中国矿业大学徐海学院2012~2013学年第二学期
考试时间：100分钟考试方式：闭卷
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一、（33分）简答题
1、（8分）直流电机调速有哪些方法？各有什么特点？ 参考答案：
（2）改变电枢回路电阻；
（3）改变励磁磁通。
调压调速转速下降，机械特性曲线平行下移；改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。
2、（6分）直流脉宽调速系统与V-M系统相比，有何优越性？
参考答案：（每个1分）
主电路简单，需要的电力电子器件少；
开关频率高，电流容易连续，谐波少，损耗小；
低速性能好，稳速精度高，调速范围宽；
动态响应快，动态抗扰能力强；
电力电子器件工作在开关状态，导通损耗小；
直流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
3、（5分）闭环调速系统能够减少稳态速降的实质是什么？ 参考答案：
自动调节作用，即：随着负载的变化而相应地改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。
4、（6分）异步电动机转差频率控制规律是什么？ 参考答案：
it运维系统详细设计（1）在s ≤sm 的范围内，转矩Te 基本上与s 成正比，条件是气隙磁通不变。
（2）在不同的定子电流值时，按函数关系 Us = f (n , Is) 控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通恒定。
5、（8分）异步电动机采用调压调速方案时，有何特点？ 参考答案：
（1）电压改变时，同步转速保持不变； （2）压改变时，临界转差率保持不变； （3）临界转矩随电压的减小成二次方的下降； （4）电压降低时，转速降低，转差功率增加。
二、（26分）计算题
1、有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为：
)
102.0(10
)1()(1+=+=
s s Ts s K s W obj
要求校正为典型II 型系统，在阶跃输入下系统超调量σ≤30%（按线性系统
考虑）。试确定调节器结构，并选择其参数。（11分） 参考答案：
典型II 型系统的传递函数为：)
1()
1()(2
++=
Ts s s K s W τ （3分） 则将已知控制对象校正为典型II 型系统需用一PI 调节器，其传递函数为：
s
K ττ)
1(pi +。（2分）
由题中传递函数得：T=0.02； 因σ≤30%，取σ=29.8%，则： h=7； τ=hT=0.14；2
2h 21
T
h K +==204.8； 又因 τ
pi咨询业务
10K K =
则 K pi =2.86。
所以调节器选择PI 调节器，其参数为h=7，τ=0.14，K pi =2.86。（6分）
2、（15分）有一V-M 调速系统，电动机参数为kW P nom 30=，=nom U 220V ，
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A I nom 8.157=，min /1000r n nom =，Ω=1.0a R ，整流装置内阻=rec R 0.3Ω，触发整流环节的放大系数40=s K ，要求调速范围20=D ，静差率S=10%。试：
（1）（5分）计算开环系统的稳态速降和调速要求所允许的稳态速降。 （2）（5分）采用转速负反馈组成单闭环系统，试画出系统的稳态结构图。
（3）（5分）若V U n 15*楚辞 招魂
=时I d =I N ，n = n N ，此时转速反馈系数及所需的放大器放大系数是多少？（可认为*n n U U ≈）
参考答案：（1）、先计算电动机的电动势系数：
=*-=-=
1000
1
.08.157220N a N N e n R I U C 0.204 V·
min/r 则开环系数额定速降为： =+⨯==
∆204
.0)3.01.0(8.157e N op C R I n 309.8 r/min 额定负载时稳态速降为： =-⨯≤-=∆)
1.01(201
.01000)1(n s D s n N cl 5.556r/min
（2）系统的原理图
系统的静态结构图
（3）转速负反馈系数α为：
====100015
*
*N n n n U n U α0.015
闭环系统的开环放大倍数为： =-=
-∆∆=
1556
.58
.3091cl
op n n K 54.76 所需放大器的放大倍数为： =⨯==
204
.0/40015.076
.54/p e s C K K K α18.6
三、（17分）V-M 可逆直流调速系统中，试回答如下问题： （1）什么是环流？有哪些类型的环流？（6分） （2）抑制或消除静态环流的措施有哪些？（6分） （3）逻辑无环流系统可逆调速系统有何优缺点？（5分） 参考答案： （1）采用两组晶闸管反并联的可逆V-M 系统，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两组晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。（2分）
在不同情况下，会出现下列不同性质的环流：
a. 静态环流——两组可逆线路在一定控制角下稳定工作时出现的环流，其中又有两类：
大秘书直流平均环流——由晶闸管装置输出的直流平均电压所产生的环流称作直流平均环流。（2分）
瞬时脉动环流——两组晶闸管输出的直流平均电压差为零，但因电压波形不同，瞬时电压差仍会产生脉动的环流，称作瞬时脉动环流。（2分） b. 动态环流——仅在可逆V-M 系统处于过渡过程中出现的环流。
