电力拖动自动控制系统的解答（作者：陈伯时、阮毅）
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简介：
《电力拖动自动控制系统》由陈伯时和阮毅合著，全面解析了电机学及电力拖动领域中的自动控制技术，为读者提供了深入浅出的理论与实践指导。
### 电力拖动自动控制系统知识点解析
#### 一、基础知识概览
在深入解析具体问题之前，我们首先简要回顾一下“电力拖动自动控制系统”的基本概念与原理。该系统利用电力电子技术对电机进行控制，主要用于实现对电机速度、位置或扭矩等参数的精确调节。这类系统广泛应用于工业自动化领域，例如机床控制和机器人驱动。
#### 二、关键知识点详解
##### 2-2 调速系统的调速范围与静差率计算
**知识点说明：**
- **调速范围**：指电机能够稳定运行的速度变化区间，通常表示为最高转速与最低转速的比值。
- **静差率**：衡量系统性能的重要指标之一，用来评估不同负载条件下速度稳定性。公式如下：
\[ s = \frac{\Delta n}{n_N} \]
其中，$\Delta n$ 是稳态速降，$n_N$ 是额定转速。
**例题解析：**
题目给出调速系统的调速范围为1000~100 r/min，并要求静差率$s = 2\% $。计算系统允许的稳态速降$\Delta n$：
根据公式可得：
\[ \Delta n = n_N \times s \]
代入数值，我们得到：
\[ \Delta n = 100 \times (1 - 0.02) = 98\text{ r/min} \]
##### 2-5 晶闸管整流器-电动机调速系统的性能分析
**知识点说明：**
- **晶闸管整流器**：一种将交流电转换为直流电的电力电子器件。
- **直流电机**：通过改变输入电压或励磁电流来调整速度。
**例题解析：**
1. **转速降落计算**：
在额定负载下，转速降落$\Delta n_N$ 可以用以下公式计算：
\[ \Delta n_N = \frac{C_e \cdot R \cdot I_N}{n_N} \]
代入题目给定的参数：
\[ \Delta n_N = \frac{0.2 \times 0.18 \times 305}{1000} = 0.274\text{ r/min} \]
2. **静差率计算**：
根据公式，我们有
\[ s_N = \frac{\Delta n_N}{n_N + \Delta n_N} \times 100\% \]
代入数值：
\[ s_N = \frac{0.274}{1000 + 0.274} \times 100\% ≈ 2.15\% \]
3. **满足特定静差率与调速范围要求的转速降落计算**：题目要求满足 $s = 5\%, D = 20$ 的条件。
根据公式：
\[ D = \frac{n_{max}}{n_{min}} \]
由静差率公式变形得到：
\[ \Delta n_N = n_N \left(1 - \frac{s}{D}\right) \]
代入数值，我们计算出
\[ \Delta n_N = 1000\left(1 - \frac{0.05}{20} \right) = 2.63\text{ r/min} \]
##### 2-6 晶闸管稳压电源的性能分析
**知识点说明：**
- **稳态结构**：指系统处于稳定状态时的状态。
- **比例调节放大系数、晶闸管装置放大系数和反馈系数**：这些参数决定了系统的增益和稳定性。
**例题解析：**
1. **输出电压计算**：
\[ U_d = \frac{U_{*} \cdot K_p \cdot K_s}{1 + K_p \cdot K_s \cdot \gamma } \]
代入给定的参数，我们得到
\[ U_d = \frac{8.8\times2\times15}{1+2\times15\times0.7} = 12\text{ V} \]
2. **断开反馈线时的输出电压计算**：
\[ U_d = U_{*}\cdot K_p \cdot K_s \]
代入数值，我们得到
\[ U_d =8.8\times2\times15=264\text{ V} \]
3. **减少反馈系数时的给定电压计算**：若要保持输出电压不变，需调整给定电压$U_*$。
根据公式重新计算：
\[ U_{*}=\frac{U_d(1+K_p K_s \gamma)}{K_p K_s } \
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