问答题 有一V-M调速系统,电动机参数为PN=2.2kW,UN=220V,IN=12.5A,nN=1500r/min,电枢电阻Ra=1.2Ω,整流装置内阻Rrec=1.5Ω,触发整流环节的放大倍数Ks=35。若主电路电感L=50mH,系统运动部分的飞轮惯量GD2=1.6N?m2,整流装置采用三相桥式电路,试判断要求满足调速范围D=20、静差率s≤10/%的转速负反馈系统能否稳定运行?如果保证系统稳定运行,允许的最大开环放大系数K是多少?
【正确答案】由n_{N}=\frac{U_{N}-I_{N}R_{a}}{C_{e}}得
   C_{e}=\frac{U_{N}-I_{N}R_{a}}{n_{N}}=0.137V?min/r
   △n_{op}=\frac{I_{N}R_{\sum }}{C_{e}}=\frac{12.5×(1.5+1.2)}{0.137}r/min=246.4r/min
   △n_{cl}=\frac{n_{N}s}{D(1-s)}≤\frac{1500×0.1}{20×0.9}r/min=8.33r/min
   \alpha =\frac{U_{n}^{*}}{n_{N}}=\frac{15}{1500}V?min/r=0.01V?min/r
   由K=KpKsα/Ce,得Kp=KCe/Ksα,K=\frac{△n_{op}}{△n_{cl}}-1=\frac{246.4-1}{8.33}-1=28.6。
   计算系统中各环节的时间常数:
   电磁时间常数T_{L}=\frac{L}{R}=\frac{0.05}{1.2+1.5}s=0.0185s
   机电时间常数T_{m}=\frac{GD^{2}}{375C_{e}C_{m}}=\frac{16×(1.2+1.5)}{375×0.137×\frac{30}{\pi }×0.137}
   三相桥式整流电路,晶闸管装置的滞后时间常数为Ts=0.00167s。
   为保证系统稳定,开环放大系数应满足的稳定条件为
   T_{s}=0.00167s,K<\frac{T_{m}(T_{1}+T_{s})}{T_{1}T_{s}}
   代入数据后K<42.5,即如果保证系统稳定运行,允许的最大开环放大系数为42.5,上面我们计算出若要满足调速范围D=20,转差率s≤10/%,K=28.6,它小于42.5,所以系统能够稳定运行。
【答案解析】