单选题
晶闸管-电动机构成直流调速系统,轻载或小电流断续时,使输出电压,因而理想空载速度 ( )
A
不变变大
B
变大变大
C
变小变小
D
变大变小
答案解析
正确答案:B
解析:
本题考查晶闸管-电动机(即晶闸管整流供电的直流电动机)调速系统中,轻载或小电流断续导通工况对输出电压及理想空载转速的影响。
一、核心概念解析:
1. **晶闸管整流电路的输出特性**
晶闸管整流器(如单相或三相半控/全控桥)带直流电动机负载时,其输出电压不仅取决于控制角α,还受负载电流连续性影响。当负载较重、电流较大时,电感(主要是电动机电枢电感和可能附加的平波电抗器)足以维持电流连续,此时输出电压波形较完整,平均输出电压为:
U_d = U_{d0} cosα(以全控桥为例,忽略换相压降)
该关系近似线性,机械特性较硬。
2. **断续导通状态(轻载/小电流)**
当负载转矩很小(轻载)、电枢电流幅值低、且电感不足以维持电流连续时,晶闸管导通后电流上升但未达下一个晶闸管触发时刻便已衰减至零,出现电流断续。此时:
- 每周期内实际导通时间缩短;
- 输出电压波形中出现较多“缺口”,平均输出电压U_d比连续情况下的理论值显著升高(注意:不是降低);
- 原因在于:断续时,晶闸管仅在电源电压瞬时值高于反电势E且高于导通阈值时才导通,导通起始点提前(等效于有效控制角α减小),导致整流平均电压抬高;
- 更准确地说,在相同触发角α下,断续时的U_d > 连续时的U_d;若要维持相同电枢电压,需增大α(即增大触发延迟),但题目默认控制角α保持不变,故轻载断续将导致U_d升高。
3. **理想空载转速n₀的定义**
直流电动机的理想空载转速指电枢电流I_a = 0(即电磁转矩T = 0)时的转速,由电势平衡方程决定:
E = C_e Φ n₀ = U_d − I_a R_a ≈ U_d(因I_a → 0)
故 n₀ = U_d / (C_e Φ)
在励磁Φ恒定(他励或并励且励磁不变)前提下,n₀与整流器输出平均电压U_d成正比。
二、逻辑推导:
- 轻载 → 电枢电流小 → 电感无法维持连续导通 → 出现电流断续;
- 断续状态下,相同触发角α对应的平均输出电压U_d升高;
- 因n₀ ∝ U_d,故理想空载转速n₀随之升高;
- 即:输出电压变大,理想空载速度也变大。
三、选项分析:
A:不变/变大 → 错误,U_d并非不变,而是变大;
B:变大/变大 → 正确,符合上述分析;
C:变小/变小 → 与断续导致U_d升高的物理事实相反;
D:变大/变小 → 违背n₀ ∝ U_d的正比关系。
四、补充说明(易错点):
有学生误认为“轻载→电流小→电压降小→U_d小”,这是混淆了电枢端电压U_d(整流器输出)与电枢内部压降(I_a R_a)。U_d是电源侧变量,由整流电路工作状态决定;而I_a R_a是内阻压降,影响的是实际反电势E = U_d − I_a R_a。理想空载时I_a = 0,故E = U_d,因此n₀直接由U_d决定。
综上,正确答案为B:变大、变大。
相关知识点:
轻载小电流时输出电压变大
题目纠错
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