s??nn0min?297.750?297.7?85.61%
(2)当 D=30,S=10% 时计算系统允许的稳态速降
?ncl?nNSD(1?S)?1500*0.130(1?0.1)?5.56r/min
(3)K??nop?ncl?1?297.75.56?1?52.54
求取?的方法同1-10 可得?=0.00652V?min/r Kp?K?KS/Ce?52.540.00652*35/0.131 ?30.16(取30)(4)改为电压负反馈有静差调速系统
闭环转速降落为:
?ncl?INRrecCe(1?K)?IN(Ra)Ce?15.6?10.131(1?52.54)?15.6?1.50.132?2.224?178.6?180.825rmin当调速D
范围不变时静差率为:
scl?D?nNnN?D?nN?30?180.81500?30?180.8?100%?78.35%
显然比速度反馈系统在调速范围不变的情况下静差率大的多,但比无反馈系统静差率小了 1-15 在题1-10的系统中,若主电路电感L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量
GD2?1.6Nm,整流装置采用三相零式电路,试判断按题1-10要求设计的转速负反馈系统
2能否稳定运行?如果保证系统稳定运行,允许的最大开怀放大系数K是多少?
电磁时间常数 Tl?机电时间数
Tm?GDR375*CeCT2LR?0.052.7?0.0185S
?375?0.01367?1.6?2.7303.14?0.0645
(或9.55)?0.01367TS?0.0033S3(查表全波为0.00167)
K?Tm?Tl?Ts??TsTlTs2?0.0645?0.0185?0.00333??0.0033320.0185?0.00333?23.1
在1-10题中K?28.64如要系统稳定须保证K?23.1则系统不稳定。
如要系统稳定,允许的最大的开环放大系数为K?23.1但调速范围不满足了
16.为什么用积分控制的调速系统是无静差的?在转速负反馈调速系统中,当积分调节器的输入偏差电压?U?0时,调节器的输出电压是多少?它取决于那些因素?
*答: 使用积分控制时可以借助积分作用,使反馈电压Un与给定电压Un相等,即使?Un为零UC一样
有输出,不再需要?Un来维持UC,由此即可使输出稳定于给定值使调速系统无静差。 当?Un?0时调节器的输出为电压UC,是对之前时刻的输入偏差的积累。
它取决于?Un的过去变化,当?Un为正UC增加,当?Un为负UC下降,当?Un为零时UC不变。
17.在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度是否还受给定电源和测速发电机精度的影响?试说明理由;
答: 在无静差转速单闭环调速系统中,转速的稳态精度同样受给定电源和测速发
电机精度的影响。无静差转速单闭环调速系统只是消除了误差,使输出的转速基本稳定于给定的转速。但是,这种系统依然属于反馈控制系统,只能抑制被反馈环包围的前向通道上的扰动,对于其他环节上的精度影响无可奈何。
18.采用比例调节器控制的电压负反馈系统,稳态运行时的速度是否有静差?为什么?
试说明理由;
答:有静差。电压负反馈系统中是在转速较高时,
Cen?IaRa?Ud0忽略了转速的降落认为 电枢电压正比于转速,而实际上是电
枢电压无静差,从公式中可以看出速度的降落是不能消除的。
因为调节器的输出是电力电子变换器的控制电压UC?KP?Un。
所以只要电动机在运行,就必须有控制电压UC,因而也必须有转速偏差电压?Un。
第二章 习题答案
2-1在转速、电流双闭环调速系统中,若改变电动机的转速,应调节什么参数?改变转速调节器的放大倍数Kn行不行?改变电力电子变换器的放大倍数Ks行不行?改变转速反馈系数?行不行?若要改变电动机的堵转电流,应调节系统中的什么参数?
答:改变转速,调节给定电压Un,改变转速调节器放大倍数Kn 不行,改变Ks也不行,改变?行。改变堵转电流调节电流反馈系数?.
2-2转速、电流双闭环调速系统稳态运行时,两个调节器的输入偏差电压和输出电压各是多少?为什么? 答:两个调节器的输入偏差电压均为0,如果不为0则Uc和Ui继续变化,就不是稳态。
**
转速调节器的输出电压为:U*i??Id电流调节器的输出电压为:Uc?UdoKs?Ce?Un/??RIdKs*
2-3如果转速、电流双闭环调速系统中的转速调节器不是PI调节器,而改为P调节器,对系统的静、动态性能将会产生什么影响?
答:稳态精度变差,但跟随性和抗干扰能力都不会得到改善,使系统成为不稳定系统。 答:静特性 1)闭环系统的静特性变软 2)存在静差率相对较大。
动特性:跟随性和抗干扰能力不会得到改善,动态稳定性降低,而快速性却提高了。
2-4试从下述五个方面来比较转速、电流双闭环调速系统和带电流截止环节的转速单闭环调速系统: (1) 调速系统的静态特性; (2) 动态限流性能; (3) 起动的快速性;
(4) 抗负载扰动的性能;
(5) 抗电源电压波动的性能;
答:(1)单闭环:在系统稳定时实现转速无静差。 双闭环:可实现转速无静差和电流无静差。
(2)单闭环:只能在超过临界电流Idcr后,限制电流冲击 双闭环:电流调节器通过电流反馈系数?随时调节控制电流 (3)单闭环:快、不平稳
双闭环:起动快、平稳 (4)单闭环:差
双闭环:强、靠ASR
(5)单闭环:差
双闭环:由电流内环ACR及时调节
2-5在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器均采用PI调节。当系统带额定负载运行时,转速线突然断线,系统重新进入后,电流调节器的输入偏差电压?Ui是否为零?为什么?
答:转速和电流调节器的输出达到饱和为止,电流调节器的输入偏差电压?Ui不为零,因为稳定后电流反馈依然为Ui??Id只能增加电动机的 转速达到新的平衡Udom?Cenmax?RId
2-6在转速、电流双闭环调速系统中,转速给定信号Un未改变,若增大转速反馈系数?,系统稳定后转速
*反馈电压Un是增加、减少还是不变?为什么?
答:Un不变。因为?增大,在达到新的稳定运行时,依然要是无静差系统,系统的转速下降,在达到同样的Un时稳定运行。
2-7在转速、电流双闭环调速系统中,两个调节器ASR、ACR均采用PI调节器。已知参数:电动机:
PN?3.7KW;UN?220V,nN?1000r/min电枢回路总电阻R=1.5? ,设Unm?Uim?Ucm?8V,电枢
**
回路最大电流Idm?40A,电力电子变换器的放大系数Ks?40。试求: (1) 电流反馈系数?和转速反馈系数?;
(2) 当电动机在最高转速发生堵转时的Udo、Ui*、Ui、Uc值。 解:(1)电流反馈系数 ??UimIdmUnmnmax**?840?0.2V/A
转速反馈系数 ???81000?0.008V?min/r
(2)Ui*??Idm?0.2?40?8V
*??8V(负反馈) Ui??Uim 由于堵转电流 n=0
Udo?Ce?n?IdR?IdmR?40?1.5?60VUc?UdoKs?6040?1.5V
*2-8在转速、电流比闭环调速系统中,调节器ASR,ACR 均采用PI调节器。当ASR输出达到Uim?8V时,
主电路电流达到最大电流80A。当负载电流由40A增加到70A时,试问: (1)Ui应如何变化? (2)Uc应如何变化? (3)Uc值由哪些条件决定?
解:(1)Ui应增加。因为当负载电流由40A增加到70A时Ui增加,Ui是确定的。
??****Ui*Idm?880?0.1V/A
Ui??Id?0.1?40?4VU**i??Id?0.1?70?7V
Id由40A 增加到70A时,Ui由4V增加到7V
(2)Uc略有增加。因为Uc?Ks?Ud0?Cen?RId;Id的增加使Ud0增加,使得Uc增加 (3)Uc 由n和Id决定。Uc?Ud0/Ks?
Cen?RIdKs
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