电拖期末知识点总结HAUT

1、1直流电机由哪几个部分组成: 定子（定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成），转子（电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中），换向器。2直流发电机的工作原理：直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。3简述直流电动机的工作原理：a、将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过。 b、电机

2、内部有磁场存在。 c、载流的转子（即电枢）导体将受到电磁力 f 的作用 f=Blia （左手定则） d、所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子以n(转/分)旋转，以便拖动机械负载。4改善换向的方法：装置换向极，正确使用电刷，安装补偿绕组。5换向的概念：直流电机的某一个元件经过电刷，从一条之路换到另一条支路时，元件里的电流方向改变，叫做换向。6单波绕组的特点：1.同极下各元件串联起来组成一条支路，支路数为1，即a=1，与磁极对数n无关2.当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极的中心线，支路电动势最大。3.电刷数等于磁极数。4.电枢电动势等于支路感应电动势5.电枢电流等于两条支

3、路电流之和。7单叠绕组和单波绕组的区别1.单叠绕组：先串联所有上层边在同一磁极下的元件，形成一条支路，每增加一对主磁极就增加一对支路，2a=2p单叠绕组并联的支路数多，每条支路中串联的元件数少，适应于较大电流，较低电压的电机。2单波绕组：把全部上层边在相同极性下的元件相连，形成一条支路。整个绕组只有一对支路，极数的增减与支路数无关，支路数2a=2.波绕组并联的支路少，每条支路中串联的元件数多，适用于较高电压，较小电流的电机。8直流电机电枢绕组的基本形式有单叠绕组，单波绕组，复叠绕组，复波绕组。9电机拖动系统主要包括：电动机，传动机构，生产机械，控制设备和电源。10电机发展的趋势：大型化，微型化

4、，新原理新工艺新材料的电机不断出现。11发电机能够自励的条件：1.发电机的主磁极必须有一定的剩磁。2.励磁绕组与电枢的连接要正确，使励磁电流产生的磁场与剩磁同方向。3.励磁回路的总电阻要小于临界电阻。12. 直流电动机可分为他励，并励，串励，复励直流电动机直流电动机的电力拖动1. 电力拖动系统组成：电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源。传动机构和工作机构称为机械负载。2. 运动方程物理意义：表明电力拖动系统的转速变化dn/dt（即速度）由电动机的电磁转矩Te与生产机械的负载转矩TL的关系决定。（1） 当Te=TL，dn/dt=0,电动机恒定转速旋转或者静止不动。（稳态或静止）（

5、2） TeTL,dn/dt0,系统加速（3） TeTL,dn/dt0，系统减速3. 转矩正负号判断：先规定某一旋转方向为正方向，当电磁转矩Te方向与旋转方向相同时，Te取正方向，反之取负号。4. 生产机械负载特性基本类型：（1） 恒转矩负载特性：指负载转矩TL与转速n无关的特性，即当转速变化时，负载转矩TL保持常值。A, 反抗性：恒值转矩总是反对运动的方向，转矩作用方向随转动方向改变而改变。B,位能性：负载转矩有固定方向，不随转速方向改变而改变。（2） 通风机负载特性：凡是按离心原理工作的机械，其负载特性转矩随着转速的增大而增大。TL=kn2（3） 恒功率负载转矩：在不同转速下，负载转矩的数值

6、与转速成反比，TL=k/n5. 他励直流电动机的机械特性：电动机在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为恒值的情况下，电动机转速n与电磁转矩Te的关系曲线n=f(Te)或电动机转速n与电枢电流Ia关系曲线n=f（Ia）.后者即转速调整特性6. 固有机械特性：电动机工作在额定电压UN、额定磁通_且电枢回路不串接任何电阻时的机械特性。，即电动机的自然机械特性。（一条稍下倾斜的直线）7. 人为机械特性：人为的改变他励直流电动机的参数或电枢而得到的特性，三种：a. 改变电压 b. 电枢回路串接电阻 c.改变磁通_8. 电力系统稳定运行：一电力拖动系统原以某速度运行，由于受外界某种短暂扰动而转速发生变化，离开

7、原来的平衡状态，若在新的运行条件下仍能够达到新的平衡状态或回到原有状态，则该系统可以稳定运行。条件：生产机械的负载特性与电动机的机械特性必须配合得当。充分：只要电动机具有下降的机械特性必要：dTe/dnEa时为发电机状态，由原动机输 入的机械功率，空载损耗消耗后，转换为电磁功率，再扣除电枢和励磁损耗 后，以电功率UI的形式输出；当 UEa时，为电动机运行状态，电源输入的功率UI， 扣除电枢和励磁铜耗后，转变为电磁功率，再扣除空载损耗后，输出机械功 率。11、单叠绕组的特点：并联支路数等于磁极数，即2a=2p；每条支路由不同的电刷引出，电刷数等于磁极数。 单波绕组的特点：同极性下各元件串联起来组

8、成一条支路，支路对数a=1，与磁极对数p无关；从理论上讲，单波绕组只需安置一对正负电刷就够了。在连接方式上，叠绕组元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上，y=yk=1；波绕组的特点是每个绕组元件的两端所接的换向片相隔较远，互相串联的两个元件相隔较远(y=yk2)。12相控整流电动机 VM 脉宽调制电动机 PWMM13、直流电动机有两个输入量 1 施加在电枢上的理想空载电压 2负载电流 前者控制输入量 后者 扰动输入量14、15、对调速系统的一般要求是：调速，稳速，加、减速。16在直流VM可逆调速系统中，有环流运行的三种方式：直流平均环流、瞬时脉动环流动态环流。17 、在直流VM系统中开环机械特

9、性中，转速与Ce、Ud0、Id、R有关。18调节直流电动机转速的方法有：调节电枢供电电压U（调压调速）减弱励磁磁通（调磁调速）、改变电枢回路电阻R（调阻调速）、自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。19调速系统稳态调速性能指标： 调速范围、 静差率、 额定速降20直流调速主要的方式：调节电枢供电电压U，减弱励磁磁通，改变电枢回路电阻21在直流VM系统中抑制电流脉动的措施主要是：增加整流电路相数、采用多重化技术、设置电感量足够大的平波电抗器6、a = b 配合控制的有环流可逆V-M系统中，转速调节器ASR 控制转速，设置 双向输出限幅电路 ，以限制 最大起制动电流 。1、 自动控制系统的动态

10、性能指标： 上升时间tr 、 超调量与峰值时间tp 、 调节时间ts 、 动态降落Cmax 、 恢复时间tv 。2、 一般来说，典型I型系统在跟随性能上可以做到 超调小 ，但 抗扰性能 稍差；典型型系统的超调量相对 较大 ，抗扰性能却 比较好 。、23电流负反馈引入的方法：1电枢回路串检测电阻 2 电枢电路接直流互感器 3交流电路接交流互感器 4采用霍尔传感器24和单闭环直流调速系统相比，双闭环直流调速系统具有更好的动态性能。最重要的是 抗扰动性能。主要是 抗负载扰动 抗电网电压扰动性能 25 转速调节器的作用 (1)使转速n跟随给定电压变化，稳态无静差。 (2)突加负载时转速调节器和电流调节

11、器均参加调节作用，但转速调节器处于主导作用，对负载变化起抗扰作用。 (3)其输出电压限幅值决定允许最大电流值。26电流调节器的作用 (1)启动过程时保证获得允许最大电流。 (2)在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压变化。 (3)电源电压波动时的及时抗扰作用，使电动机转速几乎不受电源电压波动的影响。 (4)当电动汽车电机过载、堵转时，限制电枢电流的最大值，从而起到安全保护作用。27、自动控制系统的动态性能指标：跟随性能指标 上升时间 、 超调量与峰值时间 、 调节时间 、抗扰性能指标 动态降落 、 恢复时间 。28同步电动机是的调速方法有几种？答：同步电动机的转速恒等于同步转速，所以同步电动机

12、的调速方法只有变频调速一种方法。29双闭环直流调速系统的起动过程有哪些特点？ 答：双闭环直流调速系统的起动过程有以下三个特点： （1）饱和非线性控制 （2）转速超调 （3）准时间最优控制二、名词解释1、 Tm；电力拖动系统机电时间常数。 ,其中，为电力拖动装置这算到电动机上的飞轮惯量（），为电动机额定励磁下的转矩系数（）。额定励磁下的直流电动机是一个二阶线性环节，时间常数Tm表示机电惯性，表示电磁惯性。若，则间的传递函数可以分解成两个惯性环节，若， 则直流电动机是一个二阶振荡环节，机械和电磁能量互相转换，使电动机的运动过程带有振荡的性质。2、 KI电流环开环增益。电流环开环传递函数： ， ；在

13、一般情况下，当，则，为电流环开环频率特性的截止频率，； 为电流调节器的比例系数；为电流调节器的超前时间常数；为电流反馈系数系数，为电力电子放大器的放大系数，电流调节器的超前时间常数，为电枢回路电阻，为两个小惯性环节合并成一个惯性环节的时间常数。3、 KN转速环开环增益。调速系统的开环传递函数为 。则 ，其中诶转速调节器的比例系数，为转速反馈系数，R为电枢回路电阻，为转速调节器的超前时间常数，中频宽，为电流反馈系数，为电动机在额定磁通的电动势系数，为机电时间常数，为电流环等效后的两个惯性环节合并成一个惯性环节的时间常数。4、 h；中频宽。表示了斜率为-20dB/dec的中频的宽度，是一个与性能指

14、标紧密相关的参数。.h=5时的调节时间最短，此外，h减少时，上升时间快，h增大时，超调量小，把各项指标综合起来看，以h=5的动态跟随性能比较适中。5、 tv 恢复时间：从阶跃扰动作用开始,到输出量基本恢复稳态，距新稳态值 之差进入某基准量的范围内所需的时间。6、 Tem。异步电动机 的最大转矩，又称临界转矩。当时求得。 为异步电动机电磁转矩。 最大转矩决定电动机的过载系数，当最大转矩小于过载的阻转矩时，电动机便停转。图中，为起动转矩，为额定转矩。7、 恒US/1控制方式恒控制和恒都为恒压频比控制方式，其中。因为异步电动机绕组的电动势难以直接检测和控制，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻

15、抗压降，而认为定子相电压 ，使得US/1=常值的控制方式。恒压频比又分为低频带定子电压补偿（如直线b）和不带补偿（如直线a）。（附恒压频比控制特性图）8、 PI控制PI控制即为比例-积分控制，综合了比例控制和积分控制的优点，又克服了它们的缺点，扬长避短，相互补充。比例部分能迅速响应控制作用，积分部分最终消除稳态误差。即输出稳态精度高，动态响应快。其传递函数为：,其中为PI调节器的比例放大系数，为PI调节器的积分时间常数。9、 准PI调节器在实际系统中，为了避免运算放大器长期工作时的零点漂移，常常在R1、C1两端再并接一个电阻，其值为若干M，以便把放大系数压低一些。这样就成为一个准PI调节器，系

16、统也只是一个近似的无静差调速系统。如果采用准PI调节器，其稳态放大系数为10、 准时间最优控制在设备物理上的允许条件下实现最短时间的控制称作“时间最优控制”，而在电动机起动过程中的主要阶段是第II阶段的恒流升速，它的特征是电流保持恒定。一般选择为电动机允许的最大电流Idm，以便充分发挥电动机的过载能力，使起动过程尽可能最快。这阶段属于有限制条件的最短时间控制。因此，整个起动过程可看作为是一个准时间最优控制。11、 静差率当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落nN与理想空载转速n0之比：，用百分数表示。静差率是用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定性的。对不同硬度机

17、械特性，硬度越硬，静差率越小，转速的稳定性越高；对于相同硬度的机械特性，转速越大，静差率越大，转速的稳定性越差。12、 =配合控制；为消除直流平均电流，而采取使VF和VR的触发延迟角相等的控制方式。在正组处于整流状态、为正时，强迫让反组处于逆变状态，使为负，且幅值与相等，则直流平均环流为零。按照式来控制，称作=配合控制。（：输出理想空载整流电压；：逆变电压；：正组的触发延迟角；：反组逆变角。）13、 转差功率 转差频率是定子传入转子的一部分电磁功率，与转差率s成正比。转差功率有：。（：电磁功率；：输出功率）其随着转差率的加大而增加，也就是说，转速越低转差功率越大。14、 Ud=f(Uc)特性晶

18、闸管触发与整流装置的输入输出特性。在进行调速系统的分析和设计时，可以把晶闸管触发和整流装置当作系统中的一个环节来看待。而晶闸管触发电路和整流电路的特性是非线性的。在设计调速系统时，只能在一定的工作范围内近似地看成线性环节，得到了它的放大系数和传递函数后，用线性控制理论分析整个调速系统。右图是采用锯齿波触发器移相时的特性。晶闸管触发和整流装置的输入量是，输出量是，晶闸管触发和整流装置的放大系数Ks可由工作范围内的特性斜率决定， （附上调速工作范围的图）15、 截流反馈当电流大到一定程度时才接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有转速负反馈作用控制转速。这种方法叫电流截止负反馈，简称截流反馈。用

19、于解决反馈闭环调速系统的启动和堵转时电流过大的问题。电流反馈信号。其限流原理为（附上原理图及输出特性图）16、 跟随性能在给定信号或者参考输入信号R（t）的作用下，系统输出量的变化情况叫做跟随性能，可用跟随性能指标来描述，常用的阶跃响应跟随性能指标：有上升时间tr、超调量和调节时间ts。17、 超调量，在阶跃响应过程中，超过上升时间后，输出量有可能继续增加，到峰值时间时达到最大值，然后回落。超过稳态值的百分数就是超调量，即。超调量反映系统的相对稳定性，超调量越小，系统的相对稳定性越好。18、 Cmax动态降落：系统稳定运行时，突加一个约定的标准负扰动量，所引起的输出量最大降落值一般用占输出量原

20、稳态值的百分数表示，即。19、 相角稳定裕度典型型系统相角裕度为，上式说明，截止频率 越大，系统响应越快，但相角稳定裕度越小，这也说明快速性与稳定性之间的矛盾。在典型型系统中，系统相角稳定裕度为，比T大得越多，系统的稳定裕度就越大。20、 C 为截止频率。是用来说明电路频率特性指标的特殊频率。当保持电路输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。 21、 比例控制比例控制就是在转速控制系统中加入了一个比例调节器，其输出量总是正比于其输入量的。比例控制的直流调速系统可以获得比开环调速系统硬的频率特性。图中，是比例调节器的比例放大倍数，对给

21、定信号与反馈回来的信号的偏差进行放大，得到控制电压，再经电力电子变换器的放大系数变为电枢两端的控制电压，进而实现对直流电动机转速的控制，是转速反馈系数。22、 饱和非线性控制随着ASR的饱和与不饱和，整个系统处于完全不同的两种状态，在不同情况下，表现为不同结构的线性系统，不能简单的用线性控制理论来分析整个起动过程，也不能简单的用线性控制理论来笼统的设计这样的控制系统，只能采用分段的方法来分析。AB段是两个调节器都不饱和时的静特性，, 。BC段是ASR调节器饱和时的静特性，, 。在C点为堵转状态。（附图）23、 电压系数令为PWM电压系数，则在不可逆PWM变换器中，其中为占空比，。在规定的电压范围内，电压每改变1伏，电阻的相对变化即是电压系数。由于阻值随电压升高而下降，因此电压系数总是负数。24、 环流电抗器直流平均环流可以用配合控制消除，而瞬时脉动环流却是自然存在的。为了抑制瞬时脉动环流，可在环流回路中串入电抗器，叫做环流电抗器，或称均衡电抗器。环流电抗的大小可以按照把瞬时环流的直流分量限制在负载额定电流的5%10%来设计。25、 直流平均环流对于需要电流反向的直流电动机可逆调速系统，必须使用两组晶闸管整流装置反并联线路来实现