南昌大学自动装置实验报告.docx
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南昌大学自动装置实验报告
实验报告
实验课程：
自动装置原理
学生姓名：
学号：
专业班级：
电力系统及其自动化班
实验一：
无功调差及自动检测实验
实验二：
综合放大及调节特性实验
实验一：
无功调差及自动检测实验
一、实验目的
1．深入理解调差原理，掌握改变发电机电压调节特性斜率的方法。
2．深入了解测量和比较整定电路的结构形式和工作原理。
3．掌握自动检测各个环节的工作特性及其调试方法。
二、实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
ZBL58
可控励磁发电系统组件（五）
1台
2
ZB36
真有效值交流电压表
1台
3
ZB31
直流数字电压电流表
1台
4
DZB01
三相自耦调压器
1台
三相交流电源
1路
三、实验内容与步骤
1．无功调差和自动检测实验接线见图1-9，将三相调压器输出调至零输出位置，电源开关处于断开状态，按图接线，接线完毕后要自行检查接线正确性，然后，请指导老师检查，确定无误后，接入交流电源（注意：
在整个实验过程中，由三相调压器输入实验电路测量变压器1-3T一次侧的电压不得大于120V“线电压”，并且UAB=UBC=UCA）。
2．将调差整定开关置于“0”档。
“调试”“运行”插头插入“运行”位置。
“远”“近”控开关置于“近”控位置。
3．将输入电压调至UAB=UBC=UCA=105V，按表1-1要求进行检测：
①检测测量变压器的变比（测出二次侧线电压进行计算）。
②检测三相桥式整流器的输出电压
③检测二个比较桥上四个稳压管反向击穿后的稳压值。
把各项测试数据记录在表2-1中。
4．用示波器观察测试整流输出直流电压叠加的交流纹波。
5．比较桥检测特性实验
实验接线见图1-9，当电压整定电位器RP分别置于“0圈”“5圈”“10圈”位置时，在测量变压器一次侧加入三相交流电压Uf，按表1-2改变交流电压输入值，用高内阻电压表测出Uf从小到大调节变化过程中各对应点的UCB、UDB、UCD（即△U）及UEB、UFB，记录在表1-2中。
6．根据表1-2中测得的数据绘制检测桥的特性曲线。
四、实验记录表
表1-1测量变压器变比、整流及稳压管稳压值测试记录表（见下表）。
调差电阻“0档”位置，输入电压UAB=UBC=UCA=105V
一次侧电压
二次侧电压
变比
UAB（V）
UBC（V）
UCA（V）
Uab（V）
Ubc（V）
Uca（V）
初级/次级
105.6
105
105
29.2
29
29.2
3.6
整流桥输出
比较桥臂
（一）
比较桥臂
（二）
Ud（V）
UVW1（V）
UVW2（V）
UVW3（V）
UVW4（V）
37
10
10
10
10
表1-2比较桥检测特性实验记录表
整定电位器位置不同时，测试交流电压Uf与测量桥的输出关系，测量桥输出一点为RP滑动端（C），另一点为4VWc和3Rc的连接点（D），即为比较桥输出电压UCD（△U），及UCB、UDB、UEB、UFB各点电位见图1-9。
电压整定电位器置“0”圈
Uf（V）
20
30
40
50
60
70
80
90
100
105
UCD（V）
3
4.7
6
6.1
6.7
5.9
4.1
2
-0.6
-1.5
UCB（V）
4.2
7
9.2
9.7
10.7
11.7
12.9
13.8
14.9
15.2
UDB（V）
1.2
2.3
3.1
3.4
4
5.7
8.7
11.8
15.4
16.8
UEB（V）
5.6
9.6
12.9
13.9
18.6
20.9
22
23
24.1
24.5
UFB（V）
4.3
7
9.2
9.7
10.3
11.1
12.1
13
14.1
14.4
电压整定电位器置“5”圈
Uf（V）
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
UCD（V）
3.2
4.9
6.5
7.3
8.1
8.3
6.9
5.5
3.3
1.3
-0.6
UCB（V）
4.6
7.2
9.9
11.2
12.7
14.5
16
17.4
19
20
20.8
UDB（V）
1.3
2.3
3.3
3.9
4.6
6.5
9
11.9
15.7
18.6
21.4
UEB（V）
5.6
8.8
12.4
15
17.9
20.7
21.8
22.8
24.1
25.1
25.9
UFB（V）
4.6
7.2
9.7
10
10.3
10.9
11.9
12.9
14.1
16
15.7
电压整定电位器置“10”圈
Uf（V）
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
UCD（V）
5.6
7.5
8.9
10.5
12
12.3
9.9
7.9
7.2
3.8
1.9
UCB（V）
8.3
11.3
13.6
16.3
18.9
20.6
22.2
23.5
23.6
26
26.9
UDB（V）
2.6
3.8
10.6
5.7
6.9
9
12.2
15.5
18.7
22.1
25
UEB（V）
8.3
11.4
13.8
16.5
19.1
21.5
22.4
23.7
24.9
26.1
27
UFB（V）
8.3
9.9
10.2
10.5
10.8
11.3
12.5
13.7
14.8
15.9
16.8
绘制桥的特性曲线
五、实验报告
1．详述实验的操作过程，在实验测试过程中你是如何确保每一项测试数据的正确性。
答：
实验操作过程：
按实验过程步骤接好线并检查，无误后通上电源并调到线电压为105V。
按表一中的数据测量相应的数据，计算出相应的变比。
最后按实验步骤5中的做法一一测量出相应的数据，得出桥的特性曲线。
在实验中其实数据的波动并不大，只要在调节过程中不要急，待数据稳定后就可以保持数据的正确性，只要没有测量错误。
2．分析说明各特性曲线的含意和实际意义。
答：
在从前面的分析中我们可知，特性曲线的转折点即为即当发电机输出端电压与给定电压一致时，输出电压偏差信号△U=0，可在相应位置接入监视△U的高内阻电压表（简称零位检测表）。
当电压表指针偏于正值侧，表示发电机端电压偏低，应增加励磁；如电压表指针偏于负值侧，则表示发电机端电压偏高，应减少励磁。
改变RP的圈数即可改变B点的位置。
如直线A′B′C′所示的B′点位置，从而改变给定电压值。
3．用短接9Rc后测得数据，绘制比较桥检测特性曲线与接入9Rc测得的特性曲线有什么差别。
答：
本次实验做的就是在接入9Rc测得的特性曲线通过在后面的图中与原理中的图相比较可得：
在刚开始的阶段由于有9R的影响而使得整具曲线上提了一段。
而在后来的当Uf大到一定值时，影响并不是很大，与短接9R时一样。
4．整定电压下限能否调整？
如何进行调整？
答：
可以调整，通过改变一同的稳压管，则B的电压自然会改变。
5．为什么不对称检测桥在不同整定电压下，能提供相同的检测灵敏度。
答：
不对称检测桥特殊之点在于给定电压整定电位器不串接于整流输出回路中，而是并接于1VW二端。
因此，输入检测桥的比较电压信号mUf不会受到RP衰减的影响。
从而能够在不同的整定电压下，提供相同的检测灵敏度，可以克服低整定电压时出现的振荡，而且，保存了有用的比较信号，减轻了后一级放大倍数的要求，提高了可靠性。
实验二：
综合放大及调节特性实验
一、实验目的
1．掌握励磁自动调节装置中综合放大电路工作原理及其调节特性。
2．深入理解综合放大电路的工作特性曲线及其测试方法。
二、实验设备
序号
设备名称
使用仪器名称
数量
1
DZB01
三相自耦调压器
1台
三相交流电源
1路
2
ZBL58
可控励磁发电组件（五）
1台
3
ZB36
真有效值交流电压表
2只
4
ZB31
直流数字电压表
2只
直流电流表
1只
5
ZB44
2．5KΩ可调电阻
2只
15．6Ω可调电阻
2只
三、实验内容与步骤
1．综合放大器特性实验接线见图2-4，按图接线，接入相应测试表计（测试表计均应使用较高内阻的直流电压表），将三相调压器调至零输出位置，电源开关处于断开状态，接线完毕检查无误后，接入三相交流电源。
2．调差整定开关置于“0”档，“调试”“运行”插头插入“运行”位置，操作方式置“近控”位置，整定电位置1RPb置“0”圈。
3．合上三相交流电源开关，调整交流输入电压，逐点测试记录放大器输入电压Usr（即图2-4中4VWc和3Rc连接点D与二极管8VDc和整定电位器1RPb连接点C之间的电压）及输出电压Usc（即图2-4中电路输出端⑨与⑩之间的电压）的对应值。
测试数据正确记入表2-1。
4．以输入电压Usr（△U）为横坐标，输出电压Usc（UK）为纵坐标，绘制综合放大器特性曲线。
5．调节三相交流调压器，使输入1-3T测量变压器的输入电压为100V；调节1RPb使综合放大输出控制电压UK为5V，然后合上开关S2，调节可调变阻器R2，观察欠励限制输出对控制电压UK的综合控制作用，记录电流变化量与UK的对应关系。
6．自动控制综合特性实验接线见图2-4，将交流电压表接入三相调压器输出
端，测试输入测量变压器的电压Uf；将直流电压表接入电路输出端⑨与⑩之间，测输出控制电压Uk。
7．将整定电位器1RPb置于“0”圈。
8．合上三相交流电源，调整交流输入电压至输出端有控制电压Uk值输出并随Uf变化，此时开始测试记录输入电压Uf与输出控制电压Uk的对应值，记录在表2-2中，测试完毕调压器调至零输出位置，（测试过程中三相调压器输出电压不得大于120V）。
9．再将整定电位器1RPb分别置于中间位置“5”圈和最大位置“10”圈时，按上面第7点，分别测出二组数据记录在表2-2中。
10．以输入电压Uf为横坐标，输出控制电压Uk为纵坐标绘制自动控制综合特性曲线，即Uk=f（Uf）关系曲线。
四、实验记录表
表2-1
△U（V）
0.5
1.0
1.5
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.1
3.5
UK（V）
6.83
6.82
6.76
4.88
4.17
3.06
2.35
1.54
0.62
0.41
0.08
表2-2
1RPb0圈
Uf（V）
20
60
70
75
80
85
90
100
120
Uk（V）
0.09
-0.2
-0.03
-0.01
0.13
2.8
3.4
3.43
3.49
1RPb
5圈
Uf（V）
50
80
95
100
103
106
110
126
Uk（V）
0.09
-0.03
-0.01
1.34
2.08
3.4
3.47
3.52
1RPb
10圈
Uf（V）
90
110
120
123
125
129
141
150
Uk（V）
-0.02
-0.01
0.53
2.23
3.33
3.54
3.57
3.59
特性曲线
五、实验报告
1．分析放大器特性与自动控制综合放大特性实验原理。
答：
综合放大的任务是反映发电机电压和无功电流分量变化的由测量比较电路输出的微弱信号加以放大，并线性地综合其他辅助控制信号，包括转子电流限制，转子电流反馈，欠励磁限制等信号，作为控制电压去控制移相触发电路。
综合放大在保证机组运行稳定条件下，提高了调节精度（放大系数愈大，调节精度愈高）。
对综合放大电路的基本要求是：
可靠性高，线性好，有足够的放大系数，调节平滑方便，稳定性好，输出的控制电压信号有较强的负载能力。
偏差信号△U在工作段随发电机电压Uf升高而减小，而直流放大器的输出控制信号UK随偏差信号△U减小而增大。
经过这样的变换，控制信号UK就随发电机电压Uf升高而增大，随Uf下降而减小，UK=f（Uf）的特性曲线
2．为了作出理想的特性曲线，实际操作测试中必须注意哪些问题。
答：
由原理图可知，在Uf从0上升过程中，UK并不是随着一起变化的。
而是在前面一段内来变化，当U增加到一定量时才会开始变化并且会承受着RP整定圈数不同而不同。
从实验得到的图可知，在实验时，一定要有耐心一点一点的增加Uf的值，并且要等数据完全稳定后才能记数据，这样得到的数据才更准确。
3．分析说明放大器特性曲线和自动控制综合特性曲线的含义和实际意义。
自动控制特性曲线的斜率反映了自动控制调节过程中的什么特性。
答：
综合放大的任务是反映发电机电压和无功电流分量变化的由测量比较电路
输出的微弱信号加以放大，并线性地综合其他辅助控制信号，包括转子电流限制，
转子电流反馈，欠励磁限制等信号，作为控制电压去控制移相触发电路。
因此，当Uf增加时，理应减小励磁电流，我们是通过Uf来控制触发，因此应增加电压来增加触发角使励磁电流便得发电机的电压下降。
所以偏差信号△U在工作段随发电机电压Uf升高而减小，而直流放大器的输出控制信号UK随偏差信号△U减小而增大。
经过这样的变换，控制信号UK就随发电机电压Uf升高而增大，随Uf下降而减小，UK=f（Uf）的特性曲线
4．“0”圈时的Uk=f（Uf）关系曲线和“10”圈时的Uk=f（Uf）关系曲线各代表什么？
这两个关系曲线之间又代表了什么？
答：
改变圈数是为了改变电压的整定值，所以改变圈数的Uk=f（Uf）关系曲线代表着自动控制的有效工作区间，并且在自动电压整定电位器RP承担励磁电压整定的重要任务，“0”圈时的Uk=f（Uf）关系曲线和“10”圈时的Uk=f（Uf）关系曲线分别代表有调差与无调差的电压整定和调差系数大小不同的情况下的调差。
5．为什么电阻R1、开关S2、可调电阻R2和毫安表mA能模拟欠励限制输出电路，实现对UK的综合控制。
答：
欠励限制其作用是用以检测发电机有功负载和容性无功负载的大小，并根据负载情况对励磁电流最小值加以限制，保证发电机负载特性分配在稳定区域，使发电机处于稳定工况，从而确保系统安全运行。
当发电机励磁电流小于某一定值时，发电机则带上容性无功负载，即所谓的“进相”运行，也就是通常所说的“欠励”状态。
发电机“进相”运行时励磁电流值随所带有功功率值大小不同而差别较大。
机组有功功率越大则允许“进相”范围越窄，励磁电流最小限制值便越高。
所以电阻R1、开关S2、可调电阻R2和毫安表mA能模拟欠励限制输出电路
实验心得
通过自动装置的实验，我明白如何使用实验室的仪器。
而且更深一步的了解到书上讲的知识的实际性。
通过这实验，更深一步的了解了自动检测各个环节的工作特性及其调试方法，综合放大电路的工作特性曲线。
，也明白了当问题出现的时候如何去处理。
通过实验，可以让我们大概了解电力系统的基本运作，让我们受益匪浅，在实验中，由于只有一台实验设备，各位同学团结分工合作，从中我们也学到了很多实际操作知识，对于我们以后的工作会很有帮助
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