习题解答（供参考） 习题二
2.2 系统的调速范围是1000~100rmin，要求静差率s=2%，那么系统允许的静差转速降是多少？ 解：?n?nnsD(1?s)?1000?0.02(10?0.98)?2.04rpm
系统允许的静态速降为2.04rpm。
2.3 某一调速系统，在额定负载下，最高转速特性为n0max?1500rmin，最低转速特性为
n0min?150rmin，带额定负载时的速度降落?nN?15rmin，且在不同转速下额定速降
不变，试问系统能够达到的调速范围有多大？系统允许的静差率是多少？
解：1）调速范围 D?nmaxnmin(均指额定负载情况下）
nmax?n0max??nN?1500?15?1485 nmin?n0min??nN?150?15?135 D?nmaxnmin?1485135?11
2) 静差率 s??nNn0?15150?10%
2.4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V，IN=378A，nN=1430r/min，Ra=0.023Ω。相控整流器内阻Rrec=0.022Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少？？
解：Ce?(UN?INRa)nN?(220?378?0.023)1430?0.1478Vrpm ?n?INRCe?378?(0.023?0.022)0.1478?115rpm
D?nNS[?n(1?s)]?1430?0.2[115?(1?0.2)]?3.1 D?nNS[?n(1?s)]?1430?0.3[115?(1?0.3)]?5.33
2.5 某龙门刨床工作台采用V-M调速系统。已知直流电动机
PN?60kW,UN?220V,IN?305A,nN?1000rmin，主电路总电阻R=0.18Ω,Ce=0.2V
?min/r,求：
（1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落?nN为多少？ （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率SN多少？
（3）若要满足D=20,s≤5%的要求，额定负载下的转速降落?nN又为多少? 解：(1)?nN?IN?RCe?305?0.180.2?274.5r/min (2) SN??nNn0?274.5(1000?274.5)?21.5% (3) ?n?nNS[D(1?s)]?1000?0.05[20?0.95]?2.63r/min
2.6 有一晶闸管稳压电源，其稳态结构图如图所示，已知给定电压Uu?8.8V、比例调节器放大系数KP?2、晶闸管装置放大系数KS?15、反馈系数γ=0.7。求：（1）输出电压Ud；（2）若把反馈线断开，Ud为何值？开环时的输出电压是闭环是的多少倍？（3）若把反馈系数减至γ=0.35，当保持同样的输出电压时，给定电压Uu 应为多少？
解：（1）Ud?KpKsUu(1?KpKs?)?2?15?8.8(1?2?15?0.7)?12V (2) Ud?8.8?2?15?264V,开环输出电压是闭环的22倍
(3) Uu?Ud(1?KpKs?)KpKs?12?(1?2?15?0.35)(2?15)?4.6V
2.7 某闭环调速系统的调速范围是1500r/min~150r/min，要求系统的静差率s?5%，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？
解： 1）D?nNs/?nN?1?s?
****10?1500?2%/?nN?98%
?nN?1500?2%/98%?10?3.06r/min
2）K??nop/?ncl?1?100/3.06?1?31.7
2.8 某闭环调速系统的开环放大倍数为15时，额定负载下电动机的速降为8 r/min，如果将开环放大倍数提高到30，它的速降为多少？在同样静差率要求下，调速范围可以扩大多少倍？
解： ?nop??1?K??ncl??1?15??8?128 如果将开环放大倍数提高到30, 则速降为：
???ncl??nop/?1?K??128/?1?30??4.13rpm
在同样静差率要求下，D可以扩大?ncl1/?ncl2?1.937倍
2.9 有一V-M调速系统：电动机参数PN=2.2kW, UN=220V, IN=12.5A, nN=1500 r/min，电枢电阻Ra=1.5Ω，电枢回路电抗器电阻RL=0.8Ω，整流装置内阻Rrec=1.0Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。
（1）计算开环系统的静态速降Δnop和调速要求所允许的闭环静态速降Δncl 。 （2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。
（3）调整该系统参数，使当Un*=15V时，Id=IN，n=nN ，则转速负反馈系数 α应该是多少？ （4）计算放大器所需的放大倍数。 解：（1）
n??UN?IN?Ra?/Ce?Ce??220?12.5?1.5?/1500?201.25/1500?0.134Vmin/rn??UN?IN?R??/Ce??nop?IN?R?/Ce?12.5?3.3/0.134?307.836r/min
?nN?nNs/?D?1?s???1500?10%（/20*90%）?8.33r/min 所以，?ncl?8.33r/min （2）
??（3）（4）n?KpKsUn?IdR/?Ce?1?K???KUn/??1?K???IdR/?Ce?1?K???
????K???nop/?ncl??1?307.836/8.33?1?35.955
1500???35.955?15/??1?35.955??????12.5?3.3/?0.134?1?35.955????
???0.0096Vmin/r
可以求得，Kp?K*Ce35.955*0.134??14.34 Ks*?35*0.0096也可以用粗略算法：
?Un*Un15??0.01 ?Un??n，??n1500Kp?KCe/Ks?，Kp?35.955?0.134/?35?0.01??13.76
2.10 在题2.9的转速负反馈系统中增设电流截止环节，要求堵转电流Idbl?2IN，临界截止电流Idcr?1.2IN，应该选用多大的比较电压和电流反馈采样电阻？要求电流反馈采样电阻不超过主电路总电阻的1/3 ,如果做不到，需要增加电流反馈放大器，试画出系统的原理
图和静态结构图，并计算电流反馈放大系数。这时电流反馈采样电阻和比较电压各为多少？ 解：（1） Idbl?2IN?25A，Idcr?1.2IN?15A
Idcr?Ucom/Rs?15?Ucom/Rs
*Ucom?15?1.5?22.5V Idbl?Un?Ucom/Rs?25??15?Ucom?/Rs?Rs?1.5?，
??（2）
(R?/3)??1.0?1.5?0.8?/3?1.1?,不符合要求，取Rs?1.1?,Rs?(R?/3)需加电流反馈放大器
由于需要的检测电阻值大，说明要求的电流信号值也大。要同时满足检测电阻小和电流信号
大的要求，则必须采用放大器，对电流信号进行放大。为此， 取Rs?1.1?，则Ucom?Idcr?Rs?15?1.1?16.5V
（3） 当Id?Idcr时，有
*n?KpKsUn/Ce?1?K??KpKsKi?RsId?Ucom?/Ce?1?K???RId/Ce?1?K?????*KpKsUn??KiUcom/?Ce?1?K???R?KpKsKiRsId/?Ce?1?K???????????
当n=0时，
**Idbl?KpKs?Un?KiUcom?/?R?KpKsKiRs???Un?KiUcom?/KiRs
25??15?16.5Ki?/1.1Ki?Ki?15/?22.5?13.5??1.36
222.11在题2.9的系统中，若主电路电感L=50mH，系统运动部分的飞轮惯量GD=1.6Nm，
整流装置采用三相零式电路，试判断按题2-9要求设计的转速负反馈系统能否稳定运行？如要保证系统稳定运行，允许的最大开环放大系数是多少？
电力拖动自动控制系统运动控制(四版)课后习题答案,基本全
