实验二 单闭环直流调速系统实验

实验二 单闭环直流调速系统实验一、实验目的(1)了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DJK01电源控制屏DJK02晶闸管主电路DJK02-1

备 注磁电源”等几个模块。该挂件包含“触发电路”,“正桥功放”，“反桥功放”等几个模块。DJK04电机调速控制实验I “速度变换“电流反馈与过流保护”等几个模块。DJK08DD03-2电机导轨﹑测速发电 或者“DD03-3电机导轨﹑光码盘机及转速表 速系统及数显转速表”DJ13-1直流发电机DJ15直流并励电动机D42 三相可调电阻慢扫描示波器 自备11 11 万用表自备三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相UCt发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。电机的转速随给定电压变化，比例调PI(比例积电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。信号加到“电流调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较，经放大后，得到移相控制电压U，控制整流桥的“触发电路”，改变“三相全控整流”Ct的电压输出，从而构成了电流负反馈闭环系统。电机的最高转速也由电流调节器的输出限幅所决定。同样，电流调节器若采用P（比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI(比例积分)调节。当“给定”恒定时，闭环系统对电枢电流变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。电流反馈与过流保护I 三相电源输出电流反馈与过流保护- - ．图5-7 转速单闭环系统原理图三三相电源输出图5-8 电流单闭环系统原理图四、实验内容学习DJK01“(2)DJK04上的基本单元的调试。U不变时直流电动机开环特性的测定。ctUd(6五、预习要求闭环反馈控制系统的内容。掌握调节器的工作原理。在调速系统中的作用。载?六、实验方法DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试①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。②将③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。④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。g⑤将DJK04U直接与DJK02-1上的移相控制电压将给定开关S（即U=0），DJK02-1上的偏移电压电位器，g2 ct用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔”VT1的输出波形，使α=120°。⑥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，g此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。⑦将DJK02-1面板上的U

端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正lf桥触发脉冲输出”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。U不变时的直流电机开环外特性的测定ctDJK02-1U由DJK04Uct g d上200mH，将给定的输出调到零。②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g启动并使转速n达到1200rpm。③改变负载电阻R的阻值，使电机的电枢电流从I直至空载。即可测出ed在U不变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：ct dn（rpm）In（rpm）Id（A）Ud不变时直流电机开环外特性的测定①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，ct gL用DJK02上200mH,将给定的输出调到零。d②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，使电动机启动并达到1200rpm。g③改变负载电阻R，使电机的电枢电流从I直至空载。用电压表监视三ed相全控整流输出的直流电压U,保持U不变(通过不断的调节DJK04上“给定”d d电压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g d d于下表中：n（rpm）In（rpm）Id（A）基本单元部件调试①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g ct相全控整流”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d g调大时，U将随给定电压的增大而增大，当U超过某一数值U＇时，U 的波d g g d形会出现缺相现象，这时U反而随U的增大而减少。一般可确定移相控制电d g压的最大允许值为U

=0.9U＇，U的允许调节范围0～U 。如果我们ctmax g g ctmax，把输出限幅定为U 的话 则“三相全控整流”输出范围就被限定，不会工，ctmax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：gUU＇gU =0.9U＇ctmaxg将给定退到零，再按“停止”按钮，结束步骤。②调节器的调整A将DJK04DJK08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PRP3，将DJK04DJK08中的可调电阻13K“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。B、正负限幅值的调整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电位器DJK08中的可调电容0.47uF比例积分）DJK04C、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g ct出接电阻负载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dRP1，使得负载电流I=l.3AIU=6V，这时的电流反馈系数βd f fi=U/I=4.615V/A。fi dD、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g ct全控整流”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，这时的转速反馈系数α=U/n=0.004V/(rpm)。fn fn转速单闭环直流调速系统①按图5-7DJK04的“给定”电压U为负给定，转速g比例）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。d②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g转速接近n=l200rpm。③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d转速n，直至I=I，即可测出系统静态特性曲线n=f(I)。d ed dn（rpm）n（rpm）I（A）d电流单闭环直流调速系统①按图5-8U为负给定，电流反馈为正电压，将g“电流调节器”接成比例比例积分）调节器。直流发电机接负载电阻R，L用DJK02上200mH，将给定输出调到零。d②直流发电机先轻载，从零开始逐渐调大“给定”电压U，使电动机转g速接近n=l200rpm。③由小到大调节直流发电机负载II=I，d d ed即可测出系统静态特性曲线n=f(I)。n（rpm）In（rpm）I（A）d七、实验报告根据实验数据，画出U不变时直流电动机开环机械特性。ct根据实验数据，画出Ud(4(5)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?调节什么元件能改变转速反馈的强度?什么影响？九、注意事项电位的两个点上，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