机电控制系统实验指导书二.docx

1、机电控制系统实验指导书二实验日期_班级_姓名_成绩_实验五 单结晶体管触发电路及调光灯电路一、实验目的1、掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。2、掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。3、了解续流二极管的作用。二、实验原理1、单结晶体管触发电路的原理：利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路，如图3-1所示。图中V6为单结晶体管，其常用的型号有BT33和BT35两种，由等效电阻V5和C1组成组成RC充电回路，由C1-V6-脉冲变压器组成电容放电回路，调节RP1即可改变C1充电回路中的等效电阻。图3-1 单结晶体管触发

2、电路原理图工作原理简述如下：由同步变压器的付边输出60V的交流同步电压，经VD1半波整流，再由稳压管V1、V2进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过R7及等效可变电阻V5向电容C1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压UP时，单结晶体管V6导通，电容通过脉冲变压器的原边放电，脉冲变压器付边输出脉冲。同时由于放电时间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压Uv，使V6关断，C1再次充电，周而复始，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器付边输出尖脉冲。在一个梯形波周期内，V6可能导通、关断多次，但对晶闸管的触发只有第一个输出脉冲起作用。电容C1的

3、充电时间常数由等效电阻等决定，调节RP1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。2、单相半波整流电路的工作原理：具体工作原理见电力电子技术5.2.1单相半波相控整流电路。三、实验仪器1、DJK01 电源控制屏：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：包含“晶闸管”，以及“电感”等几个模块。3、DJK03-1 晶闸管触发电路：包含“单结晶体管触发电路”模块。4、DJK06 给定及实验器件：包含“二极管”以及“开关”等几个模块。5、D42三相可调电阻 ；6、DJK09三相可调电阻； 7、双踪示波器 自备 8、 万用表 自备四、实验内

4、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200 V（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：

5、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； 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； 要注意画出轴坐标的位置； 各个波形的比例要求一致，并且要有对应关系； 各个波形至少要画23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30170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

6、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： 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01800；4R0作为示波器观测端用DJK09三相可调电阻，其阻值为0180；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D

7、JK02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 3-3 DJK09可调电阻原理图 X1、A1两接线端输出是900电阻； X2、A2两接线端输出是900电阻； A1、A3两接线端输出是0900可调电阻； A2、A3两接线端输出0900可调电阻； A1、A2两接线端输出是01800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 =30、60、

8、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3-1306090120150U2Ud（记录值）Ud/U2Ud（计算值）计算公式:Ud=0.45U2(1+cos)/23）画出=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3001700？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

9、相，电路会正常工作吗？为什么？六、心得体会 实验日期_班级_姓名_成绩_实验六（七） 单闭环晶闸管直流调速系统一、实验目的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。二、实验原理 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

10、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T1T6进行电流放大分六路输出。补脉冲按21，32，43，54，65，16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

11、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VT1VT6为单脉冲观测孔和VT1VT6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。 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1、DJK01 电源控制屏：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、DJK0

12、2-1三相晶闸管触发电路：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、DJK09四、实验内容 三相桥式全控整流电路的调试1、“触发电路”

13、调试 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。 将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“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200 V（具体和网端电压的大小有关），如果没有注意，会损坏仪器。 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。注意：（2）“同步信号”的选择同步信号是从电源控制屏内获得，屏

14、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 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。 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

15、色发光管亮，触发电路产生双窄脉冲，本实验用双窄脉冲。 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。 触发脉冲

16、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” 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按图1-6接线具体接线方法如下： DJK02-1上移相控制电压Uct由DJK04上的“正给定”输出Ug

17、直接接入 直流发电机接负载电阻R由R1和R2串联而成，R1选用D42的900串联900阻值可调电阻； R2选用D42的900并联900的电阻，R可调的范围为4502250 将R1其调到最大。 Ld用DJK02上200mH，应注意从“*”端输入。 将正给定的输出调到零。 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 DJK04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 X1、A1两接线端输出 是900电阻； X2、A2两接线端输出 是900电阻； A1、A3两接线端输出是0900可调电阻； A2、A3两接线端输出0900

18、可调电阻； A1、A2两接线端输出是01800可调电阻图 1-7 D42可调电阻原理图 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。注意：（11）继续调节“触发脉冲初始位置” 按下DJK01“电源控制屏”启动按钮，使电动机运转 观察输出电压Ud（此时应在6080V左右） 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Ud0V，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

19、 = f(Id)，测量并记录数据于下表：n（rpm）Id（A） 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 按图1-6接线不变 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。 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：n（rpm）Id（A） 将“正给定”退到零，再按

20、“停止”按钮，结束步骤。注意：（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。 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0Uctmax。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-

21、5接线：具体接线方法如下： 将DJK04“正给定”电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端负载电阻R由R1和R2串联而成，R1选用D42的900串联900阻值可调电阻； R2选用D42的900并联900的电阻，R可调的范围为4502250 将R1其调到最大。将正给定的输出调到零。DJK04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1-96、 记录Ug于下表中： UgUctmax=0.9Ug7、 将“正给定”退到零，再按“停止

22、”按钮，结束步骤。注意：（12）观察缺相现象的具体要求： 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 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 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 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 示波器探头要放在10档 示波器的AC/DC按钮，应放在DC位置。 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

23、）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40K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。注意：（13）DJK08中的可调电阻的使用方法 DJK08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 可分成100K、10K、1K三个档为分别调节 可调的范围为0999K 选择好档位后，其余不用的档位均调到03）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

24、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5V6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07调节“负给定”为5V8调整正限幅电位器RP1，使速度调节器的输出（“7”端）Uctmax 注意：（14）DJK08中的可调电容器的使用方法 可调电容的可调范围：2组 0.1uF8.37uF，一组 0.1uF11.37uF，其耐压值为63V 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

25、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。 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具体接线方法如下： DJK04的“给定”电压Ug为“正给定”直流发电机接负载电阻R由R1和R2串联而成，R1选用D42的900串联900阻值可调电阻； R2选用D42的900并联900的电阻，R可调的范围为4502250将R1其调到最大。 Ld用DJK02上200mH，应注意从“*”端输入 “正给定”

26、输出调到零。 “电流反馈与过流保护” 模块的三相电源在实验箱内部连接测速发动机的 “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”）=+6V5）这时的转速反馈系数 =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具体接线方法如下： DJK04的“给定”电压Ug为“负给定” 转速反馈为正电压 将“速度调节器”接成PI调节器，R740K，

27、C50.47uF 直流发电机接负载电阻R由R1和R2串联而成，R1选用D42的900串联900阻值可调电阻； R2选用D42的900并联900的电阻，R可调的范围为4502250 将R1其调到最大。 Ld用DJK02上200mH，应注意从“*”端输入“负给定”输出调到零。“电流反馈与过流保护” 模块的三相电源在实验箱内部连接 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

28、可测出系统静态特性曲线n =f(Id)。n（rpm）Id（A）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

29、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a。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：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，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