直流调速(调压)实训装置.doc

直流调速(调压)实训装置使用说明书天津市中教仪教学仪器设备技术有限公司产品简介直流调速（调压）实训装置，专供拖动直流电动机调速用，也可作为可调直流电源使用。以晶闸管整流器将交流电整流成为可调直流电，对直流电动机电枢供电，并引入电压负反馈，电流截止负反馈等，组成自动稳速的无级调速系统。由于本设备各项性能良好，能满足一般生产机械对调速的要求。本产品包括以下几个部分：直流电机调速实训部分（单闭环、双闭环调速板各一块）、给定回路及同步变压器部分、正弦波触发电路部分、锯齿波触发电路部分、电阻负载部分、机组部分（并励直流电动机、它励直流发电机、直流测速发电机各一个）。a. 交、直流电机调速实训部分：本系列设备主电路采用三相全控桥，用交流电流互感器检测负载电流。设备内装有保护报警电路，当快速熔断器熔断，直流输出过流或短路，保护电路发出指令，可自动切除主电路电源，同时故障指示灯发亮，直至操作人员切断控制装置电源，故障指示灯才可熄灭。保护电路的设置提高了设备运行的安全性。每台设备都设有独立的励磁电源。可以向直流电动机提供励磁电流。本装置采用柜式结构，柜内最下层安装整流变压器，其他部件由下而上分层安装于柜内的立柱上。一、技术数据1、技术数据如表1所列：规格额定交流输入 直流输出调速范围静差率励磁输出能力相数电压（V）电流（A）电压（V）电流（A）电压（V）电流（A）20/2303N38014.50-2202020：15%22022、起动性能：在安全工作区允许范围内可满负荷起动。加速电流允许整定在设备额定电流的1.5倍，起动过程平稳无冲击。3、过载能力：允许短时输出1.5倍额定电流，持续时间不大于一分钟。4、额定运行方式：连续。二、可完成实验目录1三相桥式整流电路实验2三相交流电路阻性负载实验3三相交流电路感性负载实验4三相可控硅全控桥实验5它励直流发电机运行实验6并励直流电动机运行实验7串励直流电动机运行实验8直流伺服电机运行实验9直流测速电机实验10正弦波触发电路实验11锯齿波触发电路实验12直流电机开环调速实验13直流电机单闭环调速实验14直流电机双闭环调速实验三、线路结构和工作原理本装置由晶闸管整流系统给定器、放大器、集成移相脉冲触发器、电压负反馈、电流截止负反馈，信号保护系统以及励磁电源等组成。线路系统方框图如图2所示 开环可控硅整流放大器给定积分环节移相触发给定器 Ud Ud 闭环电流截止负反馈电压负反馈 线路各部分原理简单叙述如下（其电路参照电气原理图）。1、整流变压器。为了减少对电网波形的影响，本装置的整流变压器接线采用/Y0-11方式。2、可控硅整流系统本装置主电路采用三相桥式整流电路，三相交流电经交流接触器KM1引至整流变压器B1原边，由B1变压经过快速熔断器RSO引至三相整流桥，由该整流桥整流后，输出直流电源，向被控电机电枢馈送电能。控制晶闸管整流元件的导通角度既可以调节整流桥输出的直流电压。3、给定环节由中间继电器KA1控制的给定电源通过一个1.2K电阻加到本装置控制盘上的给定电位器上，调节此电位器可得到0-10V左右的直流给定电压。4、放大器（见附图）放大器回路是系统的控制核心，其采用高精度运算放大器LM348作为运算部件。5、集成脉冲触发器本系统采用专用的集成脉冲产生芯片KC04作为系统的脉冲产生电路。该芯片性能稳定可靠、移相范围宽、外围控制元件简单，是目前国内采用较多的晶闸管触发电路。6、电压负反馈本装置采用并联反馈方式，电压、电流反馈量均与给定电压并联综合。从晶闸管输出端按一定比例反馈过来的直流电压经电压隔离器隔离后加到调节放大单元。由于给定电压和反馈电压是反极性连接，所以构成电压负反馈，加到运算放大器输入端的电压为给定电压与反馈电压的差值U，其值经PI调节运算后，加到触发器的输入端作为触发器的控制电压。7、电压隔离器通过电压隔离器将电枢端电压的一部分进行变换、隔离后作为电压负反馈的输入信号。由于隔离器的隔离作用，控制系统与高电压的主电路不发生直接的电联系，因此设备工作安全可靠。8、保护系统本装置在整流桥输入侧及整流桥诸元件上安设了阻容吸收装置，防止整流元件因瞬时过电压而击穿。并在整流桥输入侧安设快速熔断器，对诸整流元件进行过电压保护。此外，设备还设有信号保护系统。（1）直流输出端过流从电流互感器反馈过来的主回路电流加入到调节板，其值一旦超过系统的设定最大过电流值（出厂时整定在额定值的150%），调节板内将给出一个故障信号，故障继电器KA2吸合，断开主电路并给出一个故障信号，H1得电指示。（2）快速熔断器熔断安装在快速熔断器输出端的三个0.47/630V的电容接成星形，其中点通过安装于继电器板上的缺相保护变压器B3接到主整流变压器副边的中性点上，当快速熔断器任何一只熔断时，变压器B5的副边既感应出一峰值高电压，该电压加入到调节板的保护电路上时系统保护，重复KA2吸合过程。9、励磁电源由整流变压器B1副边取出的264V的交流电源经单相桥整流后变为220V直流电源，作为电机的励磁电源。四、使用条件和应用范围1、使用条件（1）海拔高度不超过1000米（2）环境温度为-10+40，空气相对湿度不大于85%。（3）周围介质无腐蚀，爆炸及其他危险性气体，无严重灰尘及导电尘埃，无冰雪，雨水浸入机柜内。（4）工作间通风良好，室内无剧烈震动。2、应用范围本装置为无静差调节，不可逆直流传动设备，其基本形式为单向运行，无制动式，五、使用注意事项1、熟悉说明书2、设备在使用前应认真检查各部位及每一根引线的紧固情况，如发现有松动情况，按原位置修好。3、本设备的零线必须与交流电源的零线牢固接好。4、不准带电“插”、“拔”插件。5、本设备（阻性负载式）不允许在低于额定电压的65%的输出额定电流，否则会使硅元件及整流变压器超过额定的温升。致使烧毁，图3列出其安全工作区曲线，设备连续运行不允许超过。6、本设备连续运行时，各部分允许温升如表4所示部位温升极限（C）测试方法整流变压器绕阻80电阻法铁芯85点温计铜排35点温计导线螺栓固接处镀锡55点温计镀银70点温计电阻元件待定点温计绝缘导线外表处20点温计7、设备报警后，欲解除报警，关断主电路接通及控制电路接通旋钮即可。8、不能用兆欧表摇测本装置设备的绝缘强度，如需要时用万用表测量。9、如需要更换某部件时，需参照原来的规格和型号，保持线路原有性能。六、使用方法1、将三相四线制380V交流电压的U、V、W三相接至交流接触器KM1上，零点接在接线柱N上。2、被控电机的起动与停止只能由本设备的开关控制，不得在输出线中另加开关，控制电机起动。3、接通标有“控制电源”的主令开关SA1，控制电源接触器KM2吸合，控制电源接通，插件均得电。4、接通标有“主电路接通”的主令开关SA2，主接触器KM1吸合，整流变压器B1得电并将三相交流电送至整流桥，励磁电源得电。5、按下标有“给定回路接通”按钮SB2，给定回路继电器KA1吸合，给定回路电源接通。6、顺时针旋转“电压给定”电位器，电机起动并工作于给定转速。7、按“给定回路断开”按钮，给定器电源切断，电机停车。8、关断“主电路接通”，主令开关SA2，KM1断开，切断主电路电源。9、关断控制电源主令开关SA1，KM2失电，切断控制电路电源。在主令开关SA1上并联了KM1的常开触点，以保证主电路接通后控制电路，不可断电；在主令开关SA2回路上串联了KM2的常开触点，用以保证只有在控制电路得电后，主电路方可得电；在给定回路中串联了KM1的常开触点，用以保证主电路得电后，给定回路才可接通。七、调试与整定设备在出厂时均经过系统调整，符合技术条件，使用前一般无需调整，若因搬运或久置，使电位器锁紧螺母，松动及某些部位接触不实而影响正常工作时，如需复调可参照下述步骤进行。1、WYD（电源板）调试电源板主要由D1D12十二个二极管组成的桥式整流电路，滤波后给LM7815和LM7915集成稳压器提供电源，其输出为各控制板及脉冲变压器，过流继电器提供电源。调试时可参照控制盒后视图检查200号线对227、228、229、230、231、232号线应为交流17V电压，可用万用表检测其前面板S4测试点对S1测试点应为24V直流电，对S2测试点应为+15V直流电，对S3测试点应为-15V直流电，同时前面板的三个发光二极管应正常发亮。（注意：在电源板正常的情况下才允许插入其他控制板）。2、TJD（调节板）调试调节板是控制电路的核心，它主要由零速封锁电路给定积分电路、I调节电路、保护延时电路等组成。11W1：正限幅其整定值为最小整流角W2：负限幅其整定值为最小逆变角W3：截流值大小调整W4：过流值大小调整W5：过流值设定S1：电压给定值测试点 S2：PI调节器输出值测试点S3：过流值测试点S4：截流值测试点W6：给定积分值调整3、CFD（触发板）调试触发板主要为可控硅提供双窄脉冲。W1：斜率（U相的斜率）W2：斜率（V相的斜率）W3：斜率（W相的斜率）W4：U偏（可控硅的初相角）S1：斜率值S2：斜率值S3：斜率值S4：U偏值4、YGD（隔离板）调试隔离板主要是使主电路和控制电路之间不存在电气的联系。W1：电压反馈值调整 S1：电压反馈值测试点八、附图主电路及继电保护装置原理图控 制 盒 前 视 图 调节原理及使用说明（双闭环系统）该调节板主要作用是使速度及电流实现无静差。即双闭环无静差系统。其组成主要分为两大部分：零速封锁及PI调节电路多种故障保护电路。下面就这两部分进行详细分析：一、零速封锁及PI调节电路 ：这部分电路也由两小部分组成； 1、零速封锁电路 主要由运算放大器：A1、A2；稳压管Z1；三极管T1、T2；二极管D11及结形场效应管T3等组成。其作用如下：当给定电压Ugn与反馈电压Ufn的绝对值都小于0.7 V时，（其值与电阻R8、R9、R10、R11、R4、R5、R6等有关具体大小，请参考运放的应用等书籍）运放A1、A2的输出均为高电平，此时三极管T1导通，T2的基极为低电平，三极管T2导通，+15V加到场效应管的栅极上（使其导通）封锁转速调节器，使转速调节器输出电压为0V，（即S2点）。由此可见此电路的作用是当输入与转速反馈电压接近零时，封锁住转速调节器ASR，以避免停车时各调节器零漂引起可控硅整流电路有输出电压造成电机爬行等不正常现象。当给定电压Ugn和反馈电压Ufn中，有一个数值其绝对值大于0.2 V时，则运算放大器A1、A2的输出就有一个为低电平，此时三极管T1与T2均为截止状态，-15V加到场效应管栅极，场效应管T3处于夹断状态，速度调节器可正常工作。当栅极从-15V时变为+15V时，（即从夹断到导通）时，会延时100ms左右，其延时时间长短取决于R23和C1充电回路常数。2、调节器部分速调节器ASR部分其作用是把给定信Ugn与反馈信号Ufn进行比例积分运算,通过运算放大器A3使输出量(S2点)按某种预定的规律变化. （PI调节器）即电阻SRF 100K（无静差） C4 0.47u （P调节器） SRF 100k（有静差） （I调节器） C4 0.47（无静差）电流调节器ACR部分电流调节器的作用与速度调节器ASR的作用类似，它把转速调节器ASR的输出信号部分与电流反馈信号+Ufi进行比例积分运算。在系统中起到维持电流恒定的作用，并保证在过渡过程中维持最大电流不变以缩短转速的调节过程。二、故障保护电器其主要作用及当系统出现如：主电路缺相（Qx信号），热继电器保护（FR信号-15v）及主电路过流时，向电流调节器发出推信号，及延时断开主电路，使主电路断电。正常时W6的中间点应设定一个基准电位。电压比较器LM311的输出为低电平，电路处于非保护状态。1、当主电路中电流Id过大，熔断器FU中有任意一个损坏时，缺相信号到来，见图1-1C1、C2、C4电容值相同。误差不大于5%C1、C2、C3的中性点n将产生个1/2线电压的电压值，其电压通过变压器B2，感应到副边，经过二极管D20整流后CJ1延时，R46、R43分压后和W6点基准电位进行比较,当其绝对值大于W6点电位时LM311的输出为高电平，D触发器Q端（1角）为高电平，输入到电流调节器ACR，使其输出为min（推），当D触发器Q端（1角）为高电平时，电容C12被电阻R60充电（延时），当电容C12充到S端的阀值时，Q（第二个D触发器）输出低电平，三极管T4导通，SCR门极得到一个高电平，SCR导通记忆，断开主电路KM。2、FR过热信号（未用）3、主电路过电流时，其大小由W5控制。二、系统调试1、控制板通电前，一定检查所安装焊接的器件是否与图纸一致。焊接点有无短路及虚焊现象，导线连接是否正确。2、限副值翻转电压的调试ASR正限幅其值应为ASR+（W1）=Id 注：是电流反馈系数,W7整定，Id主电路电流。ASR负限幅其值应为|ASR-（W2）|=ASR+（W1）ASR输出限幅值，其数值视调节器的结构而定，在运算放大器工作电压15v的情况下，ASR的输出限幅值取410v为宜，电路中其值为4v。电器调节器ACR的正负限幅值的作用是限定系统的最小整流min角和最小逆变角min，其大小与触发电路的形式有关，在本拖动柜中其值为+4、-2V。给W6一个翻转电位，其值一般定为6v。3、通电调试（带电阻性负载）（开环）通过跳线开关K1，将调节板处于开环位置，接通控制电路，主电路及给定回路后，从零缓慢调节给定电位器，电枢电压应从0v300v线性可调，调节增大负载到1/4额定电流值