整理电力传动试验指导书

1、精品文档实验一单闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的(1) 了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理.(2) 掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程.(3) 熟悉闭环反应限制系统的根本特性.二、实验所需挂件及附件三相电源输出给定LdVT1VT5U1VT4Ulf触发 电路励磁 电源正桥. 功放C5VT3KVT6VT2R73速度变换2匹H1 6胡速度调节器G1K1测速发电机序号型号备注1DZ01电源限制屏该限制屏包含“三相电源输出,“励 磁电源等几个模块.2DJK02晶闸管主电路3DJK02-1三相晶闸管触发电路该挂件包含“触发电路,“正桥功 放,“反桥功放等几个模块.4DJK04

2、电机调速限制实验 1该挂件包含“给定,“电流调节器, “速度变换,“电流反应与过流保护 等几个模块.5DJK08可调电阻、电容箱6DD03-3电机导轨、直流测功机、光电测速表7DJ15直流并励电动机8D42 三相可调电阻9慢扫描示波器自备10万用表自备三、实验线路及原理精品文档图1转速单闭环系统原理图为了提升直流调速系统的动静态性能指标,通常采用闭环限制系统(包括单闭环系统和多闭环系统 ).对调速指标要求不高的场合,采用单闭环系统,而对调速指标较高的那么采用多闭环系统.按反应的方式 不同可分为转速反应,电流反应,电压反应等.在单闭环系统中,转速单闭环使用较多.转速单闭环不可逆直流调速系统采用光

3、码盘作测速反应,反应电压经“速度变换后接到“速度 调节器的输入端,与“给定的电压相比拟经放大后,得到移相限制电压UCt,用作限制整流桥的“触发电路,触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间,以改变“三相全控整流的输出电压,这 就实现了直流电动机在额定磁通下的调压调速.电机的转速随给定电压变化,电机最高转速由速度调节 器的输出限幅所决定,速度调节器采用P (比例)调节对阶跃输入有稳态误差,要想消除上述误差,那么需将调节器换成Pl(比例积分)调节.当“给定恒定时,闭环系统对电机负载或电源电压波动引起的速 度变化起到了抑制作用,电机的转速以一定的精度稳定在某一速度上.四、实验内容(1) 学习DZ0

4、1 “电源限制屏的使用方法. DJK02-DJK02-1上的“触发电路调试.(2) U ct不变时直流电动机开环特性的测定.DJK04 上的根本单元的调试.(4) 转速单闭环直流调速系统静特性测定.五、预习要求(1) 复习电力传动自动限制系统教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反应限制系统的内容.(2) 掌握调节器P、PI的限制规律.(3) 根据实验原理图,定性分析电动机的跟随性能及抗扰动性能.(4) 实验时,如何能使电动机的负载从空载(接近空载)连续地调至额定负载？六、实验方法1、DJK02和DJK02-1上的“触发电路调试 翻开DZ01总电源开关,操作“电源限制屏上的“电压指示切换置于“三相

5、电网输入,观察输入的三相电网电压是否平衡.然后置“三相电网输出,启动,调U= 200V,停机. 用10芯的扁平电缆,将DJK02的“三相同步信号输出端和DJK02-1 “三相同步信号输入端相连翻开DJK02-1电源开关,拨动“触发脉冲指示钮子开关,使“窄的发光管亮. 将DJK04上的“给定输出Ug直接与DJK02-1上的移相限制电压 UCt相接,将DJK04上的给定开关S拨到“停止位置(即 LLt=0),调节DJK02-1上的偏移电压电位器 恳,用双踪示波器观察 A相同步电压信 号和“双脉冲观察孔VT1的输出波形,使a =120 °. 把DJK04板“ (G)给定模块上的开关 S1置

6、于“正给定,S2置于“运行,翻开 DJK04电源开关,调节给定电位器鸟1,观测DJK02-1上“脉冲观察孔的波形,看触发脉冲的移动情况.最后,将审逆时针旋到底,使触发脉冲重新回到 a =120°. 用8芯的扁平电缆,将面板 DJK02-1面板上的“触发脉冲输出和“触发脉冲输入相连,使得触 发脉冲加到正反桥功放的输入端. 关闭DJK02-1的电源,将DJK02-1面板上的Uf端接地,用20芯的扁平电缆,将 DJK02-1的“正桥触 发脉冲输出端和DJK02“正桥触发脉冲输入端相连,并将DJK02“正桥触发脉冲的六个开关拨至“通, 观察正桥VT1VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正

7、常.2、Ut不变时的直流电机开环外特性的测定 按图1连接回路,不接反应.DJK02-1上的移相限制电压 U由DJK04上的“给定输出Ug直接接入.直流测功机接负载电阻 R佣D42上的可调电阻450Q (两个900Q并联),Ld用DJK02上200mH将DJK04上的“ (Ug)给定的输出调到零. 先闭合励磁电源开关,按下DZ01 “电源限制屏启动按钮,观察整流电压输出.然后从零开始逐渐增加“给定电压 Ug,观察整流电压和转速的变化,电动机慢慢启动并使转速n到达1200rpm. 减小负载电阻 R勺阻值(即增加负载转矩),使电机的电枢电流从空载直至led=1.0A.即可测出在UCt不变时的直n (

8、rpm)Id (A) 停机,R1调最大.3、DJK04上的根本单元部件调试 移相限制电压UCt调节范围确实定直接将DJK04 “给定电压Ug接入DJK02-1移相限制电压UCt的输入端,接成开环形式.当给定电压U由零调大时,Ud将随给定电压的增大而增大,当U超过电动机额定电压220V时,记录U/.一般可确定移相限制电压的最大允许值为Utmax = 0.9Ug/ ,即Ug的允许调节范围为0Ubtmaxo如果我们把输出限幅定为Umax的话,那么“三相全控整流输出范围就被限定,不会工作到极限值状态,保证六个晶闸管可靠工作.记 录U/于下表中：UCtmax = 0.9Ug /将给定退到零,再按“停止按

9、钮,结束步骤. (ASR)速度调节器的限幅调整短接1、2、3端,调节DJK04中“ ASf速度调节器上的可调电位器RP3使ASR俞出为零.再将DJK08中的可调电阻R仁40K接到“速度调节器的“ 4、“ 5两端,用导线将“ 5、“ 6短接,使“调节 器成为P (比例)调节器.把“速度调节器的“5、“6短接线去掉,将DJK08中的可调电容0.47UF接入“ 5、“ 6两端,使调节器成为 PI (比例积分)调节器,将速度调节器的所有输入端的接地线去 掉,然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“3端,当加Ug=+5V勺正给定电压时,调整负限幅电位器RP2使之输出电压为最小值即可；把“ (G)给

10、定上的开关S1置于“负给定,调节 RP2使输入端 加Ug=-5V负给定时,调整正限幅电位器RP1,使速度调节器的输出正限幅为Umax o 转速反应系数的整定将“ (G)给定上的开关S2置于“正给定.直接将“给定电压Ug接DJK02-1 上的移相限制电压UCt的输入端,“三相全控整流电路接直流电动机负载,Ld用DJK02上的200mH给定电位器RP1向左旋到底, 输出给定调到零.将光码测速反应的“转速输出按正负极分别接DJK04勺“速度变换的1、2端,按下启动按钮,接通励磁电源,调节 RP1从零逐渐增加给定,使电机提速到 n =150Orpm时,调节“速度变换上转速反 馈电位器RP1,使得该转速

11、时反应电压 Ufn=+6V,这时的转速反应系数 a =Ufn/n =0.004V/(rpm).4、转速单闭环直流调速系统静特性测定 在本实验中,DJK04的“给定电压ig为负给定,S2置于“负给定,给定输出调到零,1(Ug)接(ASR)速度调节器给定端3(Usr).转速反应为正电压,(FBS)速度变换器3端接(ASR)的2(Ufn)端.5、6端 短接(P调节器). 直流并励测功机先轻载,即负载电阻最大(R1=450 Q ),从零开始逐渐调大“给定电压Ug,使电动机的转速接近n=l200rpm. 减小负载电阻R1即增加直流电动机的负载,测出电动机的电枢电流Id,和电机的转速n,直至ld=l ed

12、,即可测出系统静态特性曲线 n =f(l d).n (rpm)d (A) 将DJK04上的“ (ASR)速度调节器的“ 5 、“6 短接线去掉,将 DJK08中的可调电容C1=0.47uF 接入“ 5、“ 6两端,使调节器成为 PI (比例积分)调节器,再调节负载电阻 R1,测量静态特性曲线n =f(l d).n (rpm)Id (A)七、实验报告(1) 根据实验数据,画出 Ut不变时直流电动机开环机械特性.(2) 根据实验数据,画出转速单闭环直流调速系统P、PI调节的机械特性.(3) 比拟以上各种机械特性,并做出解释.八、思考题(l) P 调节器和 PI 调节器在直流调速系统中的作用有什么不

13、同 ?(2) 调节什么元件能改变转速反应的强度？本实验中,为什么在电动机转速n=1500rpm时,要将反应电压调节到 +6V？(3) 改变 “速度调节器的电阻、电容参数,对系统有什么影响？九、考前须知(1) 双踪示波器有两个探头,可同时观测两路信号,但这两探头的地线都与示波器的外壳相连,所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上,否那么这两点会通过示波器外壳发生电气短路.为此,为了保证测量的顺利进行,可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘,只使用其中一路 的地线,这样从根本上解决了这个问题.当需要同时观察两个信号时,必须在被测电路上找到这两个信 号的公共点,将探头的地线接于此处,

14、探头各接至被测信号,只有这样才能在示波器上同时观察到两个 信号,而不发生意外.(2) 电机启动前,应先加上电动机的励磁,才能使电机启动.在启动前必须将移相限制电压调到零, 使整流输出电压为零,这时才可以逐渐加大给定电压,不能在开环或速度闭环时突加给定,否那么会引起 过大的启动电流,使过流保护动作,告警,跳闸.(3) 通电实验时,可先用电阻作为整流桥的负载,待确定电路能正常工作后,再换成电动机作为负 载.(4) 在连接反应信号时,给定信号的极性必须与反应信号的极性相反,保证为负反应,否那么会造成 失控.(5) 直流电动机的电枢电流不要超过额定值使用,转速也不要超过1.2 倍的额定值.以免影响电机

15、的使用寿命,或发生意外.DJK04与DJK02-1不共地,所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地.实验二 双闭环限制的直流脉宽调速系统(H桥)一、实验目的(1) 了解PW他桥直流调速系统的工作原理.(2) 分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用.二、实验所需挂件及附件序号编号备注1.DZ01电源限制屏2.DJK08可调电阻、电容箱3.DJK09单相调压与可调负载4.5.DJK17双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统6.DD03-3电机导轨、直流测功机、光电测速表7.DJ15直流并励电动机8.D42 三相可调电阻9.慢扫描示波器自备10.万用表自备三、实验线路及原理本实验系统的主电路采

16、用受限单极性PWM限制方式,其中主电路由四个IGBT管构成H桥,通过限制IGBT的栅极电压,用以限制 IGBT管的通断,从而调节直流输出电压的幅值.电流调节器的电流 反应量是由主回路中的电流传感器取得的.速度反应量取自转速表输出的电压值.本实验系统可设定不同的给定量、速度反应量及电流反应量,以完成开环、速度单闭环、电流单闭 环及双闭环的调速实验.本实验系统原理框图如图1所示：绪宦主电路(H桥)脉切电图1双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统原理框图四、实验内容(1) 限制单元调试、参数整定.(2) 观测并记录电枢回路电流Id随负载电流Id改变的波形.(3) 开环电机的正、反转机械特性n=f (I

17、d)的测定.转速单闭环电动机正、反转机械特性n=f ( Id )的测定.(5) 电流单闭环电动机的正、反转机械特性n=f ( Id )的测定.(6) 电流转速双闭环电动机的正、反转机械特性n=f ( Id )的测定.五、预习题(1) 在驱动脉冲形成过程中,为什么要加逻辑延时(死区)？(2) H桥变换器的受限单极式工作模式是怎样工作的？(3) 加大转速反应深度会对调速系统哪些指标产生影响？(4) 了解电流环、速度环在双闭环限制中各起什么作用？(5) 熟悉双闭环调速的特点六、思考题为什么要调节偏移电压,如果不调节或者调节的不好对闭环调速有什么影响？U < 230V.七、实验方法三1 . 1相

18、A! Aia1i电11 )整流+源! O :及输NI B:b1-Z滤波一出1、系统主电路连接按下列图连接直流电源电路,调节“自耦调压器的电位器,使整流输出电压U0输出单相调压器按原理图连接主电路,负载回路串入D42上的450Q (两个900Q并联)可调电阻.2、开环特性测试 偏移电压调节：把系统接至开环,给定为0,先闭合限制电源开关,接通电动机励磁电源,按“启动按钮,启动电动机,闭合DJK17的电源开关,调节 DJK17面板上的调节偏移电压的电位器,使电机处于刚好不转的状态,即整流电压为零,断开DJK17的电源开关. 把给定接至面板上的 Un*/Uct,直流测功机的负载电阻 R放在最大值,给定

19、调到零.先闭合限制电源的开关,接通电机励磁电源,逐渐增大正给定电压Un*,使电机启动升速,使转速到达 1000rpm.逐渐减小负载电阻 R的阻值(即增大负载),使电机的电枢电流到达额定电流1A ,可测出该系统的开环特性n=f(Id),记录于下表中：n(rpm)ld(A) '把负载电阻再增至最大,给定减小至零,切断直流电源,断开励磁,判断电源,结束实验.当给定电压Un*为负值时,同样完成上面中的内容,并记录于下表.n(rpm)ld(A)3、电流速度双闭环系统测定：(1) 系统单元调试 电流调节器的调节：在电流调节器的4、5之间接50K Q电阻,把调节器的1、2、3接地,用万用表测量电流调

20、节器的输出7 ( Uct)和地之间的电压,调节电位器RP3,使输出尽可能接近 0V. 电流调节器正负限幅值的整定： 在电流调节器的4和5之间接50K Q电阻和1卩f的电容,输入端 2 ( Ui* )加-1V的给定,用万用表测量电流调节器的输出 7和地之间电压,调节正的限幅值电位器 RP1 , 使输出为4V左右,加+1V给定,调节负限幅电位器 RP2,使输出为-4V. 速度调节器调零及正负限幅值的整定同电流调节器相同. 速度反应输出的整定：把给定直接接至 PWM发生器,调节给定,使转速为1600r/min ,调节转速调节器电位器 RP1使输出3 (Un )为4V.(或1200 r/min,对应3

21、V). 电流反应输出的整定：一般电机限流在额定电流的1.2倍,本实验所使用电机应调节限流值为1.0A左右.把正给定直接接至PWM发生器2 ( Un*/Uct )(即开环实验),转速到达1200转后,改变负载,使电机的电枢电流到达1.0A,调节电流反应输出电位器RP1使电压值等于速度调节器的限幅值4V即可. 零速封锁器观测：首先把零速封锁器的输入悬空,开关S1拨至“封锁状态,输出接速度或者电流调节器的零速封锁端 6,无论调节器的输入如何调节,输出7始终为零.把面板上的给定输出接至零速封锁单元其中一路,另一路悬空,增大给定,测量零速封锁单元输出端 3：给定的绝对值大于 0.26V 左右时,圭寸锁端

22、3输出-15V ;减小给定,给定的绝对值小于0.17V左右时,圭寸锁端3输出+15V.把给定加到另一路进行同样的操作.(2) 双闭环调速系统的调试 原那么上先单元、后系统,即先将单元的参数调好,然后才能组成系统.先开环、后闭环,即先使 系统运行在开环状态,然后再确定电流和转速均为负反应后才可组成闭环系统.先单环、后双环,即先 使系统在电流单闭环和转速单闭环下稳定运行,然后再做电流速度双闭环. 转速单闭环：转速给定电压为正电压,转速反应电压为负电压,速度调节器为PI,先构成转速单闭环,直流发电机接负载 R,负载电阻调到最大值,给定调节至零 (速度调节器的电阻值可调为 50K Q , 电容值可调节

23、为1卩f).接好线后,先翻开限制电源的开关,接通电机励磁电源,启动电动机,逐渐增大给定电压Un*,使电机启动升速,使转速到达1000 rpm.逐渐减小负载电阻 R的阻值(即增大负载),可测出该系统的闭环特性n=f (Id),记录于下表中:n(rpm)Id(A)电流单闭环：与转速调节相同.测定机械特性n=f (Id),记录于下表中:n(rpm)ld(A)根据原理框图接线,可组成电流转速双闭环.先把负载电阻调至最大,从零开始增大给定电压, 使电动机转速到达 n=1000rpm,调节负载电阻逐渐减小至零(增大负载)使电动机的电枢电流到达额定 电流1A,再测定双闭环特性 n=f (Id),记录于下表：n (rpm)Id(A)降低Ug ,测试n=800rpm的n, Id值,重复的内容,记录于下表:n(rpm)Id(A)八、实验报告画出上述实验中记录的各工作特性曲线n=f (zd),并比拟它们的静差率.九、考前须知(1) 为保证系统在负反应状态下运行,测速发电机输出电压极性与限制系统的连接必须正确.(2) 在测量电枢电流时,应将转速开关拨到“正向 ,以保