电力拖动自动控制系统实验BWord文档下载推荐.docx
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DJK04电机调速控制实验Ⅰ
该挂件包含“给定”、速度调节器、电流调节器、电流反馈与过流保护、速度变换等几个模块。
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D42可调电阻箱
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DD03-3电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表
6
DJ13－1直流发电机
7
DJ15直流电动机
8
万用表
四、实验原理及接线图
实验接线原理图
1、测定出晶闸管整流电路输出电压Ud、移相控制电压Uct，便可得到晶闸管触发及整流特性
Ud＝f（Ug）或Ud＝f（Uct）；
2、测定出测速发电机的输出UTG，电动机的转速n，即可得到测速发电机特性UTG＝f（n）；
3、由Ud＝f（Ug）或Ud＝f（Uct）曲线可求得晶闸管整流装置的放大倍数曲线Ks＝f（Ug），求Ks可用公式Ks＝
求得。
五、实验方法与步骤
将电动机加额定励磁，使其空载运行，逐渐增加控制电压Ug（Uct），分别读取对应的Ug、UTG、Ud、n的数值若干组，即可描绘出特性曲线Ud＝f（Ug）及UTG＝f（n），由Ud＝f（Ug）或Ud＝f（Uct）曲线可求得晶闸管整流装置的放大倍数曲线Ks＝f（Ug），求Ks可用公式Ks＝
六、数据记录与处理
将数据记录于下表，并绘出Ud＝f（Ug）、UTG＝f（n）、Ks＝f（Ug）三条曲线；
项目
Ug（Uct）
（V）
Ud
n
（rpm）
UTG
（v）
七、注意事项
1、给定单元的RP1从最小值处调起，每次停机前将RP1调回到最小值；
2、由于电动机电枢回路、励磁回路未串接电阻，不要接短路；
3、因UTG、Ug（Uct）的数值较小，用万用表的直流电压10V或50V档测量。
4、由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。
八、思考题
比较三条曲线，各曲线有什么特点，为什么？
实验二晶闸管直流调速系统主要单元的测试
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，学会按要求调试各单元
1、速度调节器的调试；
2、电流调节器的调试；
3、“零电平检测”及“转矩极性鉴别”单元的调试；
4、反号器的调试；
5、逻辑控制单元的调试；
数字存储示波器
在直流调速系统中，往往采用闭环控制，需要对电流、转速等信号进行反馈，以便稳速和限流，需要用到速度调节器和电流调节器，在可逆调速系统中，在电动机改变转向时，要对电枢电流、转矩极性进行鉴别，通过逻辑控制电路控制正、反桥电路的切换，以防止正、反桥同时工作，避免正、反桥之间出现环流，损坏电源，故要将“零电平检测”、“转矩极性鉴别”、“反号器”、“逻辑控制单元”状态调节好。
各单元原理图如下：
速度调节器原理图
电流调节器原理图
零电平检测单元原理图
转矩极性鉴别单元原理图
转矩极性鉴别输入输出特性零电平检测输入输出特性
速度变换单元
反号器原理图
电压给定原理图
电流反馈与过流保护原理图
将DJDK04挂件的十芯电源线与控制屏连接，打开电源，即可开始实验。
（1）调节器调零
将DJDK04中的“速度调节器”单元的所有输入端（1、2、3脚）接地，用导线将“5”、“6”
脚短接，使“速度调节器”成为P（比例）调节器，调节面板上的调零电位器RP1，用万用表的毫伏档（若无，用0.25V档）测量速度调节器“6”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。
（2）调整输出正、负限幅值
把“5”、“6”短接线去掉，使调节器成为PI（比例积分）调节器，然后将DJDK04的给定输出端Ug接到速度调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP3，观察输出电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP2，观察调节器输出正电压的变化；
（3）测定输入输出特性
再将反馈网络中的电容短接（将“5”、“6”端短接），使速度调节器成为P（比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正、负电压测出相应的电压，直至输出达到限幅值，并画出曲线。
（4）观察PI特性
拆除“5”、“6”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。
2电流调节器的调节
将DJDK04中的“电流调节器”单元的所有输入端（1～7脚）接地，用导线将“9”、“10”
脚短接，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RP4，用万用表的毫伏档（若无，用0.25V档）测量速度调节器“10”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。
把“9”、“10”短接线去掉，使调节器成为PI（比例积分）调节器，然后将DJDK04的给定输出端Ug接到电流调节器的“4”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，观察输出电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器输出正电压的变化；
再将反馈网络中的电容短接（将“9”、“10”端短接），使速度调节器成为P（比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正、负电压测出相应的电压，直至输出达到限幅值，并画出曲线。
拆除“9”、“10”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。
3、“零电平检测”单元的调试
测定“零电平检测”单元的环宽，要求其环宽为0.4～0.6V；
调节RP1，使回环沿纵坐标右侧偏离0.2V，即环从0.4到0.6V。
“零电平检测”单元的具体调试方法
（1）调节给定Ug，使“零电平检测”单元的“1”脚约加0.6V电压，调节电位器RP1，恰好使“2”端输出从“1”跃变为“0”。
（2）慢慢减小给定，当“零电平检测”的“2”端从“0”跃变为“1”时，检测“零电平检测”的“1”端应为0.2V左右，否则应调整电位器。
（3）根据测得的数据，画出“零电平检测”单元的输入输出特性（回环）
4、“转矩极性鉴别”单元的调试
测定“转矩极性鉴别”单元的环宽，要求环宽为0.4～0.6V，记录高电平值，调节单元中的RP1使特性满足要求。
“转矩极性鉴别”要求的环宽从－0.25到0.25V。
“转矩极性鉴别”单元的具体调试方法
（1）调节给定Ug，使“转矩极性鉴别”的“1”脚得到约0.25V电压，调节电位器RP1，恰好使“2”端从“高电平”跃变为“低电平”。
（2）调节负给定从0V调起，当转矩极性鉴别器的“2”从“低电平”跃变为“高电平”时，检测转矩极性鉴别器的“1”端应为－0.25V左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端的输入正、负电压的绝对值基本相等。
5、反号器的调试
测定输入输出比例，输入端加入＋5V电压，调节RP1使输出端输出为－5V。
六、实验报告
1、画出“速度调节器”、“电流调节器”、“零电平检测”、“转矩极性鉴别”的输入输出特性曲线。
2、简述各控制单元的调试要点。
实验三转速单闭环不可逆直流调速系统实验
1、了解单闭环直流调速系统的原理组成及个主要部件的原理；
2、掌握晶闸管直流调速系统的基本特性；
3、认识闭环反馈控制系统的基本特性。
1、Uct不变时直流电动机开环特性的测定；
2、转速单闭环直流调速系统特性的测定。
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转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“转速变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压Uct，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馈闭环系统。
1、Uct不变时的直流电动机开环外特性的测定
（1）按接线图分别接好主回路和控制回路，Ug直接接Uct，直流发电机接D42上的负载电阻R，Ld＝200mH，将给定的输出调到零。
（2）电动机加励磁、起动，Ug从0V起逐渐增加，使n＝1200rpm。
（3）改变负载电阻R，使Id从Ied到空载即可测出Uct不变时，n＝f（Id）的外特性。
通过调节
R和Ug，将电动机转速调为1200rpm，电枢电流调为1.2A（额定值），随后保持Uct不变，逐渐增大R，电枢电流将下降，转速上升，每调节一次，记录Id、n于下表中
n（rpm）
Id（A）
2、转速单闭环直流调速系统
（1）转速反馈系数的整定
Ug接Uct，Ld＝200mH，调节Ug为0，加励磁、起动，Ug从0V调起，使n＝1500rpm，调“速度变换”单元上的RP1，使得该转速时，1、3端电压Ufn＝6V，则2、3端电压为1.3V，
。
（2）将给定输出Ug接速度调节器3端，“速度变换”输出接“速度调节器”2端，速度调节器输出Usc接Uct，此时转速反馈应为正电压，发电机接R，调Ug为零。
（3）发电机先轻载，Ug从0V调起，使n＝1200rpm。
（4）调节R，使Id从小到大，直至Ied，测出Id、n，即可测出系统静态特性曲线n＝f（Id），并记录数据于下表：
根据所测数据分别作出Uct、Ud不变时，电动机开环外特性曲线及转速闭环调速系统静态特性曲线
1、Ug接Uct，给定为正电压。
2、发电机所接电阻R应将D42上每组两个900Ω电阻并联使用。
3、调节R时，要慢慢旋转调节旋钮，特别是电动机电枢电流接近Ied时，这时，R已很小，防止用力过大，将R调到0造成发电机电枢短路。
4、注意电动机的转向，应使转速输出信号，红色插孔为正极，黑色插孔为负极，与“转速变换”上插孔连接时，应“红”接“红”、“黑”接“黑”。
1、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，如何确定转速反馈的极性并把转速反馈正确地接入系统中？
3、改变“速度调节器”的电阻、电容参数，对系统有什么影响？
实验四电流单闭环不可逆直流调速系统
1、了解电流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；
1、电流反馈系数的整定；
2、电流单闭环调速系统静态特性的测定；
电流单闭环实验是将反映电流变化的电流互感器输出信号经整流在采样电阻上得到的电压信号作为反馈信号，加到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压Uct，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，这就构成了电流负反馈闭环系统。
1、电流反馈系数的整定
（1）直接将“给定”Ug接DJK02上的Uct，整流桥输出端接电阻负载R，负载电阻放在最大值，Ug调到零。
（2）启动，Ug从0V调起，使Ud升高至220V，减小R的值，调节“电流反馈与过流保护”单元上的电位器RP1，使Id＝1.3A时，2端If的电流反馈电压Ufi＝6V，这时的电流反馈系数β＝Ufi／Id＝4.615V/A。
2、电流单闭环直流调速系统静态特性的测定；
（1）按图接线，Ug为负给定，电流反馈为正电压，将“电流调节器”接成PI调节器，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02的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1200rpm。
（3）调节发电机负载电阻，使阻值从大到小，直至n＝500rpm，即可测出系统静态特性，曲线
n＝f（Id）。
数据记录
在试验报告上作出系统静态特性曲线。
1、注意给电机加励磁；
2、当可变电阻R阻值已调到较小时，要调的慢一些；
3、电枢电流值不要超过额定值。
1、电流反馈信号缺失对系统有什么影响？
2、电流反馈信号过大或过小会出现什么现象？
实验五双闭环晶闸管不可逆直流调速系统实验
1、了解双闭环不可逆直流调速系统的原理、组成；
2、掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。
1、各控制单元调试；
2、整定电流反馈系数β，转速反馈系数α；
3、测定高转速时系统闭环静态特性n＝f（Id）；
4、闭环控制特性n＝f（Ug）的测定；
四、实验原理与接线图
双闭环直流调速系统是由电流和转速两个调节器进行综合调节,可获得良好的静\动态性能（两个调节器均采用PI调节器）,由于调整系统的主要参数为转速,故将转速环作为主环放在外面,电流环作为副环放在里面,这样可以抑制电网扰动对转速的影响，从而实现比较理想的调速效果。
1、速度调节器调试
（1）速度调节器调零将速度调节器所有输入端端接并接地，用万用表毫伏档测其输出，调节本单元的电位器RP1，将输出调为零。
（2）在速度调节器3端输入＋5V，调节本单元电位器RP3，将输出调为－6V；
2、电流调节器调试
（1）电流调节器调零将电流调节器所有输入端短接接地，用万用表毫伏档测量其输出，调节电流调节器上的电位器RP4，将输出调为零。
（2）在电流调节器4端输入－6V，调节其上的电位器RP1将输出调为＋9V；
3、调节电流反馈系数，晶闸管桥路输出电流为1.3A时，调节本单元的电位器RP1使“电流反馈与过流保护”单元2端输出电压为＋6V；
4、调节转速反馈系数，在n＝1500rpm时，调节转速变换单元上的RP1，使3端输出Ufn＝－2V（2、3端之间电压）；
5、特性测试
（1）按图接线，Ug为正给定，转速反馈信号为负电压，电流反馈信号UIf为正电压，将电机先轻载，调Ug使电机转速n＝1200rpm，然后调节发电机负载电阻R，增大Id直至Ied，记录n、Id记录于下表，根据所测数据作静态曲线n＝f（Id）
n＝1200rpm
（3）调节Ug及R，使Id＝Ied，n＝1200rpm，逐渐降低Ug，记录Ug和n，测出该调速系统的控制特性n＝f（Ug）
1、在实验报告上根据所测数据作出调速系统在n＝1200rpm的静态曲线n＝f（Id）；
2、作出起始条件为Id＝Ied，N＝1200rpm的控制特性曲线n＝f（Ug）
1、转速反馈为负反馈，应将转速信号接成负电压信号；
2、电流反馈为负反馈，应将电流反馈信号接为正电压信号；
3、电流调节器限幅值应根据不同实验台调节，若输出＋9V过大，可降低输出；
4、调节R时，要慢慢旋转，特别当R值较小时，跟要慢些。
1、为什么双闭环直流调速系统中使用的调节器均为PI调节器？
2、转速负反馈的极性如果接反会产生什么现象？
3、双闭环直流调速系统中哪些参数的变化会引起电动机转速的改变？
哪些参数的变化会引起电动机最大电流的变化？
实验六开环三相异步电动机调压调速系统实验
1、了解并熟悉开环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成；
1、测定三相绕线式异步电动机转子串电阻时的机械特性；
DJ17
三相转子绕线式异步电动机
DJ17－2
三相绕线式转子转用电阻箱
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对于三相转子绕线式异步电动机，在转子中串入适当电阻后可使机械特性变软其调速范围有所扩大，但在负载或电网电压波动的情况下，其转速波动严重，所以在异步电动机调压调速电路中采用双闭环调速系统。
双闭环三相异步电机调压调速系统的主电路有三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机组成。
控制部分有“电流调节器”、“速度变换”、“触发电路”、“正桥功放”等组成。
整个调速系统采用了速度、电流两个反馈控制环。
1、机械特性的测定
（1）给定Ug直接接Uct。
（2）电机先轻载，调Ug使电动机定子相电压为Ue＝220V，然后调节R，记录UG、IG、n，计算
，记录数据于下表：
IG（A）
UG（V）
T（N·
M）
1、画出调速系统的开环机械特性曲线；
1、发电机电枢电阻
，机组空载损耗
W；
2、电动机转子引出线与转子附加电阻箱引出线要对应相接。
1、若电动机反转如何解决？
2、如果有一路触发脉冲不正常，电动机能正常运行吗？
实验七双闭环三相异步电动机调压调速系统实验
1、了解转子串电阻三相绕线式电动机在调节定子电压时的机械特性；
1、测定双闭环交流调压调速系统的静态特性；
1、单元调试
（1）速度调节器调零；
调整正、负限幅值，要求输入Ui＝±
5V，输出U0＝±
6V。
（2）电流调节器调零；
6V，输出U0＝±
9V。
（3）电流反馈系数整定，要求电机定子相电流Ie＝1A，电流反馈信号UIf＝6V。
（4）转速反馈系数整定，要求电机转速n＝1300rpm时，转速变换3端输出Ufn＝—2V。
2、系统调试将系统接成闭环调速电路，加给定、减给定；
加、减负载，观察系统运行是否正常。
3、系
升级会员 