实训二有静差转速负反馈直流调速系统

实训二有静差转速负反馈直流调速系统 1 直流调速系统实训项目(二) 转速负反馈直流调速系统 实训二 转速负反馈直流调速系统 一、实验目的 1(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(认识闭环反馈控制系统的基本特性。 二、实验所需挂件及附件 序号 型 号 备 注 1 DJK01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 2 DJK02 晶闸管主电路 3 DJK02-1三相晶闸管触发电该挂件包含“触发电路”、“正反桥功放”等几个 路 模块。 该挂件包含“给定”、“调节器I”、“调节器II”、“转4 DJK04 电机调速控制实验 速变换”、“电流反馈与过流保护”、“电压隔离器”I 等几个模块。 5 DJK08可调电阻、电容箱 6 DD03-3电机导轨)光码盘 测速系统及数显转速 7 DJ13-1 直流发电机 8 DJ15 直流并励电动机 9 D42 三相可调电阻 10 慢扫描示波器 自备 11 万用表 自备 三、实验线路及原理 1 2 直流调速系统实训项目(二) 转速负反馈直流调速系统 四、实验内容 (1)DJK04上的基本单元的调试。 (2)U不变时直流电动机开环特性的测定。 ct (3)U不变时直流电动机开环特性的测定。 d (4)转速单闭环直流调速系统。 五、预习要求 (1)复习自动控制系统(直流调速系统)教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反馈控制系统的内容。 (2)掌握调节器的基本工作原理。 (3)根据实验原理图，能画出实验系统的详细接线图，并理解各控制单元在调速系统中的作用。 (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 ?打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。 ?将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“直流调速”侧。 ?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,打开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。 ?观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器(在各观测孔左侧)，使三相锯齿波斜率尽可能一致。 ?将DJK04上的“给定”输出U直接与DJK02-1上的移相控制电压U相接，将给定开gct关S拨到接地位置(即U=0)，调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A2ct 相同步电压信号和“双脉冲观察孔” VT1的输出波形，使α=120?(注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0?是从自然换流点开始计算，而单相晶闸管电路的0?移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30?)。 ?适当增加给定U的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观g 测到单窄脉冲和双窄脉冲。 ?用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“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。 ?将DJK02-1面板上的U端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲lf 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VT1,VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常。 (2)U不变时的直流电机开环外特性的测定 ct ?按图5-1的接线图接线，DJK02-1上的移相控制电压U由DJK04上的“给定”输出ct U直接接入，直流发电机接负载电阻R，L用DJK02上200mH，将给定的输出调到零。 gd 2 3 直流调速系统实训项目(二) 转速负反馈直流调速系统 ?先闭合励磁电源开关，按下DJK01“电源控制屏”启动按钮，使主电路输出三相交流电源，然后从零开始逐渐增加“给定”电压U，使电动机慢慢启动并使转速 n 达到g 1200rpm。 ?改变负载电阻R的阻值，使电动机的电枢电流从空载直至I。即可测出在U不变edct时的直流电动机开环外特性n = f(I)，测量并记录数据于下表: d n(rpm) I(A) d (3)U不变时直流电机开环外特性的测定 d ?控制电压U由DJK04的“给定”U直接接入，直流发电机接负载电阻R，L用DJK02ctgd上200mH,将给定的输出调到零。 ?按下DJK01“电源控制屏”启动按钮，然后从零开始逐渐增加给定电压U，使电动g机启动并达到1200rpm。 ?改变负载电阻R，使电动机的电枢电流从空载直至I。用电压表监视三相全控整ed 流输出的直流电压U，在实验中始终保持U不变(通过不断的调节DJK04上“给定”电压dd U来实现)，测出在U不变时直流电动机的开环外特性n =f(I)，并记录于下表中: gdd n(rpm) I(A) d (4)基本单元部件调试 ?移相控制电压U调节范围的确定 ct 直接将DJK04“给定”电压U接入DJK02-1移相控制电压U的输入端，“三相全控整gct 流”输出接电阻负载R，用示波器观察U的波形。当给定电压U由零调大时，U将随给定dgd电压的增大而增大，当U超过某一数值U,时，U 的波形会出现缺相现象，这时U反而ggdd随U的增大而减少。一般可确定移相控制电压的最大允许值为U=0.9U,，即U的允许gctmaxgg调节范围为0,U。如果我们把输出限幅定为U的话则“三相全控整流”输出范围ctmaxctmax， 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: g U, g U=0.9U, ctmaxg 将给定退到零，再按“停止”按钮，结束步骤。 ?调节器的调整 A、调节器的调零 将DJK04中“速度调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻40K接到“速度调节器”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“电流调节器”成为 3 4 直流调速系统实训项目(二) 转速负反馈直流调速系统 P (比例)调节器。调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。 将DJK04中“电流调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接到“速度调节器”的“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“电流调节器”成为P(比例)调节器。调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器的“11”端，使调节器的输出电压尽可能接近于零。 、 正负限幅值的调整 B 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，然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压 1，使速度调节器的为最小值即可，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP 输出正限幅为U。 ctmax 把“电流调节器”的“8”、“9”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“8”、“9”两端，使调节器成为PI(比例积分)调节器，然后将DJK04的给定输出端接到电流调节器的“4”端，当加正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为最小值即可，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使电流调节器的输出正限幅为U。 ctmax C、电流反馈系数的整定 直接将“给定”电压U接入DJK02-1移相控制电压U的输入端，整流桥输出接电阻负gct 载R，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。 按下启动按钮，从零增加给定，使输出电压升高，当U=220V时，减小负载的阻值，d 调节“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RP1，使得负载电流I=l.3A时，“2”d端I的的电流反馈电压U=6V，这时的电流反馈系数β= U/I= 4.615V/A。 ffifid D、转速反馈系数的整定 直接将“给定”电压U接DJK02-1上的移相控制电压U的输入端，“三相全控整流”gct 电路接直流电动机负载，L用DJK02上的200mH，输出给定调到零。 d 按下启动按钮，接通励磁电源，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，使得该转速时反馈电压U=-6V，这时的fn转速反馈系数α =U/n =0.004V/(rpm)。 fn (5)转速单闭环直流调速系统 ?按图8-1接线，在本实验中，DJK04的“给定”电压U为负给定，转速反馈为正电g 压，将“速度调节器”接成P(比例)调节器或PI(比例积分)调节器。直流发电机接负载电阻R，L用DJK02上200mH，给定输出调到零。 d ?直流发电机先轻载，从零开始逐渐调大“给定”电压U，使电动机的转速接近g n=l200rpm。 4 5 直流调速系统实训项目(二) 转速负反馈直流调速系统 ?由小到大调节直流发电机负载R，测出电动机的电枢电流I，和电机的转速n，直d 至I=I，即可测出系统静态特性曲线n =f(I)。 dedd 七、实验 (1)根据实验数据，画出转速单闭环直流调速系统的机械特性。 (2)根据实验数据，画出电流单闭环直流调速系统的机械特性。 (5)根据实验数据，画出电压单闭环直流调速系统的机械特性。 (6)比较以上各种机械特性，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同? (2)实验中，如何确定转速反馈的极性并把转速反馈正确地接入系统中?调节什么元件能改变转速反馈的强度? (3)改变“调节器I”和“调节器II”上可变电阻、电容的参数，对系统有什么影响, 九、注意事项 (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，否则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，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控制电压调到零，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，否则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)在连接反馈信号时，给定信号的极性必须与反馈信号的极性相反，确保为负反馈，否则会造成失控。 (5)在完成电压单闭环直流调速系统实验时，由于晶闸管整流输出的波形不仅有直流成分，同时还包含有大量的交流信号，所以在电压隔离器输出端必须要接电容进行滤波，否则系统必定会发生震荡。 (6)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。以免影响电机的使用寿命，或发生意外。 (7)DJK04与DJK02-1不共地，所以实验时须短接DJK04与DJK02-1的地。 5