双闭环三相异步电机调压调速系统实验报告

1、 “运动控制系统”专题实验第 号台实验报告学生姓名所属班级学 号同组者姓名所属班级学 号同组者姓名所属班级学 号实验时间提交报告日期 成 绩实验名称6.1双闭环三相异步电机调压调速系统一.实验目的（1）熟悉晶闸管相位控制交流调压调速系统的组成与工作。（2）熟悉双闭环三相异步电动机调压调速系统的基本原理。（3）掌握绕线式异步电动机转子串电阻时在调节定子电压调速时的机械特性。（4）掌握交流调压调速系统的静特性和动态特性。（5）熟悉交流调压系统中电流环和转速环的作用。二.实验内容（1）测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。（2）测定双闭环交流调压调速系统的静特性。（3）测定双闭环交流调压调

2、速系统的动态特性。三.实验设备（1）电源主控制屏（NMCL-32)（2）触发电路和晶闸管主回路（NMCL33）（3）低压控制电路及仪表（NMCL31）（4）直流调速控制单元（NMCL18）（5）可调电阻（NMCL03）（6）电机导轨及测速发电机（或光电编码器）（7）三相线绕式异步电动机（8）双踪示波器（9）万用表（10）直流发电机M03四.实验原理1.系统组成及原理双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流电源及三相绕线式异步电动机（转子回路串电阻）。控制系统由电流调节器(ACR)，速度调节器(ASR)，电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器

3、等组成。其系统原理图如图6-1所示。图6-1整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下，电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。2. 双闭环异步电机调压调速系统的机械特性。 转子变电阻时的机械特性：s smr2sm1r2+Rs1sm2r2

4、+Rs2Temr2+Rs33.三相异步电机的调速方法三种类型：转差功率消耗型：调压、变电阻等调速方式，转速越低，转差功率消耗越大。转差功率馈送型：控制绕线转子异步电机的转子电压，利用转差功率可实现调节转速的目的。如串级调速。转差功率不变型：转差功率很小，而且不随转速变换，如改变磁极对数调速，变频调速。1）定子调压调速当负载转矩一定时，随着电机定子电压的降低，主磁通减少，转子感应电势减少，转子电流减少，转子受到的电磁力减少，转差率s增大，转速减小，从而达到速度调节的目的。其优点是调速平滑，采用闭环时机械特性较硬，调速范围较宽。缺点是低速时转差功率损耗大，效率低。适合风机和泵类特性的负载。2）转子

5、变电阻调速当定子电压一定时，电机主磁通不变，若减小定子电阻，则转子电流增大，转自收到的电磁力增大，转差率减小，转速上升。优点是设备和线路简单，但机械特性软，调速范围受限，效率低。3) 电磁转差离合器调速电磁转差离合器调速是以恒定转速运转的异步电机为原动机，通过改变励磁电流进行速度调节。电磁转差离合器由电枢和磁极两部分组成，二者可自由旋转。工作原理：如果刺激内磁力电流为零，电枢与磁极间没有任何电磁联系，磁极与工作机械静止不动，相当于负载被“脱离”；如果磁极内通入直流励磁电流，磁极即产生磁场，电枢由于被异步电机拖动旋转，因而电枢与磁极间有相对运动而在电枢绕组中产生电流，并产生力矩，磁极将沿着点数的

6、运转方向旋转，此时相当于负载被“合上”，调节磁极内同入的直流励磁电流，就可调节转速。4）串级调速串级调速是将转子中的转差功率通过变换装置加以利用。原理实际上是在转子回路中引入了一个与转子绕组感应电动势频率相同的可控的附加电动势，通过这个附加电动势的大小，来改变转自电流的大小，从而改变转速。5） 改变磁极对数调速由于同步转速n1=60f1/np，改变定子的极对数np就可以改变转速。6）变频调速当极对数不变时，电机转子转速与定子电源频率成正比，因此，连续的改变供电电源的频率，就可以平滑地调节电机转速。五.实验结果与分析1.开环时电机的人为机械特性（1）空载端电压为220V时n/(r/min)143

7、314061386135213311292IG/A0.110.130.140.160.170.19UG/V202199196191187182M/(Nm)0.2370 0.26590.2801 0.3086 0.3218 0.3514其中M=9.55（IGUG+IG2RS+P0)/n，RS由实验5.1测得为23.81。作得机械特性曲线如下：（2）空载电压为200V时n/(r/min)12811223118411071045IG/A0.100.110.120.130.13UG/V182179176166157M/(Nm)0.2265 0.2458 0.2636 0.2814 0.28312. 闭

8、环系统静特性n/(r/min)142014151418141514161412IG/A0.110.140.160.190.210.26UG/V203200201200200199M/(Nm)0.2394 0.2795 0.3080 0.3777 0.3496 0.4482静特性曲线：与开环机械特性比较，闭环静特性比开环机械特性硬得多，且随着电压降低，开环特性越来越软。3. 动态波形分析（1） 突减突加给定UG时，转速n的波形分析：在突加给定时，转速瞬间上升达最大且有超调，然后缓慢地降为稳定值。（2） 突加突减负载时n的波形分析：突加负载时，转速略有下降，突减负载时，转速上升并有超调。六.思考题（1）三相绕线式异步电机转子回路串接电阻的目的是什么？不串电阻能否正常运行？答：转子回路串接是为了使启动电流减小，若不串电阻可能会导致启动电流