K清风实验一转速负反馈直流调速系统文档格式.docx
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该控制屏包含“三相电源输出〞，“励磁电源〞等几个模块。
2
DJK02晶闸管主电路
3
DJK02-1三相晶闸管触发电路
该挂件包含“触发电路〞,“正桥功放〞，“反桥功放〞等几个模块。
4
DJK04电机调速控制实验I
该挂件包含“给定〞，“电流调节器〞，“速度变换〞，“电流反应与过流保护〞等几个模块。
5
DJK08可调电阻、电容箱
6
DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表
或者“DD03-3电机导轨﹑光码盘测速系统及数显转速表〞
7
DJ13-1直流发电机
8
DJ15直流并励电动机
9
D42 三相可调电阻
10
慢扫描示波器
自备
11
万用表
三、实验线路及原理
为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统（包括单闭环系统和多闭环系统）。
对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的那么采用多闭环系统。
按反应的方式不同可分为转速反应，电流反应，电压反应等。
在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。
在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反应信号，经“速度变换〞后接到“速度调节器〞的输入端，与“给定〞的电压相比拟经放大后，得到移相控制电压UCt，用作控制整流桥的“触发电路〞，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流〞的输出电压，这就构成了速度负反应闭环系统。
电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P〔比例〕调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，那么需将调节器换成PI（比例积分）调节。
这时当“给定〞恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。
在电流单闭环中，将反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反应信号加到“电流调节器〞的输入端，与“给定〞的电压相比拟，经放大后，得到移相控制电压UCt，控制整流桥的“触发电路〞，改变“三相全控整流〞的电压输出，从而构成了电流负反应闭环系统。
电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。
同样，电流调节器假设采用P〔比例〕调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI（比例积分）调节。
当“给定〞恒定时，闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。
图5-7转速单闭环系统原理图
图5-8电流单闭环系统原理图
四、实验内容
（1）学习DJK01“电源控制屏〞的使用方法。
（2）DJK04上的根本单元的调试。
（3）Uct不变时直流电动机开环特性的测定。
（4）Ud不变时直流电动机开环特性的测定。
（5）转速单闭环直流调速系统。
（6）电流单闭环直流调速系统。
五、预习要求
（1）复习自动控制系统（直流调速系统）教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反应控制系统的内容。
（2）掌握调节器的工作原理。
（3）根据实验原理图，能画出实验系统的详细接线图，并理解各控制单元在调速系统中的作用。
（4）实验时，如何能使电动机的负载从空载（接近空载）连续地调至额定负载?
六、实验方法
（1）DJK02和DJK02-1上的“触发电路〞调试
①翻开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏〞上的“三相电网电压指示〞
开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。
②将DJK01“电源控制屏〞上“调速电源选择开关〞拨至“直流调速〞侧。
③用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出〞端和DJK02-1“三相同步信号输入〞端相连,翻开DJK02-1电源开关，拨动“触发脉冲指示〞钮子开关，使“窄〞的发光管亮。
④观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器〔在各观测孔左侧〕，使三相锯齿波斜率尽可能一致。
⑤将DJK04上的“给定〞输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置〔即Uct=0〕，调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔〞VT1的输出波形，使α=120°
。
⑥适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔〞的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。
⑦将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出〞端和DJK02“正桥触发脉冲输入〞端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲〞的六个开关拨至“通〞，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。
（2）Uct不变时的直流电机开环外特性的测定
①按接线图分别将主回路和控制回路接好线。
DJK02-1上的移相控制电压Uct由DJK04上的“给定〞输出Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上200mH，将给定的输出调到零。
②先闭合励磁电源开关，按下DJK01“电源控制屏〞启动按钮，使主电路输出三相交流电源，然后从零开始逐渐增加“给定〞电压Ug，使电动机慢慢启动并使转速n到达1200rpm。
③改变负载电阻R的阻值，使电机的电枢电流从Ied直至空载。
即可测出在Uct不变时的直流电动机开环外特性n=f（Id），测量并记录数据于下表：
n〔rpm〕
Id〔A〕
（3）Ud不变时直流电机开环外特性的测定
①控制电压Uct由DJK04的“给定〞Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上200mH,将给定的输出调到零。
②按下DJK01“电源控制屏〞启动按钮，然后从零开始逐渐增加给定电压Ug，使电动机启动并到达1200rpm。
③改变负载电阻R，使电机的电枢电流从Ied直至空载。
用电压表监视三相全控整流输出的直流电压Ud,保持Ud不变（通过不断的调节DJK04上“给定〞电压Ug来实现），测出在Ud不变时直流电动机的开环外特性n=f（Id），并记录于下表中：
（4）根本单元部件调试
①移相控制电压Uct调节范围确实定
直接将DJK04“给定〞电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，“三相全控整流〞输出接电阻负载R，用示波器观察Ud的波形。
当给定电压Ug由零调大时，Ud将随给定电压的增大而增大，当Ug超过某一数值Ug＇时，Ud的波形会出现缺相现象，这时Ud反而随Ug的增大而减少。
一般可确定移相控制电压的最大允许值为Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允许调节范围为0～Uctmax。
如果我们把输出限幅定为Uctmax的话，那么“三相全控整流〞输出范围就被限定，不会工作到极限值状态，保证六个晶闸管可靠工作。
记录Ug＇于下表中：
Ug＇
Uctmax=0.9Ug＇
将给定退到零，再按“停止〞按钮，结束步骤。
②调节器的调整
A、调节器的调零
将DJK04中“速度调节器〞所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻40K接到“速度调节器〞的“4〞、“5〞两端，用导线将“5〞、“6〞短接，使“电流调节器〞成为P（比例）调节器。
调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器“7〞端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。
将DJK04中“电流调节器〞所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接到“速度调节器〞的“8〞、“9〞两端，用导线将“9〞、“10〞短接，使“电流调节器〞成为P〔比例〕调节器。
调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器的“11〞端，使调节器的输出电压尽可能接近于零。
B、正负限幅值的调整
把“速度调节器〞的“5〞、“6〞“5〞、“6〞两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“3〞端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为最小值即可，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使速度调节器的输出正限幅为Uctmax。
把“电流调节器〞的“8〞、“9〞“8〞、“9〞两端，使调节器成为PI〔比例积分〕调节器，然后将DJK04的给定输出端接到电流调节器的“4〞端，当加正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为最小值即可，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使电流调节器的输出正限幅为Uctmax。
C、电流反应系数的整定
直接将“给定〞电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，整流桥输出接电阻负载R，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。
按下启动按钮，从零增加给定，使输出电压升高，当Ud=220V时，减小负载的阻值，调节“电流反应与过流保护〞上的电流反应电位器RP1，使得负载电流Id=l.3A时，“2〞端If的的电流反应电压Ufi=6V，这时的电流反应系数β=Ufi/IdV/A。
D、转速反应系数的整定
直接将“给定〞电压Ug接DJK02-1上的移相控制电压Uct的输入端，“三相全控整流〞电路接直流电动机负载，Ld用DJK02上的200mH，输出给定调到零。
按下启动按钮，接通励磁电源，从零逐渐增加给定，使电机提速到n=150Orpm时，调节“速度变换〞上转速反应电位器RP1，使得该转速时反应电压Ufn=-6V，这时的转速反应系数α=Ufn/n=0.004V/（rpm）。
（5）转速单闭环直流调速系统
①按图5-7接线，在本实验中，DJK04的“给定〞电压Ug为负给定，转速反应为正电压，将“速度调节器〞接成P〔比例〕调节器或PI〔比例积分〕调节器。
直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上200mH，给定输出调到零。
②直流发电机先轻载，从零开始逐渐调大“给定〞电压Ug，使电动机的转速接近n=l200rpm。
③由小到大调节直流发电机负载R，测出电动机的电枢电流Id，和电机的转速n，直至Id=Ied，即可测出系统静态特性曲线n=f（Id）。
（6）电流单闭环直流调速系统
①按图5-8接线，在本实验中，给定Ug为负给定，电流反应为正电压，将“电流调节器〞接成比例〔P〕调节器或PI〔比例积分〕调节器。
直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上200mH，将给定输出调到零。
②直流发电机先轻载，从零开始逐渐调大“给定〞电压Ug，使电动机转速接近n=l200rpm。
③由小到大调节直流发电机负载R，测定相应的Id和n，直至电动机Id=Ied，即可测出系统静态特性曲线n=f（Id）。
七、实验报告
（1）根据实验数据，画出Uct不变时直流电动机开环机械特性。
（2）根据实验数据，画出Ud不变时直流电动机开环机械特性。
（3）根据实验数据，画出转速单闭环直流调速系统的机械特性。
（4）根据实验数据，画出电流单闭环直流调速系统的机械特性。
（5）比拟以上各种机械特性，并做出解释。
八、思考题
（l）P调节器和PI调节器在直流调速系统中的作用有什么不同?
（2）实验中，如何确定
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