電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

電氣傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)

摘要：

本課題主要內(nèi)容為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試的過(guò)程及結(jié)果，其中包括了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程，原始設(shè)備參數(shù)的測(cè)量，參數(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)仿真和系統(tǒng)的實(shí)際調(diào)試結(jié)果等內(nèi)容，最終得到符合要求的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。

本報(bào)告開始部分明確了課程設(shè)計(jì)任務(wù)，隨后是對(duì)本課題的發(fā)展現(xiàn)狀及背景的一些研究情況，之后介紹了所用設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)臺(tái)的具體情況。接下去詳細(xì)說(shuō)明了電機(jī)各個(gè)參數(shù)的測(cè)試過(guò)程及結(jié)果，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算設(shè)置，給出了計(jì)算機(jī)仿真過(guò)程和結(jié)果。最后部分是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的過(guò)程及說(shuō)明并給出結(jié)論。

直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的起動(dòng)，制動(dòng)和調(diào)速性能。直至今日，直流電動(dòng)機(jī)仍然是大多數(shù)變速運(yùn)動(dòng)控制和閉環(huán)位置伺服控制首選。因?yàn)樗哂辛己玫木€性特性，優(yōu)異的控制性能，高效率等優(yōu)點(diǎn)。而雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)則可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，且有良好的動(dòng)態(tài)特性特別是啟動(dòng)特性，能有效地控制電機(jī)，提高其運(yùn)行性能，應(yīng)用廣泛，值得加以研究，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵字：

雙閉環(huán)調(diào)速直流電機(jī)MATLAB仿真

目錄

目錄........................................................................................................................3

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.............................................................................................4

2、課題的發(fā)展?fàn)顩r研究意義.............................................................................4

3、設(shè)備選型.........................................................................................................4

4、實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介.....................................................................................................6

5、參數(shù)測(cè)試.........................................................................................................8

6、參數(shù)設(shè)計(jì).......................................................................................................11

7、系統(tǒng)仿真調(diào)試...............................................................................................12

8、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果...............................................................................................15

9、實(shí)驗(yàn)室安全及實(shí)驗(yàn)過(guò)程注意事項(xiàng)...............................................................16

10、總結(jié).............................................................................................................16

附錄一：試驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決辦法..........................................................17

附錄二：小組分工..............................................................................................17

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

內(nèi)容：設(shè)計(jì)并調(diào)試直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。

硬件結(jié)構(gòu)：電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)。

驅(qū)動(dòng)裝置：晶閘管整流裝置。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：直流電機(jī)。

性能指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)：無(wú)靜差。

動(dòng)態(tài)：電流超調(diào)量小于5%；空載啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于10%。

2、課題的發(fā)展?fàn)顩r研究意義

調(diào)速系統(tǒng)是當(dāng)今電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一中系統(tǒng)。目前對(duì)調(diào)速性能要求較高的各類生產(chǎn)機(jī)械大多采用直流傳動(dòng)，簡(jiǎn)稱為直流調(diào)速。在50年代末晶閘管出現(xiàn)，晶閘管變流技術(shù)日益成熟，使直流調(diào)速系統(tǒng)更加完善。晶閘管－電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)今主要的直流調(diào)速系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于世界各國(guó)。

近幾年，交流調(diào)速飛速發(fā)展，逐漸有趕超并代替直流調(diào)速的趨勢(shì)。直流調(diào)速理論基礎(chǔ)是經(jīng)典控制理論，而交流調(diào)速主要依靠現(xiàn)代控制理論。不過(guò)最近研制成功的直流調(diào)速器，具有和交流變頻器同等性能的高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、高智能化特點(diǎn)。同時(shí)直流電機(jī)的低速特性，大大優(yōu)于交流鼠籠式異步電機(jī)，為直流調(diào)速系統(tǒng)展現(xiàn)了無(wú)限前景。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)行性能要求很高的機(jī)床還存在著很多不足，快速性還不夠好。而基于電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)靜動(dòng)態(tài)特性都很理想。

電氣傳動(dòng)技術(shù)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)融入到電氣傳動(dòng)技術(shù)的研究中,這促使電氣傳動(dòng)技術(shù)不斷向著實(shí)用化、智能化、信息化、交流化、數(shù)字化、集成化和綠色化的方向發(fā)展。

3、設(shè)備選型

直流伺服電動(dòng)機(jī)(355W,110V,,)

型號(hào):130SZ01

功能:體積小、重量輕、力能指標(biāo)高、噪聲低、產(chǎn)品系列化程度高、零部件通用化程度強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械及自動(dòng)化控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件。

市場(chǎng)價(jià)格:490元

交直流電流傳感器

型號(hào):WBI125E01

受限制:輸入電流范圍大小在0至5A,輸出電壓范圍大小在0至5V，電流測(cè)量精度為+%

工作原理:光電隔離原理、磁調(diào)制隔離原理

功能:檢測(cè)交流供電線路的電流值時(shí)，為防止損壞測(cè)試系統(tǒng)、危害人身安全，檢測(cè)系統(tǒng)不能與強(qiáng)電直接相連。交直流電流傳感器可以將待檢測(cè)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量的直流信號(hào)并進(jìn)行隔離傳送，構(gòu)成一個(gè)具有隔離功能的檢測(cè)電路，以保證系統(tǒng)電路和操作人員的安全?？蓪?duì)電網(wǎng)或電路中的交直流電流(來(lái)自:寫論文網(wǎng):電氣傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，具有體積小、響應(yīng)快、高精度、低漂移等特點(diǎn)。輸入、輸出回路完全隔離，輸出信號(hào)與電源共地，可以直接與各型A/D轉(zhuǎn)換器配接，構(gòu)成數(shù)據(jù)集中采集系統(tǒng)。

市場(chǎng)價(jià)格:170元

交直流電壓傳感器

型號(hào):WBV125E01

受限制:輸入電壓范圍大小在0至500V,輸出電壓范圍大小在0至5V，電壓測(cè)量精度為+%

工作原理:光電隔離原理、磁調(diào)制隔離原理

功能:檢測(cè)交流供電線路的電壓值時(shí)，為防止損壞測(cè)試系統(tǒng)、危害人身安全，檢測(cè)系統(tǒng)不能與強(qiáng)電直接相連。交直流電壓傳感器可以將待檢測(cè)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量的直流信號(hào)并進(jìn)行隔離傳送，構(gòu)成一個(gè)具有隔離功能的檢測(cè)電路，以保證系統(tǒng)電路和操作人員的安全?？蓪?duì)電網(wǎng)或電路中的交直流電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，具有體積小、響應(yīng)快、高精度、低漂移等特點(diǎn)。輸入、輸出回路完全隔離，輸出信號(hào)與電源共地，可以直接與各型A/D轉(zhuǎn)換器配接，構(gòu)成數(shù)據(jù)集中采集系統(tǒng)。

市場(chǎng)價(jià)格:207元

實(shí)驗(yàn)一直流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解轉(zhuǎn)速開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成。2.測(cè)定晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速特性。二、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理

采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，可以提高系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。轉(zhuǎn)速開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)圖1-1是轉(zhuǎn)速開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)線路圖。

實(shí)驗(yàn)圖1-1帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

圖中電動(dòng)機(jī)的電樞回路由晶閘管組成的三相橋式全控整流電路VT供電，轉(zhuǎn)速給定信號(hào)

*

作為移相觸發(fā)器GT的控制電壓Uc，由此組成轉(zhuǎn)速開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。Un

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1.主控制屏MC01

2.直流電動(dòng)機(jī)-負(fù)載直流發(fā)電機(jī)3.直流調(diào)壓器7.萬(wàn)用表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.檢查實(shí)驗(yàn)裝置的有關(guān)單元

2.測(cè)定晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的開環(huán)轉(zhuǎn)速特性五、實(shí)驗(yàn)步驟及方法

1.主控制屏開關(guān)按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需要設(shè)置

2.調(diào)壓設(shè)備的檢查和調(diào)整

檢查和調(diào)整電位器調(diào)節(jié)偏置電壓，使控制電壓Uc?0-220，并用萬(wàn)用表檢測(cè)。3.調(diào)壓-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的測(cè)定

給電壓調(diào)整電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)分別加額定勵(lì)磁。

測(cè)定一條轉(zhuǎn)速特性時(shí),須先使電動(dòng)機(jī)空載(發(fā)電機(jī)負(fù)載回路開路)，慢慢加電壓Ug

，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢慢上升至額定轉(zhuǎn)速，改變負(fù)載變阻器Rs的阻值，使主回路電流達(dá)到額定電流。然后再改變負(fù)載變阻器Rg，使主回路電流IN，此時(shí)即為額定工作點(diǎn)

六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1．調(diào)壓電路正常后，方可合上主回路電源開關(guān)SW。

2．不允許突加給定開關(guān)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這時(shí)，每次起動(dòng)時(shí)必須慢慢增加給定，以免產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流。更不允許通過(guò)突合主回路電源開關(guān)SW起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

七、實(shí)驗(yàn)思考題n

1．電樞電壓不變，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨電樞電流如何變化?

答：根據(jù)Ua=CeΦn+RaIa，由于電樞電壓Ua不變，電樞電流Ia增大，電樞繞組等效電阻Ra上的分壓變大，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)CeΦn減小，所以轉(zhuǎn)速n下降。

實(shí)驗(yàn)二直流電機(jī)調(diào)壓調(diào)速

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解轉(zhuǎn)速開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成。

2.測(cè)定晶閘管-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速特性。二、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1.主控制屏MC01

2.直流電動(dòng)機(jī)-負(fù)載直流發(fā)電機(jī)3.直流調(diào)壓器7.萬(wàn)用表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.檢查實(shí)驗(yàn)裝置的有關(guān)單元

2.測(cè)定晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速特性五、實(shí)驗(yàn)步驟及方法

1.主控制屏開關(guān)按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需要設(shè)置

2.調(diào)壓設(shè)備的檢查和調(diào)整

檢查和調(diào)整電位器調(diào)節(jié)偏置電壓，使控制電壓Uc?0-220，并用萬(wàn)用表檢測(cè)。3.調(diào)壓-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的測(cè)定

給電壓調(diào)整電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)分別加額定勵(lì)磁。

測(cè)定一條轉(zhuǎn)速特性時(shí),須先使電動(dòng)機(jī)空載(發(fā)電機(jī)負(fù)載回路開路)，慢慢加電壓Ug到50V，改變負(fù)載變阻器Rs的阻值，使主回路電流達(dá)到。然后再調(diào)節(jié)電樞電壓上升，使電

六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1．調(diào)壓電路正常后，方可合上主回路電源開關(guān)SW。

2．不允許突加給定開關(guān)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這時(shí)，每次起動(dòng)時(shí)必須慢慢增加給定，以免產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流。更不允許通過(guò)突合主回路電源開關(guān)SW起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

七、實(shí)驗(yàn)思考題

1．在負(fù)載不變的情況下改變電樞電壓對(duì)轉(zhuǎn)速有什么影響?

答：答：根據(jù)Ua=CeΦn+RaIa，由于電樞電壓Ua增大，電樞電流Ia不變，電樞繞組等效電阻Ra上的分壓不變，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)CeΦn增大，所以轉(zhuǎn)速n增大。

實(shí)驗(yàn)三轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1.掌握直流電機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式，熟悉直流電機(jī)中電樞電壓、電樞電流、轉(zhuǎn)速、負(fù)載之間的關(guān)系。

2.熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)及使用方法。

3.轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性的測(cè)定。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料：

歐陸514C直流調(diào)速器、電壓給定實(shí)驗(yàn)板、數(shù)字量給定實(shí)驗(yàn)板、直流電動(dòng)機(jī)組、負(fù)載箱三、實(shí)驗(yàn)原理：

歐陸514C型控制系統(tǒng)是英國(guó)歐陸驅(qū)動(dòng)器器件公司生產(chǎn)的一種以運(yùn)算放大器作為調(diào)節(jié)元件的模擬式邏輯無(wú)環(huán)流控制直流可逆調(diào)速系統(tǒng)，用于對(duì)他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)或永磁式直流電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制，能控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在全部4個(gè)象限中運(yùn)行。

514C型使用單相交流電源,主電源可以為110~480V，50Hz或60Hz，另外，需要使用一個(gè)交流輔助電源，電壓為110/120V或220/240V，根據(jù)市電情況可由一個(gè)開關(guān)進(jìn)行選擇。

四、實(shí)驗(yàn)步驟：

1、經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后可以通電調(diào)試。

2、合上空氣開關(guān)，先將給定電壓表+端引線接至電流限幅調(diào)整電位器中端，整定電流限幅值為。

3、給定電位器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底；功率變阻器阻值調(diào)到最大。

4、將給定電壓表+端引線接至整定電位器RP2中端。

5、按下啟動(dòng)按鈕SB1和使能按鈕SB2，調(diào)整P11電位器使電機(jī)在零電壓下為零轉(zhuǎn)速。6、旋轉(zhuǎn)給定電位器加速，使給定電壓為指定最高值。

7、觀察轉(zhuǎn)速表，整定P10電位器，使轉(zhuǎn)速為指定的最高值。8、按題中內(nèi)容測(cè)試調(diào)節(jié)特性。

轉(zhuǎn)速給定電壓Ugn為0V～5V，使電機(jī)轉(zhuǎn)速0rpm～1000rpm。

在規(guī)定的給定電壓調(diào)節(jié)范圍內(nèi)從小到大改變給定電壓Ugn，觀察并記錄電樞電壓

9.按題中內(nèi)容測(cè)試靜特性。

轉(zhuǎn)速給定電壓Ugn為0V～6V，使電機(jī)轉(zhuǎn)速0rpm～1000rpm。

逐次改變功率電阻使電樞電流變化Ia直至最大，觀察并記錄給定電壓Ugn，觀

實(shí)驗(yàn)四交流電機(jī)變頻調(diào)速

一