电拖实验指导书.docx
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电拖实验指导书
实验二晶闸管直流调速系统主要单元调试
．实验目的
1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。
2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。
．实验内容
1．调节器的调试
2．电平检测器的调试
3．反号器的调试
4．逻辑控制器的调试
．实验设备及仪器
1．MCL-III型教学实验台主控制屏。
2．MCL—34组件。
3．MEL-11挂箱
4．双踪示波器
5．万用表
．实验方法
1．速度调节器（ASR）的调试
按图3-5接线，DZS（零速封锁器）的扭子开关扳向“解除”。
（1）调整输出正,负限幅值
“5”、“6”端接MEL-11挂箱，使ASR调节器为PI调节器，加入一定的输入电压（由MCL—18或主控制屏的给定提供，以下同），调整正、负限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于5V。
（2）测定输入输出特性
将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端短接），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性
拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。
反馈电容由外接电容箱改变数值。
2．电流调节器（ACR）的调试
按图3-5接线。
（1）调整输出正,负限幅值
“9”、“10”端接MEL-11挂箱，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于6V。
（2）测定输入输出特性
将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。
（3）观察PI特性
拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。
反馈电容由外接电容箱改变数值。
3．电平检测器的调试
（1）测定转矩极性鉴别器（DPT）的环宽，要求环宽为0.4~0.6伏，记录高电平值，调节RP使环宽对称纵坐标。
具体方法：
（a）调节给定Ug，使DPT的“1”脚得到约0.3V电压，调节电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。
（b）调节负给定，从0V起调，当DPT的“2”端从“0”变为“1”时，检测DPZ的“1”端应为-0.3V左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端电压大小基本相等。
（2）测定零电流检测器（DPZ）的环宽，要求环宽也为0.4~0.6伏，调节RP，使回环向纵坐标右侧偏离0.1~0.2伏。
具体方法：
（a）调节给定Ug，使DPZ的“1”端为0.7V左右，调整电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。
（b）减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.1～0.2V范围内，否则应继续调整电位器RP。
（3）按测得数据，画出两个电平检测器的回环。
4．反号器（AR）的调试
测定输入输出比例，输入端加+5V电压，调节RP，使输出端为-5V。
5．逻辑控制器（DLC）的调试
测试逻辑功能，列出真值表，真值表应符合下表：
输入
UM
1
1
0
0
0
1
UI
1
0
0
1
0
0
输出
Uz（Ublf）
0
0
0
1
1
1
UF（Ublr）
1
1
1
0
0
0
调试时的阶跃信号可从给定器得到。
调试方法：
按图3-6接线
（a）给定电压顺时针到底，Ug输出约为12V。
（b）此时上下拨动MCL—31中G（给定）部分S2开关，Ublf、Ublr的输出应为高、低电平变化，同时用示波器观察DLC的“5”，应出现脉冲，用万用表测量，“3”与“Ublf”，“4”与“Ublr”等电位。
（c）把+15V与DLC的“2”连线断开，DLC的“2”接地，此时拨动开关S2，Ublr、Ublf输出无变化。
五.实验报告
1．画各控制单元的调试连线图。
2．简述各控制单元的调试要点。
实验三不可逆单闭环模拟、数字直流调速系统静特性的研究
一．实验目的
1．研究模拟、数字控制晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。
2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。
3．学习反馈控制系统的调试技术。
二．预习要求
1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。
2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。
3.学习使用VB语言完成数字PI调节器的编程实现。
。
三．实验设备及仪表
1．MCL-III型教学实验台主控制屏。
2．MCL—33（A）组件或MCL—53组件。
3．MEL-11挂箱
4．MEL—03三相可调电阻
5．电机导轨及测速发电机、直流发电机M01。
6．直流电动机M03。
7．双踪示波器。
8、计算机及数据才即可
四．注意事项
1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。
2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。
4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。
5．电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1即可正常工作。
6．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。
7．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。
8．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
五．实验内容
接线图如图3-7所示。
1．移相触发电路的调试（主电路未通电）
用示波器观察MCL—33的双脉冲观察孔，应有双脉冲，且间隔均匀，幅值相同；观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V～2V的双脉冲。
2．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。
a．断开ASR的“3”至Uct的连接线，G（给定）直接加至Uct，且Ug调至零，直流电机励磁电源开关闭合。
b．检查电路无误后，闭合主电源。
c．调节给定电压Ug，使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取整流装置输出电压Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。
id（A）
Ud（V）
n（r/min）
3．带转速负反馈有静差工作的系统静特性
a．断开G（给定）和Uct的连接线，ASR的输出接至Uct，把ASR的“5”、“6”点短接。
b．合上主控制屏的绿色按钮开关。
c．调节给定电压Ug，使被测电动机空载转速n0=1500转/分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器RP3，使电机稳定运行。
调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载范围内测取7～8点，读取Ud、id、n。
id（A）
Ud（V）
n（r/min）
4．测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性
a．断开ASR的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接MEL—11电容器，可预置7μF，使ASR成为PI（比例—积分）调节器。
b．调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1500转/分。
在额定至空载范围内测取7～8个点。
id（A）
Ud（V）
n（r/min）
5、将转速调节器用计算机取代，接线如图，分别将给定、转速反馈信号接到KPCI-1813A板卡的通道0，通道2，将KAC-I820板卡的通道1接到Uct，在VB编程环境下，打开预先定义好的工程，编写数字PI程序（其他板卡操作程序不修改），并调试运行程序，运行程序，在程序界面上按照前面实验测得的PI参数输入，观察速度响应曲线。
板卡的使用说明参见KPCI-820、KPCI-1813A使用说明。
六．实验报告
绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。
七．思考题
1．系统在开环、有静差闭环与无静差闭环工作时，速度调节器ASR各工作在什么状态？
实验时应如何接线？
2．要得到相同的空载转速n0，亦即要得到整流装置相同的输出电压U，对于有反馈与无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？
为什么？
3．在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速n0，转速反馈的强度对Ug有什么影响？
为什么？
4．如何确定转速反馈的极性与把转速反馈正确地接入系统中？
又如何调节转速反馈的强度，在线路中调节什么元件能实现？
实验七双闭环三相异步电动机调压调速系统
．实验目的
1．熟悉相位控制交流调压调速系统的组成与工作。
2．了解并熟悉双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。
3．了解绕线式异步电动机转子串电阻时在调节定子电压调速时的机械特性。
4．通过测定系统的静特性和动态特性进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。
．实验内容
1．测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。
2．测定双闭环交流调压调速系统的静特性。
3．测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。
三．实验系统组成及工作原理
双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机（转子回路串电阻）。
控制系统由电流调节器（ACR），速度调节器（ASR），电流变换器（FBC），速度变换器（FBS），触发器（GT），
组桥脉冲放大器等组成。
其系统原理图如图4-1所示。
整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行情况下，电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。
异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。
但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。
．实验设备和仪器
1．MCL-III型教学实验台主控制屏。
2．MCL—33组件
3．电机导轨及测速发电机、直流发电机
4．MEL—03三相可调电阻器
5．绕线式异步电动机
6．MEL—11组件
7．直流电动机M03
8．双踪示波器。
．
9．万用表
五．注意事项
1．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
2．测取静特性时，须注意电流不许超过电机的额定值（0.55A）。
3．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。
4．电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关即可正常工作。
5．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。
6．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。
7．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
8．低速实验时，实验时间应尽量短，以免电阻器过热引起串接电阻数值的变化。
9．绕线式异步电动机：
PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，nN=1350，MN=0.68，Y接。
六．实验方法
1．移相触发电路的调试（主电路未通电）
（a）用示波器观察MCL—33的双脉冲观察孔，应有双窄脉冲，且间隔均匀，幅值相同；
（b）将面板上的Ublf端接地，调节偏移电压Ub,使Uct=0时，接近1500。
将正组触发脉冲的六个键开关“接通”，观察正桥晶闸管的触发脉冲是否正常（应有幅值为1V～2V的双脉冲）。
2．控制单元调试
按直流调速系统方法调试各单元
3．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。
a．断开ASR的“3”至Uct（的连接线，G（给定）直接加至Uct，且Ug调至零。
直流电机励磁电源开关闭合。
电机转子回路接入每相为5.1左右的三相电阻。
b．检查电路无误后，闭合主控制屏的绿色按钮开关。
c．调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1300转/分，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取直流发电机输入电压Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。
n（r/min）
IG（A）
UG（V）
M（N.m）
注：
若采用直流发电机，转矩可按下式计算
式中：
M——三相异步电动机电磁转矩；
IG——直流发电机电流；
UG——直流发电机电压；
RS——直流发电机电枢电阻；
P0——机组空载损耗。
不同转速下取不同数值：
n=1500r/min，Po=13.5W；n=1000r/min，Po=10W；n=500r/min，Po=6W。
d．调节Ug，降低电机端电压，在!
/3Ue及2/3Ue时重复上述实验，以取得一组人为机械特性。
4．系统闭环特性的测定
调节Ug，使转速至n=1300r/min，从轻载按一定间隔做到额定负载，测出闭环静特性n=f（M）。
n（r/min）
IG（A）
UG（V）
M（N.m）
系统动态特性的观察
用慢扫描示波器观察并记录：
（1）突加给定起动电机时转速n，电机定子电流i及ASR输出Ugi的动态波形。
（2）电机稳定运行，突加，突减负载时的n,Ugi,i的动态波形。
七．实验报告
1．根据实验数据，画出开环时，电机人为机械特性。
2．根据实验数据，画出闭环系统静特性，并与开环特性进行比较。
3．根据记录下的动态波形分析系统的动态过程。
实验八双闭环三相异步电动机串级调速系统
．实验目的
1．熟悉双闭环三相异步电动机串级调速系统的组成及工作原理。
2．掌握串级调速系统的调试步骤及方法。
3．了解串级调速系统的静态与动态特性。
．实验内容
1．控制单元及系统调试
2．测定开环串级调速系统的静特性。
3．测定双闭环串级调速系统的静特性。
4．测定双闭环串级调速系统的动态特性。
三．实验系统组成及工作原理
绕线式异步电动机串级调速，即在转子回路中引入附加电动势进行调速。
通常使用的方法是将转子三相电动势经二极管
相桥式不控整流得到一个直流电压，再由晶闸管有源逆变电路代替电动势，从而方便地实现调速，并将能量回馈至电网，这是一种比较经济的调速方法。
本系统为晶闸管亚同步闭环串级调速系统。
控制系统由速度调节器ASR，电流调节器ACR，触发装置GT，脉冲放大器MF，速度变换器FBS，电流变换器FBC等组成，其系统原理图如图42所示。
．实验设备和仪器
1．MCL-III型教学实验台主控制屏。
2．MCL—33组件
3．电机导轨及测速发电机、直流发电机
4．MEL—03三相可调电阻器
5．绕线式异步电动机
6．MEL—11组件
7．直流电动机M03
8．双踪示波器。
．
9．万用表
五．注意事项
1．本实验是利用串调装置直接起动电机，不再另外附加设备，所以在电动机起动时，必须使晶闸管逆变角β处于βmin位置。
然后才能加大β角，使逆变器的逆变电压缓慢减少，电机平稳加速。
2．本实验中，α角的移相范围为90°～150°，注意不可使α＜90°，否则易造成短路事故。
3．接线时，注意绕线电机的转子有4个引出端，其中1个为公共端，不需接线。
4．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。
5．测取静特性时，须注意电流不许超过电机的额定值（0.55A）。
6．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。
逆变变压器采用MEL-03三相芯式变压器的高压绕组和中压绕组，注意不可接错。
7．电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1、SB2即可正常工作。
8．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。
9．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。
10．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。
11．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
12．绕线式异步电动机：
PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，nN=1350，MN=0.68，Y接。
六．实验方法
1．移相触发电路的调试（主电路未通电）
（a）用示波器观察MCL—33（的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅值相同的双脉冲；将G输出直接接至Uct，调节Uct，脉冲相位应是可调的。
（b）将面板上的Ublf端接地，调节偏移电压Ub，使Uct=0时，接近1500。
将正组触发脉冲的六个键开关“接通”，观察正桥晶闸管的触发脉冲是否正常（应有幅值为1V～2V的双脉冲）。
（c）触发电路输出脉冲应在30°≤β≤90°范围内可调。
可通过对偏移电压调节电位器及ASR输出电压的调整实现。
例如：
使ASR输出为0V，调节偏移电压，实现β=30°；再保持偏移电压不变，调节ASR的限幅电位器RP1，使β=90°。
2．控制单元调试
按直流调速系统方法调试各单元
3．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。
a．断开ASR的“3”至Uct的连接线，G（给定）直接加至Uct，且Ug调至零。
直流电机励磁电源开关闭合。
电机转子回路接入每相为5.1左右的三相电阻。
b．检查电路无误后，闭合主电源。
c．缓慢调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1300转/分，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取7～8点，直流发电机输入电压Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。
n（r/min）
IG（A）
UG（V）
M（N.m）
注：
若采用直流发电机，转矩可按下式计算
式中：
M——三相异步电动机电磁转矩；
IG——直流发电机电流；
UG——直流发电机电压；
RS——直流发电机电枢电阻；
P0——机组空载损耗。
不同转速下取不同数值：
n=1500r/min，Po=13.5W；n=1000r/min，Po=10W；n=500r/min，Po=6W。
4．闭环系统调试
MCL—31的G（给定）输出电压Ug接至ASR的“2”端，ACR的输出“7”端接至Uct。
调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1300转/分，观察电机运行是否正常。
调节ASR,ACR的外接电容及放大倍数调节电位器，用慢扫描示波器观察突加给定的动态波形，确定较佳的调节器参数。
5．双闭环串级调速系统静特性的测定
调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1300转/分，调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取直流发电机输入电压Ud，输出电流id以及被测电动机转速n。
n（r/min）
IG（A）
UG（V）
M（N.m）
6．系统动态特性的测定
用慢扫描示波器观察并用示波器记录：
（1）突加给定起动电机时的转速n，定子电流i动态波形。
（2）电机稳定运行时，突加，突减负载时的n,i的动态波形。
七．实验报告
1．根据实验数据，画出开环，闭环系统静特性n=f（M），并进行比较。
2．根据动态波形，分析系统的动态过程。
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