電氣傳動實驗報告

電氣傳動實驗報告

電氣傳動課程設計

摘要：

本課題主要內(nèi)容為雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試與測試的過程及結(jié)果，其中包括了實驗設計過程，原始設備參數(shù)的測量，參數(shù)設計，實驗仿真和系統(tǒng)的實際調(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)。

本報告開始部分明確了課程設計任務，隨后是對本課題的發(fā)展現(xiàn)狀及背景的一些研究情況，之后介紹了所用設備以及實驗臺的具體情況。接下去詳細說明了電機各個參數(shù)的測試過程及結(jié)果，并在其基礎(chǔ)上進行調(diào)節(jié)器參數(shù)計算設置，給出了計算機仿真過程和結(jié)果。最后部分是現(xiàn)場調(diào)試的過程及說明并給出結(jié)論。

直流電動機具有優(yōu)良的起動，制動和調(diào)速性能。直至今日，直流電動機仍然是大多數(shù)變速運動控制和閉環(huán)位置伺服控制首選。因為它具有良好的線性特性，優(yōu)異的控制性能，高效率等優(yōu)點。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)上實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，且有良好的動態(tài)特性特別是啟動特性，能有效地控制電機，提高其運行性能，應用廣泛，值得加以研究，對國民經(jīng)濟具有十分重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵字：

雙閉環(huán)調(diào)速直流電機MATLAB仿真

目錄

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

1、課程設計任務書.............................................................................................4

2、課題的發(fā)展狀況研究意義.............................................................................4

3、設備選型.........................................................................................................4

4、實驗臺簡介.....................................................................................................6

5、參數(shù)測試.........................................................................................................8

6、參數(shù)設計.......................................................................................................11

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

8、系統(tǒng)測試結(jié)果...............................................................................................15

9、實驗室安全及實驗過程注意事項...............................................................16

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

附錄一：試驗中遇到的問題及解決辦法..........................................................17

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

1、課程設計任務書

內(nèi)容：設計并調(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)動裝置：晶閘管整流裝置。

執(zhí)行機構(gòu)：直流電機。

性能指標：穩(wěn)態(tài)：無靜差。

動態(tài)：電流超調(diào)量小于5%；空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于10%。

2、課題的發(fā)展狀況研究意義

調(diào)速系統(tǒng)是當今電力拖動自動控制系統(tǒng)中應用最廣泛的一中系統(tǒng)。目前對調(diào)速性能要求較高的各類生產(chǎn)機械大多采用直流傳動，簡稱為直流調(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－電動機調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為當今主要的直流調(diào)速系統(tǒng)，廣泛應用于世界各國。

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。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。同時直流電機的低速特性，大大優(yōu)于交流鼠籠式異步電機，為直流調(diào)速系統(tǒng)展現(xiàn)了無限前景。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)對于運行性能要求很高的機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)靜動態(tài)特性都很理想。

電氣傳動技術(shù)在我國經(jīng)濟和社會的發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用,隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的先進技術(shù)融入到電氣傳動技術(shù)的研究中,這促使電氣傳動技術(shù)不斷向著實用化、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、設備選型

直流伺服電動機(355W,110V,,)

型號:130SZ01

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

市場價格:490元

交直流電流傳感器

型號: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:檢測交流供電線路的電流值時，為防止損壞測試系統(tǒng)、危害人身安全，檢測系統(tǒng)不能與強電直接相連。交直流電流傳感器可以將待檢測的電流信號轉(zhuǎn)換為便于測量的直流信號并進行隔離傳送，構(gòu)成一個具有隔離功能的檢測電路，以保證系統(tǒng)電路和操作人員的安全?？蓪﹄娋W(wǎng)或電路中的交直流電流(來自:寫論文網(wǎng):電氣傳動實驗報告)進行實時測量，具有體積小、響應快、高精度、低漂移等特點。輸入、輸出回路完全隔離，輸出信號與電源共地，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)。

市場價格:170元

交直流電壓傳感器

型號: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:檢測交流供電線路的電壓值時，為防止損壞測試系統(tǒng)、危害人身安全，檢測系統(tǒng)不能與強電直接相連。交直流電壓傳感器可以將待檢測的電壓信號轉(zhuǎn)換為便于測量的直流信號并進行隔離傳送，構(gòu)成一個具有隔離功能的檢測電路，以保證系統(tǒng)電路和操作人員的安全?？蓪﹄娋W(wǎng)或電路中的交直流電壓進行實時測量，具有體積小、響應快、高精度、低漂移等特點。輸入、輸出回路完全隔離，輸出信號與電源共地，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)。

市場價格:207元

實驗一直流電機轉(zhuǎn)速特性測定

一、實驗目的

1.了解轉(zhuǎn)速開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成。2.測定晶閘管-電動機調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速特性。二、實驗系統(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、動態(tài)性能指標。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)，實驗圖1-1是轉(zhuǎn)速開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的實驗線路圖。

實驗圖1-1帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

圖中電動機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

*

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、實驗設備及儀器1.主控制屏MC01

2.直流電動機-負載直流發(fā)電機3.直流調(diào)壓器7.萬用表四、實驗內(nèi)容

1.檢查實驗裝置的有關(guān)單元

2.測定晶閘管-電動機系統(tǒng)的開環(huán)轉(zhuǎn)速特性五、實驗步驟及方法

1.主控制屏開關(guān)按實驗內(nèi)容需要設置

2.調(diào)壓設備的檢查和調(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，并用萬用表檢測。3.調(diào)壓-電動機系統(tǒng)開環(huán)機械特性的測定

給電壓調(diào)整電動機和發(fā)電機分別加額定勵磁。

測定一條轉(zhuǎn)速特性時,須先使電動機空載(發(fā)電機負載回路開路)，慢慢加電壓Ug

，使電動機轉(zhuǎn)速慢慢上升至額定轉(zhuǎn)速，改變負載變阻器Rs的阻值，使主回路電流達到額定電流。然后再改變負載變阻器Rg，使主回路電流IN，此時即為額定工作點

六、實驗注意事項

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)起動電動機，這時，每次起動時必須慢慢增加給定，以免產(chǎn)生過大的沖擊電流。更不允許通過突合主回路電源開關(guān)SW起動電動機。

七、實驗思考題n

1．電樞電壓不變，電機轉(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，而感應電動勢CeΦn減小，所以轉(zhuǎn)速n下降。

實驗二直流電機調(diào)壓調(diào)速

一、實驗目的

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

2.測定晶閘管-電動機調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速特性。二、實驗系統(tǒng)組成及工作原理三、實驗設備及儀器1.主控制屏MC01

2.直流電動機-負載直流發(fā)電機3.直流調(diào)壓器7.萬用表四、實驗內(nèi)容

1.檢查實驗裝置的有關(guān)單元

2.測定晶閘管-電動機系統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速特性五、實驗步驟及方法

1.主控制屏開關(guān)按實驗內(nèi)容需要設置

2.調(diào)壓設備的檢查和調(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，并用萬用表檢測。3.調(diào)壓-電動機系統(tǒng)開環(huán)機械特性的測定

給電壓調(diào)整電動機和發(fā)電機分別加額定勵磁。

測定一條轉(zhuǎn)速特性時,須先使電動機空載(發(fā)電機負載回路開路)，慢慢加電壓Ug到50V，改變負載變阻器Rs的阻值，使主回路電流達到。然后再調(diào)節(jié)電樞電壓上升，使電

六、實驗注意事項

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)起動電動機，這時，每次起動時必須慢慢增加給定，以免產(chǎn)生過大的沖擊電流。更不允許通過突合主回路電源開關(guān)SW起動電動機。

七、實驗思考題

1．在負載不變的情況下改變電樞電壓對轉(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，而感應電動勢CeΦn增大，所以轉(zhuǎn)速n增大。

實驗三轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速控制

一、實驗目的：

1.掌握直流電機的機械特性表達式，熟悉直流電機中電樞電壓、電樞電流、轉(zhuǎn)速、負載之間的關(guān)系。

2.熟悉實驗裝置的結(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)機械特性的測定。二、實驗設備及材料：

歐陸514C直流調(diào)速器、電壓給定實驗板、數(shù)字量給定實驗板、直流電動機組、負載箱三、實驗原理：

歐陸514C型控制系統(tǒng)是英國歐陸驅(qū)動器器件公司生產(chǎn)的一種以運算放大器作為調(diào)節(jié)元件的模擬式邏輯無環(huán)流控制直流可逆調(diào)速系統(tǒng)，用于對他勵式直流電動機或永磁式直流電動機的速度進行控制，能控制電動機的轉(zhuǎn)速在全部4個象限中運行。

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)市電情況可由一個開關(guān)進行選擇。

四、實驗步驟：

1、經(jīng)指導教師認可后可以通電調(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、按下啟動按鈕SB1和使能按鈕SB2，調(diào)整P11電位器使電機在零電壓下為零轉(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)容測試調(diào)節(jié)特性。

轉(zhuǎn)速給定電壓Ugn為0V～5V，使電機轉(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)容測試靜特性。

轉(zhuǎn)速給定電壓Ugn為0V～6V，使電機轉(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

實驗四交流電機變頻調(diào)速

一