中国石油大学电气工程及其自动化专业综合实践报告

电气工程及其自动化专业综合实践报告学生姓名：学号：电气专业综合实践 沟通电机软起动装置名目一、综合实践目的....................................................................-1-112三、各电路调试过程及问题解决.............................................. -5-15、指导书思考题解答..............................................................-8四、测试结果及波形分析总结................................................. -12-1213144、2864在不同工作模式下的触发角〔选取局部角度图像〕165、错相封锁波形...................................................................-256、带载〔灯箱〕的不同工作模式下相电压波形变化状况.....-27--28-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置一、综合实践目的本专业综合实践的意义：本专业涉及多门学科，包括电机拖动、电力工程、电子技术、自动掌握、计算机掌握，多学科渗透，强弱电结合，特别是对动手力量要求较高，但从前几届的以下训练内容：各局部原理分析；焊接、组装〔掌握、驱动、电源；各局部电路分别调试及系统联调；多种仪器设备的使用与电路波形测试二、局部电路组成以及原理分析1、电机软启动根本原理实质：降压启动。降压起动的目的：降低起动电流Ist。机械特性如图1所示：1降压启动机械特性沟通电机轻载降压运行，可以提高电机效率，避开“大马拉小车2所示。-1-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置2功率-效率关系图基于晶闸管的相控调压如图3：一般晶闸管：两个一般晶闸管反并联，输入两路脉冲。双向晶闸管：两个主电极T1、T2，一个门极G。通常在G-T2之间参加触发脉冲，使其导通。3一般晶闸管和双向晶闸管4：电机刚起动时较大。渐渐减小，转速接近稳态时=0。的调压可控范围：~180。4软启动晶闸管触发角2、软启动装置组成共包含4各局部电源板，掌握板，驱动板，主电路板。局部重要电路具体原理如下：数字存储技术AT28C648A8～A11选择模式，即导通角的大小；高四位A0～A7选择模式中的某一位，即扫频。共承受16105：-2-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置5存储模式脉冲产生原理框图模式选择掌握电路:74161160s自动切换。超低频时钟的产生:55574161的计数脉冲，通过转变电位器阻值，转变计数脉冲周期f 1.44(R 25

)C6 15滞环电压比较器LM393(B)、74LS0450HzTTL6所示：6滞环电压比较环节单稳移相电路移相时间t0.7VR

Cuabua7所示：2 11-3-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置7单稳移相电路锁一样步倍频电路50Hz2568所示ff f f /2561 2 2 o8锁相倍频电路

f 256fo 1错相序封锁电路u 原理：试验中利用 与 之间的相位差，分别延时后相“与u ab ac74LS244的输出，制止系统运行，避开事故的发生。49u74LS2444间，在尚未完全锁一样步状况下，临时封锁输出。相序正确：uabuac60ouabuac3.3ms，u4恒高。-4-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置相序错误：uabuac60ouabuac3.3ms，u4恒低。9封锁掌握电路晶闸管驱动电路目的：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通；隔离掌握电路与主电路。10所示，A,B,C驱动电路。10A相，B、C相驱动电路三、各电路调试过程及问题解决1、调试过程及遇到问题解决：首先调试的是电源板。220V电源后，测试+—12V和+5V输出正常，555输出脉冲很标准，稍有误差属正常现象。但是-5-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置18V沟通却只输出200mv，于是检查线路，觉察虚焊现象，加固后输出正常。于是记录了下波形，电源板测试完毕。其次测试的是驱动板。由于教师要求，三相驱动电路承受不同的驱动方式：AMOC3052及外围电路。B、C9013和脉冲变压器及外围电路。此局部未发板子，所以需要手动焊接。我被安排负责此局部的主焊。由于以前有焊接阅历所以我首先进展布线原则是尽量不穿插不跳线强弱电隔离。花了10分钟左右我就成功布好路线，没跳一根线。教师发好器件后我就开头焊接了。这一局部还有最重要的一局部 变压器自己绕制。我和同组同学均绕了一个。变比去2:1，匝数原副边分别为40,20。绕完后测试了下同名端和变比，确定正确后，就焊到电路板上了。大约一个小时吧，整块驱动板焊接完毕。让同组同学检查了下没问题。就开头测试了。由于A相接光耦，刚开头由于未接上主电路板，所以输出脉冲没方法测试。所以我们先B、C相输出驱动脉冲进展测试。5559khz50usB,C相驱动输入上，用示波器观看输出驱动脉冲。觉察C1.5V50us很标准，但是遇到的问题是，B1.2V1/315us。教师说有bt1512us，所以理论上应当可以。但是100和50。重焊接到驱动板。又测试下，最终脉宽到达50us，幅值1.2V，能够牢靠驱动晶闸管了。至此，驱动板焊接调试完毕。接下来调试的是掌握板。掌握板也是教师发下来的pcb板，只是没有器件。于是是发局部器件测试验收后进展下一步。第一局部调试滞环电压比较器环节。此环节主要是计算门限电压，调整VH=0V即可。通VR1VH=0VVL5V左右，满足要求。其次局部74ls122VR21.667ms，即对应30°。也没什么问题。第三局部cd4046AINBIN，AIN50HZ30°的波，反响的BIN也是同频同相的波形25612.8khz，检查下感觉表笔接触问题，于是换了带探头的示波器表笔，测试波形就正常了。显示频率12.8khz很标准。而且锁相环反响无抖动，很稳。连续测试分频器的输出。分别测试74ls393的八个位，分别二分频，直至256分频。每个位都测试一遍，均正确。中间开头有些波形测不出来，后来证明也是接触问题导致。至此锁相倍频环节测试完毕，验收通过。第四局部是手动测试2864不同工作模式输出驱动脉冲。这需要留意硬件上的两个问题，1、74ls244要把使能通过跳线接地，解除封锁才行。2、需要手动插线来设定工作模式。一个表格里，见下面。其实此时我们已经带载验证了下，触发角根本不变。18V沟通遇到了5V电源上，电路瞬间不工作了。这-6-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置12864后，前面波形抖动很厉害，换了很多芯片，结果总不尽人意。我们加班到很晚，也没找出问题。马上崩溃了，理论上后面不会影响前面，但是事实却是这样，都想换底板了。最终我们很是焦急，最终我们打算更换二极管4148和电位器。抱着试试看的态度，不过结果是，板子输出全部正常了，并找出了缘由。还有就一块芯片被烧了之前。我们很是快活。快马加鞭很快追上了进度。我们吃一堑长一智，不在留线头，并做好了绝缘工作。至此，驱动电路环节测试完毕。55510s74ls161后，能自动变工作模式环节首先插上NE555，还是调整电位器变换周期。但是我们遇到的问题是，上电后并未观看555坏了，更换5552.5s10s周期的方波。这个问题成功解决。然后拔掉手动掌握工作模式的插线，接上74ls16174ls244。接好后，上电。刚开头时，我觉察工作方式并不是从一开头按挨次从0151min10s1.。接着测试的是需要加强电Uac，错相序封锁环节〔几个单稳延时测试〕在测试前，首先教师让我们自己制作三相电的断路器插座。我们三人分好工，开头如火如荼的干起来。黄绿红对应A,B,C1小时后，插座盒断路器开关做好了。我们有好了，表笔只接了一个地，另一个表笔的地用绝缘胶带包好。上电，观看波形，依据事先定CUacUbc60°。于是测好了相序。由于试验器材有限，大家都在争用，所以我们打算中午加加班，没人了在加强电。到了中午，大家早早380V强电。开头有点紧急，生怕会烧坏板子。但是还是鼓起士气上电了。很幸运，运行正常，便开头测波形。主要测试几个单稳延时电路的输出相位关系5ms和1ms25msU4VR5U4恒为高电平即可。最终环节，接上主电路板，进展系统联调，并带载测试相电压输出脉冲波形，觉察很稳定，脉宽和幅值能保证牢靠触通晶闸管。于是，坚决接灯箱测试。3种工作模式，不稳定，时间也比较短，到第四种工作模式后正常，这是有问题的。我们分析了下，应当是前面U4161244被封锁造U4VR5。U4恒为高电平，不受杂波影响了。重上电后觉察，灯箱工作正常了，工作方式也也不抖动，很标准。至此，全部，验收通过。由于别人又带电机的，但是烧了不少，电机和测速器也有限，所以我们便带灯箱验收了。-7-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置2、指导书思考题解答〔要求不少于10道〕移相30单稳为什么不从Q端输出？计算移相时间该单稳对输入脉冲宽度有何要求？假设前级的滞环比较器V 调得不是0V而是+0.5V，可否通过对单稳移相时间的调整予以补H偿，这样做会存在何缺点？答：单稳移相30是指输入与输出上升沿相差30Q输出才能得到这个上升沿。20ms，移相301/121.667ms。假设前级的滞环比较器V 调得不是0V而是+0.5V，可以通过单稳移相来调整。H缺点：对不同幅值的正弦输入，不能保证移相角度正确。确定EEPROM2864〔8KB〕输出触发调制脉冲的周期和调制频率。64bit2864的接线设计方案。比较两方案的优缺点。答：假设取每个角度对应的存储长度为64bit2864能存储最多达8*1024/64=128个模式。256,案二：每个角度对应存储长度为64bit，则起动模式变多，起动课更平滑，但每个起动模式下触发脉冲频率低。43要求，给出鉴相器设计方案〔设计数器改为上升沿触发〕答：在原图上进展修改方案为：74LS0411脚〔反相器输入端〕74LS393B的Q3相接，而改为与Q1接，其Q3474LS393A74LS393B7位计数器，其接法不便，各于clk端加一反相器；M2M2864输入通道A7、A6接地，其余接〔7位计数，6位扫描〕74244各管脚的内部规律关系框图-8-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置错相序封锁局部的电路，设U 为380V，光耦输入侧发光二极管的额定电流取9mA，acR

的阻值和瓦数。分析二极管D13

2的作用。答：由于光耦侧发光二极管的额定电流为9mA，所以R 的阻值为380/9=42.2K ，1340K，其功率为380380400003.61W二极管D 的作用是使的U 只导通正半周。2 ac在原理图上找出U1

~U的对应位置并标出。U、U、U4 1 2

对应的单稳与30移相的单稳，两者工作原理和所起的作用有何区分？为何从Q端输出？假设U、U1 2

的脉宽对调，会带来什么问题〔结合波形〕？答：他们的工作原理一样，只是所起的功能不同。U、U、U对应的单稳的输出是为了1 2 4推断U 和U 相序是否正确，30移相的单稳是为了得到U 的由负变正过零点。从Q端ab ac a输出的才是U 和Uab

QU、U的脉1 2宽对调，此时，U将始终是低电平，导致输出无法正常工作。4-9-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置分析运放LM39〔：B的上电延时封锁掌握原理，确定其上电后的延时时间。答：刚上电时，74LS122〔4〕8号引脚给电容C5充电，直到C5两端的电压到达2.5V左右，74LS122C52.5V，输出处于封锁的状态。其上电后延时的时间应当大于CD4046锁相器的锁相时间。9、在掌握板上找出封锁延时局部与模式选择计数器〔74161〕的MR端的连线，分析其作用及原理。答：封锁延时的输出通过电容与模式计数器相连，开头上电时，由于电容电位低，MR端得到低电平，使计数器不工作，待到电容充电完毕，计数器工作正常。104位发光二极管的排列挨次。答：掌握板板面对上，自左向右依次为Q ~Q。3 011．74LS161的计数保持作用与原理分析答：74LS161计数满后，会在其TC端输出一个高电平，经过反相后，加在了置数端，从而TC始终输出高电平，实现了保持的功能。160s,555的外围参数。160S16种模式，那么每种模式持续时间就是10S，即555的输出的矩形波的周期为10S。根据 T0.693(R1

2R)C 2 1R=43KC ,代入上述公式，可得R=307K1 1 212分析：LM393-A输出波形的高电平带有弧状的缘由；答：当比较器的输入端输入正弦波的正半周期时，相当于一个0V的直流电压源和一个正弦波的叠加。又由于，输入经过电阻和输出相连，因此输出端会有弧状。-10-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置会叠加在输出端。在图9所示锁相环电路中，分析其中的非门所起的作用，结合锁相环在保证晶闸管触发脚Q与f相位相反，未保证锁相成功，必需加非门反相。7 0假设将非门移除，则相当于锁相延迟一个周期，不能同步触发。试分析A相主电路的光耦隔离驱动原理，该驱动电路相比较脉冲变压器隔离驱动方式有何优点？其门极驱动的能量来源在哪里？答：当A相输入正的电压时，发光二极管工作，使MOC3052内部的光敏双向晶闸管导通，从而给主电路供给触发脉冲。使用光耦MOC3052实现脉冲触发电路和强电的隔离，和B、C相使用脉冲变压器实现强弱电隔离相比，该电路简洁牢靠，工作稳定。门集驱动的能量来自主电路。试分析BR5-D1，R4-C1，R6和R7，R2-R3。哪个半周真正起到触发作用？在试验中输出端接负载测试和不接负载，波形有何差异，何因？答：晶闸管导通条件为：a、承受正压；b、有触发脉冲。B相为两个晶闸管反并联，由于主电路为正弦波，故两路触发脉冲分别在正负半周作用。接负载时：驱动电路输出脉冲正常不接负载：驱动电路输出为一恒值电位。主电路负载Y0

接，假设用双踪示波器同时观看C相的负载电压和门极触发波形，应如何连接两探头？C相触发脉冲的CCC与负-11-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置载另一端。电机Y0角较大和释。答：较大时，输出波形发生明显的畸变，较小时，输出的波形接近正弦。由于电机是感性负载，而白炽灯接近阻性负载，因此，负载接灯箱时，电压过零时，根本上不会有电压输出，负载接电机时，由于感性负载的续流作用，当电压过零时，其会有输出。因此，负载接电机时，输出的波形发生畸变没有接灯箱时严峻。四、测试结果及波形分析总结1、电源以及测试脉冲输出波形+5V输出 +12V输出-12-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置-12V输出 18V沟通输出555测试脉冲输出2、驱动电路脉冲输出B相副边1驱动输出 B相副边2驱动输出-13-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置C相驱动脉冲3、掌握电路局部输出LM393〔1〕A输出与输入同相峰峰值24V LM393〔1〕B输出与输入反相74LS04反相器输出〔与输入同相〕 74LS122输出移相30°的Q非-14-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置74LS122输出移相30°的Q 锁相环4046的AIN和BIN〔同一样频〕CD404625612.8HZ分频器256分频74LS393最高位输出50Hz 74LS393次高位输出100HZ-15-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置74LS393200HZ74LS393400hz74LS393第三位输出800hz 74LS393其次位输出1.6Khz74LS393第一位输出3.2kHz 74LS393第0位输出6.4Khz4、2864在不同工作模式下的触发角〔选取局部角度图像〕-16-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置模式0α=150°A相输出脉冲 模式0α=150°B相输出脉冲模式0α=150°C相输出脉冲 模式1α=140°A相输出脉冲模式1α=140°B相输出脉冲 模式1α=140°C相输出脉冲-17-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置模式2α=130°A相输出脉冲 模式2α=130°B相输出脉冲模式2α=130°C相输出脉冲 模式3α=120°A相输出脉冲模式3α=120°B相输出脉冲 模式3α=120°C相输出脉冲-18-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置模式4α=110°A相输出脉冲 模式4α=110°B相输出脉冲模式4α=110°C相输出脉冲 模式5α=100°A相输出脉冲模式5α=100°B相输出脉冲 模式5α=100°C相输出脉冲-19-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置模式6α=90°A相输出脉冲 模式6α=90°B相输出脉冲模式6α=90°C相输出脉冲 模式7α=80°A相输出脉冲模式7α=80°B相输出脉冲 模式7α=80°C相输出脉冲-20-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置模式8α=70°A相输出脉冲 模式8α=70°B相输出脉冲模式8α=70°C相输出脉冲 模式9α=60°A相输出脉冲模式9α=60°B相输出脉冲 模式9α=60°C相输出脉冲-21-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置模式10α=50°A相输出脉冲 模式10α=50°B相输出脉冲模式10α=50°C相输出脉冲 模式11α=40°A相输出脉冲模式11α=40°B相输出脉冲 模式11α=40°C相输出脉冲-22-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置模式12α=30°A相输出脉冲 模式12α=30°B相输出脉冲模式12α=30°C相输出脉冲 模式13α=20°A相输出脉冲模式13α=20°B相输出脉冲 模式13α=20°C相输出脉冲-23-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置模式14α=10°A相输出脉冲 模式14α=10°B相输出脉冲模式14α=10°C相输出脉冲 模式15α=0°A相输出脉冲模式15α=0°B相输出脉冲 模式15α=0°C相输出脉冲-24-电气专业综合实践 沟通电机软起动装置全部工作模式对应触发角记录如下表：工作模式A相B相C相0144258.53871120.62323602108225345399216338490207330579.2202323677.4198315772190310866185306957.61802971048.61682881139.6158277122714826813181352551491272471505、错相封锁波形与光耦相连的LM393的输入、输出 刚上电LM393(2)B的“—”端输入-25-电气专业综合实践 沟通电机软起动装