机电控制系统实验指导书二Word文档格式.docx
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7、双踪示波器自备8、万用表自备
四、实验内容
1、单结晶体管触发电路的调试
1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧;
注意:
(1)“调速电源选择开关”的选择
开关拨到“直流调速”位置,此时,三相调压输出相电压为116V,线电压为200V(具体和网端电压的大小有关),如果没有注意,会损坏仪器。
2)用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端,按下“启动”按钮,打开DJK03-1电源开关。
3)用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形,以90°
为例画出波形。
测试点1
测试点2
测试点3
测试点4
测试点5
测试点6
注意
(2):
对于在画波形图时的几点要求:
①要注明该波形在示波器读数时的V/dit,T/dit的档位以及示波器探头是否有衰减;
②通过在示波器上的读数,要标出各个波形的峰-峰值和周期的大小;
③要注意画出轴坐标的位置;
④各个波形的比例要求一致,并且要有对应关系;
⑤各个波形至少要画2~3个周期
4)调节移相电位器RP1,观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在30°
~170°
范围内移动?
简要说明:
注意(3):
电位器RP1已装在面板上,同步信号已在内部接好,不需要在进行外部连接,所有的测试信号都在面板上引出。
注意(4)电源的接入
DJK03-1晶闸管触发电路模块的电源,由DJK01电源控制屏的电源用导线直接输入“外接220V”端,单结晶闸管触发电路模块所需60V电源以在内部接好,外部插孔只做同步电源观察用。
2、单相半波可控整流电路接电阻性负载
图3-2单相半波可控整流电路
1)触发电路调试正常后,按图3-2电路图接线。
具体接线方法如下:
①将DJK03-1挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“G”和“K”接到DJK02挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极;
2将相应的触发脉冲的钮子开关关闭(防止误触发);
3RL用D42三相可调电阻,其阻值为0~1800Ω;
4R0作为示波器观测端用DJK09三相可调电阻,其阻值为0~180Ω;
5白炽灯选用DLK06上的220V、40W白炽灯;
6二极管VD1和开关S均在DJK06挂件上;
7电感Ld在DJK02面板上,本实验中选用700mH;
8直流电压表及直流电流表在DJK02挂件上;
9将电阻器调在最大阻值位置。
注意(3)DJK09可调电阻的介绍
图3-3DJK09可调电阻原理图
①X1、A1两接线端输出是900Ω电阻;
②X2、A2两接线端输出是900Ω电阻;
③A1、A3两接线端输出是0~900Ω可调电阻;
④A2、A3两接线端输出0~900Ω可调电阻;
⑤A1、A2两接线端输出是0~1800Ω可调电阻
注意(5)在实验中,触发脉冲是从外部接入DJKO2面板上晶闸管的门极和阴极,应将所用晶闸管对应的反桥触发脉冲的开关拨向“断”的位置,避免误触发。
2)按下“启动”按钮,调节电位器RP1,用示波器观察α=30°
、60°
、90°
、120°
、150°
时Ud波形,测量直流输出电压Ud和电源电压U2,记录于表3-1中。
表3-1
α
30°
60°
90°
120°
150°
U2
Ud(记录值)
Ud/U2
Ud(计算值)
计算公式:
Ud=0.45U2(1+cosα)/2
3)画出α=90°
时,电阻性负载的Ud波形。
五、思考题
1、单结晶体管触发电路的振荡频率与电路中电容C1的数值有什么关系?
2、单相半波可控整流电路接电感性负载时会出现什么现象?
如何解决?
3、单结晶体管触发脉冲如果误接到晶闸管的阳极和门极,会产生什么后果?
为什么?
4、为什么单结晶体管触发脉冲的移相可调范围在300~1700?
5、如果在实验中,接入DJK03-1的电源为AB相,而接入主电路的电源AC相,电路会正常工作吗?
六、心得体会
实验六(七)单闭环晶闸管直流调速系统
1、了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。
2、掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。
3、认识闭环反馈控制系统的基本特性。
㈠触发电路
1、本实验装置的触发电路采用的是KC04集成移相触发器,得到两路相位差1800度的移相脉冲。
1)KC04集成移相触发器内部原理图(略)
2)KC04集成移相触发器的工作原理
KC04输出两路相位差1800度的移相脉冲,可方便地构成全控桥式触发线路。
该电路具有输出负载能力大,移相性能好,正负半周相位值均衡性好,移相范围宽,对同步电压要求小,有脉冲列调制输入端等功能与特点。
2、六路双脉冲发生器
本实验装置采用的是KC41六路双脉冲形成器,利用三片KC04和一片KC41组成三相全控桥式触发电路。
三相全控桥式整流电路要求用双脉冲触发,即用两个间隔600的窄脉冲去触发晶闸管。
1)KC41六路双脉冲发生器内部原理图(略)
2)KC41六路双脉冲发生器的工作原理
KC41电路是脉冲逻辑电路,当把移相触发器输出的触发脉冲输入到KC41电路的“1”~“6”端时,由输入二极管完成了补脉冲,再由T1~T6进行电流放大分六路输出。
补脉冲按2→1,3→2,4→3,5→4,6→5,1→6顺序排列组合。
T7是电子开关,当控制“7”端接逻辑“0”电平时T7截止,各路有输出触发脉冲。
当控制“7”端接逻辑“1”电平(+15V)时,T7导通,各路无输出。
4、在DJK02-1三相晶闸管触发电路挂件上,观察孔a、b、c观察的是同步变压器的输出端的信号,它经RC阻容滤波电路移相300后接到KC04同步信号输出端,最终产生的触发脉冲,在VT1~VT6为单脉冲观测孔和VT1’~VT6’为双脉冲观测孔看到的波形也随之滞后300。
5、如图所示,在做实验时,应该注意
的折算。
㈡三相桥式全控整流电路
具体工作原理见《电力电子技术》5.3.2三相桥式全控整流电路。
三、实验设备
该控制屏包含“三相电源输出”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:
包含“触发电路”,“正反桥功放”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”,“电流反馈与过流保护”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、双踪示波器
11、DJK09单相调压与可调负载12、万用表自备13、一字螺丝刀自备
实验台挂件顺序:
DJK01、DJK02、DJK02-1、DJK04、DJK08、D42、DJK09
Ⅰ三相桥式全控整流电路的调试
1、“触发电路”调试
㈠打开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。
㈡将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。
㈢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,打开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。
(2)“同步信号”的选择
同步信号是从电源控制屏内获得,屏内装有/Y-5接法的三相同步变压器,和主电源输出同相,其输出相电压幅度为15V左右,供DJK02-1挂件内的KC04集成电路产生移相触发脉冲;
只要将DJK02挂件的12芯插头与屏相连接,则输出相位一一对应的三相同步电压信号。
注意(3)“触发脉冲”的选择
①实验台的触发电路由原KC04、KC41和KC42三相集成触发电路的基础上,又增加了4066、4069芯片,可产生三相六路互差60°
的双窄脉冲或三相六路后沿固定、前沿可调的宽脉冲链,供触发晶闸管使用。
②在“触发脉冲指示”处设有钮子开关控制触发电路,开关拨到左边,绿色发光管亮,在触发脉冲观察孔处可观测到后沿固定、前沿可调的宽脉冲链;
开关拨到右边,红色发光管亮,触发电路产生双窄脉冲,本实验用双窄脉冲。
㈣三相锯齿波调试
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,以A相为例,在图1-1中画出波形。
具体调节锯齿波的方法:
1)将示波器的各控制旋钮旋到双通道波形输出,探头×
1输出。
2)将左右两通道的扫描基准线调节到同一位置
3)将左右两通道的幅度调节旋钮的位置调节一致。
4)将左右两通道的微调旋钮调到校准位置。
5)调节A、B两相锯齿波斜率,使得两个波形尽可能斜率一致。
6)调节A、C两相锯齿波斜率,使得两个波形尽可能斜率一致。
此时,A相锯齿波斜率调节电位器不变,改变C相锯齿波斜率调节电位器。
㈤触发脉冲初始位置的调试
Uct及Ub都是用于控制触发电路的移相角;
在一般的情况下,首先将Uct接地,调节Ub,以确定触发脉冲的初始位置;
当初始触发角定下后,在以后的调节中只调节Uct的电压,这样确保移相角不会大于初始位置。
具体调试方法如下:
1)JK02-1面板上的Ulf端接地
2)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
3)DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”
Ⅲ直流电机开环外特性的测定
1、Uct不变时的直流电机开环外特性的测定
图1-6
㈠按图1-6接线
①DJK02-1上移相控制电压Uct由DJK04上的“正给定”输出Ug直接接入
②直流发电机接负载电阻R由R1和R2串联而成,R1选用D42的900Ω串联900Ω阻值可调电阻;
R2选用D42的900Ω并联900Ω的电阻,R可调的范围为450Ω~2250Ω
③将R1其调到最大。
④Ld用DJK02上200mH,应注意从“*”端输入。
⑤将正给定的输出调到零。
⑥电动机的转动方向应于转速表一致,如不一致,掉换励磁绕组的方向
⑦DJK04与DJK02-1不共地,所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地
注意(10)D42可调电阻的介绍
①X1、A1两接线端输出是900Ω电阻;
②X2、A2两接线端输出是900Ω电阻;
图1-7D42可调电阻原理图
㈡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,直流发电机先轻载(即R1电阻调到最大)然后从零开始逐渐增加“正给定”电压Ug,使电动机慢慢启动并使转速n达到1200rpm。
(11)继续调节“触发脉冲初始位置”
①按下DJK01“电源控制屏”启动按钮,使电动机运转
②观察输出电压Ud(此时应在60~80V左右)
③调节触发脉冲初始位置(调节DJK02-1上偏移电压电位器),使输出电压Ud=0V
㈢,从大到小改变负载电阻R1的阻值,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)
㈣将“正给定”退到零,再按“停止”按钮,结束步骤。
2、Ud不变时直流电机开环外特性的测定
㈠按图1-6接线不变
㈡按下DJK01“电源控制屏”启动按钮,直流发电机先轻载(即R1电阻调到最大)然后从零开始逐渐增加“正给定”电压Ug,使电动机慢慢启动并使转速n达到1200rpm。
㈢从大到小改变负载电阻R1的值,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“正给定”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:
(12)记录数据的具体要求:
为了便于分析Uct不变时的直流电机开环外特性和Ud不变时直流电机开
环外特性的优劣,要求在测量数据时,电流Id的测试点一致。
Ⅳ移相控制电压Uct调节范围的确定
缺相现象:
当给定电压Ug由零调大时,Ud随给定电压的增大而增大,当Ug超过某一数值Ug'时,观察Ud的波形,会出现缺相,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,则“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。
1、按图1-5接线:
①将DJK04“正给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端
②负载电阻R由R1和R2串联而成,R1选用D42的900Ω串联900Ω阻值可调电阻;
④将正给定的输出调到零。
⑤DJK04与DJK02-1不共地,所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地
2、启动电源,将给定电压由0慢慢调大
3、用示波器观察Ud的波形
4、用电压表观察Ud的大小
5、在1-9中绘制缺相现象波形
图1-9
6、记录Ug'于下表中:
Ug'
Uctmax=0.9Ug'
7、将“正给定”退到零,再按“停止”按钮,结束步骤。
(12)观察缺相现象的具体要求:
①用示波器观察输出电压Ud的波形,应不断的调节“幅度控制旋钮”和“水平移动旋钮”(Ud的幅值随给定的大小变化),达到更好的观察效果
②当示波器上的波形接近于正弦波时,应放慢调节给定的速度,最好是调节“给定旋钮”一下,停顿几秒钟,以便观察缺相现象
③缺相时,电压表的读数为最大值,再增加给定电压,电压表读数将减小
④由于电压变化越接近缺相点,电压变化越快,应多试几次,以便确定
⑤示波器探头要放在×
10档
⑥示波器的AC/DC按钮,应放在DC位置。
Ⅴ转速单闭环直流调速系统
1、速度调节器的调整
1)速度调节器原理图如图1-10所示
图1-10速度调节器原理图
2)速度调节器的调零
1将DJK04中“速度调节器”所有输入端接地
2将DJK08中的可调电阻40KΩ接到“速度调节器”的“4”、“5”两端,用导线将“5”“6”短接,使“速度调节器”成为P(比例)调节器。
3调节面板上的调零电位器RP3,用万用表的毫伏档测量速度调节器“7”端的输出,使调节器的输出电压尽可能接近于零。
(13)DJK08中的可调电阻的使用方法
①DJK08实验箱上的可调电阻每一个是都由三个可调电阻串联而成
②可分成100K、10K、1K三个档为分别调节
③可调的范围为0~999KΩ
④选择好档位后,
其余不用的档位均调到0
3)速度调节器的正负限幅值的调整
1把“速度调节器”的“5”“6”短接线去掉
2将所有输入端接地线去掉
3将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端,使调节器成为PI(比例积分)调节器
4将DJK04的正给定输出端接到速度调节器的“3”端
5调节“正给定”为+5V
6调整负限幅电位器RP2,使速度调节器的输出电压(“7”端)尽可能的接近于0
7调节“负给定”为-5V
8调整正限幅电位器RP1,使速度调节器的输出(“7”端)Uctmax
(14)DJK08中的可调电容器的使用方法
①可调电容的可调范围:
2组0.1uF~8.37uF,一组0.1uF~11.37uF,其耐压值为63V
②可调电容箱处装有钮子开关和琴键开关,四个钮子开关为一路,共有三路,分别控制各自的电容输出端,将开关拨至“接入”位置表示已将钮子开所标的电容值接入,拨向“断开”位置,则表示将该电容断开。
③钮子开关上部有一组琴键,每组琴键开关分别控制其下面三路电容的接入,按下琴键开关的任意键,则表示已将该键所标的电容值接入下面三路电容输出端。
2、转速反馈系数的整定
1)按图1-11接线
图1-11
①DJK04的“给定”电压Ug为“正给定”
②直流发电机接负载电阻R由R1和R2串联而成,R1选用D42的900Ω串联900Ω阻值可调电阻;
③将R1其调到最大。
④Ld用DJK02上200mH,应注意从“*”端输入
⑤“正给定”输出调到零。
⑥“电流反馈与过流保护”模块的三相电源在实验箱内部连接
⑦测速发动机的“1”和“2”端是DD03-2导轨上的电压输出端
2)按下启动按钮,接通励磁电源
3)从零逐渐增加给定,使电机提速到n=150Orpm
4)调节“速度变换”转速反馈电位器RP1,使得该转速时反馈电压
Ufn(“3”)=+6V
5)这时的转速反馈系数α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。
6)“正给定”退到零,再按“停止”按钮,结束步骤。
3、按图1-12接线
图1-12转速单闭环系统原理图
①DJK04的“给定”电压Ug为“负给定”
②转速反馈为正电压
③将“速度调节器”接成PI调节器,R7=40KΩ,C5=0.47uF
④直流发电机接负载电阻R由R1和R2串联而成,R1选用D42的900Ω串联900Ω阻值可调电阻;
⑤将R1其调到最大。
⑥Ld用DJK02上200mH,应注意从“*”端输入
⑦“负给定”输出调到零。
⑧“电流反馈与过流保护”模块的三相电源在实验箱内部连接
⑨测速发动机的“1”和“2”端是DD03-2导轨上的电压输出端
4、按下启动按钮,接通励磁电源
5、从零开始逐渐增加“负给定”电压Ug,使电动机慢慢启动并使转速n达到1200rpm。
6、由大到小调节直流发电机负载电阻R1,测出电动机的电枢电流Id,和电机的转速n,即可测出系统静态特性曲线n=f(Id)。
注意(15)调节系统稳态的具体操作
由于所给系统参数均为理论计算值,在实际操作过程中,每一台仪器的具体情况不一样,可适当调节速度调节器的R7、C5以及速度反馈电压Ufn,来改变系统的稳定性,只要系统转速稳定在正负1转范围内即可。
实验八变频器实验(-)
一、试验目的
通过本试验了解并掌握如何实现用变频器装置来验证变频原理。
同时掌握ATV28变频器的设置方法。
二、试验设备
15台ATV28变频器;
15台轴流风机(380V,50Hz,30W)
三、试验步骤
(1)外控电位器方式测试
a。
用跨接按图1所示进行连接,将电机操作板接于端子排UVW处。
b.合上变频器电源开关ZK21,变频器面板点亮,参数如下所示进行设置:
1.TCC参数为“2C”---两线控制方式
2.AO参数为“rFr”---输出为电动机频率
3.OPL参数为“NO”---电机缺相不检测
4.SUP参数为“rFr”---显示为电动机的频率
c.按下启动/停止键S1,面板窗口变为“0.0”,旋动电位器,窗口显示变化频率,同时电机随频率变化做变速运转。
(2)外控电压方式测试
用跨接线按如图2所示接线,将操作电机板接于端子UVW处。
b。
合上变频器电源开关ZK21,变频器面板点亮,参数如下所示进行设置:
c。
按下启动/停止键,调节电压源电位器旋钮,观察面板窗口,显示频率不断变化,同时电机做变速转动。
四、试验报告
1.在第一种测试中