1、 交直流 电机调速 考试 重点 一、 填空题（每空 1 分） 1. 调速有两种含义 变 速 、 稳 速 。 2. 按电动机调速方法分类，常见的交流调速方法有 变极对数调速 、 变压变频调速 、 降电压调速 、 转差离合器调速 、 转子串阻调速 、 绕线式电机串级调速等 。 3. 在 PWM M 系统实现电动机平滑调速的方法有 定频调宽法 、 调宽调频法 、定宽调频法 。 4. 位置随动系统的输出量 跟随 输入量的变化而变化。 5. 感应同步器是一种感应式角度或 位移 检测元件，分为旋转式和直线式两种。 直线式感应同步器 定尺 、 滑尺 组成。 6. 晶闸管调压器的控制方式有 通断控制 、 相位
2、控制 。 7. SPWM 中的调制波信号采用 正弦波 、载波信号采用 三角波 。 8. 交直交通用型变频器通常采用调整 调制波的幅值 改变输出电压的幅值，调整 调制波的频率 改变输出电压的频率。 9. 无换向器电动机可用作 直流 调速，还可用作 交流 调速。 10. V-M 调速控制系统电流断续时机械特性特点： 理想空载转速升高 、 机械特性变软 。 11. 普通交流异步电动机采用变频调速，当长期处于低频下运转时电机的温升与长期在额定频率下电机温升相比 较高 ；原因是 变频调速属于转差功率不变型而低频时电机冷却风扇速度慢了 。 12. 位置随动系统 由 位置检测器 、 电压比较放大器 、 可逆
3、功率放大器 、 执行机构四大部分组成。 13. 直流电动机的调速方法有 调电枢电压 、 调励磁磁通 、 改变电枢附加电阻 。 14. 变频调速过程中，按载波比的不同，控制方式分为 同步控制 、 异步控制 、 分段同步控制 。 15. 位置随动系统常用的检测装置有 自整角机 、 旋转变压器 、 感应同步器 、 光电编码器 、 磁尺 。 16. 调压调速即通过调节通入异步电动机的 三相交流电压大小 来调节转子转速的方法。理论依据来自异步电动机的 机械特性 方程式 。 17. 晶闸管调压器的控制方式有 通断控制 、 相位控制 。 18. 变频调速时，基频以下属于 恒 转矩调速 性质，基频以上属于 恒
4、功率调速 性质。 19. 调压调速适用于 风机 、 泵类 负载。 20. SPWM 称为 正弦波脉宽调制 。 21. 无刷直流电动机调速系统属于 同步电动机 电动机调速系统范畴，其转子采用永磁体 ，用 逆变器 和 转子位置检测器 组成的电子换向器取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷。 22. 改变双闭环调速系统的转速应调节 给定电压 。 23. 按转差功率的不同分类，变频调速属于 PS 不变型 ，调压调速属于 PS 消耗型 ，串极调速属于 PS 回馈型 。 24. 电压型变频器中制动电路的作用是将 再生 功率消耗，以免直流电路 直流电压（泵 升电压） 电压过高。 25. 矢量控制变频器与 VV
5、VF 变频器相比主要特点 动态的高速响应 、 低频转矩增大 。 26. 变频器主要 （按过程） 分为 交 交 、 交 直 交 两大类。 27. 调压调速要获得实际应用必须具备 稳定性高 、 调速范围大 两个条件。 28. 异步电动机调压调速的方法一般有四种： 自耦调压器 、 饱和电抗器 、 晶闸管交流调压器 、 全控新型调压器。 29. 对于绕线式异步电动机，可以在其转子回路串入电阻来减小电流，从而减小电磁转矩 ，进而减小转速。 30. 电气串级调速 系统具有 近似恒转矩 的机械特性。机械串级调速系统具有 近似恒功率 的机械特性 31. 如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都
6、能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁场变化，按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于 恒转矩调速 性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于 恒功率调速 性质。 32. 在基频以上变频调速时，由于频率提高而电压不变， 气隙磁通 必减弱，导致转矩的减小，但转速升高了，可以认为输出功率基本不变。所以基频以上变频调速属于 弱磁恒功率调速 性质。 二、 简答题（每题 10 分） 1. 如果转速负反馈 系统的反馈信号线断线（或者反馈信号线的极性接反）在系统运行中或起动时会有什么结果？ 答：反馈信号线断线：起动时断线，为开环状态，可加速起动过程（ 2 分）；运行中断线，会造成系
7、统的不稳定，带载时使机械特性变软（ 2 分）。 反馈信号线接反：起动过程加快，由负反馈转为正反馈（ 2 分）；使系统不稳定，易产生振荡（ 2 分）；当输入给定信号为零后，电动机仍然转（ 2 分）。 2. 转速、电流双闭环直流调速系统中的电流调节器、转速调节器各有何作用？ 答：电流调节器作用：限制最大电流（过大的起动电流、过载电流），并使过载时（达到允许最 大电流时）实现很陡的下垂机械特性（ 2 分）；起动时，能保持电流在允许最大值，实现大恒流快速起动（ 2 分）；能有效抑制电网电压波动对电流的不利影响（ 2 分）。 转速调节器作用：能有效消除转速偏差，保持转速恒定（ 2 分）；当转速出现较大偏
8、差时，它能迅速达到最大输出电压，输送给电流调节器，使电流迅速上升，实现快速响应（ 2 分）。 3. PWM 变换器的开关频率对系统性能有何影响？如何选择？ 答： PWM 变换器的开关频率越高，电枢电流的脉动也越小，而且也容易连续，从而能提高调速系统低速运行的平稳性（ 2 分）；同时电流脉动小，电动机的附加损耗也小（ 2 分）；随着开关频率的提高，功率开关器件的动态损耗便会成正比的增加（ 2 分）。 为保证电流连续，开关频率应大于其临界频率 fcr（ 2 分）；为保证系统的损耗为最低，开关频率小于其最佳开关频率 fop（ 2 分）。 4. 基频以下和基频以上变频调速的机械特性有何特点？ 答：基频
9、以下采用恒压频比控制方式（ 2 分），当改变频率时机械特性基本是平行移动的（ 1 分），最大转矩随着频率的降低而减小（ 1 分）。当频率很低时，转矩太小，将限制带负载能力（ 1 分），应采用适当提高电源电压的方法来提高带负载的能力（ 1 分）。 基频以上 采用电压维持额定值，调频的变频调速方式（ 2 分）；其最大转矩将随频率的升高而减小，呈恒功率调速的特点（ 2 分）。 5. 试述异步电动机采用矢量变换的思想。 答：矢量变换的基本思想是：通过数学的变换方法，把交流三相绕组 U、 V、 W中的电流 WVUiii、变换到两相静止绕组 、中的电流 、（ 2 分） ，再由数学变换，把 、变换到两相旋转
10、绕组 M、 T 中的直流电流 tmII、（ 2分）。实质上就是通过数学变换把三相交流电动机的定子电流分成两个分量（ 2分），一个用来产生旋转磁动势的励磁分量 Im，另一个是用来产生电磁转矩的转矩分量 It（ 2 分）。即，通过坐标和数学变换，把异步电动机等效为一台直流电动机（ 2 分） 6. 为什么 PI 调节器构成的调速系统称为无静差调速系统，有何特点？ 答：因为积分控制不仅靠偏差本身，还能靠偏差的积累产生控制电压来实现静态无偏差（ 4 分）。 U 0 时输出电压将维持原值（整定值）不变（ 2 分）。它结合了比例调节器快速控制和积分调节器实现无静差的特点（ 2 分），解决了动态稳定性和快速性
11、与静态精度之间的矛盾（ 2 分）。 7. 给定电源和反馈检测元件的精度是否对闭环调速系统的稳态精度有影响？为什么？ 答：有影响（ 4 分）。闭环系统对检测元件和给定环节本身的扰动无抑制能力（ 3分），只能抑制被反馈环包围的加在系统前向通道上的扰动作用（ 3 分）。 8. 位置随动系统与传动系统相比各有何特点？ 答：位置随动系统与传动系统一样都是反馈控制系统，通过对系统的输出量和给定量进行比较而组成闭环控制，控制原理相同（ 2 分）。传动系统的给定量是恒值，不管外界扰动情况如何，都希望输出量能够稳定，强调的是系统的抗干扰性能（ 2 分）。位置随动系统的位置指令是经常变化的，是一个随机变量，要求输
12、出量准确跟随给定量的变化（ 2 分），输出响应快，灵 活性、准确性是位置随动系统的主要特征（ 2 分）。它比传动系统增加了位置信号检测装置，结构上比传动系统复杂（ 2 分）。 9. 在晶闸管交流调压调速电路中，采用相位控制和通断控制各有何优缺点？适用于何种场合？ 答：在晶闸管交流调压调速电路中，采用相位控制时，输出电压较为精确、调速精度高，快速性好，低速时转速脉动较小，但会产生谐波，对电网造成污染，常用于中、小功率、调速精度与稳定性要求 较高的场合。（ 5 分）采用通断控制时，不产生谐波污染，但电动机上电压变化剧烈，转 速脉动较大，常用于大容量、热惯性时间常数大、调速范围小的场 合。 10.
13、直流脉宽伺服系统中，当电动机停止不动时，电枢两端是否还有电压，电路中是否还有电流？为什么？ 答：双极式可逆 PWM 变换器，电机不动表示电枢两端平均电压为零，不产生转矩（ 3 分）。但电枢两端还存在瞬时电压和电流（ 3 分）。好处是使电动机带有高频的微振，消除正、反向时的静摩擦死区（ 4 分） 11. 按电动机的能量转换不同，可以将交流调速系统分成哪几大类，常用的调速方法，又分别属于哪类？ 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 ： 1）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
14、热能消耗在转子回路中，上述的第、三种调速方法都属于这一类； 2）转差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流装置馈出或馈入，转速越低，能馈送的功率越多，上述第种调速方法属于这一类 ; 3）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，转差功率基本不变，因此效率更高，上述的第、两种调速方法属于此类。 12. 下图是基频以下不同电压频率协调控制方式 时的机械特性，请简要分析这几种控制方式的特性。 答：（ 1）恒压频比（ Us/W1=恒值）控制最容易实现，它的变频机械特性基本行是平行下移，硬度也比较好，能够满足一般的调速要
15、求，但低速大载能力有限，须对定子压降实行补偿 （ 2）恒 Eg/W1 控制是通常对恒压频比控制实现电压补偿的标准，可以在稳态时达到 恒值，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。 （ 3）恒 Er/W1 控制可以得到和直流他励电动机一样的线性机械特性，按照转子全磁通 恒定进行控制即的 Er/W1=恒值，在动态中也尽可能保持 恒定是矢量控制系统所追求的目标，当然实现起来比较复杂。 13. 请简述 PWM 变压变频器的应用及其特点。 答： PWM 变压变频器的应用之所以如此广泛，是由于它具有如下的一系列优点：（ 1）结构简单，驱动电路简单，效率高（ 2）调速范围增加，
16、稳态性能提高（ 3）逆变器同时实现调压和调频，动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响，系统的动态性能提高。（ 4）采用不可控的二极管整流器，电源侧功率因素较高，且不受逆变输出电压大小的影响。 14. 为什么说风机和泵类负载适合交流调压调速？ 答：从调速范围来看 :对 于恒转矩负载 ,调压调速的调速范围很窄 ,而对于风机泵类负载 ,调压调速可以得到较宽的调速范围 。 15. 改变双闭环系统的转速应调节什么参数，若要改变系统的启动电流调节什么参数？ 答： 在基速以下，通过改变电枢电压调速，在基速以上，通过弱磁升速 16. 双闭环电流系统稳定运行时，电流反馈线断线，系统能否正常工作？若电机突然失磁，对系统有何影响？ 答： （ 1）系统已不能正常工作。因为此时电流环断开，系统已经失去了对电流的控制。 （ 2）考虑到电动机失磁的实际情况，其内部尚有一定剩磁，故这种情况相当于电动机 的励 磁扰动，其来自于前向通道，故系统可以抵抗，因此电动机不会飞车，稳态时转速不变。 17. 直流调速系统传大电感作用是什么？ 答 ： 那是平波电抗器，起滤波 作用 。
