交直流调速系统

攀钢职教中心2005～2006学年度第2学期期末考试试题科目：《交直流调速系统》适用班级：工05高电考试时间：120分钟出题人：审题人：题号一二三四五六七八九十总分总分人得分注意事项：1、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号和所在单位的名称。2、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。3、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关内容评卷人得分一、填空题：（每小题1分，共20分，）1、直流电机的机械特性是指电机的()和()之间的关系。2、电流截止负反馈是在电动机()或()时才起作用。当系统正常运行时是不起作用的。含有电流截止负反馈的调速系统具有“挖土机特性”，可起()作用。3、根据交流异步电动机的转速公式n=60f1(1-s)/p可归纳出交流电动机的三种调速方法：（），（），（）。4、三相方波交-交变频器的变频靠调节六个整流组的（）频率，变压靠调节晶闸管的（）来完成。5、转速开环的晶闸管变频调速系统中主要包括（），绝对值运算器，压-频转换器，（），脉冲输出极，（），逻辑开关等7个变频调速特有的环节。6、为了保证整流组开放时晶闸管的正常触发，交-交变频器的输出周期T必须（）电网的周期，其输出交流电频率只能在电网频率的（）以下调节。7、电力拖动控制技术是一门以被控电动机的（）为研究对象，根据生产工艺的各种要求，应用（）建立交直流调速控制系统，是生产过程实现自动化的（）学科。8、在晶闸管三相调压电路中，当负载阻抗角φ≠0º，且晶闸管控制角αφ，则导通角θ（）180º，此时电流波形是（）的。评卷人得分二、单项选择题：（每题2分，共20分）※说明：本题答案全部填在下表中：题号12345678910班级：姓名：考号：密封线内不准答题答案1、交流电的角频率ω等于（）。A、2πfB、πfC、2πt2、三相异步电动机当转差率为1时，此电动机为（）状态。A、制动状态B、同步运行状态C、启动状态3、晶闸管导通后，通电晶闸管的电流（）。A、决定于电路的负载B、决定于晶闸管的电流容量C、决定于其他因素4、稳压二极管的反向特性曲线越陡（）。A、稳压效果越差B、稳压效果越好C、稳定的电压值越高D、稳定的电流值越高5、把（）装置称为逆变器。A、交流电压升高或降低B、直流变换为交流C、直流电压升高或降低D、交流变换为直流6、晶体管串联反馈式稳压电源中，调整管起（）作用。A、放大信号B、调整管压降，使输出电压稳定C、降压D、提供较大的输出电流7、带平衡电抗器三相双反星形全控桥整流输出的平均电压UL等于（）。A、1.17U2ΦcosαB、2.34U2ΦcosαC、1.17U2Φ（1+cosα）/2D、2.34U2Φ（1+cosα）/28、转速负反馈调速系统性能（）于电压负反馈自动调速系统。A、相同B、劣C、优9、在转速负反馈系统中，若要使开环和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压要比开环时的给定电压相应提高（）倍。A、2+KB、1+KC、1/(2+K)D、1/(1+K)10、变频调速中变频器的作用是将交流供电电源变成（）的电源。A、变压变频B、变压不变频C、变频不变压D、不变不压变频评卷人得分三、判断题：（正确的划“√”，错误的划“×”，每题1分，共10分）※说明：本题答案全部填在下表中：题号12345678910答案1、晶闸管逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置。（）2、晶闸管具有正、反向阻断能力。（）3、在晶闸管可控整流电路中，导通角越大，则输出电压的平均值就越小。（）4、异步电动机最大转距与转子回路电阻的大小有关。（）5、由静差率定义可知，机械特性硬度越硬，转速降越小，静差率也就越小。（）6、自动控制系统中，电流正反馈为保护环节。（）7、在设计双闭环调速系统时，一般是先外环后内环。（）8、位置随动系统和调速系统一样都是反馈控制系统。（）9、直流电动机反接制动，当电动机转速降低至接近零时应立即断开电源。（）10、三相负载作三角形连接时，若测出三个相电流相等，则三个线电流也必然相等。（）四、简答题：（每题6分，共30分）简答题要求：根据各题的具体要求作答。1、绝缘栅双极晶体管（IGBT）有哪些特点？2、简要叙述交-交变频器与交-直-交变频器各自的特点？3、无环流逻辑控制器包括哪几个部分？4、交流调速系统与直流调速系统相比具有哪些特点？5、晶闸管变频调速系统中的主要控制环节包括哪些？评卷人得分五、计算题：（每题10分，共20分）1、龙门刨床工作台采用Z2-95型直流电动机：Pnom=60KW、Unom=220V、Inom=305A、Nnom=1200r/min、Ra=0.05Ω、Ks=30，晶闸管整流器的内阻Rrec=0.13Ω,要求D=20，S≤5％，问若采用开环V-M系统能否满足要求？若采用α＝0.012V·min/r转速负反馈闭环系统，问放大器的放大系数为多大时才能满足要求？2、三相全控桥式整流电路带大电感负载，已知三相整流变压器的二次绕组接成星形，整流电路输出Ud可以从0~220V之间变化，负载的Ld=0.2H，Rd=4Ω，试计算：1）、整流变压器的二次线电压U21。2)、晶闸管电流的平均值Itav、有效值It及晶闸管可能承受的最大电压Utm。3）、选择晶闸管型号（晶闸管电压、电流裕量取2倍）。一、填空1、转速、转矩2、启动，堵转，限流保护3、变极调速、变转差调速、变频调速4、切换，控制角α5、给定积分器、环形分配器、函数发生器6、大于、1/27、转速、自动控制理论、自动控制8、、断续二、选择1、A2、C3、A4、B5、B6、B7、A8、C9、B10、A三、判断1、√2、√3、√4、X5、√6、X7、X8、√9、√10、X四、简答1、答：绝缘栅双极型晶体管IGBT是一种由单极型的MOS和双极型晶体管复合而成的器件。它兼有MOS和晶体管二者的优点，属于电压型驱动器件。其特点是：输入阻抗高，驱动功率小；工作频率高；导通压降较低、功耗较小。IGBT是一种很有发展前途的新型电力半导体器件。在中、小容量电力电子应用方面有取代其他全控型电力半导体器件的趋势。2、答：交-交变频器一次换能，效率较高，换流方式采用电网电压换流，装置元件数量较多，元件利用率较低，输出最高频率为电网频率的1/3-1/2，电网功率因数较低，适用于大功率拖动场合；交-直-交变频器二次换能，效率略低，换流方式采用强迫换流或负载换流，装置元件数量较少，元件利用率较高，输出频率范围较宽，如用可控整流桥调压，则低频低压时电网功率因数较低，如用斩波器或PWM方式调压，则功率因数较高，适用于各种拖动装置。3、答：无环流逻辑控制器包括电平检测、逻辑判断、延时电路、连锁保护四部分4、答：交流调速系统与直流调速系统相比具有如下特点：（1）、容量大；（2）、转速高且耐高压；（3）、交流电机的体积、质量、价格比同等容量的直流电机小，且结构简单、经济可靠、惯性小；（4）、交流电动机环境适应性强，坚固耐用，可以在十分恶劣地环境下使用；（5）、高性能、高精度的新型交流拖动系统已达到同直流拖动系统一样的性能指标；（6）、交流调速系统能显著地节能。5、答：晶闸管变频调速系统中的主要控制环节包括：（1）、给定积分器，（2）、绝对值运算器，（3）、电压－频率变换器，（4）、环形分配器，（5）、脉冲输出级，（6）、函数发生器，（7）、逻辑开关五、计算题1、解：开环系统在额定负载下的转速降为ΔNnom=InomR/Ce1分因为：Ce=(Unom-InomRa)/Nnom=(220-305×0.05)/1200=0.17Vmim/r1分所以：ΔNnom=InomR/Ce=305×(0.05+0.13)/0.17=322r/min1分高速时静差率：S1=ΔNnom/(ΔNnom+Nnom)=322/(1200+322)=0.211=21.1%1分最低速为：Nmin=ΔNnom/D=1200/20=601分此时的静差率：S2=ΔNnom/(Nmin+ΔNnom)=322/（60+322）=0.84=84%1分由计算可知，开环系统不能满足控制要求。1分要满足D=20,S≤5%的要求，ΔNnom应为：ΔNnom=NnomS/[D(1-S)]=1200×0.05/[20×(1-0.05)]=3.15r/min1分只有把额定稳态速降从开环系统的ΔNop=322r/min降低到ΔNcl=3.15r/min以下，才能满足要求。若采用α＝0.012V·min/r转速负反馈闭环系统，则放大器的放大系数为：K=ΔNop/ΔNcl-1=322/3.15-1=101.21分Kp=K/(Ksα/Ce)=101.2/(30×0.012/0.17)=47.81分答：2解：1）当α=00时，整流电路的输出最大，Ud=220V.此时Ud=2.34U2Ф=1.35U2l故U2l=35.1Ud=35.1220V≈163V2分2）Id==RdUd=A4220=55A；1分Itav==31Id=31×55A≈18.33A；2分It=3/1Id=3/1×55A≈31.75A；1分Utm=2U2l=2×163V≈230V1分3）晶闸管额定值选择如下：Urm≥2Utm=2×230V=460V,取Urm=500V；1分Itav≥57.12It=57.175.31*2A=40.45A,取Itav=50A1分答：整流变压器二次线电压U2l=163V；晶闸管Itav≈18.33A、It≈31.75A及Utm≈230V；晶闸管型号为KP50-5.1分