雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報告

1、運(yùn)動控制系統(tǒng)專題實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報告2016年5月6.1雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉晶閘管相位控制交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成與工作原理。（2）熟悉雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的基本原理。（3）掌握繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時在調(diào)節(jié)定子電壓調(diào)速時的機(jī)械特性。（4） 掌握交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性和動態(tài)特性。熟悉交流調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）測定繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時的人為機(jī)械特性。（2） 測定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。（3）測定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性 。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備（1）電源控制屏（NMCL-32）;（2）低壓控制電路及儀表（NMCL-31）;（

2、3）觸發(fā)電路和晶閘管主回路（NMCL-33）；（4）可調(diào)電阻（NMCL-03）;（5）直流調(diào)速控制單元(NMCL-18)；（6） 電機(jī)導(dǎo)軌及測速發(fā)電機(jī)（或光電編碼器)；（7）直流發(fā)電機(jī)M03；（8）三相繞線式異步電機(jī)；（9）雙蹤示波器；（10）萬用表。四實(shí)驗(yàn)原理1.系統(tǒng)原理 雙閉環(huán)三相異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的主電路為三相晶閘管交流調(diào)壓器（TVC）及三相繞線式異步電動機(jī)M（轉(zhuǎn)子回路串電阻）。控制系統(tǒng)由零速封鎖器（DZS）、電流調(diào)節(jié)器(ACR)、速度調(diào)節(jié)器(ASR)、電流變換器(FBC)，速度變換器(FBS)，觸發(fā)器(GT)，一組橋脈沖放大器（AP1）等組成。其系統(tǒng)原理圖如圖6-1所示。整個調(diào)速系

3、統(tǒng)采用了速度、電流兩個反饋控制環(huán)。這里的速度環(huán)作用基本上與直流調(diào)速系統(tǒng)相同而電流環(huán)的作用則有所不同。在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電流環(huán)對電網(wǎng)波動仍有較大的抗擾作用，但在起動過程中電流環(huán)僅起限制最大電流的作用，不會出現(xiàn)最佳起動的恒流特性，也不可能是恒轉(zhuǎn)矩起動。異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用雙閉環(huán)系統(tǒng)時靜差率較小，且比較容易實(shí)現(xiàn)正，反轉(zhuǎn)，反接和能耗制動。但在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下不能長時間低速運(yùn)行，因低速運(yùn)行時轉(zhuǎn)差功率全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，使轉(zhuǎn)子過熱。2.三相異步電機(jī)的調(diào)速方法交流調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)差功率的處理方式可分為三種類型。轉(zhuǎn)差功率消耗型：異步電機(jī)采用調(diào)壓、變電阻等調(diào)速方式，轉(zhuǎn)速越低時，轉(zhuǎn)差功率的消耗越大，效率越

4、低。轉(zhuǎn)差功率饋送型:控制繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓，利用其轉(zhuǎn)差功率可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的，這種調(diào)節(jié)方式具有良好的調(diào)速性能和效率，如串級調(diào)速。轉(zhuǎn)差功率不變型：這種方法轉(zhuǎn)差功率很小，而且不隨轉(zhuǎn)速變化，效率較高，列如磁極對數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速等。如何處理轉(zhuǎn)差功率在很大程度上影響著電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的效率。5 實(shí)驗(yàn)方法 雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)主回路和控制回路如圖連接，NMCL-32的“三相交流電源”開關(guān)撥向“交流調(diào)速”。給定電位器RP1和RP2左旋到最大位置，可調(diào)電阻NMCL-03左旋到最大位置。注意：圖中主回路中接入的是交流電流表和交流電壓表。1. 移相觸發(fā)電路的檢測 （1）推上空氣開關(guān)，主電源暫不上電。用示波

5、器觀察NMCL33的雙脈沖觀察孔，應(yīng)有雙窄脈沖，且間隔均勻，幅值相同，相位差60； （2）將面板上的Ublf端接地，調(diào)節(jié)偏移電壓Ub,使觸發(fā)角在30°180°范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)試完成后，將Ub左旋到最大位置。 （3）將正組觸發(fā)脈沖的六個鍵開關(guān)接通，測試正橋晶閘管的脈沖是否正常，正常情況下，晶閘管陰極和控制極之間應(yīng)有幅值為1-2V的雙脈沖。2 控制單元調(diào)試 （1）速度反饋系數(shù)的調(diào)試 首先，斷開ACR的7端，給定電壓Ug直接與Uct連接，形成開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。斷開M03的勵磁電源和限流電阻RG，閉合電源使電機(jī)M09空載運(yùn)行，調(diào)節(jié)Ug使轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速約為1420r/min。然后取出FB

6、S3端與NMCL-18中ASR的1端的連接線，調(diào)節(jié)速度反饋FBS的電位器使得它的輸出3和4端之間的電壓為3V測試完成后按圖的控制回路重新連接。 （2）電流反饋系數(shù)的測試 斷開ASR的3端與ACR的3端，給定電壓Ug直接連接到ACR的3端，形成電流單閉環(huán)系統(tǒng)，電位器左旋到底使Uct=0，Ub左旋到底使得=0。斷開發(fā)電機(jī)M03的勵磁電源和限流電阻RG，閉合主回路電源負(fù)給定電壓為3V，M09空載運(yùn)行，然后斷開NMCL-33中電流反饋If與ACR的1端的連接線，調(diào)節(jié)電位器使得三相異步電機(jī)M09的轉(zhuǎn)速n=0，最后再回調(diào)電流反饋If的電位器RP使得電機(jī)剛要轉(zhuǎn)動還沒轉(zhuǎn)動時立即停止，則電流環(huán)便調(diào)試完成。3.

7、開環(huán)機(jī)械特性的測試 （1）斷開NMCL18的ASR的“3”至NMCL-33的Uct的連接線，NMCL-31的G（給定）的Ug端直接加至Uct，且Ug調(diào)至零。直流電機(jī)勵磁電源開關(guān)閉合。電機(jī)轉(zhuǎn)子回路接入每相為10(左右的三相電阻。 （2）NMCL-32的“三相交流電源”開關(guān)撥向“交流調(diào)速”。合上主電源，即按下主控制屏綠色“閉合”開關(guān)按鈕，這時候主控制屏U、V、W端有電壓輸出。 （3）調(diào)節(jié)給定電壓Ug，使電機(jī)空載轉(zhuǎn)速n0=1300轉(zhuǎn)/分，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻，在空載至一定負(fù)載的范圍內(nèi)測取78點(diǎn)，讀取直流發(fā)電機(jī)輸出電壓Ud，輸出電流id以及被測電動機(jī)轉(zhuǎn)速n。并計算三相異步電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 （4）調(diào)

8、節(jié)Ug，降低電機(jī)端電壓，在1/3Ue及2/3Ue時重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，以取得一組人為機(jī)械特性。注：采用直流發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)矩可按下式計算 式中 ：M三相異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；IG直流發(fā)電機(jī)電流；UG直流發(fā)電機(jī)電壓；RS直流發(fā)電機(jī)電樞電阻；P0機(jī)組空載損耗。不同轉(zhuǎn)速下取不同數(shù)值：n=1500r/min，Po=13.5W；n=1000r/min，Po=10W；n=500r/min，Po=6W。4系統(tǒng)閉環(huán)特性的測定調(diào)節(jié)Ug，使轉(zhuǎn)速至n =1420r/min，從輕載按一定間隔做到額定負(fù)載，測出閉環(huán)靜特性n =f(M)。系統(tǒng)動態(tài)特性的測試，用慢掃描示波器測試并記錄如下波形，即： （1）突加突減給定電壓Ug啟動電機(jī)M0

9、9時轉(zhuǎn)速n，ASR輸出“3”端的動態(tài)波形。 （2）電機(jī)M09穩(wěn)定運(yùn)行，突加突減負(fù)載時的n,ASR輸出“3”的動態(tài)波形。 六實(shí)驗(yàn)結(jié)果3. M=9.55（IGUG+IG2 RS+P0)/nRS由實(shí)驗(yàn)5.1測得為26.5（1）220V n/(r/min)139013731359131112881235IG/A0.090.100.110.140.160.19UG/V202198195186185180M/(N*m)0.22100.23250.24710.29380.33130.3557 （2）200Vn(r/min)1218115310971010904702IG(A)0.110.130.130.150.150.16UG(V)178168159144131104M(N.m)0.4180.4700.5350.5660.6010.6954.（2）突加給定： 7uF 2uF（3）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性數(shù)據(jù)n(r/min)1440140013711350134013201297IG(A)0.130.340.390.410.430.450.48UG(V)209198192188186182179M(N.m)0.4691.9662.5162.7743.0313.3193.776 （4）系統(tǒng)動態(tài)特性的測定突減給定電壓： 突加給定電壓： 突