小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實訓(xùn)(共5頁)

1、第五節(jié) 小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實訓(xùn)一、實訓(xùn)目的(1) 熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的工作原理及電路中各元件的作用。(2) 掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試步驟與方法。(3) 熟悉與掌握單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及其主要點(diǎn)的波形測量與分析。(4) 了解小容量晶閘管單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元的作用。(5) 掌握小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的一般調(diào)試過程、調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。(6) 熟悉小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)故障的分析與處理。二、實訓(xùn)所需設(shè)備序號型 號備 注1MEC01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等模塊2PAC34 小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)組件該掛箱包含“單結(jié)晶體管觸發(fā)電路”

2、、“橋式半控整流主電路”等模塊3MEC21 直流電參數(shù)表組件4MEC42 可調(diào)電阻器5DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表6DJ13-1 直流發(fā)電機(jī)7DJ15 直流他勵電動機(jī)8慢掃描示波器自備9萬用表自備三、實訓(xùn)線路及原理利用單結(jié)晶體管(又稱雙基極二極管)的負(fù)阻特性和RC的充放電特性，可組成頻率可調(diào)的自激振蕩電路。小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)面板上的V16為單結(jié)晶體管，其常用的型號有BT33和BT35兩種。小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖如圖5-4。系統(tǒng)工作原理簡述如下：1.脈沖的形成由變壓器TC1副邊輸出約70V±10%的交流同步電壓，經(jīng)橋式全波整流，再由穩(wěn)壓管V10進(jìn)行削波

3、，從而得到梯形波電壓，其過零點(diǎn)與電源電壓的過零點(diǎn)同步，梯形波通過R7及V18組成的恒流源向電容C3充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管V16的峰值電壓UP時，單結(jié)晶體管V16導(dǎo)通，同時由于放電時間常數(shù)很小，C3兩端的電壓很快下降到單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓Uv，使V16關(guān)斷，C3再次充電，周而復(fù)始，在電容C3兩端呈現(xiàn)鋸齒波形，在脈沖變壓器副邊輸出尖脈沖。在一個梯形波周期內(nèi)，V16可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但對晶閘管的觸發(fā)只有第一個輸出脈沖起作用。然后脈沖經(jīng)V15進(jìn)行功率放大，再經(jīng)過脈沖變壓器TC2便可在TC2副邊得到兩組相位一致的脈沖。2.移相控制電容C3的充電時間常數(shù)由等效電阻V18等決定，改變恒流源的電流大

4、小，可改變C3的充電時間，控制第一個尖脈沖的出現(xiàn)時刻，實現(xiàn)脈沖的移相控制。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各點(diǎn)波形請參考圖5-5。圖5-4小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖觸發(fā)電路的輸入端串聯(lián)了一個由C1、R2、C5組成的微分校正環(huán)節(jié)(又稱超前校正環(huán)節(jié))，校正系統(tǒng)的動態(tài)性能，使調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定較快，也加快了系統(tǒng)的反應(yīng)速度。該電路中給定電壓與電壓負(fù)反饋和電流正反饋的偏差控制V22輸出電壓的大小，從而控制恒流源電流的大小，從而實現(xiàn)脈沖移相。給定電位器RP2已裝在面板上，同步信號已在內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。3.單閉環(huán)控制系統(tǒng)為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動靜態(tài)性能指標(biāo)，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)（包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉

5、環(huán)系統(tǒng)）。對調(diào)速指標(biāo)要求不高的場合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對調(diào)速指標(biāo)要求較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋、電流反饋、電壓反饋等。在本裝置中采用的是單閉環(huán)系統(tǒng)。在單閉環(huán)中，反映電壓變化的電壓反饋信號Uu和反映電流變化的電流反饋信號Ui以觸發(fā)電路的負(fù)端為公共端（面板上42點(diǎn)），此公共端為給定輸出回路中的一點(diǎn)，因此由原理圖可以看出Uu和Ui為串聯(lián)在給定輸出回路中的電壓信號，所以加到V22的基極信號為Uu、Ui與給定電壓Ug的電壓和(約為Ug-Uu+Ui)，此電壓和信號經(jīng)放大后，得到移相控制電壓，控制觸發(fā)脈沖的移相，來改變單相半控整流橋電壓的輸出。該電路中的放大電路為比例調(diào)節(jié)，對階躍

6、輸入有穩(wěn)態(tài)誤差。當(dāng)“給定”恒定時，閉環(huán)系統(tǒng)對電樞電壓變化起到了抑制作用，當(dāng)電機(jī)負(fù)載或電源電壓波動時，電機(jī)的電樞電壓能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。 主電路采用單相半控整流橋，串聯(lián)濾波電抗器L是為了限制整流后的脈動成分，減少電機(jī)損耗，降低電機(jī)的溫升等。由于單相半控整流橋的橋路是由兩個晶閘管串聯(lián)后再與兩個整流二極管串并聯(lián)而成，省掉了一個續(xù)留二極管，使線路較為簡單而可靠。圖5-5 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)的電壓波形(=900) 電流截止環(huán)節(jié)當(dāng)因啟動或其他原因造成過電流時，在RP4上取得的電壓值變大，使穩(wěn)壓管V21兩端的電壓也增大。若大到使穩(wěn)壓管V21擊穿時，則使V20飽和，同時V16基極電位降低，于是輸出觸

7、發(fā)脈沖減少，使晶閘管趨向關(guān)斷，限制了電流的增大。 電壓負(fù)反饋當(dāng)電機(jī)加上負(fù)載時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速有所下降，電機(jī)兩端的電壓也因此下降，此時在RP6上所得的分壓也隨之減小，則在V22基極上所得的分壓反而增大，V22趨向飽和，V18也趨向更加導(dǎo)通，最后使V16基極電位提高，于是輸出觸發(fā)脈沖增加，使晶閘管的導(dǎo)通角更大，使電機(jī)兩端電壓提高。 電流正反饋當(dāng)電機(jī)加上負(fù)載時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，用其他措施使其端電壓維持不變，則此時所需的電流將增大，由于電流的增大，在RP5上所得的分壓增大。這樣也使RP6上所得的分壓增加，與電壓負(fù)反饋一樣使V22的基極電位提高而導(dǎo)通，從而使輸出脈沖增加導(dǎo)致晶閘管更加導(dǎo)通。四、實訓(xùn)方法1.小

8、容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)故障的設(shè)置與分析請參考第二章有關(guān)內(nèi)容2.勵磁電源及失磁保護(hù)的調(diào)試(1)按下電源控制面板上的“啟動”按鈕，將直流調(diào)速系統(tǒng)面板上的QS撥向“開”，用萬用表測試勵磁輸出為200V±10%。(2)將電機(jī)的勵磁線圈接到勵磁電源的輸出端，可聽到勵磁電源回路中的黑色繼電器KA有“啪”的聲音，說明繼電器已通電吸合。其在主電路中的常開觸點(diǎn)閉合，為晶閘管主電路的啟動做準(zhǔn)備。3.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試與觀測用兩根導(dǎo)線將電源控制面板上的“三相電源輸出”的220V交流相電壓接到小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)面板上的“220V”輸入端，“勵磁電源”輸出端接直流電動機(jī)的勵磁繞組回路。按下電源控制

9、面板上的“啟動”按鈕，將小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)面板上的QS撥向“開”，這時給定電路和觸發(fā)電路都開始工作。4.給定電路的調(diào)試交流70V經(jīng)橋式整流穩(wěn)壓后的電壓作為觸發(fā)電路的給定電壓。RP2為調(diào)速電位器。用雙蹤示波器觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路經(jīng)橋式整流和穩(wěn)壓管削波后“TP8”點(diǎn)的波形，順時針緩慢調(diào)節(jié)移相電位器RP2，觀察“TP4”點(diǎn)鋸齒波的周期變化、“TP6”點(diǎn)的脈沖波形、經(jīng)脈沖變壓器后輸出的“G、K”觸發(fā)脈沖波形，最后觀察脈沖能在30°170°范圍內(nèi)移相。5.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)波形的記錄當(dāng)30o、60o、90o、120o時，將單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各觀測點(diǎn)波形描繪下來，并與圖3

10、-2的各波形進(jìn)行比較。6.小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試觸發(fā)脈沖正常后，將直流電機(jī)、直流電流表、直流電壓表接進(jìn)主電路，直流電機(jī)拖動校正直流測功機(jī)。(1) 將調(diào)速電位器RP2逆時針旋到底，使給定輸出為零。(2) 按下SB2，調(diào)節(jié)RP2，觀察電機(jī)能否平滑增速。(3) 電流截止環(huán)節(jié)的測試調(diào)節(jié)RP2使給定輸出為零。調(diào)節(jié)RP2使給定輸出為零。將DJ23輸出接1980（兩只90和兩只900串聯(lián)）。調(diào)節(jié)RP2逐漸增大“給定”電壓，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速提升至一定值（如n=1000rpm），然后減小電阻阻值即增大直流電動機(jī)的負(fù)載，使主回路電流增大，當(dāng)電流增大到一定值后，穩(wěn)壓管V21擊穿，此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速會明顯降低，說明

11、電流截止環(huán)節(jié)已經(jīng)起作用。(6) 主電路停止按下SB1（停止按鈕），斷掉晶閘管主電路的電源。在晶閘管主電路中，“TP10”的KM的常閉觸點(diǎn)閉合，電阻R17和R18與電樞并聯(lián)形成能耗制動回路，加速直流電動機(jī)的制動。4.小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的測試(1) 將DJ23輸出接1980（兩只90和兩只900串聯(lián)），并將其阻值調(diào)至最大，使直流電動機(jī)輕載。(2) 緩慢順時針調(diào)節(jié)給定電路中的電位器RP2,使電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近n=1200rpm，觀察主電路中電流、轉(zhuǎn)速的變化記錄于下表中：n（rpm）Id（A）(3)將電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到接近n=1200rpm，然后緩慢調(diào)節(jié)負(fù)載阻值，增大直流電動機(jī)的負(fù)載，觀察主電路中電流、

12、轉(zhuǎn)速的變化。測定相應(yīng)的Id和n。記錄于下表中：n（rpm）Id（A）六、注意事項在記錄動態(tài)波形時，可先用雙蹤慢掃描示波器觀察波形，以便找出系統(tǒng)動態(tài)特性較為理想的調(diào)節(jié)器參數(shù)，再用數(shù)字存儲示波器或記憶示波器記錄動態(tài)波形。五、實訓(xùn)報告1.畫出=60°時，單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)輸出的波形及其幅值。2.對實驗過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象作出書面分析。六、注意事項1.技能實訓(xùn)時必須注意人身安全，杜絕觸電事故發(fā)生。接線與拆線必須在斷電的情況下進(jìn)行。2.技能實訓(xùn)時必須注意實訓(xùn)設(shè)備的安全，接線完成后必須進(jìn)行檢查，待接線正確之后方可進(jìn)行實訓(xùn)。3.雙蹤示波器有兩個探頭，可同時觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以