电气综合大实验指导书(旧版本).doc

电气综合大实验实验报告姓名：班级：学号：同组人：实验指导教师：实验日期：第一节 晶闸管直流调速系统开环机械特性的测试一、实验目的（一）了解交直流调速实验装置的结构及布线情况。（二）熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。（三）学会晶闸管可控整流电路和触发电路的调试方法。（四）学会对直流电动机在调压调速情况下的机械特性进行分析研究。（五）学会直流电动机机械特性的测试方法。二、实验系统组成和工作原理调速系统由晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机发电机组等组成。本实验中，整流装置的主电路为三相桥式全控整流电路，控制回路可直接由给定电压作为触发器的移相控制电压，改变的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。三、实验设备（一）MCL系列教学实验台主控制屏。（二）MCL31组件（三）MCL33组件（四）MEL-11挂箱（五）MEL03三相可调电阻（六）电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（七）直流电动机M03（八）双踪示波器四、注意事项（一）直流电动机启动前必须先加上励磁。（二）测取静特性时，须注意主电路电流不许超过直流电动机的额定电流（1.1A）不允许突加给定信号启动电动机。（三）启动电动机时，须把负载电阻RP1阻值调到最大，以免带负载启动，使得启动电流过大。（四）改变接线时，必须按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统给定为零。（六）双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。五、实验内容（一）触发电路触发脉冲的测试。（二）触发电路初始相位的调试。（三）三相桥式全控整流电路的调试。（四）晶闸管主电路输出波形的测试。（五）直流电动机在不同转速下的开环机械特性曲线的测试。六、实验方法与步骤接线如图81。（一）移相触发电路调试（在主电路交流电压断电情况下进行）1.触发电路的调试：用双线示波器通过脉冲观察孔和同步电源观察孔测试触发脉冲，应有依次相差60度的双窄脉冲，测量并记录脉冲幅值和脉冲宽度。2.偏移电压的调整在的情况下，用双线示波器测量同步电压观察孔的同步电压波形和脉冲波形的相位关系，调节偏移电压电位器，使脉冲初始相位。（二）三相桥式全控整流电路的调试在的情况下，闭合交流侧回路电源和电动机励磁电源，此时，电机应处于静止状态，调节由0逐渐增大，直流电动机启动升速，使转/分，用示波器测量直流电动机电枢电压波形，在3600中应有等间隔的六个整流波头，波形稳定。改变的大小，记录直流电动机电枢电压和对应的控制电压的值，共57组数据。（三）直流电动机静特性测试1在转/分，（额定点）的静特性。反复调节和发电机负载，使转/分，保持恒定，逐渐减小发电机负载，使转速升高，记录直流电动机转速和电枢电流的值，共57点，连线静特性曲线。表8-1 转速和电流的实验数据（转/分）n（r/min）Ia（A）2改变和发电机负载，使转/分，,保持恒定，然后，按1中方法做曲线。表8-2 转速和电流的实验数据（转/分）n（r/min）Ia（A）七、实验报告（一）写出六个触发脉冲的次序与相互间隔（电角度）。说明三相全控桥式整流电路中晶闸管的导通顺序。（二）初始相位的调试结果为多少度，为何确定为这个角度值。（三）画出所测两条静特性曲线，简述测试过程。八、预习内容（一）直流电动机启动时应注意那些问题（二）用示波器如何测量脉冲信号的周期、宽度、时间间隔和幅值。偏移电压的作用是什么?（三）使用双窄脉冲，怎样触发三相桥式整流电路?（四）熟悉实验所用的电动机和发电机的参数。图8-1 晶闸管直流调速系统开环机械特性的测试第二节 直流调速系统参数及环节特性的测试一、实验目的掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节的测定方法。二、实验内容（一）测定晶闸管直流调速系统主电路电阻（二）测定晶闸管直流调速系统主电路电感（三）测定直流电动机直流发电机测速发电机组（或光电编码器）的飞轮惯量（四）测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数（五）测定直流电动机电势常数和转矩常数（六）测定晶闸管直流调速系统机电时间常数（七）测定晶闸管触发及整流装置特性（八）测定测速发电机特性三、实验设备及仪器（一）MCL系列教学实验台主控制屏（二）MCL31组件（三）MCL33组件（四）电机导轨及测速发电机（或光电编码器）、直流发电机（五）MEL03三相可调电阻器（六）数字示波器（七）万用表（八）直流电动机M03四、实验注意事项（一）在触发电路正常后，方可合主电路电源开关。（二）实验中应使电流波形保持连续。（三）由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。（四）为防止电枢过大电流冲击，每次增加须缓慢，且每次起动电动机前给定电位器应调回零位，以防过流。（五）电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。（六）实验中各变阻器电阻应该放到最大值处，然后按需要逐步减小阻值，以防过流。五、实验方法与步骤（一）电枢回路电阻的测定电枢回路的总电阻包括电机的电枢电阻，平波电抗器的直流电阻和整流装置的内阻，即。为测出晶闸管整流装置的电源内阻，可采用伏安比较法来测定电阻，其实验线路如图8-2所示。将变阻器RP1（900电阻）接入被测系统的主电路，并调节负载电阻值至最大位置。测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。MCL-31的给定电位器GRP1逆时针调到底即，使MCL33的。调节偏移电压电位器RP2，用示波器观察，使。合上主电路电源开关，调节使整流装置输出电压（可为110V），然后调整负载电阻RP1使电枢电流为（可为1A），读取电流表A和负载电阻RP1两端的电压值记为，则此时整流装置的理想空载电压为 调节负载电阻RP1，使电流表A的读数大约为（可为0.5A），在不变的条件下读取电流表A及负载电阻RP1两端的电压值记为则 求解两式，可得电枢回路总电阻 如把电机电枢两端短接，重复上述实验，可得平波电抗器电阻和整流装置内阻则电机的电枢电阻为 同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器直流电阻图8-2 电枢回路电阻的测定（二）电枢回路电感L的测定电枢电路总电感包括电机的电枢电感La，平波电抗器电感LL和整流变压器漏感LB，由于LB数值很小，可忽略，故电枢回路的等效总电感为 电感的数值可用交流伏安法测定。电动机应加额定励磁，并使电机堵转，实验线路如图8-3所示。图8-3 电枢回路电感的测量合上主电路电源开关。用电压表和电流表分别测出通入交流电压后电枢两端和电抗器上的电压值和及电流（可取0.5A），从而可得到交流阻抗和，计算出电感值和。实验时，交流电压的有效值应小于电机直流电压的额定值， （三）直流电动机发电机测速发电机组的飞轮惯量的测定。1实验原理电力拖动系统的运动方程式为：式中 电动机的电磁转矩，单位为; 负载转矩，空载时即为空载转矩，单位为; 电机转速，单位为;电机空载自由停车时，运动方程式为 故 式中的单位为Nm2.机组的空载转矩可由空载损耗（单位为W）求出，即测定机组不同转速下的电枢电压与空载电流值，再计算空载损耗。 可由自由停车时所得曲线求得，其实验线路如图8-4所示。图8-4 转动惯量的测定和系统机电时间常数的测定2实验方法与步骤：1）电动机空载电磁转矩加额定励磁。2）MCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使=0。3）合上主电路电源开关。4）调节，将电机空载起动至稳定转速后，测取电枢电压和电流IK，然后断开，用慢扫描示波器记录曲线，求取某一转速时的，并求出的值。 由于空载转矩不是常数，可以转速为基准选择若干个点（如1000，500），测出相应的和，以求取的平均值。表8-3 转动惯量实验记录表（电机为1000）（v）IK（A）表8-4转动惯量实验记录表（电机为500）（v）IK（A）（四）电枢回路电磁时间常数的计算根据已经测出的电枢回路电阻和电感可计算电磁时间常数电动机电枢电磁时间常数 电枢回路电磁时间常数 式中：、为电动机电枢电感和电阻，、为平波电抗器电感和电阻（五）电动机电势常数和转矩常数的测定将电动机加额定励磁，使之空载运行，改变电枢电压，测得相应的，即可由下式算出 的单位为V/( )转矩常数(额定磁通时)的单位为N.m/A，可由求出 （六）系统机电时间常数的测定当电枢突加给定电压时，转速将按指数规律上升，当到达63.2%稳态值时所经过的时间，即为拖动系统的机电时间常数。可用计算方法求出的值： （七）测速发电机特性与晶闸管触发及整流装置特性的测定实验线路如图8-5所示。电动机加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压，分别读取对应的，测速发电机两端的电压, 电枢两端电压，数值若干组，即可描绘出和的特性曲线。表8-5测速发电机特性晶闸管整流装置特性记录表（r/min）（V）（V）（V）由曲线可求出晶闸管整流装置的放大倍数。由于输出特性存在非线性现象，故计算时可取曲线上相应线性段的数值则图8-5 主电路电磁时间常数的测定及晶闸管触发整流装置特性的测定六、实验报告（一）对所测各参数的原始记录绘制成表格或对应的图形，并对该参数进行计算。（二）叙述测量参数Ce过程与工作原理，这种方法的近似条件是什么？（三）为什么要测量系统参数？为什么要尽量提高测量准确度？七、预习内容（一）直流电动机机电时间常数和电磁时间常数的物理意义是什么？（二）测量电枢回路电阻时，电动机为什么要堵转？（三）晶闸管可控整流装置的放大倍数应呈现线性还是非线性？第三节 调速系统的环节调试一、实验目的（一）熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。（二）掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。（三）对双闭环不可逆直流调速系统中所使用的单元，逐一进行实际调试，确保每个单元工作正常可靠。二、实验内容（一）速度调节器（ASR）的调试，电流调节器（ACR）的调试。（二）电平检测器（包括：转矩极性鉴别器DPT及零电流检测器DPZ）的调试。（三）反号器（AR）的调试。（四）逻辑控制器DLC的调试。（五）零速封锁器DZS的调试。三、实验设备及仪器（一）MCL系列教学实验台主控制屏（二）MCL31组件（三）MCL34组件（四）MCL33组件（五）MEL-11组件（六）双踪示波器（七）万用表四、实验方法与实验步骤（一）速度调节器（ASR）的调试1接线参见图8-62开关设置MCL31组件的DZS单元上的开关，打向解除位置。3速度调节器（ASR）的输入输出的测定 1）零点漂移：G组件的开关S2打向地端，在的条件下，测量ASR的输出，并记录。2）速度调节器ASR的正负限幅值的调整：（1）负限幅的调整 将ASR接成PI调节器，加Ug电压为正信号，调ASR的负限幅电位器RP2，使ASR的3端输出为-5V。（2）正限幅的调整将ASR接成PI调节器，加Ug电压为负信号，调ASR的正限幅电位器RP1，使ASR的3端输出为+5V。3）比例积分（PI）调节器的特性测定：将ASR调节器接成PI调节器，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化，作好记录。反馈电容由外接电容箱改变数值。4）比例（P）调节器的特性测定：将反馈网络中的电容短接（ASR的“5”、“6”端），使ASR调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。表8-6速度调节器调试记录表Ug（V）UP（V）（二）电流调节器（ACR）的调试1.接线参见图8-62.开关设置MCL31组件的DZS单元上的开关，打向解除位置。3.电流调节器（ACR）的输入输出的测定 1）零点漂移：G组件的开关S2打向地端，在UG=0的条件下，测量ACR的输出，并记录。2）电流调节器ACR的正负限幅值的调整：（1）负限幅的调整 将ACR接成PI调节器，加Ug电压为正信号，调ACR的负限幅电位器RP2，用双通道示波器测量同步电压信号观察孔和脉冲观察孔，使ACR的7端输出为=30。（2）正限幅的调整将ACR接成PI调节器，加Ug电压为负信号，调ACR的正限幅电位器RP1，用双通道示波器测量同步电压信号观察孔和脉冲观察孔，使ACR的7端输出为=30。3）比例积分（PI）调节器的特性测定：接入一定量的电容（MEL-11挂箱，预置7F），使ACR调节器为PI调节器，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化，作好记录。反馈电容由外接电容箱改变数值。4）比例（P）调节器的特性测定：将ACR的“9”、“10”的电容端短接，使其调节器为P调节器，向调节器输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。表8-7电流调节器调节记录表Ug（V）UP（V）（三）电平检测器（测定转矩极性鉴别器DPT及零电流检测器DPZ）的调试接线参见图8-61定转矩极性鉴别器（DPT）的环宽,要求环宽为0.40.6伏，记录高电平值，调节RP使环宽对称纵坐标。实验方法及步骤：1）调节给定Ug，使DPT的“1”脚得到约0.3V电压，调节电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。2）调节负给定，从0V起调，当DPT的“2”端从“0”变为“1”时，检测DPZ的“1”端应为-0.3V左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端电压大小基本相等。3）改变极性和大小，观察和记录转矩极性鉴别器DPT的翻转电压，和高低电平值，如果不满足要求，应重新调整RP2。2测定零电流检测器（DPZ）的环宽 要求环宽也为0.40.6伏，调节RP，使回环向纵坐标右侧偏离0.10.2伏。实验方法及步骤：1）调节给定Ug，使DPZ的“1”端为0.7V左右，调整电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。2）减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.10.2V范围内，否则应继续调整电位器RP。3将测得数据，画出两个电平检测器的回环。（四）反号器（AR）的调试测定输入输出比例，输入端加+5V电压，调节RP，使输出端为-5V。（五）逻辑控制器（DLC）的调试测试逻辑功能，列出真值表，真值表应符合表8-8：表8-8逻辑控制器输入输出真值表输入UM110001UI100100输出Uz(Ublf)000111UF(Ublr)111000调试时的阶跃信号可从给定器得到。试验方法与步骤：按图8-6接线图8-6 逻辑控制器（DLC）的调试1给定电压顺时针到底，Ug输出约为12V。2此时上下拨动MCL31中G（给定）部分S2开关，Ublf、Ublr的输出应为高、低电平变化，同时用示波器观察DLC的“5”，应出现脉冲，用万用表测量，“3”与“Ublf”，“4”与“Ublr”等电位。3把+15V与DLC的“2”连线断开，DLC的“2”接地，此时拨动开关S2，Ublr、Ublf输出无变化。五、实验报告（一）简述实验要点和注意事项。（二）画出各控制单元调试时的原理电路图。（三）逐个列出各单元调试结果，并对其中部分内容进行分析。六、预习内容（一）运算放大器的工作原理。（二）什麽是比例（P）调节？什麽是比例积分（PI）调节？（三）速度及电流调节器的正负限幅值对系统那些量产生影响？（四）运算放大器在什麽工作状态下产生回环？回环宽度与电路中那些参数有关？第四节 单闭环不可逆直流调速系统静特性的测试一、实验目的（一）研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。（二）研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。（三）学习反馈控制系统的调试方法。二、实验线路见图8-7。三、实验设备及仪表（一）MCL系列教学实验台主控制屏（二）MCL31组件（三）MCL33(A)组件（四）MEL-11挂箱（五）MEL03三相可调电阻（六）电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（七）直流电动机M03（八）双踪示波器四、注意事项（一）直流电动机工作前，必须先加上直流额定励磁。（二）接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7F）。（三）测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电动机的额定值（1.1A）。（四）三相主电源连线时需注意，不可接错相序。（五）电源开关闭合时，过流保护发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1即可正常工作。（六）系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。（七）改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定Ug为零。五、实验方法与步骤（一）移相触发电路的调试（在主电路未通电的情况下进行）1用示波器观察MCL33的双脉冲观察孔，应有间隔均匀且幅值相同双脉冲。2将ASR的输出接至Uct。触发电路输出脉冲应在30150范围内可调。可通过对偏移电压调节电位器及给定电压Ug实现。例如：给定电压Ug为0V，调节偏移电压，使=150；再保持偏移电压不变，增加给定电压Ug，使=30。（二）带转速负反馈有静差工作的系统静特性1把ASR的“5”、“6”点短接。2合上主控制屏的绿色按钮开关。3将负载电阻调到最大位置，调节给定电压Ug，使被测电动机转速n0=1000转/分，并能够稳定运行。调整转速变换器FBSRP电位器，使反馈电压与给定电压Ug基本相等， 改变直流发电机负载电阻，使电动机的电流在空载至额定负载范围内测取78点，读取Ua、ia、n。表8-9 带负反馈有静差系统静特性记录表Ia（A）Ua（V）n(r/min)（三）测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性1断开ASR的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接MEL11电容器，可预置7F，使ASR成为PI（比例积分）调节器。2调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1000转/分。在额定至空载范围内测取78个点。表8-10 无静差闭环工作的静特性记录表Ia（A）Ua（V）n(r/min)六、实验报告绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。七、预习内容（一）系统在开环、有静差闭环与无静差闭环工作时，速度调节器ASR各工作在什么状态实验时应如何接线？（二）要得到相同的空载转速n0，亦即要得到整流装置相同的输出电压U，对于有反馈与无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？为什么？（三）在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速n0，转速反馈的强度对Ug有什么影响？为什么？（四）如何确定转速反馈的极性与把转速反馈正确地接入系统中？又如何调节转速反馈的强度，在线路中调节什么元件能实现？图8-7 单闭环不可逆直流调速系统静特性的测试第五节 系统调节器及校正参数的设计一、设计目的（一）理解对系统进行校正的目的和意义。（二）掌握系统动态校正设计的方法和思路。（三）学会用工程设计方法来设计双环调速系统。二、对系统的要求（一）已知系统参数1三相全控桥式整流的晶闸管供电双闭环直流调速系统。2直流电动机参数参考实验用电机铭牌数据。3允许过载倍数：I=1.1Ied（二）通过实验得到的参数1电枢回路总电阻R2晶闸管放大系数KS3机电时间常数TL，电磁时间常数Tm4电流反馈系数，转速反馈系数5电势常数Ce（三）对调速系统技术指标的要求1稳态指标：无静差。2动态指标：3电流调节器1）超调量%5%2）恢复时间50ms4速度调节器1）%10%2）恢复时间200ms3）动态速降 300rpm 三、系统动态校正设计的内容（一）确定电流调节器结构（P，PI）。（二）设计电流调节器的参数。（三）确定转速调节器结构（P，PI）。（四）设计速度调节器的参数。四、设计报告要求（一）完整的系统校正设计内容。（二）比较设计法中的典型型和典型型系统的特点和应用场合。五、预习内容（一）为什麽要进行动态校正设计？（二）调节器的工程设计方法有关章节。（三）工程设计法对系统进行动态校正依据和具体步骤。第六节 双闭环不可逆晶闸管直流调速系统一、实验目的（一）了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。（二）熟悉交直流调速实验台主控制屏的结构及调试方法。（三）熟悉MCL-31, MCL-33的结构及调试方法（四）掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。（五）对系统进行实际的动态校正和调整，使系统满足技术指标的动静态要求。二、实验内容（一）各控制单元调试（二）测定电流反馈系数。（三）测定开环机械特性及双闭环静特性。（四）双闭环控制特性的测定。（五）观察并记录系统动态波形。三、实验接线及工作原理双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为付环放在里面，这样可抑制电网电压波动对转速的影响，实验系统的组成如图88所示。系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ACR的输出限幅可达到限制起动电流的目的,ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达到限制amin目的。当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到电机转速达到给定转速（即Ug=Ufn），并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略低于给定转速的数值上。四、实验设备及仪器（一）MCL系列教学实验台主控制屏（二）MCL31组件（三）MCL33组件（四）MEL-11挂箱（五）MEL03可调电阻箱（六）电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（七）直流电动机M03（八）双踪示波器五、注意事项（一）三相主电源连线时需注意，不可接错相序。（二）电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1、SB2即可正常工作。（三）系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机（四）改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。（五）进行闭环调试时，若电机转速达最高速且不可调，注意转速反馈的极性是否接错。（六）双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。六、实验方法与步骤（一）按图8-8接线，未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。1用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲2检查相序，用示波器观察“1”，“2”脉冲观察孔，“1”脉冲超前“2”脉冲600，则相序正确，否则，应调整输入电源。3将控制一组桥触发脉冲通断的六个直键开关弹出，用示波器观察每只晶闸管的控制极，阴极，应有幅度为1V2V的脉冲。4将Ublr接地,可观察反桥晶闸管的触发脉冲。（二）双闭环调速系统调试原则1先部件，后系统。即先将各单元的特性调好，然后才能组成系统。2先开环，后闭环，即使系统能正常开环运行，然后在确定电流和转速均为负反馈时组成闭环系统。3先内环，后外环。即先调试电流内环，然后调试转速外环。（三）开环外特性的测定1控制电压Uct由给定器Ug直接接入，直流发电机所接负载电阻RG调到最大位置。2在Ug=0的条件下，调节偏移电压电位器，使=150，合上主电路电源，逐渐增加给定电压Ug，调节Ug使电机转速n0=1400r/min，再减小负载电阻RG，使直流电机的电流在额定电流范围内，测取78组数据，读取电机转速n，电机电枢电流Ia，即可测出系统的开环外特性。表8-11 开环外特性记录表nIa (A)（四）单元部件调试ASR调试方法与实验三相同。ACR调试：使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，分别调整正，负限幅电位器，使脉冲a=30、 b=30，反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小。（五）系统调试将Ublf接地，Ublr悬空，即使用一组桥六个晶闸管。1电流环ACR调试电动机不加励磁，电动机应处于静止状态。1）系统开环，即控制电压Uct由给定电压Ug直接接入，电动机电枢回路串入电阻Rd并调至最大（Rd由MEL03的两只900电阻并联）。逐渐增加给定电压，用示波器观察晶闸管整流桥两端电压波形。在一个周期内，电压波形应有6个对称波头平滑变化 。2）MCL31的G给定Ug接至ACR的“3”端，ACR的输出“7”端接至Uct，即将已接成PI调节的ACR组成电流单闭环系统。ACR的“9”、“10”端接MEL11电容器，可预置7F，同时，将FBC+FARP1电流反馈电位器逆时针旋到底，使反馈系数最大。逐渐增加给定电压Ug，使之等于ASR输出限幅值（-5V），观察电动机电枢回路电流值 Iea =1.1A，否则，应调整电流反馈电位器，直至Ia=1.1A，如减小电枢回路电阻电流不变，这说明系统已具有限流保护功能。测定并计算电流反馈系数。2速度环ASR调试电动机加额定励磁（将电动机电枢回路电阻拆除接入直流发电机电枢回路）1）即将已接成PI调节的ASR组成转速单闭环系统，将FBSRP1逆时针旋到底，使速度反馈系数最大。增加给定电压Ug（Ug为负电压），当转速n=1400r/min时，调节FBSRP速度反馈电位器，使速度反馈电压与给定电压基本相等，计算速度反馈系数。2）速度反馈极性判断：若稍加给定，电机转速即达最高速且调节Ug不可控，则表明单闭环系统速度反馈极性有误，应调换转速反馈极性。（六）系统特性测试将ASR,ACR均接成PI调节器接入系统，形成双闭环不可逆系统。1双闭环机械特性n=f（Ia）的测定调节转速给定电压Ug，使电机空载转速至1400 r/min，再调节发电机负载电阻Rg，在空载至额定负载范围内分别记录78点，可测出系统静特性曲线n=f（Id）表8-12 双闭环机械特性记录表n(r/min)Ia (A)2双闭环控制特性n=f(Ug)的测定调节Ug，记录Ug和n，即可测出双闭环控制特性n=f(Ug)。表8-13 双闭环控制特性记录表n(r/min)Ug(V)（七）系统动态波形的观察用二踪慢扫描示波器观察并记录下列动态波形：1突加给定起动时，电动机电枢电流和转速波形。2突加额定负载时，电动机电枢电流和转速波形。3突降负载时，电动机电枢电流和转速波形。注：电动机电枢电流波形的观察可通过ACR的“1”端 转速波形的观察可通过ASR的“1”端七、实验报告（一）根据实验数据，画出闭环控制特性曲线。（二）根据实验数据，画出闭环机械特性，并计算静差率。（三）根据实验数据，画出系统开环机械特性，计算静差率，并与闭环机械特性进行比较。（四）分析由示波器记录下来的动态波形。图8-8 双闭环不可逆晶闸管直流调速系统第七节 双闭环逻辑无环流可逆直流调速系统一、实验目的（一）了解并熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。（二）掌握各控制单元的原理，作用及调试方法。（三）掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和方法。（四）了解逻辑无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。二、实验内容（一）控制单元调试。（二）系统调试。（三）正反转机械特性n=f(Ia)的测定。（四）正反转闭环控制特性n=f(Ug)的测定。（五）系统的动态特性的观察。三、实验接线及工作原理逻辑无环流系统的主回路由二组反并联的三相全控整流桥组成，由于没有环流，两组可控整流桥之间可省去限制环流的均衡电抗器，电枢回路仅串接一个平波电抗器。控制系统主要由速度调节器ASR，电流调节器ACR，反号器AR，转矩极性鉴别器DPT，零电流检测器DPZ，无环流逻辑控制器DLC，触发器，电流变换器FBC，速度变换器FBS等组成。其系统原理图如图8-9。正向起动时，给定电压Ug为正电压，无环流逻辑控制器的输出端Ublf为“0”态，Ublr为“1”态，即正桥触发脉冲开通，反桥触发脉冲封锁，主回路正组可控整流桥工作，电机正向运转。减小给定时，UgUfn,使Ugi反向，整流装置进入本桥逆变状态，而Ublf,Ublr不变，当主回路电流减小并过零后，Ublf，Ublr输出状态转换，Ublf为“1”态，Ublr为“0”态，即进入它桥制动状态，使电机降速至设定的转速后再切换成正向运行；当Ug=0时，则电机停转。反向运行时，Ublf为“1”态，Ublr为“0”态，主电路反组可控整流桥工作。 无环流逻辑控制器的输出取决于电机的运行状态，正向运转，正转制动本桥逆变及反转制动它桥逆变状态，Ublf为“0”态，Ublr为“1”态，保证了正桥工作，反桥封锁；反向运转，反转制动本桥逆变，正转制动它桥逆变阶段，则Ublf为“1”态，Ublr为“0”态，正桥被封锁，反桥触发工作。由于逻辑控制器的作用，在逻辑无环流可逆系统中保证了任何情况下两整流桥不会同时触发，一组触发工作时，另一组被封锁，因此系统工作过程中既无直流环流也无脉动环流。四、实验设备及仪器（一）MCL系列教学实验台主控制屏。（二）MCL31组件（三）MCL33组件（四）MEL-11挂箱（五）MEL03三相可调电阻（六）电机导轨及测速发电机、直流发电机M01（七）直流电动机M03（八）双踪示波器（九）MCL34组件五、注意事项（一）实验时，应保证逻辑控制器工作；逻辑正确后才能使系统正反向切换运行。（二）为了防止意外，可在电枢回路串联一定的电阻，如工作正常，则可随Ug的增大逐渐切除电阻。六、实验方法与步骤（一）未上主电源之前，检查晶闸管的脉冲是否正常。1用示波器观察双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅度相同的双脉冲。2用万用表检查Ublf，Ublr的电压，一为高电平，一为低电平，不能同为低电平。（二）控制单元调试1按实验三的方法调试FBS，ASR，ACR，AR，DPT，DPZ，DLC（ASR，ACR均接成PI调节器）。对电平检测器的输出应有下列要求转矩极性鉴别器DPT：电机正转 输出UM为“1”态电机反转 输出UM为“0”态零电流检测器DPZ：主回路电流接近零 输出UI为“1”态主回路有电流 输出UI为“0”态2调节ASR,ACR的积分电容，使系统正常，稳定运行。（三）机械特性n=f(Ia)的测定测出n=1400r/min的正、反转机械特性n=f(Ia)，方法与第四节相同。表8-14 机械特性记录表（n=1400r/min）n(r/min)Ia (A)（四）控制特性的测定按实验四的方法测出正，反转时的闭环控制特性n=f(Ug)。表8-15 控制特性记录表n(r/min)Ug(V)（五）系统动态波形的观察用二踪慢扫描示波器观察并记录：1给定值阶跃变化（正向起动正向停车反向切换到正向正向切换到反向反向停车）时的动态波形。2电机稳定运行于额定转速，Ug不变，突加、突减负载的动态波形。3改变ASR,ACR的参数，观察动态波形如何变化。注：电动机电枢电流波形的观察可通过ACR的第“1”端 转速波形的观察可通过ASR的第“1”端七、实验报告（一）根据实验结果，画出正，反转闭环控制特性曲线。（二）根据实验结果，画出正，反转闭环机械特性，并计算静差率。（三）分析参数变化对系统动态过程的影响。八、预习内容（一）熟悉系统的接线图，分析逻辑无环流可逆直流调速系统的原理。（二）复习逻辑无环流可逆直流调速系统从正转切换到反转过程中，整流电压Ud，电枢电流id，转速n的动态波形图。图8-9 逻辑无环流可逆直流调速系统(a)图8-9 逻辑无环流可逆直流调速系统（b）第八节 双闭环三相异步电动机调压调速系统一、实验目的（一）熟悉相位控制交流调压调速系统的组成与工作。（二）了解并熟悉双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。 （三）了解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。（四）通过测定系统的静特性和动态特性进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。二、实验内容（一）测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。（二）测定双闭环交流调压调速系统的静特性。（三）测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。三、实验系统组成及工作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调压器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)，一组桥脉冲放大器等组成。其系统原理图如图8-12所示。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。四、实验设备和仪器（一）MCL系列教学实验台主控制屏。（二）MCL31组件。（三）MCL33组件。（四）电机导轨及测速发电机、直流发电机（五）MEL03三相可调电阻器（六）绕线式异步电动机（七）MEL11组件 （八）双踪示波器。 （九）万用表五、注意事项（一）接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASRRP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7F）。（二）测取静特性时，须注意电流不许超过电机的额定值（0.55A）。（三）三相主电源连线时需注意，不可接错相序。（四）电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1、SB2即可正常工作。（五）系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。（六）起动电机时，需把直流发电机的负载电阻调到最大，以免带负载起动。（七）改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定Ug为零。（八）双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。（九）低速实验时，实验时间应尽量短，以免电阻器过热引起串接电阻数值的变化。（十）绕线式异步电动机：PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，nN=1350，MN=0.68，Y接。六、实验方法与步骤用示波器观察MCL33的双脉冲观察孔，应有双窄脉冲，且间隔均匀，幅值相同； （一）控制单元调试按直流调速系统方法调试各单元（二）求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。1断开ASR 与MCL31的连接线，G（给定）直接加至Uct，且Ug调至零。直流电机励磁电源开关闭合。电机转子回路接入每相为10W左右的三相电阻。2合上主控制屏的绿色按钮开关。3调节给定电压Ug，使电机空载转速n0=1300r/min，调节直流发电机负载电阻，在三相异步电动机空载至额定负载范围内测取78点，读取三相异步电动机定子电流I1，直流发电机电压UG、电流IG以及被测电动机转速n，记录于下表。表8-21开环工作机械特性记录表n(r/min)I1(A)IG(A)UG(V)M(N.m)电机的转矩可按下式计算 表中：I1三相异步电动机定子电流；M三相异步电动机电磁转矩；IG直流发电机电流；UG直流发电机电压；RS直流发电机电枢电阻；PK机组空载损耗。不同转速下取不同数值：n=1300r/min， PK =13 W；n=1000r/min， PK =10W。4调节Ug，降低电机端电压，在1/3UN、2/3UN时重复上述实验，以取得一组人为机械特性。（三）系统调试1观察三相交流输出电压波形是否正常。2将系统接成双闭环调压调速系统，转子回路仍串每相10W左右的电阻 ，渐加给定Ug至+5V, 调节FBS的反馈电位器，使电机空载转速n0=1300转/分，观察电机运行是否正常。3调节ASR.ACR的外接电容及放大倍数调节电位器，用慢扫描示波器观察突加给定的动态波形，确定较佳的调节器参数。（四）系统闭环特性的测定调节Ug，使转速至n =1300r/min，从轻载按一定间隔做到额定负载，测取闭环静特性n=f(M)。表8-22 实验数据n(r/min)I1(A)IG(A)UG(V)M(N.m)系统动态特性的观察用慢扫描示波器观察并记录：1突加给定起动电机时转速n，电机定子电流i的动态波形。2电机稳定运行，突加，突减负载时的n, i的动态波形。七、实验报告（一）根据实验数据，画出开环时，电机人为机械特性。（二）根据实验数据，画出闭环系统静特性，并与开环特性进行比较。（三）根据记录下的动态波形分析系统的动态过程。八、设计内容按照绕线式异步电动机的名牌数据设计交流调压主电路的三相交流电源（U、V、W）的电压及电流的容量。九、预习内容三相交流电动机在调压调速情况下的电压波形，三相交流电动机在调压调速系统中的主电路图及工作原理。图8-12 三相异步电动机调压调速系统第九节 双闭环三相异步电动机串级调速系统一、实验目的（一）熟悉双闭环三相异步电动机串级调速系统的组成及工作原理。（二）掌握串级调速系统的调试步骤及方法。（三）了解串级调速系统的静态与动态特性。二、实验内容（一）控制单元及系统调试（二）测定开环串级调速系统的静特性。（三）测定双闭环串级调速系统的静特性。（四）测定双闭环串级调速系统的动态特性。三、实验系统组成及工作原理绕线式异步电动机串级调速，即在转子回路中引入附加电动势进行调速。通常使用的方法是将转子三相电动势经二极管三相桥式不控整流得到一个直流电压，再由晶闸管有源逆变电路代替电动势，从而方便地实现调速，并将能量回馈至电网，这是一种比较经济的调速方法。本系统为晶闸管亚同步闭环串级调速系统。控制系统由速度调节器ASR，电流调节器ACR，触发装置GT，脉冲放大器MF，速度变换器FBS，电流变换器FBC等组成。 四、实验设备和仪器（一）MCL系列教学实验台主控制屏（二）M