电力拖动自动控制系统习题解析与答案

"《电力拖动自动控制系统—运动控制系统》习题答案提供了详细的解题步骤，可以帮助学习者解决关于电力拖动自动控制系统的调速、静差率计算等相关问题。" 在电力拖动自动控制系统中，调速系统的设计至关重要。题目2-2提到的调速范围是1000~100r/min，静差率s要求为2%。静差率s是指在系统满负荷运行时，实际速度与理想速度之间的偏差与理想速度的比率，它反映了系统的精度。系统允许的稳态速降可以通过以下公式计算： \[ \Delta n = s \times (N_N - n_m) \] 其中，\( \Delta n \) 是稳态速降，s是静差率，\( N_N \) 是最大转速，\( n_m \) 是最小转速。代入题目数据得： \[ \Delta n = 0.02 \times (1000 - 100) = 18r/min \] 题目2-5涉及龙门刨床的工作台调速系统。已知直流电动机的参数，包括功率、额定电压、额定电流以及电动机的电气时间常数等。转速降落（\(\Delta n\)）在电流连续时可按以下公式计算： \[ \Delta n = \frac{Ce \cdot I_N}{2 \cdot R_{total}} \] 其中，\( Ce \) 是电动机的电枢常数，\( I_N \) 是额定电流，\( R_{total} \) 是主电路总电阻。代入数据得： \[ \Delta n = \frac{2V \cdot 305A}{2 \cdot 18\Omega} = 5.274r/min \] 对于开环系统的静差率（s），它是额定转速与实际转速之差与额定转速的比率。在连续段，静差率可以表示为： \[ s = \frac{\Delta n}{n_N} \] 将数值代入，我们得到： \[ s = \frac{5.274r/min}{1000r/min} \approx 0.005274 \] 为了满足 \( s \leq 5\% \)，题目2-5的第三部分要求计算满足此条件的转速降落。设新的转速降落为 \( \Delta n_D \)，则有： \[ s_D = \frac{\Delta n_D}{n_N} = \frac{20}{100} \] 解这个方程，我们得到： \[ \Delta n_D = 200r/min \] 题目2-6涉及晶闸管稳压电源的分析。稳态结构中，输出电压 \( U_d \) 受到给定电压 \( U_u \)、比例调节放大系数 \( K_p \)、晶闸管装置放大系数 \( K_s \) 和反馈系数 \( \gamma \) 的影响。输出电压的计算公式为： \[ U_d = U_u \times (K_p \times K_s + \gamma) \] 当反馈线断开时，系统处于开环状态，输出电压只由给定电压决定，即 \( U_d = U_u \times K_p \times K_s \)。如果反馈系数减小到 \( \gamma = 5.3 \)，而输出电压保持不变，则新的给定电压 \( U_u^* \) 应满足以下关系： \[ U_u^* \times (K_p \times K_s + 5.3) = U_u \times (K_p \times K_s + 7) \] 通过解这个方程，可以找到新的给定电压 \( U_u^* \)。 这些习题答案涵盖了电力拖动自动控制系统中的关键概念，如调速系统的设计、静差率的计算以及稳压电源的分析，对于深入理解和应用这些知识非常有帮助。通过解决这些问题，学习者可以增强对电力拖动系统动态特性的理解，并能应用于实际工程中。