吉林大学《机电传动与控制》导学资料2

奥鹏作业答案

吉大《机电传动与控制》FAQ（七）
第十一章直流传动控制系统

一、为什么电动机的调速性质应与生产机械的负载特性相适应？两者如何配合才算适应？
电动机在调速过程中，在不同的转速下运行时，实际输出转矩和输出功率能否达到且不超过其允许长期输出的最大转矩和最大功率，并不决定于电动机本身，而是决定于生产机械在调速过程中负载转矩及负载功率的大小和变化规律，所以，为了使电动机的负载能力得到最充分的利用，在选择调速方案时，必须注意电动机的调速性质一性产机械的负载特性要适应。
负载为恒转矩型的生产机械应尽可能选择恒转矩性质的调速方法，且电动机的额定转矩应等于或略大于负载转矩；负载为转矩恒功率型的生产机械应尽可能选用恒功率性质的调速方法，且电动机的额定功率应等于或略大于生产机械的负载转矩。
二、电流截止负反馈的作用是什么？如何选取转折电流？
电流截止负反馈的作用是过载保护。电流正反馈可改善电动机运行特性，而电流负反馈会使ΔU随着负载电流的增加而减小，使电动机的速度迅速降低。采用电流负反馈不必切断电动机的电路，只是使它的速度暂降下来，一旦过负载去掉后，其速度又会自动升起来，有利于生产。
电流负反馈可以人为地造成阻转，防止电枢电流过大而烧坏电动机，一般选取转折电流为额定电流的1.35倍，且比较电压越大，电流截止负载的转折点电流越大，比较电压小，则转折点电流小。
三、现代异步电动机调速系统如何分类？
对于三相异步电动机而言，从定子传入转子的电磁功率可分为两部分，一部分是电动机轴上的功率，另一部分是转差功率，与转差率成正比，按转差功率的处理方式可把现代异步电动机调速系统分为三类：
转差功率消耗性调速系统：全部转差功率都转换成热能的形式而消耗掉，晶闸管调速属于这一类。
转差功率回馈型调速系统：转差功率一部分消耗掉，大部分通过变流装置回馈给电网，转速越低，回馈的功率越多。线绕式异步电动机串级调速和双馈调速属于这一类。
转差功率不变型调速系统：除了不可避免的铜耗，无论转速高低，转差功率的消耗基本不变，效率很高，变频调速属于这一类。
四、积分调节器在调速系统中为什么能消除静态系统的静态误差？
由于在积分调节器系统中插入的PI调节器是一个典型的无差元件，它在系统出现偏差时动作以消除偏差。当偏差为零即静态时U=UgUf，调节作用停止，由于积分作用，调节器的输出电压UK保持在某一数值上，即Ud固定，以维持电动机在给定转速下运转，由于静态时呈现出无穷大的放大倍数，系统可以消除静态误差。
五、简述矢量变换控制的基本原理。
矢量变换控制的基本思路是以产生同样的旋转磁场为准则，建立三相交流绕组电阻，两相交流绕组电流和在旋转坐标上的正交绕组直流之间的等效关系。给固定的对称绕组通以平衡电流产生旋转磁场，如果取磁通的位置与M绕组的平面正交，就和等效的直流电动机绕组没有差别了。其中M绕组相当于励磁绕组，T绕组相当于电枢绕组。由此可见，将异步电动机模拟成直流电动机相似进行控制，就是将A、B、C静止坐标表示的一部电动机矢量变换到按转子磁通方向为磁场定向并以同步速度旋转的M－T直角坐标系上，即进行矢量的坐标变换，可以证明，在M－T直角坐标系上，异步电动机的数学模型和直流电动机的数学模型极为相似。因此，人们可以像控制直流电动机一样控制异步电动机，以获得优越的调速性能。
六、什么叫无刷直流电动机？它有什么特点？
无刷直流电动机又称为无换向器电动机，由永磁式同步电动机、磁极位置传感器和功率电子开关电路三部分组成。永磁式同步电动机的定子绕组可采用三相或多相绕织，空间上均匀分布，只要通以错开一定相位的交流电就能产生旋转磁场。其转子磁极由永久磁体构成，当定子通电时，转子受旋转磁场的牵引作同步旋转。磁极位置传感器安装于永磁式同步电动机的内部，用来检出转子磁极的当前旋转位置。无换向器，构造简单。
特点：其工作原理、特性及调速方式与直流电动机相似，根据容易不同，有晶体管电动机和晶闸管电动机。有两种不同的调速方式，分别为直流无换向器电动机调速方式和交流无换向器电动机调速方式。

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