电气传动实验报告

电气传动实验报告

电气传动课程设计

摘要：

本课题主要内容为双闭环调速系统调试与测试的过程及结果，其中包括了实验设计过程，原始设备参数的测量，参数设计，实验仿真和系统的实际调试结果等内容，最终得到符合要求的双闭环调速系统。

本报告开始部分明确了课程设计任务，随后是对本课题的发展现状及背景的一些研究情况，之后介绍了所用设备以及实验台的具体情况。接下去详细说明了电机各个参数的测试过程及结果，并在其基础上进行调节器参数计算设置，给出了计算机仿真过程和结果。最后部分是现场调试的过程及说明并给出结论。

直流电动机具有优良的起动，制动和调速性能。直至今日，直流电动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制首选。因为它具有良好的线性特性，优异的控制性能，高效率等优点。而双闭环调速系统则可以在保证系统稳定性的基础上实现转速无静差，且有良好的动态特性特别是启动特性，能有效地控制电机，提高其运行性能，应用广泛，值得加以研究，对国民经济具有十分重要的现实意义。

关键字：

双闭环调速直流电机MATLAB仿真

目录

目录........................................................................................................................3

1、课程设计任务书.............................................................................................4

2、课题的发展状况研究意义.............................................................................4

3、设备选型.........................................................................................................4

4、实验台简介.....................................................................................................6

5、参数测试.........................................................................................................8

6、参数设计.......................................................................................................11

7、系统仿真调试...............................................................................................12

8、系统测试结果...............................................................................................15

9、实验室安全及实验过程注意事项...............................................................16

10、总结.............................................................................................................16

附录一：试验中遇到的问题及解决办法..........................................................17

附录二：小组分工..............................................................................................17

1、课程设计任务书

内容：设计并调试直流双闭环调速系统。

硬件结构：电流环与转速环。

驱动装置：晶闸管整流装置。

执行机构：直流电机。

性能指标：稳态：无静差。

动态：电流超调量小于5%；空载启动到额定转速时的转速超调量小于10%。

2、课题的发展状况研究意义

调速系统是当今电力拖动自动控制系统中应用最广泛的一中系统。目前对调速性能要求较高的各类生产机械大多采用直流传动，简称为直流调速。在50年代末晶闸管出现，晶闸管变流技术日益成熟，使直流调速系统更加完善。晶闸管－电动机调速系统已经成为当今主要的直流调速系统，广泛应用于世界各国。

近几年，交流调速飞速发展，逐渐有赶超并代替直流调速的趋势。直流调速理论基础是经典控制理论，而交流调速主要依靠现代控制理论。不过最近研制成功的直流调速器，具有和交流变频器同等性能的高精度、高稳定性、高可靠性、高智能化特点。同时直流电机的低速特性，大大优于交流鼠笼式异步电机，为直流调速系统展现了无限前景。单闭环直流调速系统对于运行性能要求很高的机床还存在着很多不足，快速性还不够好。而基于电流和转速的双闭环直流调速系统静动态特性都很理想。

电气传动技术在我国经济和社会的发展中发挥着举足轻重的作用,随着现代科学技术的不断发展,越来越多的先进技术融入到电气传动技术的研究中,这促使电气传动技术不断向着实用化、智能化、信息化、交流化、数字化、集成化和绿色化的方向发展。

3、设备选型

直流伺服电动机(355W,110V,,)

型号:130SZ01

功能:体积小、重量轻、力能指标高、噪声低、产品系列化程度高、零部件通用化程度强等特点，被广泛应用于各种机械及自动化控制系统中作执行元件。

市场价格:490元

交直流电流传感器

型号:WBI125E01

受限制:输入电流范围大小在0至5A,输出电压范围大小在0至5V，电流测量精度为+%

工作原理:光电隔离原理、磁调制隔离原理

功能:检测交流供电线路的电流值时，为防止损坏测试系统、危害人身安全，检测系统不能与强电直接相连。交直流电流传感器可以将待检测的电流信号转换为便于测量的直流信号并进行隔离传送，构成一个具有隔离功能的检测电路，以保证系统电路和操作人员的安全。可对电网或电路中的交直流电流(来自:写论文网:电气传动实验报告)进行实时测量，具有体积小、响应快、高精度、低漂移等特点。输入、输出回路完全隔离，输出信号与电源共地，可以直接与各型A/D转换器配接，构成数据集中采集系统。

市场价格:170元

交直流电压传感器

型号:WBV125E01

受限制:输入电压范围大小在0至500V,输出电压范围大小在0至5V，电压测量精度为+%

工作原理:光电隔离原理、磁调制隔离原理

功能:检测交流供电线路的电压值时，为防止损坏测试系统、危害人身安全，检测系统不能与强电直接相连。交直流电压传感器可以将待检测的电压信号转换为便于测量的直流信号并进行隔离传送，构成一个具有隔离功能的检测电路，以保证系统电路和操作人员的安全。可对电网或电路中的交直流电压进行实时测量，具有体积小、响应快、高精度、低漂移等特点。输入、输出回路完全隔离，输出信号与电源共地，可以直接与各型A/D转换器配接，构成数据集中采集系统。

市场价格:207元

实验一直流电机转速特性测定

一、实验目的

1.了解转速开环直流调速系统的组成。2.测定晶闸管-电动机调速系统的转速特性。二、实验系统组成及工作原理

采用闭环调速系统，可以提高系统的静、动态性能指标。转速开环直流调速系统是闭环系统的基础，实验图1-1是转速开环直流调速系统的实验线路图。

实验图1-1带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统

图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路VT供电，转速给定信号

*

作为移相触发器GT的控制电压Uc，由此组成转速开环直流调速系统。Un

三、实验设备及仪器1.主控制屏MC01

2.直流电动机-负载直流发电机3.直流调压器7.万用表四、实验内容

1.检查实验装置的有关单元

2.测定晶闸管-电动机系统的开环转速特性五、实验步骤及方法

1.主控制屏开关按实验内容需要设置

2.调压设备的检查和调整

检查和调整电位器调节偏置电压，使控制电压Uc?0-220，并用万用表检测。3.调压-电动机系统开环机械特性的测定

给电压调整电动机和发电机分别加额定励磁。

测定一条转速特性时,须先使电动机空载(发电机负载回路开路)，慢慢加电压Ug

，使电动机转速慢慢上升至额定转速，改变负载变阻器Rs的阻值，使主回路电流达到额定电流。然后再改变负载变阻器Rg，使主回路电流IN，此时即为额定工作点

六、实验注意事项

1．调压电路正常后，方可合上主回路电源开关SW。

2．不允许突加给定开关起动电动机，这时，每次起动时必须慢慢增加给定，以免产生过大的冲击电流。更不允许通过突合主回路电源开关SW起动电动机。

七、实验思考题n

1．电枢电压不变，电机转速随电枢电流如何变化?

答：根据Ua=CeΦn+RaIa，由于电枢电压Ua不变，电枢电流Ia增大，电枢绕组等效电阻Ra上的分压变大，而感应电动势CeΦn减小，所以转速n下降。

实验二直流电机调压调速

一、实验目的

1.了解转速开环直流调速系统的组成。

2.测定晶闸管-电动机调速系统的调压调速特性。二、实验系统组成及工作原理三、实验设备及仪器1.主控制屏MC01

2.直流电动机-负载直流发电机3.直流调压器7.万用表四、实验内容

1.检查实验装置的有关单元

2.测定晶闸管-电动机系统的调压调速特性五、实验步骤及方法

1.主控制屏开关按实验内容需要设置

2.调压设备的检查和调整

检查和调整电位器调节偏置电压，使控制电压Uc?0-220，并用万用表检测。3.调压-电动机系统开环机械特性的测定

给电压调整电动机和发电机分别加额定励磁。

测定一条转速特性时,须先使电动机空载(发电机负载回路开路)，慢慢加电压Ug到50V，改变负载变阻器Rs的阻值，使主回路电流达到。然后再调节电枢电压上升，使电

六、实验注意事项

1．调压电路正常后，方可合上主回路电源开关SW。

2．不允许突加给定开关起动电动机，这时，每次起动时必须慢慢增加给定，以免产生过大的冲击电流。更不允许通过突合主回路电源开关SW起动电动机。

七、实验思考题

1．在负载不变的情况下改变电枢电压对转速有什么影响?

答：答：根据Ua=CeΦn+RaIa，由于电枢电压Ua增大，电枢电流Ia不变，电枢绕组等效电阻Ra上的分压不变，而感应电动势CeΦn增大，所以转速n增大。

实验三转速、电流双闭环调速控制

一、实验目的：

1.掌握直流电机的机械特性表达式，熟悉直流电机中电枢电压、电枢电流、转速、负载之间的关系。

2.熟悉实验装置的结构及使用方法。

3.转速、电流双闭环不可逆直流调速系统机械特性的测定。二、实验设备及材料：

欧陆514C直流调速器、电压给定实验板、数字量给定实验板、直流电动机组、负载箱三、实验原理：

欧陆514C型控制系统是英国欧陆驱动器器件公司生产的一种以运算放大器作为调节元件的模拟式逻辑无环流控制直流可逆调速系统，用于对他励式直流电动机或永磁式直流电动机的速度进行控制，能控制电动机的转速在全部4个象限中运行。

514C型使用单相交流电源,主电源可以为110~480V，50Hz或60Hz，另外，需要使用一个交流辅助电源，电压为110/120V或220/240V，根据市电情况可由一个开关进行选择。

四、实验步骤：

1、经指导教师认可后可以通电调试。

2、合上空气开关，先将给定电压表+端引线接至电流限幅调整电位器中端，整定电流限幅值为。

3、给定电位器逆时针旋转到底；功率变阻器阻值调到最大。

4、将给定电压表+端引线接至整定电位器RP2中端。

5、按下启动按钮SB1和使能按钮SB2，调整P11电位器使电机在零电压下为零转速。6、旋转给定电位器加速，使给定电压为指定最高值。

7、观察转速表，整定P10电位器，使转速为指定的最高值。8、按题中内容测试调节特性。

转速给定电压Ugn为0V～5V，使电机转速0rpm～1000rpm。

在规定的给定电压调节范围内从小到大改变给定电压Ugn，观察并记录电枢电压

9.按题中内容测试静特性。

转速给定电压Ugn为0V～6V，使电机转速0rpm～1000rpm。

逐次改变功率电阻使电枢电流变化Ia直至最大，观察并记录给定电压Ugn，观

实验四交流电机变频调速

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