晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)

word格式-可編輯-感謝下載支持一．實驗目的1.通過對KZ－D系統(tǒng)開環(huán)機械特性和閉環(huán)機械特性的實測及研究，加深對負反饋控制的基本原理的理解。2.掌握操作實際系統(tǒng)的方法和必要參數(shù)的測定方法。3.研究系統(tǒng)各參數(shù)間的基本關(guān)系及各參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響。4.加深對比例積分調(diào)節(jié)器動態(tài)傳輸特性的認識，了解其在無靜差自動控制系統(tǒng)中的作用。5.通過實踐掌握工程實踐中常見的雙閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計計算和ST調(diào)試方法。二．實驗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”，“勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02三相變流橋路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正橋功放”，“三相全控整流”等幾個模塊。3DJK04電機調(diào)速控制該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護”等幾個模塊。4DJK10變壓器實驗該掛件包含“三相不控整流”和“三相心式變壓器”等模塊。5DD03-2電機導軌﹑測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表6DJ13直流復勵發(fā)電機7DJ15直流并勵電動機8D42滑線變阻器串聯(lián)形式：0.41A，1.8kΩ并聯(lián)形式：0.82A，900Ω9數(shù)字存儲示波器10萬用表三．實驗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-發(fā)電機組等組成。在本實驗中，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α，從而獲得可調(diào)的直流電壓，以滿足實驗要求。實驗系統(tǒng)的組成原理圖如圖1-1所示。圖1-1實驗系統(tǒng)原理圖四．實驗內(nèi)容1.測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路總電阻值R,電感值L,,測定直流電動機電勢常數(shù)Ce測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機電時間常數(shù)TM2.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的調(diào)試,電流調(diào)節(jié)器的調(diào)試3.設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速指標為，；測定系統(tǒng)開環(huán)機械特性和，判斷能否滿足調(diào)速指標；如果不能滿足，可采用轉(zhuǎn)速負反饋；計算及整定比例調(diào)節(jié)器參數(shù)、反饋系數(shù)；測定閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性。4.設(shè)計及調(diào)試雙閉環(huán)無靜差KZ－D調(diào)速系統(tǒng)要求額定轉(zhuǎn)速時，電流超調(diào)量，轉(zhuǎn)速起動到額定轉(zhuǎn)速時，超調(diào)量，負載擾動恢復時間小于，電動機過載倍數(shù)，電流反饋系數(shù)。5.要求完成電流、轉(zhuǎn)速兩個調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)計，并調(diào)試系統(tǒng)。五．預習要求學習教材中有關(guān)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)各參數(shù)的測定,設(shè)計方法。六．實驗方法為研究晶閘管－電動機系統(tǒng)，須首先了解電樞回路的總電阻R、總電感L以及系統(tǒng)機電時間常數(shù)TM，這些參數(shù)均需通過實驗手段來測定，具體方法如下：1.電樞回路總電阻R的測定電樞回路的總電阻R包括電機的電樞電阻Ra、平波電抗器的直流電阻RL及整流裝置的內(nèi)阻Rn，即R=Ra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Uｄ0，而晶閘管整流電源是無法測量的，為此應(yīng)用伏安比較法，實驗線路如圖1-2所示。圖1-2伏安比較法實驗線路圖將變阻器接成R1=540可調(diào),R2=540可調(diào)接入被測系統(tǒng)的主電路，測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉(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%Ied～90%Ied范圍內(nèi)，讀取電流表A和電壓表V2的數(shù)值為I1、U1，則此時整流裝置的理想空載電壓為Udo=I1R+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I2、U2，則Udo＝I2R十U2（1-3）求解（1-2）、（1-3）兩式，可得電樞回路總電阻:R＝（U1-U2）/（I2-I1）（1-4）如把電機電樞兩端短接，重復上述實驗，可得RL十Rn=（U1＇-U2＇）/（I2＇-I1＇）（1-5）則電機的電樞電阻為Ra=R-（RL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。2.測,主回路部分接線如圖1-3。在電動機電樞回路中串聯(lián)電阻=90=540,逐漸增加，使電動機旋轉(zhuǎn)啟動后調(diào)=0。再調(diào)，使為某一適中的值（例如0.4~0.8A）。記錄，，轉(zhuǎn)速n，用減小使減小，用保持恒定，共記錄5組數(shù)據(jù)。圖1-3開環(huán)系統(tǒng)原理圖（注意：一定要保持恒定不變，且連續(xù)。）測量條件：不變，且連續(xù)：15001200900500300由公式、計算，取4次平均值，計算出晶閘管裝置的放大倍數(shù)，和電動機電勢系數(shù)。3.開環(huán)外特性的測定（1）DJK02控制電壓Uct由DJK04上的給定輸出Ug直接接入，“三相全控整流”電路接電動機，Ld用DJK02上的200mH，直流發(fā)電機接負載電阻R=540，負載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。（2）按下啟動按鈕，先接通勵磁電源，然后從零開始逐漸增加“給定”電壓Ug，使電機啟動升速，轉(zhuǎn)速到達1200rpm，保持Ug不變調(diào)節(jié)R使電動機電流Id=Ied。（3）增大負載電阻R阻值（即減小負載），可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（Id），記錄于下表中：Ug=n（rpm）Id（A）根據(jù)所作記錄，作出系統(tǒng)開環(huán)機械特性曲線，并與理論曲線相比較：理論曲線：；4.根據(jù)所測數(shù)據(jù)設(shè)計單閉環(huán)比例直流調(diào)速系統(tǒng)比例調(diào)節(jié)器AS參數(shù)選擇K=—1其中：===16.7rpmK===（取）5.基本單元部件調(diào)試（1）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移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”輸出接電阻負載R（用滑線變阻器接成串聯(lián)形式），用示波器觀察Ud的波形。當給定電壓Ug由零調(diào)大時，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當Ug超過某一數(shù)值Ug＇時，Ud的波形會出現(xiàn)缺相現(xiàn)象，這時Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值為Uctmax=0.9Ug＇，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：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇將給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。（2）調(diào)節(jié)器的調(diào)整a.調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK04中“速度電流調(diào)節(jié)器”的所有輸入端接地，將串聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（即將“速度電流調(diào)節(jié)器”的“8”，“9”兩端用導線直接短接），使“速度電流調(diào)節(jié)器”成為P（比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP4，用萬用表的毫伏檔測量“速度電流調(diào)節(jié)器”的“10”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。b.正負限幅值的調(diào)整將“速度電流調(diào)節(jié)器”的輸入端接地線和反饋電路電容短接線去掉，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的“給定”輸出端接到“速度電流調(diào)節(jié)器”的“4”端，當加一定的正給定時，調(diào)整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調(diào)節(jié)器輸入端加負給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使電流調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為Uctmax。c.轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接入移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動機作負載，測量直流電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速反饋電壓值，調(diào)節(jié)“速度變換”上的轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得n=150Orpm時，轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn=6V，這時的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=Ufn/n=0.004V/（rpm）。6.轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（1）按圖1-4接線，在本實驗中，DJK04的“給定”電壓Ug為負給定，轉(zhuǎn)速反饋為正電壓，將“速度電流調(diào)節(jié)器”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)電機接負載電阻R=540，Ld用DJK02上200mH，給定輸出調(diào)到零。1-4速度單閉環(huán)系統(tǒng)原理圖（2）直流發(fā)電機先輕載，從零開始逐漸調(diào)大“給定”電壓Ug，使電動機的轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm。（3）由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機負載R，測出電動機的電樞電流Id，和電機的轉(zhuǎn)速n，直至Id=Ied，即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f（Id）。n（rpm）Id（A）7.用交流伏安法測取電動機電樞的電感，并計算電樞回路電磁時間系數(shù)。（1）接線如圖1-5，由自耦調(diào)壓器向電動機電樞供50Hz交流電壓。將勵磁繞組接在220V/50Hz的電源上。圖1－5（2）由0開始，緩慢調(diào)節(jié)電樞端電壓，并作如下表格中的數(shù)據(jù)記錄。（A）0.50.40.30.20.1（V）（3）由計算出電樞電感，其中。（4）由計算出電樞電阻的電磁時間系數(shù)。8.系統(tǒng)機電時間常數(shù)TM的測定接線如圖1－6在電動機電樞回路中串聯(lián)電阻=90，當電樞突加給定電壓時，轉(zhuǎn)速n將按指數(shù)規(guī)律上升，當n到達穩(wěn)態(tài)值的63.2%時,所經(jīng)過的時間即為拖動系統(tǒng)的機電時間常數(shù)。用數(shù)字存儲示波器記錄過渡過程曲線n=f（t），即可由此確定機電時間常數(shù)。9.DJK02上“觸發(fā)電路”的調(diào)試①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。②打開DJK02電源開關(guān)，撥動“觸發(fā)脈沖指示”處的鈕子開關(guān)，使“窄”發(fā)光管亮。③將DJK02面板上的Ulf端接地，將“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。10.Uct不變時的直流電機開環(huán)外特性的測定①按接線圖分別將主回路和控制回路接好線。DJK02上的移相控制電壓Uct由DJK04上的“給定”輸出Ug直接接入，直流發(fā)電機接負載電阻R=540，Ld用DJK02上200mH，將給定的輸出調(diào)到零。②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，使電動機慢慢啟動并使轉(zhuǎn)速n達到1200rpm。③改變負載電阻R的阻值，使電機的電樞電流從Ied直至空載。即可測出在Uct不變時的直流電動機開環(huán)外特性n=f（Id），測量并記錄數(shù)據(jù)于下表：n（rpm）Id（A）11.根據(jù)所測數(shù)據(jù)設(shè)計雙閉環(huán)比例直流調(diào)速系統(tǒng)典型I型系統(tǒng)設(shè)計調(diào)節(jié)器參數(shù)其中，取.按最佳抗干擾性能設(shè)計速度調(diào)節(jié)器AS的參數(shù).速度環(huán)設(shè)計為典型II性系統(tǒng),并取中頻寬h=5;取圖1-6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖12.雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則①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)。②先開環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運行在開環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負反饋后，才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。③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)。④先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)整動態(tài)指標。（3）控制單元調(diào)試①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移相控制電壓Uct的輸入端，“正橋三相全控整流”輸出接電阻負載R（用滑線變阻器接成串聯(lián)形式），負載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零（對DZSZ-1，將輸出電壓調(diào)至最小位置，當啟動后，再將輸出線電壓調(diào)到200V）。按下啟動按鈕，給定電壓Ug由零調(diào)大，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當Ug超過某一數(shù)值Ug＇時，Ud的波形會出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug＇，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：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇將給定退到零，再按停止按鈕切斷電源，結(jié)束步驟。②調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK04中電流調(diào)節(jié)器所有輸入端接地，將串聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（即將電流調(diào)節(jié)器的“8”，“9”兩端用導線直接短接），使電流調(diào)節(jié)器成為P（比例）調(diào)節(jié)器，并將調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的電位器RP3順時針轉(zhuǎn)到底（即放大倍數(shù)最?。Ｕ{(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP4，用萬用表的直流毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器的“10”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中速度調(diào)節(jié)器所有輸入端接地，將串聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（即將速度調(diào)節(jié)器的“4”，“5”兩端用導線直接短接），使速度調(diào)節(jié)器成為P（比例）調(diào)節(jié)器,將調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的電位器RP4順時針轉(zhuǎn)到底（即放大倍數(shù)最?。Ｕ{(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP1，用萬用表的直流毫伏檔測量速度調(diào)節(jié)器的“6”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。③調(diào)節(jié)器正、負限幅值的調(diào)整將電流調(diào)節(jié)器的輸入端接地線和反饋電路電容短接線去掉，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當加正給定時，調(diào)整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調(diào)節(jié)器輸入端加負給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使電流調(diào)節(jié)器輸出正限幅為Uctmax。將速度調(diào)節(jié)器的輸入端接地線和反饋電路電容短接線去掉，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到速度調(diào)節(jié)器的“3”端，當加正給定時，調(diào)整負限幅電位器RP3，使之輸出電壓為-8V，當調(diào)節(jié)器輸入端加負給定時，調(diào)整正限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可。④電流反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接入移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負載R（用滑線變阻器接成并聯(lián)形式），負載電阻放在最大值，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Ud=220V時，減小負載的阻值使得負載電流Id=l.3A時，調(diào)節(jié)“電流反饋與過流保護”上的電流反饋電位器RP1，“2”端If的的電流反饋電壓Ufi=6V，這時的電流反饋系數(shù)β=Ufi/Id=4.615V/A⑤轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接DJK02上的移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動機負載，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，使電機提速到n=150Orpm時，調(diào)節(jié)“速度變換”上轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得該轉(zhuǎn)速時反饋電壓Ufn=6V，這時的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=Ufn/n=0.004V/（rpm）。將給定退到零，斷開勵磁電源，按下停止按鈕，結(jié)束實驗。（15）系統(tǒng)靜特性測試①按圖1-6接線，DJK04的給定電壓Ug輸出為正給定，轉(zhuǎn)速反饋電壓為負電壓，直流發(fā)電機接負載電阻R=540，Ld用DJK02上的200mH，負載電阻放在最大值，給定的輸出調(diào)到零。將速度調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器都接成P（比例）調(diào)節(jié)器后，接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)，按下啟動按鈕，接通勵磁電源，增加給定，觀察系統(tǒng)能否正常運行，確認整個系統(tǒng)的接線正確無誤后，將“速度調(diào)節(jié)器”，“電流調(diào)節(jié)器”均恢復成PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，構(gòu)成實驗系統(tǒng)。②機械特性n=f（Id）的測定A、發(fā)電機先空載，從零開始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動機轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm，然后接入發(fā)電機負載電阻R=540，逐漸改變負載電阻，直至Id=Ied，即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f（Id），并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）B、降低Ug，再測試n=800rpm時的靜態(tài)特性曲線，并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）C、閉環(huán)控制系統(tǒng)n=f（Ug）的測定調(diào)節(jié)Ug及R，使Id=Ied、n=l200rpm，逐漸降低Ug，記錄Ug和n，即可測出閉環(huán)控制特性n=f（Ug）。n（rpm）Id（A）（16）系統(tǒng)動態(tài)特性的觀察用慢掃描示波器觀察動態(tài)波形。在不同的系統(tǒng)參數(shù)下（“速度調(diào)節(jié)器”的增益和積分電容、“電流調(diào)節(jié)器”的增益和積分電容、“速度變換”的濾波電容），用示波器觀察、記錄下列動態(tài)波形:①突加給定Ug，電動機啟動時的電樞電流Id（“電流反饋與過流保護”的“2”端）波形和轉(zhuǎn)速n（“速度變換”的“3”端）波形。②突加給定電壓起動,觀察轉(zhuǎn)速n和電流的波形。觀察轉(zhuǎn)速超調(diào)的波形與預期波形比較，判定參數(shù)調(diào)整方向及因此影響特性變化的趨勢，直到n和的動態(tài)波形符合最佳。③突加額定負載（20%Ied100%Ied）時電動機電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。突降負載（100%Ied20%Ied）時電動機的電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。=4\*GB3④分析你所設(shè)計的系統(tǒng)的各項指標是否達到設(shè)計要求。直流電機調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計指導書自動化中心實驗室李鐵word格式-可編輯-感謝下載支持一、實驗目的1、通過對KZ－D系統(tǒng)開環(huán)機械特性和閉環(huán)機械特性的實測及研究，加深對負反饋控制的基本原理的理解。2、掌握操作實際系統(tǒng)的方法和必要參數(shù)的測定方法。3、研究系統(tǒng)各參數(shù)間的基本關(guān)系及各參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響。4、加深對比例積分調(diào)節(jié)器動態(tài)傳輸特性的認識，了解其在無靜差自動控制系統(tǒng)中的作用。5、通過實踐掌握工程實踐中常見的雙閉環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計計算和ST調(diào)試方法。二、實驗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”，“勵磁電源”等幾個模塊。2DJK02三相變流橋路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正橋功放”，“三相全控整流”等幾個模塊。3DJK04電機調(diào)速控制該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過流保護”等幾個模塊。4DJK10變壓器實驗該掛件包含“三相不控整流”和“三相心式變壓器”等模塊。5DD03-2電機導軌﹑測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表6DJ13直流復勵發(fā)電機7DJ15直流并勵電動機8D42滑線變阻器串聯(lián)形式：0.41A，1.8kΩ并聯(lián)形式：0.82A，900Ω9數(shù)字存儲示波器自備10萬用表自備三、實驗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-發(fā)電機組等組成。在本實驗中，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α，從而獲得可調(diào)的直流電壓，以滿足實驗要求。實驗系統(tǒng)的組成原理圖如圖5-1所示。圖1-1實驗系統(tǒng)原理圖四、實驗內(nèi)容測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路總電阻值R,電感值L,,測定直流電動機電勢常數(shù)Ce測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機電時間常數(shù)TM轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的調(diào)試,電流調(diào)節(jié)器的調(diào)試設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速指標為，；測定系統(tǒng)開環(huán)機械特性和，判斷能否滿足調(diào)速指標；如果不能滿足，可采用轉(zhuǎn)速負反饋；計算及整定比例調(diào)節(jié)器參數(shù)、反饋系數(shù)；測定閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性。設(shè)計及調(diào)試雙閉環(huán)無靜差KZ－D調(diào)速系統(tǒng)要求額定轉(zhuǎn)速時，電流超調(diào)量，轉(zhuǎn)速起動到額定轉(zhuǎn)速時，超調(diào)量，負載擾動恢復時間小于，電動機過載倍數(shù)，電流反饋系數(shù)。要求完成電流、轉(zhuǎn)速兩個調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)計，并調(diào)試系統(tǒng)。五、預習要求學習教材中有關(guān)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)各參數(shù)的測定,設(shè)計方法。六、實驗方法為研究晶閘管－電動機系統(tǒng)，須首先了解電樞回路的總電阻R、總電感L以及系統(tǒng)機電時間常數(shù)TM，這些參數(shù)均需通過實驗手段來測定，具體方法如下：(1)電樞回路總電阻R的測定電樞回路的總電阻R包括電機的電樞電阻Ra、平波電抗器的直流電阻RL及整流裝置的內(nèi)阻Rn，即R=Ra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Uｄ0，而晶閘管整流電源是無法測量的，為此應(yīng)用伏安比較法，實驗線路如圖1-2所示。將變阻器接成R1=540可調(diào),R2=540可調(diào)接入被測系統(tǒng)的主電路，測試時電動機不加勵磁，并使電機堵轉(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%Ied～90%Ied范圍內(nèi)，讀取電流表A和電壓表V2的數(shù)值為I1、U1，則此時整流裝置的理想空載電壓為Udo=I1R+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、電壓表的圖1-2伏安比較法實驗線路圖數(shù)值I2、U2，則Udo＝I2R十U2(1-3)求解(5-2)、(5-3)兩式，可得電樞回路總電阻:R＝（U1-U2）/（I2-I1）(1-4)如把電機電樞兩端短接，重復上述實驗，可得RL十Rn=(U1＇-U2＇)/(I2＇-I1＇)(1-5)則電機的電樞電阻為Ra=R-(RL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。(2)測,主回路部分接線如圖1－4在電動機電樞回路中串聯(lián)電阻=90=540,逐漸增加，使電動機旋轉(zhuǎn)啟動后調(diào)=0。再調(diào)，使為某一適中的值（例如0.4~0.8A）。記錄，，轉(zhuǎn)速n，用減小使減小，用保持恒定，共記錄5組數(shù)據(jù)。1--4開環(huán)系統(tǒng)原理圖（注意：一定要保持恒定不變，且連續(xù)。）測量條件：不變，且連續(xù)：15001200900500300由公式、計算，取4次平均值，計算出晶閘管裝置的放大倍數(shù)，和電動機電勢系數(shù)。(14)開環(huán)外特性的測定①DJK02控制電壓Uct由DJK04上的給定輸出Ug直接接入，“三相全控整流”電路接電動機，Ld用DJK02上的200mH，直流發(fā)電機接負載電阻R=540，負載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。②按下啟動按鈕，先接通勵磁電源，然后從零開始逐漸增加“給定”電壓Ug，使電機啟動升速，轉(zhuǎn)速到達1200rpm，保持Ug不變調(diào)節(jié)R使電動機電流Id=Ied。③增大負載電阻R阻值（即減小負載），可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（Id），記錄于下表中：Ug=n（rpm）Id（A）根據(jù)所作記錄，作出系統(tǒng)開環(huán)機械特性曲線，并與理論曲線相比較：理論曲線：；(9)根據(jù)所測數(shù)據(jù)設(shè)計單閉環(huán)比例直流調(diào)速系統(tǒng)比例調(diào)節(jié)器AS參數(shù)選擇K=—1其中：===16.7rpmK===(取)1-5速度單閉環(huán)系統(tǒng)原理圖(10)基本單元部件調(diào)試①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移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”輸出接電阻負載R(用滑線變阻器接成串聯(lián)形式)，用示波器觀察Ud的波形。當給定電壓Ug由零調(diào)大時，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當Ug超過某一數(shù)值Ug＇時，Ud的波形會出現(xiàn)缺相現(xiàn)象，這時Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值為Uctmax=0.9Ug＇，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：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇將給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。②調(diào)節(jié)器的調(diào)整A、調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK04中“速度電流調(diào)節(jié)器”的所有輸入端接地，將串聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（即將“速度電流調(diào)節(jié)器”的“8”，“9”兩端用導線直接短接），使“速度電流調(diào)節(jié)器”成為P(比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP4，用萬用表的毫伏檔測量“速度電流調(diào)節(jié)器”的“10”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。正負限幅值的調(diào)整將“速度電流調(diào)節(jié)器”的輸入端接地線和反饋電路電容短接線去掉，使調(diào)節(jié)器成為PI(比例積分)調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的“給定”輸出端接到“速度電流調(diào)節(jié)器”的“4”端，當加一定的正給定時，調(diào)整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調(diào)節(jié)器輸入端加負給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使電流調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為Uctmax。C、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接入移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動機作負載，測量直流電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速反饋電壓值，調(diào)節(jié)“速度變換”上的轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得n=150Orpm時，轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn=6V，這時的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α=Ufn/n=0.004V/(rpm)。(11)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)①按圖1-5接線，在本實驗中，DJK04的“給定”電壓Ug為負給定，轉(zhuǎn)速反饋為正電壓，將“速度電流調(diào)節(jié)器”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)電機接負載電阻R=540，Ld用DJK02上200mH，給定輸出調(diào)到零。②直流發(fā)電機先輕載，從零開始逐漸調(diào)大“給定”電壓Ug，使電動機的轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm。③由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機負載R，測出電動機的電樞電流Id，和電機的轉(zhuǎn)速n，直至Id=Ied，即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f(Id)。n（rpm）Id（A）(2)用交流伏安法測取電動機電樞的電感，并計算電樞回路電磁時間系數(shù)。1)、接線如下圖1－3，由自耦調(diào)壓器向電動機電樞供50Hz交流電壓。將勵磁繞組接在220V/50Hz的電源上。圖1－32)、由0開始，緩慢調(diào)節(jié)電樞端電壓，并作如下表格中的數(shù)據(jù)記錄。(A)0.50.40.30.20.1(V)3)、由計算出電樞電感，其中。4)、由計算出電樞電阻的電磁時間系數(shù)。(6)系統(tǒng)機電時間常數(shù)TM的測定接線如圖1－4在電動機電樞回路中串聯(lián)電阻=90，當電樞突加給定電壓時，轉(zhuǎn)速n將按指數(shù)規(guī)律上升，當n到達穩(wěn)態(tài)值的63.2%時,所經(jīng)過的時間即為拖動系統(tǒng)的機電時間常數(shù)。用數(shù)字存儲示波器記錄過渡過程曲線n=f(t)，即可由此確定機電時間常數(shù)。(7)DJK02上“觸發(fā)電路”的調(diào)試①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。②打開DJK02電源開關(guān)，撥動“觸發(fā)脈沖指示”處的鈕子開關(guān)，使“窄”發(fā)光管亮。③將DJK02面板上的Ulf端接地，將“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。(8)Uct不變時的直流電機開環(huán)外特性的測定①按接線圖分別將主回路和控制回路接好線。DJK02上的移相控制電壓Uct由DJK04上的“給定”輸出Ug直接接入，直流發(fā)電機接負載電阻R=540，Ld用DJK02上200mH，將給定的輸出調(diào)到零。②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，使電動機慢慢啟動并使轉(zhuǎn)速n達到1200rpm。③改變負載電阻R的阻值，使電機的電樞電流從Ied直至空載。即可測出在Uct不變時的直流電動機開環(huán)外特性n=f(Id)，測量并記錄數(shù)據(jù)于下表：n（rpm）Id（A）(12)根據(jù)所測數(shù)據(jù)設(shè)計雙閉環(huán)比例直流調(diào)速系統(tǒng)典型I型系統(tǒng)設(shè)計調(diào)節(jié)器參數(shù)其中，取.按最佳抗干擾性能設(shè)計速度調(diào)節(jié)器AS的參數(shù).速度環(huán)設(shè)計為典型II性系統(tǒng),并取中頻寬h=5;取圖1-6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖(13)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則①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)。②先開環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運行在開環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負反饋后，才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。③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)。④先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)整動態(tài)指標。(3)控制單元調(diào)試①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移相控制電壓Uct的輸入端，“正橋三相全控整流”輸出接電阻負載R(用滑線變阻器接成串聯(lián)形式)，負載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零（對DZSZ-1，將輸出電壓調(diào)至最小位置，當啟動后，再將輸出線電壓調(diào)到200V）。按下啟動按鈕，給定電壓Ug由零調(diào)大，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當Ug超過某一數(shù)值Ug＇時，Ud的波形會出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時Ud反而隨Ug的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug＇，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：Ug＇Uctmax=0.9Ug＇將給定退到零，再按停止按鈕切斷電源，結(jié)束步驟。②調(diào)節(jié)器的調(diào)零將DJK04中電流調(diào)節(jié)器所有輸入端接地，將串聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（即將電流調(diào)節(jié)器的“8”，“9”兩端用導線直接短接），使電流調(diào)節(jié)器成為P(比例)調(diào)節(jié)器，并將調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的電位器RP3順時針轉(zhuǎn)到底（即放大倍數(shù)最?。?。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP4，用萬用表的直流毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器的“10”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中速度調(diào)節(jié)器所有輸入端接地，將串聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（即將速度調(diào)節(jié)器的“4”，“5”兩端用導線直接短接），使速度調(diào)節(jié)器成為P(比例)調(diào)節(jié)器,將調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的電位器RP4順時針轉(zhuǎn)到底（即放大倍數(shù)最?。Ｕ{(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP1，用萬用表的直流毫伏檔測量速度調(diào)節(jié)器的“6”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。③調(diào)節(jié)器正、負限幅值的調(diào)整將電流調(diào)節(jié)器的輸入端接地線和反饋電路電容短接線去掉，使調(diào)節(jié)器成為PI(比例積分)調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當加正給定時，調(diào)整負限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當調(diào)節(jié)器輸入端加負給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使電流調(diào)節(jié)器輸出正限幅為Uctmax。將速度調(diào)節(jié)器的輸入端接地線和反饋電路電容短接線