單相交流調(diào)壓整流帶電機(jī)

1、中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院電力電子和拖動(dòng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告 題 目：?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓整流帶電機(jī) 學(xué)生姓名： 系 別： 電氣信息工程系 專業(yè)年級(jí)：2014級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)專升本2班 指導(dǎo)教師： 2014年12月 18 日 1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1.詳細(xì)說明單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路工作原理，并畫出（1、2、3、4、5）點(diǎn)的工作波形并詳細(xì)介紹KC05。2.了解直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。3.畫出單相交流調(diào)壓二極管橋式整流直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路圖，并說明工作原理。4.掌握單相交流調(diào)壓整流帶電機(jī)電路的調(diào)試步驟和方法并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、DT01B 電源控制屏 2、DT09 轉(zhuǎn)速顯示 3、DT15 交流電

2、壓表 4、DT14 直流電流表 5、DT20 電阻 （900歐） 6、DT04 電阻 （3000歐） 7、DT02 220V直流穩(wěn)壓電源 8、DDS12單相交流調(diào)壓電路觸發(fā)器 9、DD202 晶閘管、二極管、續(xù)流二極管、電感 10、導(dǎo)線若干 11、雙蹤示波器 12、KC05觸發(fā)器 13、D17直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)三、 實(shí)驗(yàn)線路設(shè)計(jì)及原理1、主電路設(shè)計(jì) 本課程實(shí)驗(yàn)及研究的電路：?jiǎn)蜗嘟涣髡{(diào)壓整流帶電機(jī)電路，由觸發(fā)電路和主電路組成，即可看成由三個(gè)分支電路整合組成。1.單相交流調(diào)壓電路。2.二極管橋式整流電路。3.直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路。下面就上述三個(gè)電路做簡(jiǎn)單分析。 (1)單相交流調(diào)壓整流電路 交流調(diào)壓就是將

3、兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中，在每半個(gè)周波內(nèi)通過控制晶閘管開通相位，可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。圖中的晶閘管VT1和VT2也可以用一個(gè)雙向晶閘管代替。在交流電源U1的正半周和負(fù)半周，分別對(duì)VT1和VT2的移相控制角 進(jìn)行控制就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。和整流電路一樣，交流調(diào)壓電路的工作情況與負(fù)載的性質(zhì)有很大的關(guān)系，因此下面就阻感負(fù)載、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載予以重點(diǎn)討論。1.1單相交流調(diào)壓電路電路結(jié)構(gòu)（阻-感性負(fù)載）圖1.單相交流調(diào)壓電路（阻-感性負(fù)載）電路圖及其波形1.1.1單相交流調(diào)壓電路工作原理（阻-感性負(fù)載） 當(dāng)電源電壓U2在正半周時(shí)，晶閘管VT1承受正向電壓，但是沒有觸發(fā)脈沖晶閘管VT1沒有導(dǎo)

4、通，在（控制角）時(shí)刻來了一個(gè)觸發(fā)脈沖，晶閘管VT1導(dǎo)通，晶閘管VT2在電源電壓是正半周時(shí)承受反向電壓截止，當(dāng)電源電壓反向過零時(shí)，由于負(fù)載電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻止電流變化，故電流不能馬上為零，隨著電源電流下降過零進(jìn)入負(fù)半周，電路中的電感儲(chǔ)存的能量釋放完畢，電流到零，晶閘管VT1關(guān)斷。反之VT3關(guān)斷。單相交流調(diào)壓電路用兩只反并聯(lián)的普通晶閘管或一只雙向晶閘管與負(fù)載電阻R電感L串聯(lián)組成主電路，因?yàn)楸入娮栊载?fù)載多了一個(gè)電感，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，輸出的電壓都延遲了一段且阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍<。（阻抗角）。（2）二極管橋式整流電路及其原理 電路中采用四個(gè)二極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。利用二極管的電流導(dǎo)向作

5、用，在交流輸入電壓U2的正半周內(nèi)，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，在負(fù)載RL上得到上正下負(fù)的輸出電壓；在負(fù)半周內(nèi)，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，流過負(fù)載RL的電流方向與正半周一致。因此，利用變壓器的一個(gè)副邊繞組和四個(gè)二極管，使得在交流電源的正、負(fù)半周內(nèi)，整流電路的負(fù)載RL上都有方向不變的脈動(dòng)直流電壓和電流 。(3)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)控制電路a.主要元器件名稱及作用：L1蓄能電感，使工作電流連續(xù)；L2勵(lì)磁繞組，獲得磁通；VD續(xù)流二極管；R限流電阻，保護(hù)VD；Ra電樞電阻（啟動(dòng)電阻）；Rf勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻b.啟動(dòng) ：實(shí)驗(yàn)前先檢查電樞電阻Ra是否調(diào)至最大，磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf是否調(diào)至最小，否則

6、勵(lì)磁繞組在弱磁狀態(tài)下電樞電流會(huì)過大；然后接通勵(lì)磁直流電源，產(chǎn)生磁場(chǎng)，再接通直流可調(diào)電源即接通電樞電源，電動(dòng)機(jī)安全啟動(dòng)。并逐漸減小Ra，直至完全切除。調(diào)節(jié)可調(diào)電源電壓，使其電動(dòng)機(jī)的端電壓保持220V，電動(dòng)機(jī)的額定電流達(dá)到1.1A，并調(diào)節(jié)Rf勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻，使其額定勵(lì)磁電流If小于0.16A。通過觸發(fā)電路改變其輸入的直流電壓即可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并時(shí)刻注意各表的變化，以防止過電壓過電流損壞電動(dòng)機(jī)。c.停機(jī)：先斷開電樞電源,在斷開勵(lì)磁電源；并將Ra電樞電阻調(diào)至最大，Rf勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻調(diào)至最小為下次啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。2、觸發(fā)電路設(shè)計(jì) 1. KC05驅(qū)動(dòng)電路圖及其工作原理原理：由KC05可控硅移相集成觸發(fā)器為主的

7、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路，利用其同步檢測(cè)、鋸齒波形成、脈沖移相、脈沖形成環(huán)節(jié)和脈沖變壓器及脈沖信號(hào)輸出電路共同作用，并調(diào)節(jié)RP2可觀察輸出脈沖的移相范圍變化，調(diào)節(jié)RP1能調(diào)節(jié)鋸齒波電壓斜率。給調(diào)壓電路中晶閘管VT1、VT2以不同的的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)可靠地調(diào)壓功能1.1 KC05可控硅移相集成觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及原理 KC05適用于雙向可控硅或反并聯(lián)可控硅線路的交流相位控制。具有鋸齒波線性好、移相范圍寬、控制方式簡(jiǎn)單、易于集中控制、有交互保護(hù)、輸出電流大等優(yōu)點(diǎn)。是交流調(diào)光、調(diào)壓的理想電路。同樣也適用于半控或全控橋式線路的相位控制。 圖2-2 KC05的結(jié)構(gòu)和工作原理同步檢測(cè)是由KC05內(nèi)部的整流橋VD1-VD

8、4和V1、V2組成。腳15、腳16接交流電源同步變壓器，再同步電壓正負(fù)兩個(gè)半周內(nèi)絕大部分時(shí)間幾乎都能使V1、V2處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，只有在電網(wǎng)電壓在過零點(diǎn)附近，即小于3個(gè)PN結(jié)開啟電壓值之和時(shí)，V1、V2才截止，由此來控制鋸齒波電壓的形成，由于二極管的鉗位作用，腳15、腳16之間的電壓為正負(fù)間隔出現(xiàn)的近似梯形波電壓，梯形波的幅值Vm=2Vd+Vbe1。如圖2-3（a）所示鋸齒波形成環(huán)節(jié)由V3、Vdz1、V5、V6和V5發(fā)射極腳4的外接電容C1構(gòu)成。依靠電容C1的充放電作用在它兩端產(chǎn)生鋸齒波電壓。同步電壓過零時(shí)，V1、V2截止，V3、V5導(dǎo)通，向電容C1充電，由于充電時(shí)間常數(shù)很小，C1兩端電壓迅速

9、充至Vdz1的穩(wěn)壓值8伏左右，作為鋸齒波電壓的峰值。同步電壓過零之后，V1、V2導(dǎo)通，V3、V5截止，電容C1的電荷經(jīng)V6恒流放電，形成鋸齒波電壓的下降沿，調(diào)節(jié)V6外接偏置電阻R1就能調(diào)整鋸齒波電壓的斜率。鋸齒波電壓波形如圖2-3（c）所示。脈沖移向環(huán)節(jié)由V8、V9、V10、Vdz2、V11組成。V7、V8、V9為恒流源組成的差放電路，起到比較放大的作用。移相電壓接至KC05的腳6，當(dāng)線性下降的鋸齒波電壓大于移相電壓時(shí)，V8導(dǎo)通，V9、V10、Vdz2、V11截止。當(dāng)鋸齒波電壓小于移相電壓時(shí)，V9、V10、Vdz2、V11導(dǎo)通，V11的導(dǎo)通經(jīng)過脈沖形成環(huán)節(jié)產(chǎn)生脈沖輸出。圖2-3 KC05相關(guān)點(diǎn)

10、波形 脈沖形成環(huán)節(jié)由VD8、V12、V13、V14，腳13外接電容C2、腳10外接電阻R2組成。V11導(dǎo)通時(shí)調(diào)整偏置電阻R2使V12導(dǎo)通，與此同時(shí)，C2經(jīng)VD8、V12充電，極性為左正右負(fù)。當(dāng)V11導(dǎo)通時(shí)，電容C2上的電荷以反壓的形式加于VD8與V12發(fā)射結(jié)兩端，迫使V12截止。復(fù)合管V13、V14為輸出驅(qū)動(dòng)管，在V12截止期間，V13基極為高電平，通過外接驅(qū)動(dòng)電路觸發(fā)雙向晶閘管。同時(shí)C2由15伏電源、R2、V11反向充電，腳10端電壓逐步上升，當(dāng)該電壓大于VD8和V12開啟電壓時(shí)，V12導(dǎo)通，V13、V14截止，輸出脈沖終止。調(diào)節(jié)時(shí)間常數(shù)R2、C2的大小就能獲得合適的脈沖寬度。KC05引腳相

11、關(guān)的電壓波形如圖2-3所示。 若將KC05的腳2與腳12相連，便組成了失交保護(hù)環(huán)節(jié)，所謂“失交”就是指一旦移相電壓大于鋸齒波電壓峰值時(shí)（此時(shí)兩電壓不存在交點(diǎn)），V9、V10、V11、V12保持導(dǎo)通，V13、V14、保持截止，電路無脈沖輸出，電動(dòng)機(jī)在較高的速度下驟然停止，對(duì)控制不利。若將KC05的腳2與腳12相連，在電網(wǎng)電壓過零時(shí)，V1、V2截止，V3、V4導(dǎo)通，V4導(dǎo)通時(shí)管壓降加于Vdz2和V11的發(fā)射結(jié)兩端，強(qiáng)迫使V11截止，當(dāng)電網(wǎng)電壓過零后，V1、V2導(dǎo)通，V3、V4截止，Vdz2、V11導(dǎo)通,電容C2上預(yù)充電電壓強(qiáng)迫使V12截止，V13、V14導(dǎo)通，輸出觸發(fā)脈沖，因此，當(dāng)移相電壓大于鋸齒

12、波電壓峰值時(shí)，使晶閘管工作于全導(dǎo)通狀態(tài)，電機(jī)在滿電壓下運(yùn)行。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法1. 電路調(diào)試（1）總電路圖（單相交流調(diào)壓二極管橋式整流直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路圖） （2）實(shí)驗(yàn)方法及調(diào)試步驟：a.連接好電路后，首先要檢查電路連接是否正確。b.檢查正確無誤后，才能開始通電，注意把觸發(fā)電路的開關(guān)撥到“開”位置，然后通上電，用示波器測(cè)量各點(diǎn)的波形，看是否正確。c.按照上述電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)步驟逐步啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，注意觀察各表指示變化是否正常。d.電動(dòng)機(jī)正常工作，說明電路連接正確。e.調(diào)節(jié)觸發(fā)電路的RP1,RP2可以調(diào)節(jié)觸發(fā)角和觸發(fā)脈沖的斜率，從而改變輸入電壓的有效值，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。f.需要停機(jī)時(shí)應(yīng)按上述停機(jī)步

13、驟停機(jī)。 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1. 直流電動(dòng)機(jī)D17銘牌數(shù)據(jù)：PN=185W UN=220V IN=1.1A nN=1600rad/min If<0.16A2. 整理并畫出實(shí)驗(yàn)中各點(diǎn)波形。單相交流調(diào)壓（1、2、3、4、5、6）點(diǎn)處的工作波形（先是交流，后是直流）1點(diǎn)波形2點(diǎn)波形3點(diǎn)波形4點(diǎn)波形5點(diǎn)波形6點(diǎn)波形3. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示轉(zhuǎn)速(r/min)直流電流（mA）直流電壓（V）交流電壓（V）19001421541882750137129169360613510915244471328612953021306710162001245694六、注意事項(xiàng)1.器件被觸發(fā)導(dǎo)通的過程非常短暫,注意細(xì)心

14、觀察,詳細(xì)記錄。2.雙蹤示波器有兩個(gè)探頭,可同時(shí)觀測(cè)兩路信號(hào),但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連,注意強(qiáng)弱電不共地，要不然容易燒毀示波器。3.在電感性負(fù)載下，不能用窄脈沖觸發(fā)，否則當(dāng)<時(shí)會(huì)發(fā)生一只SCR無法導(dǎo)通現(xiàn)象，輸出電流出現(xiàn)很大的直流分量，會(huì)燒毀熔斷器或晶閘管。4.電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁回路接線必須牢靠，啟動(dòng)時(shí)必須串聯(lián)啟動(dòng)電阻啟動(dòng)。5應(yīng)有必要的短路保護(hù)、低壓保護(hù)等保護(hù)措施。7、 結(jié)論與心得王漢松：（1） 本課程設(shè)計(jì)主電路由哪幾部分組成？單相交流調(diào)壓；橋式整流；電樞電路；勵(lì)磁電路（2）電樞電路與勵(lì)磁電路中Ra啟動(dòng)電阻，Rf勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻，電機(jī)啟動(dòng)前怎么調(diào)節(jié)？電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)為什么啟動(dòng)電流會(huì)過大，正常

15、運(yùn)行后又變小了？電樞電路與勵(lì)磁電路通電之前Ra調(diào)到最大，以防止啟動(dòng)電流過大損壞電機(jī)；Rf調(diào)到最小以防止電樞電路在弱磁狀態(tài)下電樞電流過大；電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流過大是因?yàn)殡姌须娐返碾娮韬苄〔⑶掖藭r(shí)反電動(dòng)勢(shì)為零，故啟動(dòng)時(shí)電流會(huì)過大，正常運(yùn)行后有了反電動(dòng)勢(shì)的制約故電流會(huì)比剛啟動(dòng)時(shí)降低變小。感受：在一開始接到課程設(shè)計(jì)的題目后，結(jié)合給定的要求，對(duì)整個(gè)題目有了整體的框架，然后又分成幾部分逐一發(fā)現(xiàn)問題解決問題，并且認(rèn)識(shí)到書到用時(shí)方恨少！基礎(chǔ)不扎實(shí)只好下苦功夫彌補(bǔ)。從一開始的一知半解到有所理解再由老師的指導(dǎo)下真正明白。我深刻的認(rèn)識(shí)到做學(xué)問做研究沒有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、積極克服困難的心態(tài)以及科學(xué)邏輯縝密的思維，一處很小的錯(cuò)誤

16、帶來的后果都將是不能原諒的。并且認(rèn)識(shí)到個(gè)人的力量畢竟是有限的，要學(xué)會(huì)發(fā)揮、團(tuán)結(jié)團(tuán)隊(duì)里每一個(gè)成員的力量，以集體的力量與智慧去克服一個(gè)接一個(gè)的問題與困難，最終獲得成功！黃志海：主電路由哪幾部分組成？單相交流調(diào)壓；橋式整流；電樞電路；勵(lì)磁電路RP1和RP2的作用及其它們?cè)鯓勇?lián)動(dòng)的？RP1的作用是調(diào)節(jié)觸發(fā)角，RP2是控制移相范圍。使用時(shí)，應(yīng)先調(diào)節(jié)RP2使的調(diào)節(jié)范圍為0180°，然后在控制RP1在0180°內(nèi)改變觸發(fā)角從而達(dá)到調(diào)壓的目的。感想：在實(shí)驗(yàn)之初每個(gè)組員，都對(duì)課題相關(guān)知識(shí)沒有太多了解，對(duì)課程設(shè)計(jì)也沒有思路，面對(duì)課題可謂是束手無策。但是每個(gè)人都沒有放棄，都在積極的在書上、網(wǎng)上查

17、找相關(guān)的信息和知識(shí)。你一言我一語，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)漸漸的有了雛形，特別是在主電路各個(gè)部分的作用，很多的每個(gè)人都做出自己的貢獻(xiàn)，都積極的去網(wǎng)上書上查找信息，最后直到把實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)作用全部理清楚，從對(duì)實(shí)驗(yàn)的毫無頭緒到最后每個(gè)環(huán)節(jié)都弄明白，大家一起付出了很大的努力。團(tuán)結(jié)就是力量，要想解決難題，應(yīng)將它分解開來逐個(gè)擊破，從而達(dá)到成功。許偉姣：（1）問題：磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf為什么調(diào)到最??？防止勵(lì)磁繞組在弱磁狀態(tài)下電樞電流會(huì)過大 。（2）問題：為什么要把啟動(dòng)電阻Ra放在那個(gè)地方？為什么把啟動(dòng)電阻調(diào)到最大？防止電動(dòng)機(jī)損壞；由公式 I=U-Eo/Ra+Rao知，因?yàn)閁不變，轉(zhuǎn)速逐漸增大，則Eo由零逐漸

18、增大，而Ra逐漸減小，所以電流逐漸減小。感受：課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中體檢了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，經(jīng)過這次設(shè)計(jì)使我對(duì)這門課程中的知識(shí)更加深刻。從中，我也發(fā)現(xiàn)了自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)更加努力，彌補(bǔ)自己的不足。在此謝謝我們的老師，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，一絲不茍作風(fēng)是我以后學(xué)習(xí)的榜樣，這次課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開老師的細(xì)心指導(dǎo)。您寬容的態(tài)度幫組我們很快完成這次課程設(shè)計(jì)。同時(shí)感謝幫助過我的同學(xué)們，謝謝你們對(duì)我的幫助。宋宇飛：?jiǎn)栴}：如何調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度？調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度，可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電壓V2。調(diào)節(jié)RP1使觸發(fā)角改變，從而改變電壓V2。感受：在本次的單相交流調(diào)壓整流帶電機(jī)