交直流調(diào)速系統(tǒng)實驗

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教學(xué)時間：2024年6月24日教學(xué)講師：XXX禁止吸煙手機(jī)靜音這不是要求，是個人習(xí)慣我們需要一個安靜的環(huán)境

本章介紹交直流調(diào)速系統(tǒng)的實驗內(nèi)容，包括晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試、單閉環(huán)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)、雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)和雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實驗、雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)實驗以及單相正弦波脈寬調(diào)制SVPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)等實驗。實驗一

晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定實驗

一、實驗?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”,“正橋功放”，“反橋功放”等幾個模塊。4DJK04電機(jī)調(diào)速控制實驗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變壓器實驗該掛件包含“三相不控整流”和“三相心式變壓器”等模塊。6DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌﹑測速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表或者“DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌﹑光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表”7DJ13-1直流發(fā)電機(jī)8DJ15直流并勵電動機(jī)9D42三相可調(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(jī)-發(fā)電機(jī)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4-1所示。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。測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電感值L。測定直流電動機(jī)-直流發(fā)電機(jī)-測速發(fā)電機(jī)組的飛輪慣量GD2。測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電磁時間常數(shù)Td。測定直流電動機(jī)電勢常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM。測定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù)TM。測定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f(Uct)。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、實驗方法 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R、總電感L以及系統(tǒng)的電磁時間常數(shù)Td與機(jī)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： 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=Ra十RL十Rn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4-2所示。(1)電樞回路總電阻R的測定伏安比較法實驗線路圖

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%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

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 求解(5-2)、(5-3)兩式，可得電樞回路總電阻:R＝（U2-U1）/（I1-I2） 如把電機(jī)電樞兩端短接，重復(fù)上述實驗，可得RL十Rn=(U2＇-U1＇)/(I1＇-I2＇)則電機(jī)的電樞電阻為Ra=R-(RL十Rn)。同樣，短接電抗器兩端，也可測得電抗器直流電阻RL。(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Ld和整流變壓器漏感LB，由于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 電感的數(shù)值可用交流伏安法測定。實驗時應(yīng)給電動機(jī)加額定勵磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)，實驗線路如圖所示。測量電樞回路電感的實驗線路圖 程實驗時交流電壓由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Ua和UL及電流I,從而可得到交流阻抗Za和ZL，計算出電感值La和Ld，計算公式如下:

(3)直流電動機(jī)-發(fā)電機(jī)-測速發(fā)電機(jī)組的飛輪慣量GD2的測定

電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方式為T-Tz=(GD2/375)dn/dt式中，T為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位為N·m；Tz為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，空載時即為空載轉(zhuǎn)矩Tk，單位為N·m，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為rpm。電機(jī)空載自由停車時，T=0，Tz=Tk，則運(yùn)動方程式為:

從而有

式中GD2的單位為N·m2；Tk可由空載功率PK(單位為W)求出:

dn/dt可以從自由停車時所得的曲線n＝f(t)求得，其實驗線路如圖圖4-4測定GD2時的實驗線路圖 電動機(jī)加額定勵磁，將電機(jī)空載啟動至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，測量電樞電壓Ua和電流Ia0,然后斷開給定，用數(shù)字存儲示波器記錄n=f(t)曲線，即可求取某一轉(zhuǎn)速時的Tk和dn/dt。由于空載轉(zhuǎn)矩不是常數(shù)，可以以轉(zhuǎn)速n為基準(zhǔn)選擇若干個點(diǎn)，測出相應(yīng)的Tk和dn/dt，以求得GD2的平均值。由于本實驗裝置的電機(jī)容量比較小，應(yīng)用此法測GD2時會有一定的誤差。(4)主電路電磁時間常數(shù)Td的測定

采用電流波形法測定電樞回路電磁時間常數(shù)Td，電樞回路突加給定電壓時，電流id按指數(shù)規(guī)律上升:其電流變化曲線如圖4-5所示。當(dāng)t=Td時，有圖4-5電流上升曲線圖4-6測定Td的實驗線路圖 實驗線路如圖4-6所示。電機(jī)不加勵磁，調(diào)節(jié)給定使電機(jī)電樞電流在50%Ied～90%Ied范圍內(nèi)。然后保持Ug不變，將給定的S2撥到接地位置，然后撥動給定S2從接地到正電壓躍階信號，用數(shù)字存儲示波器記錄id=f（t）的波形，在波形圖上測量出當(dāng)電流上升至穩(wěn)定值的63.2%時的時間，即為電樞回路的電磁時間常數(shù)Td。(5)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即可由下式算出Ce: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:CM=9.55Ce(6)系統(tǒng)機(jī)電時間常數(shù)TM的測定系統(tǒng)的機(jī)電時間常數(shù)可由下式計算由于TM>>Td，也可以近似地把系統(tǒng)看成是一階慣性環(huán)節(jié)，即 當(dāng)電樞突加給定電壓時，轉(zhuǎn)速n將按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)n到達(dá)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(jī)電時間常數(shù)。 測試時電樞回路中附加電阻應(yīng)全部切除，突然給電樞加電壓，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(jī)電時間常數(shù)。 實驗線路如圖4-4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(Ug)和UTG=f(n)。 由Ud=f(Ug)曲線可求得晶閘管整流裝置的放大倍數(shù)曲線Ks=f(Ug):Ks=ΔUd/ΔUg(7)晶閘管觸發(fā)及整流裝置特Ud=f(Ug) 和測速發(fā)電機(jī)特性UTG=f(n)的測定七、實驗報告

(1)作出實驗所得的各種曲線，計算有 關(guān)參數(shù)。 (2)由Ks=f(Ug)特性，分析晶閘管裝置 的非線性現(xiàn)象。八、注意事項 (1)由于實驗時裝置處于開環(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)測定的實驗中，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(Ug)時，DJK02上的偏移電壓要 先 調(diào)到α=120°，具體方法見單閉 環(huán)直流 調(diào) 速。實驗二晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試一、實驗?zāi)康?/p>

(1)熟悉直流調(diào)整系統(tǒng)主要單元部件的 工作原理及調(diào)速系統(tǒng)對其提出的要 求。(2)掌握直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元部件的 調(diào)試步驟和方法。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。2DJK04電機(jī)調(diào)速控制實驗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。3DJK08可調(diào)電阻、電容箱4慢掃描示波器5萬用表三、實驗內(nèi)容(1)速度調(diào)節(jié)器的調(diào)試(2)電流調(diào)節(jié)器的調(diào)試(3)“零電平檢測”及“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)試(4)反號器的調(diào)試(5)邏輯控制器的調(diào)試四、實驗方法

將DJK04掛件的十芯電源線與控制屏連接，打開電源開關(guān)，即可以開始實驗。

(1)速度調(diào)節(jié)器的調(diào)試 ①調(diào)節(jié)器調(diào)零 將DJK04中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“速度調(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RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。

②調(diào)整輸出正、負(fù)限幅值 把“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，然后將DJK04的給定輸出端接到速度調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，觀察輸出負(fù)電壓的變化，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，觀察調(diào)節(jié)器輸出正電壓的變化。

③測定輸入輸出特性 再將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（將“5”、“6”端短接），使速度調(diào)節(jié)器為P（比例）調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器的輸入端分別逐漸加入正負(fù)電壓，測出相應(yīng)的輸出電壓，直至輸出限幅，并畫出曲線。

④觀察PI特性 拆除“5”、“6”短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規(guī)律。改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及反饋電容，觀察輸出電壓的變化。

(2)電流調(diào)節(jié)器的調(diào)試 ①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，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“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RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器的“11”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。

②調(diào)整輸出正、負(fù)限幅值 把“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，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(dāng)加正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，觀察輸出負(fù)電壓的變化，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，觀察輸出正電壓的變化。

③測定輸入輸出特性 再將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（將“9”、“10”端短接），使電流調(diào)節(jié)器為P調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器的輸入端分別逐漸加入正負(fù)電壓，測出相應(yīng)的輸出電壓，直至輸出限幅，并畫出曲線。

④觀察PI特性 拆除“9”、“10”短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規(guī)律。改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及反饋電容，觀察輸出電壓的變化。

(3)“零電平檢測”及“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)試 ①測定““轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的環(huán)寬，要求環(huán)寬 為0.4～0.6伏，記錄高電平值，調(diào)節(jié)單 元中的RP1使特性滿足其要求。“轉(zhuǎn)矩極 性鑒別”要求的環(huán)從-0.25V到0.25V。

轉(zhuǎn)矩極性鑒別具體調(diào)試方法： A、調(diào)節(jié)給定Uｇ，使“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的“1”腳得到約0.25V電壓，調(diào)節(jié)電位器RP1，恰好使“2”端輸出從“高電平”躍變?yōu)椤暗碗娖健薄?B、調(diào)節(jié)負(fù)給定從0V起調(diào)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的“2”端從“低電平”躍變?yōu)椤案唠娖健睍r，檢測轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的“1”端應(yīng)為－0.25V左右，否則應(yīng)調(diào)整電位器，使“2”端電平變化時，“1”端電壓大小基本相等。 ②測定“零電平檢測”的環(huán)寬，要求環(huán)寬也為0.4～ 0.6伏，調(diào)節(jié)RP1，使回環(huán)沿縱坐標(biāo)右側(cè)偏離 0.2V，即環(huán)從0.2V到0.6V。 “零電平檢測”具體調(diào)試方法： A、調(diào)節(jié)給定Uｇ，使“零電平檢測”的“1”腳約0.6V 電壓，調(diào)節(jié)電位器RP1，恰好使“2”端輸出從 “1”躍變?yōu)椤?”。 B、慢慢減小給定，當(dāng)“零電平檢測”的“2”端從“0” 躍變?yōu)椤?”時，檢測“零電平檢測”的“1”端應(yīng)為 0.2V左右，否則應(yīng)調(diào)整電位器。③根據(jù)測得數(shù)據(jù)，畫出兩個電平檢測器的回環(huán)。

(4)反號器的調(diào)試 測定輸入輸出比例，輸入端加入＋5V電壓，調(diào)節(jié)RP1，使輸出端為－5V。(5)邏輯控制的調(diào)試測試邏輯功能，列出真值表，真值表應(yīng)符合下表：輸入UM110001UI100100輸出UZ（Uｌｆ）000111UF（Uｌｒ）111000調(diào)試方法： ①首先將“零電平檢測”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”調(diào)節(jié)到位，符合其特性曲線。給定接“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，輸出端接“邏輯控制”的Um?！傲汶娖綑z測”的輸出端接“邏輯控制”的UI,輸入端接地。②將給定的RP1、RP2電位器順時針轉(zhuǎn)到底，將S2打到運(yùn)行側(cè)。 ③將S1打到正給定側(cè)，用萬用表測量“邏輯 控制”的“3”、“6”和“4”、“7”端，“3”、“6”端 輸出應(yīng)為高電平，“4”、“7”端輸出應(yīng)為低 電平，此時將DJK04中給定部分S1開關(guān)從 正給定打到負(fù)給定側(cè)，則“3”、“6”端輸出 從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?”、“7”端輸出也 從低電平跳變?yōu)楦唠娖?。在跳變的過程中 用示波器觀測“5”端輸出的脈沖信號。 ④將“零電平檢測”的輸入端接高電平，此時 將DJK04中給定部分的S1開關(guān)來回扳動， “邏輯控制”的輸出應(yīng)無變化。五、實驗報告

(1)畫各控制單元的調(diào)試連線圖。

(2)簡述各控制單元的調(diào)試要點(diǎn)實驗三單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?/p>

(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)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”,“正橋功放”，“反橋功放”等幾個模塊。4DJK04電機(jī)調(diào)速控制實驗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。5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌﹑測速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表或者“DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌﹑光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表”7DJ13-1直流發(fā)電機(jī)8DJ15直流并勵電動機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10慢掃描示波器11萬用表三、實驗線路及原理 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)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋，電流反饋，電壓反饋等。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)使用較多。 在本裝置中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)實驗是將反映轉(zhuǎn)速變化的電壓信號作為反饋信號，經(jīng)“速度變換”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。 在電流單閉環(huán)中，將反映電流變化的電流互感器輸出電壓信號作為反饋信號加到“電流調(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，控制整流橋的“觸發(fā)電路”，改變“三相全控整流”的電壓輸出，從而構(gòu)成了電流負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速也由電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅所決定。

同樣，電流調(diào)節(jié)器若采用P（比例）調(diào)節(jié)，對階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差，要消除該誤差將調(diào)節(jié)器換成PI(比例積分)調(diào)節(jié)。當(dāng)“給定”恒定時，閉環(huán)系統(tǒng)對電樞電流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)的電樞電流能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。 圖4-7轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)原理圖

圖4-8電流單閉環(huán)系統(tǒng)原理圖

四、實驗內(nèi)容

(1)學(xué)習(xí)DJK01“電源控制屏”的使用方 法。(2)DJK04上的基本單元的調(diào)試。(3)Uct不變時直流電動機(jī)開環(huán)特性的 測定。(4)Ud不變時直流電動機(jī)開環(huán)特性的 測定。(5)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。(6)電流單閉環(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)器的工作原理。(3) 根據(jù)實驗原理圖，能畫出實驗系統(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) 實驗時，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、實驗方法

(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”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將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)” 撥至“直流調(diào)速”側(cè)。 ③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”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。 ④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。

⑤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α=120°。 ⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈 沖觀察孔”的波形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈 沖。⑦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)Uct不變時的直流電機(jī)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。DJK02-1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(jī)接負(fù)載電阻R，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(jī)慢慢啟動并使轉(zhuǎn)速n 達(dá)到1200rpm。

③改變負(fù)載電阻R的阻值，使電機(jī)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(jī)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）

(3)Ud不變時直流電機(jī)開環(huán)外特性的測定 ①控制電壓Uct由DJK04的“給定”Ug直接接 入，直流發(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。 ②按下DJK01“電源控制屏”啟動按鈕，然后 從零開始逐漸增加給定電壓Ug，使電動 機(jī)啟動并達(dá)到1200rpm。

③改變負(fù)載電阻R，使電機(jī)的電樞電流從Ied直至空載。用電壓表監(jiān)視三相全控整流輸出的直流電壓Ud,保持Ud不變(通過不斷的調(diào)節(jié)DJK04上“給定”電壓Ug來實現(xiàn))，測出在Ud不變時直流電動機(jī)的開環(huán)外特性n=f(Id)，并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）

(4)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- 1移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控 整流”輸出接電阻負(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“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接 地，再將DJK08中的可調(diào)電阻40K接到 “速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將 “5”、“6”短接，使“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 RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié) 器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡 可能接近于零。

將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“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RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器的“11”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。 B、正負(fù)限幅值的調(diào)整 把“速度調(diào)節(jié)器”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，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使速度調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為Uctmax。 把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，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(dāng)加正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)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、電流反饋系數(shù)的整定 直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負(fù)載R，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Id=l.3A時，“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/A。 D、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)“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)。

(5)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ①按圖5-7接線，在本實驗中，DJK04的 “給定”電壓Ug為負(fù)給定，轉(zhuǎn)速反饋為正 電壓，將“速度調(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(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上 200mH，給定輸出調(diào)到零。 ②直流發(fā)電機(jī)先輕載，從零開始逐漸調(diào)大 “給定”電壓Ug，使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速接近 n=l200rpm。

③由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載R，測出電動機(jī)的電樞電流Id，和電機(jī)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）

(6)電流單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ①按圖5-8接線，在本實驗中，給定Ug為 負(fù)給定，電流反饋為正電壓，將“電流調(diào) 節(jié)器”接成比例（P）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，將給定輸出 調(diào)到零。 ② 直流發(fā)電機(jī)先輕載，從零開始逐漸調(diào)大 “給定”電壓Ug，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近 n=l200rpm。③由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載R，測定相應(yīng)的Id和n，直至電動機(jī)Id=Ied，即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f(Id)。n（rpm）Id（A）七、實驗報告 (1)根據(jù)實驗數(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)實驗數(shù)據(jù)，畫出Ud不變時直流電 動機(jī)開環(huán)機(jī)械特性。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào) 速系統(tǒng)的機(jī)械特性。(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出電流單閉環(huán)直流調(diào) 速系統(tǒng)的機(jī)械特性。(5)比較以上各種機(jī)械特性，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)實驗中，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? (3)改變“電流調(diào)節(jié)器”及“速度調(diào)節(jié)器”的電阻、 電容參數(shù)，對系統(tǒng)有什么影響？九、注意事項

(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)通電實驗時，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，所以實驗時 須短接DJK04與DJK02-1的地。實驗四

雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速

系統(tǒng)實驗一、實驗?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、實驗所需掛件及附件三、實驗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)是由電流和轉(zhuǎn)速兩個調(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。實驗系統(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”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。“電流調(diào)節(jié)器”、“速度調(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?！半娏髡{(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αmax的目的。四、實驗內(nèi)容

(1)各控制單元調(diào)試。 (2)測定電流反饋系數(shù)β、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α。(3)測定開環(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(Ug)的測定。(5)觀察、記錄系統(tǒng)動態(tài)波形五、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、實驗方法

(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”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將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。 ③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”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。 ④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。 ⑤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α=120°。 ⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。 ⑦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)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(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)。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(biāo)。(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DJK02-1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(fù)載R，負(fù)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(dāng)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(dāng)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“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“速度調(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RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接到“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“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RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器的“11”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(fù)限幅值的調(diào)整把“速度調(diào)節(jié)器”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，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓為最小值即可。把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，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(dāng)加正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)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。④電流反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負(fù)載R，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Id=l.3A時，“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/A。⑤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)“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)。(4)開環(huán)外特性的測定①DJK02-1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(jī)，Ld用DJK02上的200mH，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，負(fù)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(jī)啟動升速，調(diào)節(jié)Ug和R使電動機(jī)電流Id=Ied，轉(zhuǎn)速到達(dá)1200rpm。③增大負(fù)載電阻R阻值（即減小負(fù)載），可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f（Id），記錄于下表中：n（rpm）Id（A）將給定退到零，斷開勵磁電源，按下停止按鈕，結(jié)束實驗。(5)系統(tǒng)靜特性測試①按圖4-9接線，DJK04的給定電壓Ug輸出為正給定，轉(zhuǎn)速反饋電壓為負(fù)電壓，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上的200mH，負(fù)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(yùn)行，確認(rèn)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(fù)成PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，構(gòu)成實驗系統(tǒng)。(6)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(jī)啟動時的電樞電流Id(“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端)波形和轉(zhuǎn)速n(“速度變換”的“3”端)波形。②突加額定負(fù)載(20%IedT100%Ied)時電動機(jī)電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。③突降負(fù)載(100%IedT20%Ied)時電動機(jī)的電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。八、實驗報告(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出閉環(huán)控制特性曲線n=f(Ug)。(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出兩種轉(zhuǎn)速時的閉環(huán)機(jī)械特性n=f(Id)。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性n=f(Id)，計算靜差率，并與閉環(huán)機(jī)械特性進(jìn)行比較。(4)分析系統(tǒng)動態(tài)波形，討論系統(tǒng)參數(shù)的變化對系統(tǒng)動、靜態(tài)性能的影響。九、注意事項(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)在記錄動態(tài)波形時，可先用雙蹤慢掃描示波器觀察波形，以便找出系統(tǒng)動態(tài)特性較為理想的調(diào)節(jié)器參數(shù)，再用數(shù)字存儲示波器或記憶示波器記錄動態(tài)波形。實驗五邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?1)了解、熟悉邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。(2)掌握各控制單元的原理、作用及調(diào)試方法。(3)掌握邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。(4)了解邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性.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”,“正橋功放”，“反橋功放”等幾個模塊。4DJK04電機(jī)調(diào)速控制實驗I該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“邏輯控制”等幾個模塊。5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6DD03-2電機(jī)導(dǎo)軌﹑測速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表或DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7DJ13-1直流發(fā)電機(jī)8DJ15直流并勵電動機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10慢掃描示波器自備11萬用表自備三、實驗線路及原理在此之前的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)實驗，由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，用一組晶閘管對電動機(jī)供電，只適用于不可逆運(yùn)行。而在某些場合中，既要求電動機(jī)能正轉(zhuǎn)，同時也能反轉(zhuǎn)，并要求在減速時產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，加快制動時間。要改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向有以下方法，一是改變電動機(jī)電樞電流的方向，二是改變勵磁電流的方向。由于電樞回路的電感量比勵磁回路的要小，使得電樞回路有較小的時間常數(shù)?？蓾M足某些設(shè)備對頻繁起動，快速制動的要求。本實驗的主回路由正橋及反橋反向并聯(lián)組成，并通過邏輯控制來控制正橋和反橋的工作與關(guān)閉，并保證在同一時刻只有一組橋路工作,另一組橋路不工作，這樣就沒有環(huán)流產(chǎn)生。由于沒有環(huán)流,主回路不需要再設(shè)置平衡電抗器，但為了限制整流電壓幅值的脈動和盡量使整流電流連續(xù)，仍然保留了平波電抗器。該控制系統(tǒng)主要由“速度調(diào)節(jié)器”、“電流調(diào)節(jié)器”、“反號器”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”、“零電平檢測”、“邏輯控制”、“速度變換”等環(huán)節(jié)組成。其系統(tǒng)原理框圖如圖4-10所示。圖4-10邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖

“邏輯控制”的輸出取決于電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，正向運(yùn)轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)制動本橋逆變及反轉(zhuǎn)制動它橋逆變狀態(tài)，Ulf為“0”態(tài)，Ulr為“1”態(tài)，保證了正橋工作，反橋封鎖；反向運(yùn)轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)制動本橋逆變，正轉(zhuǎn)制動它橋逆變階段，則Ulf為“1”態(tài)，Ulr為“0”態(tài)，正橋被封鎖，反橋觸發(fā)工作。由于“邏輯控制”的作用，在邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)中保證了任何情況下兩整流橋不會同時觸發(fā)，一組觸發(fā)工作時，另一組被封鎖，因此系統(tǒng)工作過程中既無直流環(huán)流也無脈動環(huán)流。四、實驗內(nèi)容(1)控制單元調(diào)試。(2)系統(tǒng)調(diào)試。(3)正反轉(zhuǎn)機(jī)械特性n=f(Id)的測定。(4)正反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測定。(5)系統(tǒng)動態(tài)特性的觀察。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)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容，熟悉系統(tǒng)原理圖和邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。(2)掌握邏輯控制器的工作原理及其在系統(tǒng)中的作用。六、思考題(1)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)對邏輯控制有何要求?(2)思考邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中“推β”環(huán)節(jié)的組成原理和作用如何?七、實驗方法

(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”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將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。 ③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”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。 ④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。 ⑤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α=170°。 ⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。⑦將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正、反橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正、反橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，分別將DJK02正橋和反橋觸發(fā)脈沖的六個開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1～VT6和反橋VT1'～VT6'的晶閘管的門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。

(2)邏輯無環(huán)流調(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(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)。 ③先雙閉環(huán)、后邏輯無環(huán)流，即先使正反橋的雙閉環(huán)正常工作，然后再組成邏輯無環(huán)流。 ④先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)動態(tài)指標(biāo)。(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DJK02-1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(fù)載R，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。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(dāng)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＇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)零將DJK04中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“速度調(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RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接到“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“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RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器的“11”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(fù)限幅值的調(diào)整把“速度調(diào)節(jié)器”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，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓為+6V。把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，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(dāng)加正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)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。④“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)試“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出有下列要求:電機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出UM為“1”態(tài)。電機(jī)反轉(zhuǎn)，輸出UM為“0”態(tài)。將給定輸出端接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，同時在輸入端接上萬用表以監(jiān)視輸入電壓的大小，示波器探頭接至“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸出端，觀察其輸出高、低電平的變化?！稗D(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入輸出特性應(yīng)滿足圖1-25a所示要求，其中Usr1=-0.25V，Usr2=+0.25V⑤“零電平檢測”的調(diào)試其輸出應(yīng)有下列要求:主回路電流接近零，輸出UI為“1”態(tài)。主回路有電流，輸出UI為“0”態(tài)。其調(diào)整方法與“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的調(diào)整方法相同，輸入輸出特性應(yīng)滿足圖1-25b所示要求，其中Usr1=0.2V，Usr2=0.6V。⑥“反號器”的調(diào)試A、調(diào)零（在出廠前反號器已調(diào)零，如果零漂比較大的話，用戶可自行將掛件打開調(diào)零），將反號器輸入端“1”接地，用萬用表的毫伏檔測量“2”端，觀察輸出是否為零，如果不為零，則調(diào)節(jié)線路板上的電位器使之為最小值。B、測定輸入輸出的比例，將反號器輸入端“1”接“給定”，調(diào)節(jié)“給定”輸出為5V電壓，用萬用表測量“2”端，輸出是否等于-5V電壓，如果兩者不等，則通過調(diào)節(jié)RP1使輸出等于負(fù)的輸入。再調(diào)節(jié)“給定”電壓使輸出為-5V電壓，觀測反號器輸出是否為5V。⑦“邏輯控制”的調(diào)試測試邏輯功能，列出真值表，真值表應(yīng)符合下表：輸入UM110001UI100100輸出UZ（Uｌｆ）000111UF（Uｌｒ）111000調(diào)試方法：A、首先將“零電平檢測”、“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”調(diào)節(jié)到位，符合其特性曲線。給定接“轉(zhuǎn)矩極性鑒別”的輸入端，輸出端接“邏輯控制”的Um。“零電平檢測”的輸出端接“邏輯控制”的UI,輸入端接地。B、將給定的RP1、RP2電位器順時針轉(zhuǎn)到底，將S2打到運(yùn)行側(cè)。C、將S1打到正給定側(cè)，用萬用表測量“邏輯控制”的“3”、“6”和“4”、“7”端，“3”、“6”端輸出應(yīng)為高電平，“4”、“7”端輸出應(yīng)為低電平，此時將DJK04中給定部分S1開關(guān)從正給定打到負(fù)給定側(cè)，則“3”、“6”端輸出從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?”、“7”端輸出也從低電平跳變?yōu)楦唠娖?。在跳變的過程中的“5”，此時用示波器觀測應(yīng)出現(xiàn)脈沖信號。D、將“零電平檢測”的輸入端接高電平，此時將DJK04中給定部分S1開關(guān)來回扳動，“邏輯控制”的輸出應(yīng)無變化。⑧轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α和電流反饋系數(shù)β的整定直接將給定電壓Ug接入DJK02-1上的移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋接電阻負(fù)載，測量負(fù)載電流和電流反饋電壓，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Id=l.3A時，“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端電流反饋電壓Ufi=6V，這時的電流反饋系數(shù)β=Ufi/Id=4.615V/A。直接將“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”電路接直流電動機(jī)作負(fù)載，測量直流電動機(jī)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)。(3)系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)圖4-10接線，組成邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速實驗系統(tǒng)，首先將控制電路接成開環(huán)（即DJK02-1的移相控制電壓Uct由DJK04的“給定”直接提供），要注意的是Ulf,Ulr不可同時接地，由于正橋和反橋是首尾相連，當(dāng)加上給定電壓時會使正橋和反橋的整流電路同時開始工作，后果是兩個整流電路直接發(fā)生短路，電流迅速增大，要么DJK04上的過流保護(hù)報警跳閘，要么燒毀保護(hù)晶閘管的保險絲，甚至還有可能會燒壞晶閘管。所以較好的方法是正橋和反橋分別進(jìn)行測試。先將DJK02-1的Ulf接地，Ulr懸空，慢慢增加DJK04的“給定”值，使電機(jī)開始提速，觀測“三相全控整流”的輸出電壓是否能達(dá)到250V左右（這段時間一定要短，以防止電機(jī)轉(zhuǎn)速過高）。然后DJK02-1的Ulr接地，Ulf懸空，同樣慢慢增加DJK04的給定電壓值，使電機(jī)開始提速，觀測整流橋的輸出電壓是否能達(dá)到250V左右。開環(huán)測試好后，開始測試雙閉環(huán)（與前面的原因一樣，Ulf,Ulr不可同時接地）。DJK02-1的移相控制電壓Uct由DJK04“電流調(diào)節(jié)器”的“10”端提供，先將DJK02-1的Ulf接地，Ulr懸空，慢慢增加DJK04的給定電壓值，觀測電機(jī)是否受控制（速度隨給定的電壓變化而變化）。正橋測試好，再測試反橋，DJK02-1的Ulr接地，Ulf懸空，同樣觀測電機(jī)是否受控制（要注意的是轉(zhuǎn)速反饋的極性必須反一下，否則電機(jī)會失控）。如果開環(huán)和閉環(huán)中正反兩橋都沒有問題的話，那就可以開始邏輯無環(huán)流的實驗。(4)機(jī)械特性n=f(Id)的測定當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，改變給定電壓，測出并記錄當(dāng)n分別為1200rpm、800rpm時的正、反轉(zhuǎn)機(jī)械特性n=f(Id)，方法與雙閉環(huán)實驗相同。實驗時，將發(fā)電機(jī)的負(fù)載R逐漸增加（減小電阻R的阻值），使電動機(jī)負(fù)載從輕載增加到直流并勵電動機(jī)的額定負(fù)載Id=1.1A。記錄實驗數(shù)據(jù)：正轉(zhuǎn)：n（rpm）1200Id（A）n（rpm）800Id（A）反轉(zhuǎn)：n（rpm）1200Id（A）n（rpm）800Id（A）(6)系統(tǒng)動態(tài)波形的觀察用雙蹤慢掃描示波器觀察電動機(jī)電樞電流Id和轉(zhuǎn)速n的動態(tài)波形，兩個探頭分別接至“電流反饋與過流保護(hù)”的“2”端和“速度變換”的“3”端。①給定值階躍變化(正向啟動→正向停車→反向啟動→反向切換到正向→正向切換到反向→反向停車)時的Id、n的動態(tài)波形。②改變電流調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器的參數(shù)，觀察動態(tài)波形的變化。八、實驗報告(1)根據(jù)實驗結(jié)果，畫出正、反轉(zhuǎn)閉環(huán)控制特性曲線n=f(Ug)。(2)根據(jù)實驗結(jié)果，畫出兩種轉(zhuǎn)速時的正、反轉(zhuǎn)閉環(huán)機(jī)械特性n=f(Id)，并計算靜差率。(3)分析速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器參數(shù)變化對系統(tǒng)動態(tài)過程的影響。(4)分析電機(jī)從正轉(zhuǎn)切換到反轉(zhuǎn)過程中，電機(jī)經(jīng)歷的工作狀態(tài)，系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換情況。九、注意事項(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)在記錄動態(tài)波形時，可先用雙蹤慢掃描示波器觀察波形，以便找出系統(tǒng)動態(tài)特性較為理想的調(diào)節(jié)器參數(shù)，再用數(shù)字儲存式示波器記錄動態(tài)波形。(3)實驗時，應(yīng)保證“邏輯控制”工作邏輯正確后才能使系統(tǒng)正反向切換運(yùn)行。實驗六

雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速

系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?1)了解并熟悉雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的原理及組成。(2)了解轉(zhuǎn)子串電阻的繞線式異步電機(jī)在調(diào)節(jié)定子電壓調(diào)速時的機(jī)械特性。(3)通過測定系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，進(jìn)一步理解交流調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用。二、實驗所需掛件及附件三、實驗線路及原理異步電動機(jī)采用調(diào)壓調(diào)速時，由于同步轉(zhuǎn)速不變和機(jī)械特性較硬，因此對普通異步電動機(jī)來說其調(diào)速范圍很有限，無實用價值，而對力矩電機(jī)或線繞式異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子中串入適當(dāng)電阻后使機(jī)械特性變軟其調(diào)速范圍有所擴(kuò)大，但在負(fù)載或電網(wǎng)電壓波動情況下，其轉(zhuǎn)速波動嚴(yán)重，為此常采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的主電路由三相晶閘管交流調(diào)壓器及三相繞線式異步電動機(jī)組成。控制部分由“電流調(diào)節(jié)器”、“速度變換”、“觸發(fā)電路”、“正橋功放”等組成。其系統(tǒng)原理框圖如圖4-11所示：整個調(diào)速系統(tǒng)采用了速度、電流兩個反饋控制環(huán)。這里的速度環(huán)作用基本上與直流調(diào)速系統(tǒng)相同，而電流環(huán)的作用則有所不同。在穩(wěn)定運(yùn)行情況下，電流環(huán)對電網(wǎng)擾動仍有較大的抗擾作用，但在啟動過程中電流環(huán)僅起限制最大電流的作用，不會出現(xiàn)最佳啟動的恒流特性，也不可能是恒轉(zhuǎn)矩啟動。異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用雙閉環(huán)系統(tǒng)時靜差率較小，且比較容易實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，反接和能耗制動。但在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下不能長時間低速運(yùn)行，因低速運(yùn)行時轉(zhuǎn)差功率Ps=SPM

全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，使轉(zhuǎn)子過熱。圖4-11雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖四、實驗內(nèi)容(1)測定三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時的機(jī)械特性。(2)測定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。(3)測定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性。五、預(yù)習(xí)要求

(1)復(fù)習(xí)電力電子技術(shù)、交流調(diào)速系統(tǒng)教材中有關(guān)三相晶閘管調(diào)壓電路和異步電機(jī)晶閘管調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容，掌握調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。

(2)學(xué)習(xí)有關(guān)三相晶閘管觸發(fā)電路的內(nèi)容，了解三相交流調(diào)壓電路對觸發(fā)電路的要求。六、思考題(1)在本實驗中，三相繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接電阻的目的是什么?不串電阻能否正常運(yùn)行?(2)為什么交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)不宜用于長期處于低速運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械和大功率設(shè)備上?七、實驗方法

(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”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將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“交流調(diào)速”側(cè)。 ③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”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。 ④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。 ⑤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α=170°。 ⑥適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。 ⑦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調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整直接將DJK04的給定電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，三相交流調(diào)壓輸出的任意兩路接一電阻負(fù)載（D42三相可調(diào)電阻），放在阻值最大位置，用示波器觀察輸出的電壓波形。當(dāng)給定電壓Ug由零調(diào)大時，輸出電壓U隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值Ug＇時，U的波形接近正弦波時，一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=Ug＇，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0～Uctmax。記錄Ug＇于下表中：Ug＇Uctmax=Ug＇把“速度調(diào)節(jié)器”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，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓為最小值即可。把“電流調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“8”、“9”兩端，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(dāng)加正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為最小值即可，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)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。③電流反饋的整定直接將DJK04的給定電壓Ug接入DJK02-