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6-1　对于绕线转子电动机，为什么采用串级调速比在转子电路中串电阻调速的效率高？　

6-2　当变流器中的触发角在0＜a＜p/2和p/2＜a＜p 范围内变化时，变流器分别工作在何种状态？它们的电能
　　流向有何区别？　

6-3　如何调节单相简单型和PWM型功率晶体管变频器输出电压的幅值和频率？　

6-4　当三相异步电动机采用变频调速时，在额定转速以上及以下通常分别使用何种调速方式？　

6-5　晶闸管变频器与PWM型功率晶体管变频器在结构和性能上有何区别？　

6-6　画出异步电动机的M-S曲线，说明不同转差率S的电动机特性及与转速n之间的关系。　

6-7　常用的生产机械转矩特性分为哪几类?举例说明。　

6-8　异步电动机的转速表达式是什么?常用的调速方法有几种。　

6-9　变极对数调速的原理是什么?画出一个变极对数调速的电路图。　

6-10 串电阻调速适用什么电动机？结合一个实际调速的例子说明其工作过程。　

6-11 串级调速的基本原理是什么？　

6-12 说明滑差电动机调速的原理。它有什么优缺点？　

6-13 变频调速有几种?什么叫PAM和PWM方式？　

6-14 U/f 控制的原理是什么？　

6-15 矢量控制变频器的基本原理是什么？　

题6-1 参考答案

　　对于绕线转子电动机，在转子电路中串电阻调速的方法本质上是将转差功率通过外串电阻以热能的形式损耗掉，因而其效率不高；而串级调速通过将转差频率交流电整流为直流电、再将其逆变为交流电的方式将转差功率转变为机械功率送回到电动机轴上或送回到电网，因而能量损耗相对较小，效率较高。

题6-2 参考答案

　　当变流器中的触发角在0＜a＜p/2 范围内变化时，变流器工作在整流状态。电能流向是从电网到电机；当变流器中的触发角在p/2＜a＜p 范围内变化时，变流器工作在逆变状态。电能流向是从电机到电网。

题6-3 参考答案

　　对单相简单型变频器来讲，输出电压的频率通过逆变器调节，输出电压的幅值则通过整流器来改变。而PWM型功率晶体管变频器则通过逆变电路实现对输出电压幅值和频率的同时调节。

题6-4 参考答案

　　在额定转速以上使用具有恒功率性质的超同步串级调速；在额定转速以下使用具有恒转矩性质的低同步串级调速。

题6-5 参考答案

　　多数情况下，两者均为交-直-交结构，主要由整流器、中间滤波环节、逆变器等组成。前者的开关元件采用晶闸管，通过改变逆变器中各晶闸管的导通顺序和导通触发角，来改变逆变器输出电压的频率；通过改变整流晶闸管的触发角，来改变逆变器输出电压的幅值大小。后者的开关元件采用功率晶体管（GRT），通过逆变器调节输出电压的频率和幅值大小。

　　PWM型功率晶体管变频器由于采用的是全控型开关器件，与晶闸管变频器相比，不用换流电路，主电路简单，调节速度快、系统动态性能好。

题6-6 参考答案

　　如图所示，M-S曲线分为S＜0和S≥0两种情况。其中：

　　S＜0为发电状态，这种情况下，电动机由外部力矩驱动运转，当S＜-Sk时，所需驱动转矩随转速n的降低而减小；当S＞-Sk时，驱动转矩随转速n的降低而增大。

　　S≥0为电动状态，这种情况下，电动机从电网获得能量。当S＜Sk时，电动机输出转矩随着转速n的降低而增大；当Sk＜S时，电动机在外部阻力矩的作用下，转速n急剧下降直至停转。

题6-7 参考答案

　　常用的生产机械转矩特性分为：恒转矩型、恒功率型、风机型。

　　所谓恒转矩负载，是指负载转矩TL与转速n无关，无论转速n如何变化，TL始终保持为常数，一般机床的进给运动负载即为恒转矩型机械特性。

　　所谓恒功率负载，就是当转速n变化时，负载功率基本不变（TLn＝常数），车床系统的主运动负载即为恒功率型机械特性。

　　所谓风机型负载，就是负载转矩的大小基本上与转速的平方成正比（TL＝Kn2），一般水泵、油泵、通风机和螺旋桨负载等都属此类。

题6-8 参考答案

　　异步电动机的转速表达式为 n＝60f1(1－S)/p。可以看出，常用的调速方法有：改变电源频率f1、改变定子绕组极对数p、改变转子转差率S调速三种方法。

题6-9 参考答案

　　原理：通过改变异步电动机的绕组极数来改变其同步转速，通常的做法是：把定子绕组的每相绕组中的半相绕组的电流改变方向，使电动机的极对数成倍变化，从而使电动机的运行转速接近成倍变化。变极对数调速的电路图参见课件图6-15、图6-16。

题6-10 参考答案

　　串电阻调速适用于绕线式异步电动机。实例略

题6-11 参考答案

　　绕线式异步电动机串级调速的原理是：在转子电路中串入一个频率与转子电势频率f2相同，相位和转子电势E20相反的附加电势EF去吸收转差能量，以调节异步电动机的转速。从效果上看，这个电势起着和附加电阻一样的作用，但EF吸收的能量被回馈到电网中，因而效率较高。

题6-12 参考答案

　　调速原理：异步电动机转速（即离合器的输入转速）不变，由晶闸管控制装置控制离合器励磁绕组的电流，通过改变这一电流来调节离合器的输出转速。

　　这种方法的特点是：结构简单、运行可靠、维护方便、加工容易、能平滑调速。其缺点是必须增加电磁转差离合器设备，而且调速效率比较低。

题6-13 参考答案

　　变频调速有："交-直-交"变频、"交-交"变频和矢量控制等。

　　PAM方式即脉冲幅度调制，是一种在整流电路部分对输出电压（电流）的幅值进行控制，而在逆变电路部分对输出频率进行控制的控制方式。

　　PWM方式即脉冲宽度调制，是一种在逆变环节按一定的规则控制脉冲宽度从而控制逆变电路输出电压大小和频率的控制方式。

题6-14 参考答案

　　U/F控制的原理就是在变频调速过程中，保持U1/f1＝常数，是三相异步电动机变频调速时常采用的一种控制方式，这种控制方式近似恒磁通控制方式。既在调速过程中，保持主磁通不变，避免电动机功率因素下降、铁心损耗增加等现象，还可以保证调速过程中电动机的过载能力保持不变。

题6-15 参考答案

　　矢量控制的基本原理是：将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量Im和产生转矩的电流分量I2，然后像控制直流电动机的励磁电流和转矩电流那样对Im、I2实施控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，因此称为矢量控制方式。