電拖期末知識點總結(jié)HAUT

1、1直流電機由哪幾個部分組成: 定子（定子由機座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和刷架等部件組成。其中主磁極是產(chǎn)生直流電機氣隙磁場的主要部件，由永磁體或帶有直流勵磁繞組的疊片鐵心構(gòu)成），轉(zhuǎn)子（電樞、換向器（又稱整流子）和轉(zhuǎn)軸等部件構(gòu)成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。電樞鐵心由硅鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則嵌置于這些槽中），換向器。2直流發(fā)電機的工作原理：直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應產(chǎn)生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?簡述直流電動機的工作原理：a、將直流電源通過電刷接通電樞繞組，使電樞導體有電流流過。 b、電機

2、內(nèi)部有磁場存在。 c、載流的轉(zhuǎn)子（即電樞）導體將受到電磁力 f 的作用 f=Blia （左手定則） d、所有導體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子以n(轉(zhuǎn)/分)旋轉(zhuǎn)，以便拖動機械負載。4改善換向的方法：裝置換向極，正確使用電刷，安裝補償繞組。5換向的概念：直流電機的某一個元件經(jīng)過電刷，從一條之路換到另一條支路時，元件里的電流方向改變，叫做換向。6單波繞組的特點：1.同極下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，支路數(shù)為1，即a=1，與磁極對數(shù)n無關(guān)2.當元件的幾何形狀對稱時，電刷在換向器表面上的位置對準主磁極的中心線，支路電動勢最大。3.電刷數(shù)等于磁極數(shù)。4.電樞電動勢等于支路感應電動勢5.電樞電流等于兩條支

3、路電流之和。7單疊繞組和單波繞組的區(qū)別1.單疊繞組：先串聯(lián)所有上層邊在同一磁極下的元件，形成一條支路，每增加一對主磁極就增加一對支路，2a=2p單疊繞組并聯(lián)的支路數(shù)多，每條支路中串聯(lián)的元件數(shù)少，適應于較大電流，較低電壓的電機。2單波繞組：把全部上層邊在相同極性下的元件相連，形成一條支路。整個繞組只有一對支路，極數(shù)的增減與支路數(shù)無關(guān)，支路數(shù)2a=2.波繞組并聯(lián)的支路少，每條支路中串聯(lián)的元件數(shù)多，適用于較高電壓，較小電流的電機。8直流電機電樞繞組的基本形式有單疊繞組，單波繞組，復疊繞組，復波繞組。9電機拖動系統(tǒng)主要包括：電動機，傳動機構(gòu)，生產(chǎn)機械，控制設備和電源。10電機發(fā)展的趨勢：大型化，微型化

4、，新原理新工藝新材料的電機不斷出現(xiàn)。11發(fā)電機能夠自勵的條件：1.發(fā)電機的主磁極必須有一定的剩磁。2.勵磁繞組與電樞的連接要正確，使勵磁電流產(chǎn)生的磁場與剩磁同方向。3.勵磁回路的總電阻要小于臨界電阻。12. 直流電動機可分為他勵，并勵，串勵，復勵直流電動機直流電動機的電力拖動1. 電力拖動系統(tǒng)組成：電動機、生產(chǎn)機械的傳動機構(gòu)、工作機構(gòu)、控制設備和電源。傳動機構(gòu)和工作機構(gòu)稱為機械負載。2. 運動方程物理意義：表明電力拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速變化dn/dt（即速度）由電動機的電磁轉(zhuǎn)矩Te與生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩TL的關(guān)系決定。（1） 當Te=TL，dn/dt=0,電動機恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或者靜止不動。（穩(wěn)態(tài)或靜止）（

5、2） TeTL,dn/dt0,系統(tǒng)加速（3） TeTL,dn/dt0，系統(tǒng)減速3. 轉(zhuǎn)矩正負號判斷：先規(guī)定某一旋轉(zhuǎn)方向為正方向，當電磁轉(zhuǎn)矩Te方向與旋轉(zhuǎn)方向相同時，Te取正方向，反之取負號。4. 生產(chǎn)機械負載特性基本類型：（1） 恒轉(zhuǎn)矩負載特性：指負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(guān)的特性，即當轉(zhuǎn)速變化時，負載轉(zhuǎn)矩TL保持常值。A, 反抗性：恒值轉(zhuǎn)矩總是反對運動的方向，轉(zhuǎn)矩作用方向隨轉(zhuǎn)動方向改變而改變。B,位能性：負載轉(zhuǎn)矩有固定方向，不隨轉(zhuǎn)速方向改變而改變。（2） 通風機負載特性：凡是按離心原理工作的機械，其負載特性轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大。TL=kn2（3） 恒功率負載轉(zhuǎn)矩：在不同轉(zhuǎn)速下，負載轉(zhuǎn)矩的數(shù)值

6、與轉(zhuǎn)速成反比，TL=k/n5. 他勵直流電動機的機械特性：電動機在電樞電壓、勵磁電流、電樞總電阻為恒值的情況下，電動機轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Te的關(guān)系曲線n=f(Te)或電動機轉(zhuǎn)速n與電樞電流Ia關(guān)系曲線n=f（Ia）.后者即轉(zhuǎn)速調(diào)整特性6. 固有機械特性：電動機工作在額定電壓UN、額定磁通_且電樞回路不串接任何電阻時的機械特性。，即電動機的自然機械特性。（一條稍下傾斜的直線）7. 人為機械特性：人為的改變他勵直流電動機的參數(shù)或電樞而得到的特性，三種：a. 改變電壓 b. 電樞回路串接電阻 c.改變磁通_8. 電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行：一電力拖動系統(tǒng)原以某速度運行，由于受外界某種短暫擾動而轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，離開

7、原來的平衡狀態(tài)，若在新的運行條件下仍能夠達到新的平衡狀態(tài)或回到原有狀態(tài)，則該系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。條件：生產(chǎn)機械的負載特性與電動機的機械特性必須配合得當。充分：只要電動機具有下降的機械特性必要：dTe/dnEa時為發(fā)電機狀態(tài)，由原動機輸 入的機械功率，空載損耗消耗后，轉(zhuǎn)換為電磁功率，再扣除電樞和勵磁損耗 后，以電功率UI的形式輸出；當 UEa時，為電動機運行狀態(tài)，電源輸入的功率UI， 扣除電樞和勵磁銅耗后，轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β?，再扣除空載損耗后，輸出機械功 率。11、單疊繞組的特點：并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)，即2a=2p；每條支路由不同的電刷引出，電刷數(shù)等于磁極數(shù)。 單波繞組的特點：同極性下各元件串聯(lián)起來組

8、成一條支路，支路對數(shù)a=1，與磁極對數(shù)p無關(guān)；從理論上講，單波繞組只需安置一對正負電刷就夠了。在連接方式上，疊繞組元件的兩個出線端連接于相鄰兩個換向片上，y=yk=1；波繞組的特點是每個繞組元件的兩端所接的換向片相隔較遠，互相串聯(lián)的兩個元件相隔較遠(y=yk2)。12相控整流電動機 VM 脈寬調(diào)制電動機 PWMM13、直流電動機有兩個輸入量 1 施加在電樞上的理想空載電壓 2負載電流 前者控制輸入量 后者 擾動輸入量14、15、對調(diào)速系統(tǒng)的一般要求是：調(diào)速，穩(wěn)速，加、減速。16在直流VM可逆調(diào)速系統(tǒng)中，有環(huán)流運行的三種方式：直流平均環(huán)流、瞬時脈動環(huán)流動態(tài)環(huán)流。17 、在直流VM系統(tǒng)中開環(huán)機械特

9、性中，轉(zhuǎn)速與Ce、Ud0、Id、R有關(guān)。18調(diào)節(jié)直流電動機轉(zhuǎn)速的方法有：調(diào)節(jié)電樞供電電壓U（調(diào)壓調(diào)速）減弱勵磁磁通（調(diào)磁調(diào)速）、改變電樞回路電阻R（調(diào)阻調(diào)速）、自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以變壓調(diào)速為主。19調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)調(diào)速性能指標： 調(diào)速范圍、 靜差率、 額定速降20直流調(diào)速主要的方式：調(diào)節(jié)電樞供電電壓U，減弱勵磁磁通，改變電樞回路電阻21在直流VM系統(tǒng)中抑制電流脈動的措施主要是：增加整流電路相數(shù)、采用多重化技術(shù)、設置電感量足夠大的平波電抗器6、a = b 配合控制的有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 控制轉(zhuǎn)速，設置 雙向輸出限幅電路 ，以限制 最大起制動電流 。1、 自動控制系統(tǒng)的動態(tài)

10、性能指標： 上升時間tr 、 超調(diào)量與峰值時間tp 、 調(diào)節(jié)時間ts 、 動態(tài)降落Cmax 、 恢復時間tv 。2、 一般來說，典型I型系統(tǒng)在跟隨性能上可以做到 超調(diào)小 ，但 抗擾性能 稍差；典型型系統(tǒng)的超調(diào)量相對 較大 ，抗擾性能卻 比較好 。、23電流負反饋引入的方法：1電樞回路串檢測電阻 2 電樞電路接直流互感器 3交流電路接交流互感器 4采用霍爾傳感器24和單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)具有更好的動態(tài)性能。最重要的是 抗擾動性能。主要是 抗負載擾動 抗電網(wǎng)電壓擾動性能 25 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 (1)使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)無靜差。 (2)突加負載時轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)

11、器均參加調(diào)節(jié)作用，但轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器處于主導作用，對負載變化起抗擾作用。 (3)其輸出電壓限幅值決定允許最大電流值。26電流調(diào)節(jié)器的作用 (1)啟動過程時保證獲得允許最大電流。 (2)在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。 (3)電源電壓波動時的及時抗擾作用，使電動機轉(zhuǎn)速幾乎不受電源電壓波動的影響。 (4)當電動汽車電機過載、堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，從而起到安全保護作用。27、自動控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標：跟隨性能指標 上升時間 、 超調(diào)量與峰值時間 、 調(diào)節(jié)時間 、抗擾性能指標 動態(tài)降落 、 恢復時間 。28同步電動機是的調(diào)速方法有幾種？答：同步電動機的轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速，所以同步電動機

12、的調(diào)速方法只有變頻調(diào)速一種方法。29雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有哪些特點？ 答：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點： （1）飽和非線性控制 （2）轉(zhuǎn)速超調(diào) （3）準時間最優(yōu)控制二、名詞解釋1、 Tm；電力拖動系統(tǒng)機電時間常數(shù)。 ,其中，為電力拖動裝置這算到電動機上的飛輪慣量（），為電動機額定勵磁下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)（）。額定勵磁下的直流電動機是一個二階線性環(huán)節(jié)，時間常數(shù)Tm表示機電慣性，表示電磁慣性。若，則間的傳遞函數(shù)可以分解成兩個慣性環(huán)節(jié)，若， 則直流電動機是一個二階振蕩環(huán)節(jié)，機械和電磁能量互相轉(zhuǎn)換，使電動機的運動過程帶有振蕩的性質(zhì)。2、 KI電流環(huán)開環(huán)增益。電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)： ， ；在

13、一般情況下，當，則，為電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率，； 為電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；為電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)；為電流反饋系數(shù)系數(shù)，為電力電子放大器的放大系數(shù)，電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)，為電樞回路電阻，為兩個小慣性環(huán)節(jié)合并成一個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)。3、 KN轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益。調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 。則 ，其中誒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)，R為電樞回路電阻，為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)，中頻寬，為電流反饋系數(shù)，為電動機在額定磁通的電動勢系數(shù)，為機電時間常數(shù)，為電流環(huán)等效后的兩個慣性環(huán)節(jié)合并成一個慣性環(huán)節(jié)的時間常數(shù)。4、 h；中頻寬。表示了斜率為-20dB/dec的中頻的寬度，是一個與性能指

14、標緊密相關(guān)的參數(shù)。.h=5時的調(diào)節(jié)時間最短，此外，h減少時，上升時間快，h增大時，超調(diào)量小，把各項指標綜合起來看，以h=5的動態(tài)跟隨性能比較適中。5、 tv 恢復時間：從階躍擾動作用開始,到輸出量基本恢復穩(wěn)態(tài)，距新穩(wěn)態(tài)值 之差進入某基準量的范圍內(nèi)所需的時間。6、 Tem。異步電動機 的最大轉(zhuǎn)矩，又稱臨界轉(zhuǎn)矩。當時求得。 為異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩。 最大轉(zhuǎn)矩決定電動機的過載系數(shù)，當最大轉(zhuǎn)矩小于過載的阻轉(zhuǎn)矩時，電動機便停轉(zhuǎn)。圖中，為起動轉(zhuǎn)矩，為額定轉(zhuǎn)矩。7、 恒US/1控制方式恒控制和恒都為恒壓頻比控制方式，其中。因為異步電動機繞組的電動勢難以直接檢測和控制，當電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻

15、抗壓降，而認為定子相電壓 ，使得US/1=常值的控制方式。恒壓頻比又分為低頻帶定子電壓補償（如直線b）和不帶補償（如直線a）。（附恒壓頻比控制特性圖）8、 PI控制PI控制即為比例-積分控制，綜合了比例控制和積分控制的優(yōu)點，又克服了它們的缺點，揚長避短，相互補充。比例部分能迅速響應控制作用，積分部分最終消除穩(wěn)態(tài)誤差。即輸出穩(wěn)態(tài)精度高，動態(tài)響應快。其傳遞函數(shù)為：,其中為PI調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)，為PI調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)。9、 準PI調(diào)節(jié)器在實際系統(tǒng)中，為了避免運算放大器長期工作時的零點漂移，常常在R1、C1兩端再并接一個電阻，其值為若干M，以便把放大系數(shù)壓低一些。這樣就成為一個準PI調(diào)節(jié)器，系

16、統(tǒng)也只是一個近似的無靜差調(diào)速系統(tǒng)。如果采用準PI調(diào)節(jié)器，其穩(wěn)態(tài)放大系數(shù)為10、 準時間最優(yōu)控制在設備物理上的允許條件下實現(xiàn)最短時間的控制稱作“時間最優(yōu)控制”，而在電動機起動過程中的主要階段是第II階段的恒流升速，它的特征是電流保持恒定。一般選擇為電動機允許的最大電流Idm，以便充分發(fā)揮電動機的過載能力，使起動過程盡可能最快。這階段屬于有限制條件的最短時間控制。因此，整個起動過程可看作為是一個準時間最優(yōu)控制。11、 靜差率當系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載增加到額定值所對應的轉(zhuǎn)速降落nN與理想空載轉(zhuǎn)速n0之比：，用百分數(shù)表示。靜差率是用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性的。對不同硬度機

17、械特性，硬度越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性越高；對于相同硬度的機械特性，轉(zhuǎn)速越大，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性越差。12、 =配合控制；為消除直流平均電流，而采取使VF和VR的觸發(fā)延遲角相等的控制方式。在正組處于整流狀態(tài)、為正時，強迫讓反組處于逆變狀態(tài)，使為負，且幅值與相等，則直流平均環(huán)流為零。按照式來控制，稱作=配合控制。（：輸出理想空載整流電壓；：逆變電壓；：正組的觸發(fā)延遲角；：反組逆變角。）13、 轉(zhuǎn)差功率 轉(zhuǎn)差頻率是定子傳入轉(zhuǎn)子的一部分電磁功率，與轉(zhuǎn)差率s成正比。轉(zhuǎn)差功率有：。（：電磁功率；：輸出功率）其隨著轉(zhuǎn)差率的加大而增加，也就是說，轉(zhuǎn)速越低轉(zhuǎn)差功率越大。14、 Ud=f(Uc)特性晶

18、閘管觸發(fā)與整流裝置的輸入輸出特性。在進行調(diào)速系統(tǒng)的分析和設計時，可以把晶閘管觸發(fā)和整流裝置當作系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)來看待。而晶閘管觸發(fā)電路和整流電路的特性是非線性的。在設計調(diào)速系統(tǒng)時，只能在一定的工作范圍內(nèi)近似地看成線性環(huán)節(jié)，得到了它的放大系數(shù)和傳遞函數(shù)后，用線性控制理論分析整個調(diào)速系統(tǒng)。右圖是采用鋸齒波觸發(fā)器移相時的特性。晶閘管觸發(fā)和整流裝置的輸入量是，輸出量是，晶閘管觸發(fā)和整流裝置的放大系數(shù)Ks可由工作范圍內(nèi)的特性斜率決定， （附上調(diào)速工作范圍的圖）15、 截流反饋當電流大到一定程度時才接入電流負反饋以限制電流，而電流正常時僅有轉(zhuǎn)速負反饋作用控制轉(zhuǎn)速。這種方法叫電流截止負反饋，簡稱截流反饋。用

19、于解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動和堵轉(zhuǎn)時電流過大的問題。電流反饋信號。其限流原理為（附上原理圖及輸出特性圖）16、 跟隨性能在給定信號或者參考輸入信號R（t）的作用下，系統(tǒng)輸出量的變化情況叫做跟隨性能，可用跟隨性能指標來描述，常用的階躍響應跟隨性能指標：有上升時間tr、超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間ts。17、 超調(diào)量，在階躍響應過程中，超過上升時間后，輸出量有可能繼續(xù)增加，到峰值時間時達到最大值，然后回落。超過穩(wěn)態(tài)值的百分數(shù)就是超調(diào)量，即。超調(diào)量反映系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性，超調(diào)量越小，系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性越好。18、 Cmax動態(tài)降落：系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，突加一個約定的標準負擾動量，所引起的輸出量最大降落值一般用占輸出量原

20、穩(wěn)態(tài)值的百分數(shù)表示，即。19、 相角穩(wěn)定裕度典型型系統(tǒng)相角裕度為，上式說明，截止頻率 越大，系統(tǒng)響應越快，但相角穩(wěn)定裕度越小，這也說明快速性與穩(wěn)定性之間的矛盾。在典型型系統(tǒng)中，系統(tǒng)相角穩(wěn)定裕度為，比T大得越多，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度就越大。20、 C 為截止頻率。是用來說明電路頻率特性指標的特殊頻率。當保持電路輸入信號的幅度不變，改變頻率使輸出信號降至最大值的0.707倍，或某一特殊額定值時該頻率稱為截止頻率。 21、 比例控制比例控制就是在轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中加入了一個比例調(diào)節(jié)器，其輸出量總是正比于其輸入量的。比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬的頻率特性。圖中，是比例調(diào)節(jié)器的比例放大倍數(shù)，對給

21、定信號與反饋回來的信號的偏差進行放大，得到控制電壓，再經(jīng)電力電子變換器的放大系數(shù)變?yōu)殡姌袃啥说目刂齐妷海M而實現(xiàn)對直流電動機轉(zhuǎn)速的控制，是轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。22、 飽和非線性控制隨著ASR的飽和與不飽和，整個系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)，在不同情況下，表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)的線性系統(tǒng)，不能簡單的用線性控制理論來分析整個起動過程，也不能簡單的用線性控制理論來籠統(tǒng)的設計這樣的控制系統(tǒng)，只能采用分段的方法來分析。AB段是兩個調(diào)節(jié)器都不飽和時的靜特性，, 。BC段是ASR調(diào)節(jié)器飽和時的靜特性，, 。在C點為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。（附圖）23、 電壓系數(shù)令為PWM電壓系數(shù)，則在不可逆PWM變換器中，其中為占空比，。在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，電壓每改變1伏，電阻的相對變化即是電壓系數(shù)。由于阻值隨電壓升高而下降，因此電壓系數(shù)總是負數(shù)。24、 環(huán)流電抗器直流平均環(huán)流可以用配合控制消除，而瞬時脈動環(huán)流卻是自然存在的。為了抑制瞬時脈動環(huán)流，可在環(huán)流回路中串入電抗器，叫做環(huán)流電抗器，或稱均衡電抗器。環(huán)流電抗的大小可以按照把瞬時環(huán)流的直流分量限制在負載額定電流的5%10%來設計。25、 直流平均環(huán)流對于需要電流反向的直流電動機可逆調(diào)速系統(tǒng)，必須使用兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)線路來實現(xiàn)