實驗一直流他勵電動機調(diào)壓調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速實驗

1、實驗一 直流他勵電動機調(diào)壓調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速實驗一、實驗?zāi)康?.深入了解直流他勵電動機的調(diào)速性能；2.進一步學(xué)習(xí)PLC控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計和程序設(shè)計、調(diào)試。二、實驗原理2.1.直流他勵電動機的調(diào)速原理、調(diào)速方法電動機的調(diào)速就是在一定的負(fù)載條件下，人為地改變電動機的電路參數(shù)，以改變電動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。從直流他勵電動機機械特性方程式 式（1.1）可知，改變串入電樞回路的電阻Rad，電樞供電電壓U或主磁通，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負(fù)載不變時可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，以達到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動機調(diào)速的方法有以下三種。（1）改變電樞回路外串電阻Rad如圖1.1所示為串電阻調(diào)速的特性曲線，從圖中可

2、看出，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL下，串入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速，如在電阻分別為Ra、R3、R2、R1的情況下，可以得到對應(yīng)于A、C、D和E點的轉(zhuǎn)速nA、nC、nD和nE。在不考慮電樞回路的電感時，電動機調(diào)速時的機電過程（如降低轉(zhuǎn)速）見圖中沿ABC的箭頭方向所示，即從穩(wěn)定轉(zhuǎn)速nA調(diào)至新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速nC。這種調(diào)速方法存在不少缺點，如機械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩(wěn)定度愈低；在空載或輕載時，調(diào)速范圍不大；實現(xiàn)無級調(diào)速困難；在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。圖1.1 電樞回路串電阻調(diào)速的特性曲線（2）改變電動機電樞供電電壓U改變電樞供電電壓U可得到人為機械特性，如圖1.2所示，從圖中可看出，在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩

3、TL下，加上不同的電壓UN、U1、U2、U3、，可以得到不同的轉(zhuǎn)速na、nb、nc、nd、，即改變電樞電壓可以達到調(diào)速的目的。這種調(diào)速方法的特點是：當(dāng)電源電壓連續(xù)變化時，轉(zhuǎn)速可平滑無級調(diào)節(jié)，一般只能在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)；調(diào)速特性與固有特性互相平行，機械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大；當(dāng)TL=常數(shù)時，穩(wěn)定運行狀態(tài)下的電樞電流Ia與電壓U無關(guān)，且=N，故電動機轉(zhuǎn)矩T=KtNIa不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適合于對恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載進行調(diào)速；可以靠調(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電動機，而不用其他啟動設(shè)備。圖1.2 改變電樞供電電壓調(diào)速的特性（3）改變電動機主磁通改變電動機主磁通的機械特性如圖1.3所示，從圖中可

4、看出，在一定的負(fù)載功率PL下，不同的主磁通N、1、2、，可以得到不同的轉(zhuǎn)速na、nb、nc、，即改變主磁通可以達到調(diào)速的目的。這種調(diào)速方法的特點是：可以平滑無級調(diào)速，但只能弱磁調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)；調(diào)速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制，普通他勵電動機的最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的1.2倍，所以，調(diào)速范圍不大。調(diào)速時維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變，即功率P=UIa不變，屬恒功率調(diào)速，所以，這種調(diào)速適合于對恒功率型負(fù)載進行調(diào)速，在這種情況下電動機的轉(zhuǎn)矩T=KtIa要隨主磁通的減小而減小。圖1.3 改變電動機主磁通調(diào)速的特性曲線基于弱磁調(diào)速范圍不大，它往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使用，即在額定轉(zhuǎn)速

5、以下，用降壓調(diào)速，而在額定轉(zhuǎn)速以上，則用弱磁調(diào)速。2.2.實驗電路原理圖本實驗將實現(xiàn)上述調(diào)速方法中的“改變電動機電樞供電電壓U”和“改變電動機主磁通f”這兩種調(diào)速方式。實驗電路圖如圖1.4所示。圖1.4 直流他勵電動機調(diào)速實驗電路圖三、實驗內(nèi)容3.1. 改變電動機電樞供電電壓U調(diào)速1.電路的基本工作原理為：啟動電動機前，先將調(diào)磁電位器R5調(diào)至最小（R5=0），將給定電位器R4調(diào)至使得電樞電壓為UN。按下啟動按鈕，通過直流調(diào)速系統(tǒng)啟動電動機，完成電動機啟動過程后，保持R5不變，調(diào)節(jié)R4（在UN以下調(diào)節(jié)，即調(diào)小R4 ，順時針旋轉(zhuǎn)，調(diào)壓調(diào)速），即可實現(xiàn)“改變電樞供電電壓調(diào)速”。2.電路接線表本實驗的

6、電路接線表如下表1.1，不要遺漏VI+、VI的接線。（注：圖1.4中方框內(nèi)的接線已經(jīng)在內(nèi)部接好，不需再接線）表1.1 直流他勵電動機調(diào)壓調(diào)速實驗電路接線表序號端子端子連接電纜序號端子端子連接電纜1PC端COM1PLC串行通信板通信電纜15Z2R4中導(dǎo)線2PC端COM2數(shù)據(jù)采集模塊輸出口（已接好）通信電纜16Z3R4右導(dǎo)線3PC端COM3PLC程序傳送接口編程電纜17啟動右X10導(dǎo)線4OUTD1導(dǎo)線18停止右X11導(dǎo)線5D2A2導(dǎo)線19啟動左COM導(dǎo)線6A1OUT+導(dǎo)線20停止左COM導(dǎo)線7LC+F2導(dǎo)線21Y10Z4導(dǎo)線8F1R5左導(dǎo)線22COM3Z5導(dǎo)線9R5右LC導(dǎo)線23VI+OUT+導(dǎo)線

7、10LCR5中導(dǎo)線24VI-OUT-導(dǎo)線11Z1R4左導(dǎo)線25導(dǎo)線3.測試軟件界面本實驗的測試軟件界面如圖1.5所示：圖1.5 調(diào)壓調(diào)速測試軟件界面4.實驗步驟1.按表1.1接線（為了安全起見，接線時請務(wù)必斷開QF5），先做“改變電樞供電電壓調(diào)速”，故VI+接OUT+，VI接OUT。將調(diào)磁電位器R5逆時針調(diào)至最?。≧5 =0），將給定電位器R4順時針調(diào)至最大；2.征得老師同意后，合上斷路器QF2、QF3和QF5，接通操作面板上的電源開關(guān)；3.運行PC機上的PLC工具軟件FXGP_WIN-C，輸入課前編好的PLC程序（或直接打開已經(jīng)編制好的，路徑為：HJD-DJ1程序?qū)嶒?0PLC-直流調(diào)速直流

8、調(diào)速.PMW），確認(rèn)程序無誤后，將其寫入到PLC并運行。步驟如下：1) 端口設(shè)置：【PLC】【端口設(shè)置】COM1；2）停止運行：【PLC】【遙控運行/停止】【中止】；3）程序?qū)懭耄骸綪LC】【傳送】【寫出】【范圍設(shè)置】，【終止步】設(shè)置為程序的步數(shù)，【確定】；4）運行程序：【PLC】【遙控運行/停止】【運行】。4.執(zhí)行PLC中的“監(jiān)控測試/開始監(jiān)控”，PLC進入監(jiān)控狀態(tài)；5.運行PC機上的測試軟件，路徑為：HJD-DJ1程序?qū)嶒?0PC-直流調(diào)速直流調(diào)速.exe，屏幕上顯示如圖1.5所示測試軟件界面；6.按下操作面板上的“啟動”按鈕，直流調(diào)速系統(tǒng)啟動電動機；7.實現(xiàn)“改變電樞供電電壓調(diào)速”：電動

9、機啟動過程完成后，保持R5不變，連續(xù)調(diào)節(jié)R4（在UN以下調(diào)節(jié)，即順時針調(diào)小R4 ，調(diào)壓調(diào)速），讀取幾組電樞電壓U、電動機轉(zhuǎn)速n并記錄于表1.2中：（注：在如圖1.5所示的測試軟件界面里讀取U、n）表1.2 “改變電樞供電電壓調(diào)速”數(shù)據(jù)記錄表電樞電壓U（V）電動機轉(zhuǎn)速n（r/min）3.2. 改變電動機主磁通f調(diào)速1.電路的基本工作原理為：啟動電動機前，先將調(diào)磁電位器R5調(diào)至最?。≧5=0），將給定電位器R4調(diào)至使得電樞電壓為UN。按下啟動按鈕，通過直流調(diào)速系統(tǒng)啟動電動機，完成電動機啟動過程后，保持R4不變，調(diào)節(jié)R5（在N以下調(diào)節(jié)，即調(diào)大R5 ，順時針旋轉(zhuǎn)，弱磁調(diào)速），即可實現(xiàn)“改變電動機主磁通

10、調(diào)速”。2.電路接線表本實驗的電路接線表如下表2.1，不要遺漏VI+、VI的接線。（注：圖2.4中方框內(nèi)的接線已經(jīng)在內(nèi)部接好，不需再接線）表2.1 直流他勵電動機調(diào)磁調(diào)速實驗電路接線表序號端子端子連接電纜序號端子端子連接電纜1PC端COM1PLC串行通信板通信電纜15Z2R4中導(dǎo)線2PC端COM3數(shù)據(jù)采集模塊輸出口（已接好）通信電纜16Z3R4右導(dǎo)線3PC端COM4PLC程序傳送接口編程電纜17啟動右X10導(dǎo)線4OUTD1導(dǎo)線18停止右X11導(dǎo)線5D2A2導(dǎo)線19啟動左COM導(dǎo)線6A1OUT+導(dǎo)線20停止左COM導(dǎo)線7LC+F2導(dǎo)線21Y10Z4導(dǎo)線8F1R5左導(dǎo)線22COM3Z5導(dǎo)線9R5右

11、LC導(dǎo)線23VI+F2導(dǎo)線10LCR5中導(dǎo)線24VI-F1導(dǎo)線11Z1R4左導(dǎo)線25導(dǎo)線3.測試軟件界面本實驗的測試軟件界面如圖2.5所示：圖2.5 調(diào)磁調(diào)速測試軟件界面4.實驗步驟1.按表2.1接線（為了安全起見，接線時請務(wù)必斷開QF5）。將調(diào)磁電位器R5逆時針調(diào)至最?。≧5 =0），將給定電位器R4順時針調(diào)至最大；2.征得老師同意后，合上斷路器QF2、QF3和QF5，接通操作面板上的電源開關(guān)；3.運行PC機上的PLC工具軟件FXGP_WIN-C，輸入課前編好的PLC程序（或直接打開已經(jīng)編制好的，路徑為：HJD-DJ1程序?qū)嶒?1PLC-直流調(diào)速直流調(diào)速.PMW），確認(rèn)程序無誤后，將其寫入到

12、PLC并運行。4.執(zhí)行PLC中的“監(jiān)控測試/開始監(jiān)控”，PLC進入監(jiān)控狀態(tài)；5.運行PC機上的測試軟件，路徑為：HJD-DJ1程序?qū)嶒?1PC-直流調(diào)速直流調(diào)速.exe，屏幕上顯示如圖2.5所示測試軟件界面；6.按下操作面板上的“啟動”按鈕，直流調(diào)速系統(tǒng)啟動電動機；7.實現(xiàn)“改變電動機主磁通調(diào)速”：電動機啟動過程完成后，保持R4不變，連續(xù)調(diào)節(jié)R5（在N以下調(diào)節(jié)，即順時針調(diào)大R5 ，弱磁調(diào)速），勵磁線圈電壓U、電動機轉(zhuǎn)速n并記錄于表2.3中（注：在如圖2.5所示的測試軟件界面里讀取U、n），并計算對應(yīng)的勵磁回路電流If ，計算公式為：其中，勵磁線圈R = 1200表2.3 “改變電動機主磁通調(diào)速”數(shù)據(jù)記錄表勵磁線圈電壓U（V）電動機轉(zhuǎn)速n（r/min）勵磁回路電流If（A）8.按下操作面板上的“停止”按鈕，電動機停轉(zhuǎn) ；9.斷開斷路器QF2、QF3、QF5。四、實驗說明及注意事項1.接線和拔線時，請務(wù)必斷開QF5；2.QF5合上后，請不要用手觸摸接線端子；3.請務(wù)必不能將導(dǎo)線一端接入直流電動機、直流調(diào)速系統(tǒng)的接線端子上，另一端放在操作臺上而合上QF5。五、實驗用儀器工具PC 機 1臺PL