運(yùn)動控制新設(shè)備試驗(yàn)辯析

1、實(shí)驗(yàn)一晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本結(jié)構(gòu)。(2) 掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定方法。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號型號備注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。2DJK02 晶閘管主電路3DJK02-1 三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含 “觸發(fā)電路” , “正反橋功放”等幾個模塊。4DJK04 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn) I該掛件包含“給定” ，“電流調(diào)節(jié)器” ，“速度變換” ，“電流反饋與過流保護(hù)”等幾個模塊。5DJK10 變壓器實(shí)驗(yàn)該掛件包含 “三相不控整流”和 “心式變壓器”等模塊。6 DD03-3

2、電機(jī)導(dǎo)軌光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7 DJ23 直流發(fā)電機(jī)8 DJ15 直流并勵電動機(jī)9 D42 三相可調(diào)電阻10數(shù)字存儲示波器自備11萬用表自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波電抗器、電動機(jī)- 發(fā)電機(jī)組等組成。在本實(shí)驗(yàn)中， 整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制電路可直接由給定電壓Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓Uct ，改變 Ug的大小即可改變控制角 ，從而獲得可調(diào)的直流電壓，以滿足實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成原理圖如圖1-1 所示。圖 1-1實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路總電阻值R。(2) 測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電感值

3、L。(3) 測定直流電動機(jī)電勢常數(shù) Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù) CM。(4) 測定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f(U ct ) 。(5) 測定測速發(fā)電機(jī)特性 UTG=f(n) 。五、預(yù)習(xí)要求學(xué)習(xí)教材中有關(guān)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)各參數(shù)的測定方法。六、實(shí)驗(yàn)方法為研究晶閘管電動機(jī)系統(tǒng)，須首先了解電樞回路的總電阻參數(shù)均需通過實(shí)驗(yàn)手段來測定，具體方法如下：(1) 電樞回路總電阻R的測定R、總電感L 等參數(shù)，這些電樞回路的總電阻R包括電機(jī)的電樞電阻Ra、平波電抗器的直流電阻RL及整流裝置的內(nèi)阻Rn，即R = R a十 RL十Rn(1-1)由于阻值較小，不宜用歐姆表或電橋測量，因是小電流檢測，接觸電阻影響很大，故常用直流

4、伏安法。為測出晶閘管整流裝置的電源內(nèi)阻須測量整流裝置的理想空載電壓U 0，而晶閘管整流電源是無法測量的，為此應(yīng)用伏安比較法，實(shí)驗(yàn)線路如圖1-2 所示。將變阻器 R1、 R2接入被測系統(tǒng)的主電路，測試時電動機(jī)不加勵磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。合上S1、S2，調(diào)節(jié)給定使輸出直流電壓Ud在 30%Ued 70%Ued范圍內(nèi)，然后調(diào)整 R2使電樞電流在 80%Ied90%Ied范圍內(nèi)，讀取電流表A和電壓表 V2的數(shù)值為 I 1、 U1，則此時整流裝置的理想空載電壓為Udo=I 1R+U1（ 1-2 ）調(diào)節(jié) R1使之與 R2的電阻值相近，拉開開關(guān)S2，在 Ud的條件下讀取電流表、電壓表的數(shù)值I 2、U2，則Udo

5、 I 2R十 U2(1-3)求解 (1-2) 、 (1-3) 兩式，可得電樞回路總電阻R（ U2-U1） / （I 1-I 2）:(1-4)如把電機(jī)電樞兩端短接，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，可得RL十 Rn=(U2 -U1)/(I1 -I2)(1-5)則電機(jī)的電樞電阻為Ra=R-(R L十Rn) 。(1-6)同樣，短接電抗器兩端，也可測得電抗器直流電阻RL。圖 1-2 伏安比較法實(shí)驗(yàn)線路圖(2) 電樞回路電感 L的測定電樞回路總電感包括電機(jī)的電樞電感La、平波電抗器電感LB數(shù)值很小，可以忽略，故電樞回路的等效總電感為L La+Ld(1-7)Ld和整流變壓器漏感LB，由于電感的數(shù)值可用交流伏安法測定。實(shí)驗(yàn)時應(yīng)

6、給電動機(jī)加額定勵磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)線路如圖 1-3 所示。圖 1-3測量電樞回路電感的實(shí)驗(yàn)線路圖實(shí)驗(yàn)時交流電壓由DJK01電源輸出，接 DJK10的高壓端，從低壓端輸出接電機(jī)的電樞，用交流電壓表和電流表分別測出電樞兩端和電抗器上的電壓值U 和 U 及電流 I, 從而可得到交aL流阻抗 Za和 ZL，計(jì)算出電感值 La和 Ld ，計(jì)算公式如下 :ZaUa /I(1-8)ZLUL/I(1-9)(1-10)La22/( 2 f)ZaRa2(1-11)LdZR L2/( 2f )L(3) 電動機(jī)電勢常數(shù) Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù) CM的測定將電動機(jī)加額定勵磁，使其空載運(yùn)行，改變電樞電壓Ud，測得相應(yīng)的 n即

7、可由下式算出Ce:CeK e(U d 2U d 1) /( n2n1 )式中， Ce的單位為 V/(rpm) 。轉(zhuǎn)矩常數(shù) ( 額定磁通 )CM的單位為 N· m/A。CM可由 Ce求出 :C M = 9.55 Ce(4) 晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性 Ud=f(U g) 和測速發(fā)電機(jī)特性 UTG=f(n) 的測定實(shí)驗(yàn)線路如圖 5-4 所示，可不接示波器。電動機(jī)加額定勵磁，逐漸增加觸發(fā)電路的控制電壓 Ug，分別讀取對應(yīng)的Ug、UTG、Ud、n的數(shù)值若干組， 即可描繪出特性曲線Ud=f(U g) 和 UTG =f(n)由 Ud=f(U g) 曲線可求得晶閘管整流裝置的放大倍數(shù)曲線Ks =f(

8、U g):。Ks=Ud/Ug七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告作出實(shí)驗(yàn)所得的各種曲線，計(jì)算有關(guān)參數(shù)。八、注意事項(xiàng)(1) 由于實(shí)驗(yàn)時裝置處于開環(huán)狀態(tài)，電流和電壓可能有波動，可取平均讀數(shù)。(2) 由于 DJK04上的過流保護(hù)整定值的限制， 在完成機(jī)電時間常數(shù)測定的實(shí)驗(yàn)中， 其電樞電壓不能加得太高。(3) 當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時，會出現(xiàn)大電流，因此測量的時間要短，以防電機(jī)過熱。(4) 在測試 Ud=f(U g) 時， DJK02上的偏移電壓要先調(diào)到 =120°，具體方法見單閉環(huán)直流調(diào)速。實(shí)驗(yàn)二單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。(2) 掌握晶閘管直流調(diào)

9、速系統(tǒng)的一般調(diào)試過程。(3) 認(rèn)識閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的基本特性。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號型號1 DJK01 電源控制屏2 DJK02 晶閘管主電路3 DJK02-1 三相晶閘管觸發(fā)電路4DJK04 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)I5 DJK08可調(diào)電阻、電容箱6 DD03-3 電機(jī)導(dǎo)軌光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7 DJ23 直流發(fā)電機(jī)8 DJ15 直流并勵電動機(jī)9 D42 三相可調(diào)電阻10 慢掃描示波器11 萬用表備注該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。該掛件包含“觸發(fā)電路”、“正反橋功放”等幾個模塊。該掛件包含“給定” 、“調(diào)節(jié)器 I ”、“調(diào)節(jié)器 II ”、“轉(zhuǎn)速變換”、“電流反饋與過流保護(hù)” 、“

10、電壓隔離器” 等幾個模塊。自備自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理為了提高直流調(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)較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。在本裝置中， 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)實(shí)驗(yàn)是將反映轉(zhuǎn)速變化的電壓信號作為反饋信號，經(jīng)“轉(zhuǎn)速變換”后接到“速度調(diào)節(jié)器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較經(jīng)放大后，得到移相控制電壓 Uct ，用作控制整流橋的“觸發(fā)電路”，觸發(fā)脈沖經(jīng)功放后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變 “三相全控整流” 的輸出電壓，這就構(gòu)成了速度負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨給定電壓變化，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速由速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅

11、所決定，速度調(diào)節(jié)器采用P（比例）調(diào)節(jié)對階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差，要想消除上述誤差，則需將調(diào)節(jié)器換成PI( 比例積分 ) 調(diào)節(jié)。這時當(dāng)“給定”恒定時，閉環(huán)系統(tǒng)對速度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)的轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。在本實(shí)驗(yàn)中 DJK04上的“調(diào)節(jié)器 I ”做為“速度調(diào)節(jié)器”。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)DJK04上的基本單元的調(diào)試。(2)U ct 不變時直流電動機(jī)開環(huán)特性的測定。(3) 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。五、預(yù)習(xí)要求(1) 復(fù)習(xí)自動控制系統(tǒng) ( 直流調(diào)速系統(tǒng) ) 教材中有關(guān)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)、閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的內(nèi)容。(2) 掌握調(diào)節(jié)器的基本工作原理。圖 2-1 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)

12、系統(tǒng)原理圖(3) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，能畫出實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的詳細(xì)接線圖，并理解各控制單元在調(diào)速系統(tǒng)中的作用。(4) 實(shí)驗(yàn)時，如何能使電動機(jī)的負(fù)載從空載( 接近空載 ) 連續(xù)地調(diào)至額定負(fù)載 ?六、實(shí)驗(yàn)方法(1)DJK02 和 DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試打開 DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。用 10芯的扁平電纜， 將DJK02的“三相同步信號輸出”端和DJK02-1“三相同步信號輸入”端相連 , 打開 DJK02-1電源開關(guān)，撥動“觸發(fā)脈沖指示”開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。觀察 A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率

13、調(diào)節(jié)電位器（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。將 DJK04上的“給定”輸出Ug直接與 DJK02-1 上的移相控制電壓Uct 相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置 （即 Uct =0），調(diào)節(jié) DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使 =120°( 注意此處的 表示三相晶閘管電路中的移相角，它的0°是從自然換流點(diǎn)開始計(jì)算，而單相晶閘管電路的0°移相角表示從同步信號過零點(diǎn)開始計(jì)算，兩者存在相位差，前者比后者滯后30°) 。適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1 上“脈沖觀察孔

14、”的波形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。用 8 芯的扁平電纜，將DJK02-1 面板上“觸發(fā)脈沖輸出”和“觸發(fā)脈沖輸入”相連，使得觸發(fā)脈沖加到正反橋功放的輸入端。將 DJK02-1面板上的 Ulf 端接地，用20芯的扁平電纜， 將 DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和 DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入” 端相連， 并將 DJK02“正橋觸發(fā)脈沖” 的六個開關(guān)撥至 “通”，觀察正橋 VT1 VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(2)U ct 不變時的直流電機(jī)開環(huán)外特性的測定按圖 1-1 的接線圖接線，DJK02-1上的移相控制電壓Uct 由 DJK04上的“給定”輸出Ug直接接入，直

15、流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R， Ld用 DJK02上 200mH，將給定的輸出調(diào)到零。先閉合勵磁電源開關(guān)，按下DJK01“電源控制屏”啟動按鈕，使主電路輸出三相交流電源，然后從零開始逐漸增加“給定” 電壓 Ug，使電動機(jī)慢慢啟動并使轉(zhuǎn)速n達(dá)到 1200rpm。改變負(fù)載電阻R的阻值，使電動機(jī)的電樞電流從空載直至I ed。即可測出在Uct 不變時的直流電動機(jī)開環(huán)外特性n = f(Id) ，測量并記錄數(shù)據(jù)于下表：n（ rpm）I d（ A）(3) 基本單元部件調(diào)試移相控制電壓 Uct 調(diào)節(jié)范圍的確定直接將 DJK04“給定”電壓 Ug接入 DJK02-1移相控制電壓 Uct 的輸入端，“三相全控整流”輸出接

16、電阻負(fù)載R，用示波器觀察Ud的波形。當(dāng)給定電壓Ug由零調(diào)大時， Ud將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值時，此時Ud接近為輸出最高電壓值Ud，一般可確定“三相全控整流”輸出允許范圍的最大值為 Udmax=0.9U d，調(diào)節(jié) Ug使得“三相全控整流” 輸出等于 Udmax，此時將對應(yīng)的 Ug的電壓值記錄下來， Uctmax= Ug，即 Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為 0 Uctmax。如果我們把輸出限幅定為 Uctmax 的話 ， 則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會工作到極限值狀態(tài)，保證六個晶閘管可靠工作。記錄Ug于下表中：UdUdmax=0.9 U dUctmax =Ug將給定退到零，再按

17、“停止”按鈕，結(jié)束步驟。調(diào)節(jié)器的調(diào)整A、調(diào)節(jié)器的調(diào)零將 DJK04中“調(diào)節(jié)器 I ”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻40K接到“調(diào)節(jié)器 I ”的“ 4”、“ 5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“ 6”短接，使“調(diào)節(jié)器I ”成為 P ( 比例 ) 調(diào)節(jié)器。用萬用表的毫伏檔測量“調(diào)節(jié)器I ”的“ 7”端的輸出，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，使之輸出電壓盡可能接近于零。B、 正負(fù)限幅值的調(diào)整把“調(diào)節(jié)器 I ”的“ 5”、“ 6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF 接入“ 5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器 I 成為 PI ( 比例積分 ) 調(diào)節(jié)器，將“調(diào)節(jié)器 I ”的所有輸入端的接地線去掉，

18、將 DJK04的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器 I 的“ 3”端。當(dāng)加 +5V的正給定電壓時，調(diào)整負(fù)限幅電位器 RP2，使之輸出電壓盡可能接近于零；當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加-5V 的負(fù)給定電壓時，調(diào)整正限幅電位器 RP1，使調(diào)節(jié)器 I 的輸出正限幅為Uctmax。C、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓 Ug接 DJK02-1上的移相控制電壓 Uct 的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動機(jī)負(fù)載， Ld用 DJK02上的 200mH，輸出給定調(diào)到零。按下啟動按鈕，接通勵磁電源，從零逐漸增加給定，使電機(jī)提速到 n =150Orpm時，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速變換”上轉(zhuǎn)速反饋電位器 RP1，使得該轉(zhuǎn)速時反饋電壓 Ufn =-6

19、V，這時的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=Ufn /n =0.004V/(rpm)。(4) 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)按圖 2-1 接線，在本實(shí)驗(yàn)中，DJK04的“給定”電壓Ug為負(fù)給定，轉(zhuǎn)速反饋為正電壓，將“調(diào)節(jié)器 I ”接成 P（比例）調(diào)節(jié)器或PI （比例積分）調(diào)節(jié)器。直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用 DJK02上 200mH，給定輸出調(diào)到零。直流發(fā)電機(jī)先輕載，從零開始逐漸調(diào)大“給定”電壓 n=l200rpm 。Ug ，使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速接近由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載 I d=I ed ，即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線R，測出電動機(jī)的電樞電流n =f(Id) 。I d，和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，直至n（ rpm）I d（ A）七、實(shí)

20、驗(yàn)報(bào)告(1) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出Uct 不變時直流電動機(jī)開環(huán)機(jī)械特性。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。(3)比較以上各種特性，并做出解釋。八、思考題(l)P 調(diào)節(jié)器和 PI 調(diào)節(jié)器在直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用有什么不同?(2) 實(shí)驗(yàn)中，如何確定轉(zhuǎn)速反饋的極性并把轉(zhuǎn)速反饋正確地接入系統(tǒng)中?調(diào)節(jié)什么元件能改變轉(zhuǎn)速反饋的強(qiáng)度?九、注意事項(xiàng)(1) 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， 所以兩個探頭的地線不能同時接在同一電路的不同電位的兩個點(diǎn)上， 否則這兩點(diǎn)會通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。 為此，為了保證測量的順利進(jìn)行， 可將其中一根探頭的地線

21、取下或外包絕緣， 只使用其中一路的地線， 這樣從根本上解決了這個問題。 當(dāng)需要同時觀察兩個信號時， 必須在被測電路上找到這兩個信號的公共點(diǎn)， 將探頭的地線接于此處， 探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時觀察到兩個信號，而不發(fā)生意外。(2) 電機(jī)啟動前，應(yīng)先加上電動機(jī)的勵磁，才能使電機(jī)啟動。在啟動前必須將移相控制電壓調(diào)到零， 使整流輸出電壓為零， 這時才可以逐漸加大給定電壓， 不能在開環(huán)或速度閉環(huán)時突加給定，否則會引起過大的啟動電流，使過流保護(hù)動作，告警，跳閘。(3) 通電實(shí)驗(yàn)時，可先用電阻作為整流橋的負(fù)載，待確定電路能正常工作后，再換成電動機(jī)作為負(fù)載。(4) 在連接反饋信號時，給定信

22、號的極性必須與反饋信號的極性相反，確保為負(fù)反饋，否則會造成失控。(5) 直流電動機(jī)的電樞電流不要超過額定值使用，轉(zhuǎn)速也不要超過1.2 倍的額定值。以免影響電機(jī)的使用壽命，或發(fā)生意外。(6)DJK04 與 DJK02-1 不共地，所以實(shí)驗(yàn)時須短接DJK04與DJK02-1 的地。實(shí)驗(yàn)三雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。(2) 掌握雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。(3) 研究調(diào)節(jié)器參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號1型號DJK01 電源控制屏備注該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊

23、。2 DJK02 晶閘管主電路3DJK02-1 三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路” 、“正反橋功放”等幾個模塊。4DJK04 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn) I該掛件包含“給定” 、“調(diào)節(jié)器 I ”、“調(diào)節(jié)器 II ”、“轉(zhuǎn)速變換”、“電流反饋與過流保護(hù)”等幾個模塊。5 DJK08可調(diào)電阻、電容箱6 DD03-3 電機(jī)導(dǎo)軌、 光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7 DJ23 直流發(fā)電機(jī)8 DJ15 直流并勵電動機(jī)9 D42 三相可調(diào)電阻10慢掃描示波器11萬用表自備自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理許多生產(chǎn)機(jī)械，由于加工和運(yùn)行的要求，使電動機(jī)經(jīng)常處于起動、制動、反轉(zhuǎn)的過渡過程中， 因此起動和制動過程的時間在很大程度上決定了

24、生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)效率。為縮短這一部分時間， 僅采用 PI 調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其性能還不很令人滿意。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是由速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，可獲得良好的靜、動態(tài)性能 （兩個調(diào)節(jié)器均采用PI 調(diào)節(jié)器） ，由于調(diào)整系統(tǒng)的主要參量為轉(zhuǎn)速，故將轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，這樣可以抑制電網(wǎng)電壓擾動對轉(zhuǎn)速的影響。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的原理框圖組成如下：啟動時，加入給定電壓Ug，“速度調(diào)節(jié)器”和“電流調(diào)節(jié)器”即以飽和限幅值輸出，使電動機(jī)以限定的最大啟動電流加速啟動，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速( 即 Ug =Ufn ) ，并在出現(xiàn)超調(diào)后， “速度調(diào)節(jié)器” 和“電流調(diào)節(jié)器”

25、退出飽和， 最后穩(wěn)定在略低于給定轉(zhuǎn)速值下運(yùn)行。系統(tǒng)工作時，要先給電動機(jī)加勵磁，改變給定電壓 Ug的大小即可方便地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速?！八俣日{(diào)節(jié)器”、“電流調(diào)節(jié)器”均設(shè)有限幅環(huán)節(jié)，“速度調(diào)節(jié)器”的輸出作為“電流調(diào)節(jié)器”的給定，利用“速度調(diào)節(jié)器”的輸出限幅可達(dá)到限制啟動電流的目的。“電流調(diào)節(jié)器”的輸出作為 “觸發(fā)電路” 的控制電壓 Uct ，利用 “電流調(diào)節(jié)器” 的輸出限幅可達(dá)到限制 Ucmax 的目的。在本實(shí)驗(yàn)中 DJK04上的“調(diào)節(jié)器 I ”做為“速度調(diào)節(jié)器”使用，“調(diào)節(jié)器 II ”做為“電流調(diào)節(jié)器”使用。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 各控制單元調(diào)試。(2) 測定電流反饋系數(shù) 、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。(3)測定

26、開環(huán)機(jī)械特性及高、低轉(zhuǎn)速時系統(tǒng)閉環(huán)靜態(tài)特性n=f(Id) 。(4) 閉環(huán)控制特性 n=f(U g) 的測定。圖 3-1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖五、預(yù)習(xí)要求(1) 閱讀電力拖動自動控制系統(tǒng)教材中有關(guān)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容，掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。(2) 理解 PI （比例積分）調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用，掌握調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇方法。(3) 了解調(diào)節(jié)器參數(shù)、反饋系數(shù)、濾波環(huán)節(jié)參數(shù)的變化對系統(tǒng)動、靜態(tài)特性的影響。六、思考題(1) 為什么雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中使用的調(diào)節(jié)器均為PI 調(diào)節(jié)器 ?(2) 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的極性如果接反會產(chǎn)生什么現(xiàn)象?(3) 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中哪些參數(shù)的變化會

27、引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速的改變?哪些參數(shù)的變化會引起電動機(jī)最大電流的變化?七、實(shí)驗(yàn)方法(1) 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。先開環(huán)、 后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運(yùn)行在開環(huán)狀態(tài)， 然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負(fù)反饋后，才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)，即先調(diào)試電流內(nèi)環(huán)，然后調(diào)試轉(zhuǎn)速外環(huán)。先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)整動態(tài)指標(biāo)。(2)DJK02 和 DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試打開 DJK01總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。用 10芯的扁平電纜， 將DJK02的“三相同步信號輸出”端和 DJK02-1“三相同步信號

28、輸入”端相連 , 打開 DJK02-1電源開關(guān)，撥動 “觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。觀察 A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。將 DJK04上的“給定”輸出Ug直接與 DJK02-1 上的移相控制電壓 Uct 相接，將給定開關(guān) S2撥到接地位置 （即 U =0），調(diào)節(jié) DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察 A相同步電ct壓信號和“雙脈沖觀察孔”VT1的輸出波形，使 =150°( 注意此處的 表示三相晶閘管電路中的移相角，它的 0°是從自然換流點(diǎn)開始計(jì)算，而單相晶閘管電路

29、的0°移相角表示從同步信號過零點(diǎn)開始計(jì)算，兩者存在相位差，前者比后者滯后30°) 。適當(dāng)增加給定 U 的正電壓輸出，觀測 DJK02-1 上“脈沖觀察孔”的波形，此時應(yīng)觀測g到單窄脈沖和雙窄脈沖。用 8 芯的扁平電纜，將DJK02-1面板上“觸發(fā)脈沖輸出”和“觸發(fā)脈沖輸入”相連，使得觸發(fā)脈沖加到正反橋功放的輸入端。將 DJK02-1面板上的 Ulf 端接地，用20芯的扁平電纜， 將 DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和 DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入” 端相連， 并將 DJK02“正橋觸發(fā)脈沖” 的六個開關(guān)撥至 “通”，觀察正橋 VT1 VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈

30、沖是否正常。(3) 控制單元調(diào)試移相控制電壓 Uct 調(diào)節(jié)范圍的確定gct的輸入端，“三相全控整流”直接將 DJK04“給定”電壓 U接入 DJK02-1移相控制電壓 U輸出接電阻負(fù)載 R，用示波器觀察dgd將隨給定電壓的增U 的波形。當(dāng)給定電壓U 由零調(diào)大時， U大而增大，當(dāng) Ug超過某一數(shù)值時，此時Ud接近為輸出最高電壓值Ud，一般可確定“三相全控整流”輸出允許范圍的最大值為dmaxdgdmaxU =0.9U ，調(diào)節(jié) U 使得“三相全控整流” 輸出等于 U ，此時將對應(yīng)的 Ug的電壓值記錄下來，Uctmax= Ug，即 Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0 Uctmax。如果我們把輸出限幅定為 Uctm

31、ax 的話 ， 則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會工作到極限值狀態(tài)，保證六個晶閘管可靠工作。記錄Ug于下表中：dU Udmax=0.9 U dctmaxgU=U將給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。調(diào)節(jié)器的調(diào)零將 DJK04中“調(diào)節(jié)器 I ”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻 120K接到“調(diào)節(jié)器 I ”的“ 4”、“ 5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“ 6”短接，使“調(diào)節(jié)器I ”成為 P ( 比例 ) 調(diào)節(jié)器。用萬用表的毫伏檔測量調(diào)節(jié)器I 的“ 7”端的輸出，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，使之電壓盡可能接近于零。將 DJK04中“調(diào)節(jié)器 II ”所有輸入端接地， 再將 DJK08

32、中的可調(diào)電阻 13K接到“調(diào)節(jié)器 II ” 的“ 8”、“ 9”兩端，用導(dǎo)線將“ 9”、“ 10”短接，使“調(diào)節(jié)器 II ”成為 P（比例）調(diào)節(jié)器。用萬用表的毫伏檔測量調(diào)節(jié)器II 的“ 11”端，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，使之輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整把“調(diào)節(jié)器 I ”的“ 5”、“ 6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF 接入“ 5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為 PI ( 比例積分 ) 調(diào)節(jié)器，將“調(diào)節(jié)器 I ”所有輸入端的接地線去掉，將DJK04的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器 I 的“ 3”端，當(dāng)加 +5V的正給定電壓時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為

33、-6V ，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加-5V 的負(fù)給定電壓時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓盡可能接近于零。把“調(diào)節(jié)器 II ”的“ 9”、“ 10”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容 0.47uF 接入“ 9”、“10”兩端，使調(diào)節(jié)器成為 PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，將“調(diào)節(jié)器 II ”的所有輸入端的接地線去掉，將 DJK04的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器 II 的“ 4”端。當(dāng)加 +5V的正給定電壓時，調(diào)整負(fù)限幅電位器 RP2，使之輸出電壓盡可能接近于零； 當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加 -5V 的負(fù)給定電壓時， 調(diào)整正限幅電位器 RP1，使調(diào)節(jié)器 I 的輸出正限幅為 Uctmax。電流反饋系數(shù)的整定直接將 “給定” 電壓 U 接入 DJK02-1移相控制電壓 U 的輸入端， 整流橋輸出接電阻負(fù)載R，gct負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動按鈕，從零增加給定，使輸出電壓升高，當(dāng)Ud=220V時，減小負(fù)載的阻值，調(diào)節(jié)“電流反饋與過流保護(hù)”上的電流反饋電位器RP1，使得負(fù)載電流I =l.3A 時，“ 2”端 Ifd的的電流反饋電壓 Ufi =6V，這時的電流反饋系數(shù) = Ufi /I d= 4.615V/A。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓 Ug接 DJK02-1上的移相