,該調(diào)速系統(tǒng)是以增加轉(zhuǎn)差功能的消耗來換取轉(zhuǎn)速降低的.屬于這一類的三 種調(diào)速方法有：降電壓調(diào)速轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速轉(zhuǎn)子用電阻調(diào)速.5、在轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)中,除轉(zhuǎn)子銅損外,大局部轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過變流裝置 饋出或饋入,轉(zhuǎn)速越低,能饋送的功率越多；屬于這一類的調(diào)速方法是繞線轉(zhuǎn)子電動機 審級調(diào)速和雙饋電動機調(diào)速.6、在轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系

3、統(tǒng)中,轉(zhuǎn)差功率只有 轉(zhuǎn)子銅損,而且無論轉(zhuǎn)速上下,轉(zhuǎn)差功 率根本不變,因此效率更高；屬于此類的調(diào)速方法有變極對數(shù)調(diào)速和變壓變頻調(diào) 速這兩種.二：問題答1、對于恒轉(zhuǎn)矩負載,為什么調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速范圍不大？電動機機械特性越軟,調(diào)速范圍越大 嗎？答：帶恒轉(zhuǎn)矩負載工作時,普通籠型異步電動機降壓調(diào)速時的穩(wěn)定工作范圍為0 <s <sm,sm本來就不大,因此調(diào)速范圍也不大.降壓調(diào)速時,機械特性變軟,但sm不變,故調(diào)速范圍不變.2、異步電動機變頻調(diào)速時,為何要電壓協(xié)調(diào)限制？在整個調(diào)速范圍內(nèi),保持電壓恒定是否可 行？為何在基頻以下時,采用恒壓頻比限制,而在基頻以上保持電壓恒定？答：由于定子電壓頻率變化時

4、,將導致氣隙磁通變化,影響電動機工作.在整個調(diào)速范圍內(nèi), 假設(shè)保持電壓恒定,那么在基頻以上時,氣隙磁通將減少,電動機將出力缺乏；而在基頻以下時, 氣隙磁通將增加,由于磁路飽和勵磁電流將過大,電動機將遭到破壞.因此保持電壓恒定不 可行.在基頻以下時,假設(shè)保持電壓不變,那么氣隙磁通增加,由于磁路飽和,將使勵磁電流過 大,破壞電動機,故應(yīng)保持氣隙磁通不變,即保持壓頻比不變,即采用恒壓頻比限制；而在 基頻以上時,受繞組絕緣耐壓和磁路飽和的限制,電壓不能隨之升高,故保持電壓恒定.3、異步電動機變頻調(diào)速時,基頻以下和基頻以上分別屬于恒功率還是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式？為什 么？所謂恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式,是否指輸出

5、功率或轉(zhuǎn)矩恒定？假設(shè)不是,那么恒功率或恒 轉(zhuǎn)矩調(diào)速究竟是指什么？答：在基頻以下調(diào)速,采用恒壓頻比限制,那么磁通保持恒定,又額定電流不變,故允許輸出 轉(zhuǎn)矩恒定,因此屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式.在基頻以下調(diào)速,采用恒電壓限制,那么在基頻以上隨 轉(zhuǎn)速的升高,磁通將減少,又額定電流不變,故允許輸出轉(zhuǎn)矩減少,因此允許輸出功率根本 保持不變,屬于恒功率調(diào)速方式.恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式并不是指輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩恒 定,而是額定電流下允許輸出的功率或允許輸出的轉(zhuǎn)矩恒定.4、分析電流滯環(huán)跟蹤PWM6制中,環(huán)寬h對電流波動與開關(guān)頻率的影響.答：電流跟蹤限制的精度與滯環(huán)的環(huán)寬有關(guān),當環(huán)寬選得較大時,可降低開關(guān)頻率,但電流

6、波形失真較多,諧波分量高；如果環(huán)寬太小,電流波形雖然較好,卻使開關(guān)頻率增大了.這 是一對矛盾的因素,實用中,應(yīng)在充分利用器件開關(guān)頻率的前提下,正確地選擇盡可能小的 環(huán)寬.5、按基頻以下和基頻以上分析電壓頻率協(xié)調(diào)的限制方式,畫出：(1)恒壓恒頻正弦波供電時異步電動機的機械特性.(2)基頻以下電壓-頻率協(xié)調(diào)限制時異步電動機的機械特性.(3)基頻以上恒壓變頻限制時異步電動機的機械特性.(4)電壓頻率特性曲線U=f f 6、在轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中需要給定積分環(huán)節(jié),論述給定積分環(huán)節(jié)的原理和作用.答：轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速是依據(jù)交流電動機穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型,根據(jù)電壓頻率協(xié)調(diào)限制方式來 保持氣隙磁通恒定,需要

7、電動機運行滿足穩(wěn)態(tài)條件要求,不能快速變化,所以要用給定積分 器限制起動和制動的速率.7、結(jié)合異步電動機三相原始動態(tài)模型,討論異步電動機非線性、強耦合和多變量的性質(zhì),并 說明具體表達在哪些方面？答：異步電動機具有非線性、強耦合和多變量的性質(zhì),要獲得良好的調(diào)速性能,必須從動態(tài) 模型出發(fā),分析異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈限制規(guī)律,研究高性能異步電動機的調(diào)速方案.矢量限制和直接轉(zhuǎn)矩限制是兩種基于動態(tài)模型的高性能交流電動機調(diào)速系統(tǒng).矢量限制系統(tǒng) 通過矢量變換和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向,得到等效直流電動機模型,然后根據(jù)直流電動機模型設(shè)計 限制系統(tǒng)；直接轉(zhuǎn)矩限制系統(tǒng)利用轉(zhuǎn)矩偏差和定子磁鏈幅值偏差的符號,根據(jù)當前定子磁鏈矢量

8、所在的 位置,直接選取適宜的定子電壓矢量,實施電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的限制.8、旋轉(zhuǎn)變換的等效原那么是什么？當磁動勢矢量幅值恒定、勻速旋轉(zhuǎn)時,在靜止繞組中通入正 弦對稱的交流電流,而在同步旋轉(zhuǎn)坐標系中的電流為什么是直流電流？如果坐標系的旋轉(zhuǎn)速 度大于或小于磁動勢矢量的旋轉(zhuǎn)速度時,繞組中的電流是交流量還是直流量？答：兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的突出特點是, 當三相ABC®標系中的電壓和電流是交流正弦波時, 變換到dq坐標系上就成為直流.9、坐標變換(3/2變換和旋轉(zhuǎn)變換)的優(yōu)點何在？能否改變或減弱異步電動機非線性、強耦 合和多變量的性質(zhì)？答：在三相靜止繞組A、B C和兩相靜止繞組、 之間的變換,或

9、稱三相靜止坐標系和兩相 靜止坐標系間的變換,簡稱3/2變換,變換前后總功率不變.通過坐標變換,可以使之降階 并化簡,不能改變其非線性、多變量的本質(zhì).10、論述矢量限制系統(tǒng)的根本工作原理,矢量變換和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的作用,等效的直流機 模型,矢量限制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩與磁鏈限制規(guī)律.答：在三相坐標系上的定子交流電流i A、 i B、i C ,通過三相/兩相變換可以等效成兩相 靜止坐標系上的交流電流i、i ,再通過同步旋轉(zhuǎn)變換,可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系上的直流電流im和it.限制使交流電機的轉(zhuǎn)子總磁通r 就是等效直流電機的磁通,那么 M繞組相當于直流電機的勵磁繞組,i m相當于勵磁電流,T繞組相當于偽靜止的

10、電樞繞組,i t 相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流.模仿直流電機的限制策略,得到直流電機的限制量,經(jīng)過 相應(yīng)的坐標反變換,就能夠限制異步電機了.現(xiàn)在d軸是沿著轉(zhuǎn)子總磁鏈矢量的方向,并稱之為M (Magnetization )軸,而q軸再逆時針轉(zhuǎn)90° ,即垂直于轉(zhuǎn)子總磁鏈矢量,稱之為T (Torque)軸.這樣的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系就具體規(guī)定為 M T坐標系,即按轉(zhuǎn)子磁鏈定向(Field Orientation )的坐標系.定子電流的勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的.要實現(xiàn)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量限制系統(tǒng),很關(guān)鍵的因素是要獲得轉(zhuǎn)子磁鏈信號,以供磁鏈反 饋和除法環(huán)節(jié)的需要.開始提出矢量限制系統(tǒng)時,曾嘗

11、試直接檢測磁鏈的方法,一種是在電 機槽內(nèi)埋設(shè)探測線圈,另一種是利用貼在定子內(nèi)外表的霍爾元件或其它磁敏元件.采用間接計算的方法,即利用容易測得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號,利用轉(zhuǎn)子磁鏈模型,實 時計算磁鏈的幅值與相位.利用能夠?qū)崪y的物理量的不同組合, 可以獲得多種轉(zhuǎn)子磁鏈模型. 11、轉(zhuǎn)子磁鏈計算模型有電壓模型和電流模型兩種,分析兩種模型的根本原理,比擬各自的 優(yōu)缺點.答：根據(jù)定子電流和定子電壓的檢測值來估算轉(zhuǎn)子磁鏈,所得出的模型是電壓模型.采用電壓模型法,由于存在電壓積分問題,結(jié)果在低速運行時,模型運算困難.根據(jù)描述磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程來計算轉(zhuǎn)子磁鏈,所得出的模型是電流模型,采用電流模型法時,

12、由于存在一階滯后環(huán)節(jié),在動態(tài)過程中難以保證限制精度.12、討論直接定向與間接定向矢量限制系統(tǒng)的特征,比擬各自的優(yōu)缺點,磁鏈定向的精度受 哪些參數(shù)的影響？答：直接轉(zhuǎn)矩限制系統(tǒng)：簡稱 DTC ( Direct Torque Control) 系統(tǒng),是繼矢量限制系統(tǒng) 之后開展起來的另一種高動態(tài)性能的交流電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng).在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面,利 用轉(zhuǎn)矩反應(yīng)直接限制電機的電磁轉(zhuǎn)矩,矢量限制系統(tǒng)(Vector Control System ),進行坐標變換的是電流(代表磁動勢)的空間矢 量,通過坐標變換實現(xiàn)的限制系統(tǒng).性能與特點“接轉(zhuǎn)矩限制系統(tǒng)矢量限制系統(tǒng)磁鏈限制子磁鏈轉(zhuǎn)子磁鏈轉(zhuǎn)矩限制砰-砰限制,肩轉(zhuǎn)

13、矩脈動連續(xù)限制,比擬平滑坐標變換靜止坐標變換,較簡單旋轉(zhuǎn)坐標變換,較復雜轉(zhuǎn)子參數(shù)變化影響j有調(diào)速范圍上夠?qū)挶葦M寬13、分析與比擬按轉(zhuǎn)子磁鏈定向和按定子磁鏈定向異步電動機動態(tài)數(shù)學模型的特征,指出它 們的相同點與不同點.答：按轉(zhuǎn)子磁鏈定向同步旋轉(zhuǎn)坐標系 mt中的數(shù)學模型與直流電動機的數(shù)學模型完全一致.通過坐標系旋轉(zhuǎn)角速度的選取,簡化了數(shù)學模型,通過按轉(zhuǎn)子磁鏈定向,將定子電流分解為勵 磁分量smi和轉(zhuǎn)矩分量sti ,使轉(zhuǎn)子磁鏈r巾僅由定子電流勵磁分量 smi產(chǎn)生,而電磁轉(zhuǎn)矩 eT正比于轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流轉(zhuǎn)矩分量的乘積 stri也,實現(xiàn)了定子電流兩個分量的解耦.而按定子磁鏈定向?qū)⒍ㄗ与妷悍纸鉃閮蓚€分量sdu和squ, sdu限制定子磁鏈幅值的變化率,squ限制定子磁量矢量旋轉(zhuǎn)角速度,再通過轉(zhuǎn)差頻率限制定子電流的轉(zhuǎn)矩分量 sqi ,最后限制 轉(zhuǎn)矩.但兩者均受到定子電流兩個分量 sdi和sqi的影響,使受電流擾動的電壓限制型.14、分析定子電壓矢量對定子磁鏈與轉(zhuǎn)矩的限制作用,如何根