电力拖动课后习题答案

4-1 晶闸管-电动机系统需要快速回馈制动时,为什么必须采用可逆线路?

答:当电动机需要回馈制动时,由于反电动势的极性未变,要回馈电能必须产生反向电流, 而反向电流是不可能通过VF 流通的,这时,可以通过控制电路切换到反组晶闸管装置VR, 并使它工作在逆变状态,产生逆变电压,电机输出电能实现回馈制动。

4-2 试画出采用单组晶闸管装置供电的V-M 系统在整流和逆变状态下的机械特性,并分析这 种机械特性适合于何种性质的负载。 解;机械特性图如下: n 提升 放下 TeId - n 4

答:待逆变 正组 在第四象限。 反组逆变电 在第二象限。 4

说明在每个阶段中ASR 和ACR 各起什么作用,VF 和VR 各处于什么状态。 解:控制电路采用典型的转速、电流双闭环系统,其中: 转速调节器ASR 控制转速,设置双向输出限幅电

电流调节器ACR 控制电流,设置双向输出限幅电路,以限制最小控制角 αmin 与 逆变角 βmin 。 正组晶闸管VF,

反组晶闸管VR,由GTR 控制触发,反转时,VR 整流;正转时,VR 逆变。 课后答案网 www.khdaw.com

-5 试分析图4-13 所示逻辑选触无环流可逆系统的工作原理,说明正向制动时各处电压极 选触无环流可逆系统的原理框图如下 择程序来完成,实际系统都是逻辑选触

系统。此外,触发装置可采用由定时器进行移相控制的数字触发器,或采用集成触发电路。 4-6 分析位置随动系统和调速系统在哪些方面是不同的。 定量一经设定,即保持恒值,

第5 章 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 异步电动机从定子传入转子的电磁功率 中,有一部分是与转差成正比的转差功率 4

性及能量关系。 解:图4-13 逻辑

图中:SAF,SAR 分别是正、反组电子模拟开关。 采用数字控制时,电子开关的任务可以用条件选 试

答:位置随动系统与调速系统的主要区别在于,调速系统的给

系统的主要作用是保证稳定和抵抗扰动;而位置随动系统的给定量是随机变化的,要求输出 量准确跟随给定量的变化,系统在保证稳定的基础上,更突出需要快速响应。位置随动系统 的反馈是位置环,调速系统的反馈是速度环。 mP sP ,

根据对 sP 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 在转子回路中, 降电

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

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 。 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

压调速、转差离合器调速、转子串电阻调速属于这一类。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。 转差

流装置馈出或馈入,转速越低,能馈送的功率越多,绕线电机串级调速或双馈电机调速 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。 课后答案网 www.khdaw.com

转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, 3 简述交流变压调速系统的优缺点和适用场合。 谓软起动器?交流异步电动机采用软起动器有什么好处? 直到转速升高后电流自 动,用以实现软停车。

第6章 笼型异步电动机变压变频调速系统(VVVF)

——转差功率不变型调速系统 6-1

当电动势值较高时,可以忽略定子绕组的漏磁

功率基本不变,因此效率更高,变极对数调速、变压变频调速属于此类。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。

自定子方面输入的功率为6.32kW,定子铜损耗为341W,转子铜损耗为237.5W,铁心损耗为 167.5W,机械损耗为45W,附加损耗为29W,试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。 5- 答: 5-4 何

答;带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值,

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)I SN 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 简述恒压频比控制方式。

答:绕组中的感应电动势是难以直接控制的, 阻抗压降,而认为定子相电压 Us ≈ Eg,则得 1SU f =常值

这是恒压频比的控制方式。但是,在低频时 Us 和 Eg 都较小,定子阻抗压降所占的份量就 2 简述异步电动机在下面四种不同的电压—频率协调控制时的机械特性并进行比较; ( 特性;

答: 转矩近似与s 成正比,机

—频率协调控制时异步电动机的机械特性:恒压频比控制的变频机械特性 基本

比较显著,不再能忽略。这时,需要人为地把电压 Us 抬高一些,以便近似地补偿定子压降。 6-

1) 恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性; (2) 基频以下电压—频率协调控制时异步电动机的机械 (3) 基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性; (4) 恒流正弦波供电时异步电动机的机械特性;

恒压恒频正弦波供电时异步电动机的机械特性:当s 很小时,

械特性是一段直线,s 接近于1 时转矩近似与s 成反比,这时,Te = f(s)是对称于原点 的一段双曲线。 基频以下电压

上是平行下移,硬度也较好,当转矩增大到最大值以后,转速再降低,特性就折回来了。 课后答案网 www.khdaw.com

而且频率越低时最大转矩值越小,能够满足一般的调速要求,但低速带载能力有些差强人意, 须对定子压降实行补偿。恒Eg /ω1 控制是通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准,可以 在稳态时达到Φrm = Constant,从而改善了低速性能,但机械特性还是非线性的,产生转 矩的能力仍受到限制。恒 Er /ω1 控制可以得到和直流他励电机一样的线性机械特性,按 照转子全磁通 Φrm 恒定进行控制,而且,在动态中也尽可能保持 Φrm 恒定是矢量控制系 统的目标,

基频以上恒压变频控制时异步电动机的机械特性:当角频率提高时,同步转速随之提高, 最大 处形

3 如何区别交—直—交变压变频器是电压源变频器还是电流源变频器?它们在性能上有 直流环节直流电源性质的不同,

。它的直流电压波形比较平直,理想情况下 是一

波形比较平直,相当于一个 恒流 如下:

( 载是异步电机,属感性负载。在中间 直流

型变压变频调速系统有一 个显

于交-直-交电流源型变压变频调速系统的直流电压可以迅速改变, 所以 输出的电流 波形

电压源型逆变器属恒压源,电压控制响应慢,不易波动,所以适于做多

台电6-4 器输出电压是方波,输出电流是近似正弦波;电流源变频器输出电流是方 的应该是正弦波电流,因为在交流电机绕组中只有通入三

转矩减小,机械特性上移,而形状基本不变。基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速。 恒流正弦波供电时异步电动机的机械特性:恒流机械特性的线性段比较平,而最大转矩 状很尖。恒流机械特性的最大转矩值与频率无关,恒流变频时最大转矩不变,但改变定 子电流时,最大转矩与电流的平方成正比。 6- 什么差异? 答:根据中间

直流环节采用大电容滤波是电压源型逆变器

个内阻为零的恒压源,输出交流电压是矩形波或梯形波。 直流环节采用大电感滤波是电流源型逆变器。它的直流电流 源,输出交流电流是矩形波或梯形波。 在性能上却带来了明显的差异,主要表现 1)无功能量的缓冲 在调速系统中,逆变器的负

环节与负载电机之间,除了有功功率的传送外,还存在无功功率的交换。滤波器除滤波 外还起着对无功功率的缓冲作用,使它不致影响到交流电网。因此,两类逆变器的区别还表 现在采用什么储能元件(电容器或电感器)来缓冲无功能量。 (2)能量的回馈 用电流源型逆变器给异步电机供电的电流源

著特征,就是容易实现能量的回馈,从而便于四象限运行,适用于需要回馈制动和经常 正、反转的生产机械。 (3)动态响应 正由

动态响应比较快,而电压源型变压变频调速系统的动态响应就慢得多。 (4)输出波形 电压源型逆变器输出的电压波形为方波,电流源型逆变器 为方波。 (5)应用场合

机同步运行时的供电电源,或单台电机调速但不要求快速起制动和快速减速的场合。采 用电流源型逆变器的系统则相反,不适用于多电机传动,但可以满足快速起制动和可逆运行

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