電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)-運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：實(shí)驗(yàn)二 單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)二 單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備四、實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。(2)掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的一般調(diào)試過程。(3)認(rèn)識(shí)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的基本特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)DJK04上的基本單元的調(diào)試。(2)Uct不變時(shí)直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)特性的測定。(3)Ud不變時(shí)直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)特性的測定。(4)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 交流電壓表交流電流表總開關(guān)上電按鈕停電按鈕直流電壓表直流電流表交流輸出勵(lì)磁電源平波電抗器直流電壓表直流電流表給定主回路不可以使用控制回路的可調(diào)電阻保險(xiǎn)絲可能燒掉，導(dǎo)

2、致回路電流為零，請先用萬用表確認(rèn)電阻可調(diào)。Stop/Run按鈕讀取屏幕數(shù)據(jù)測電流時(shí)需要更換表筆插口連接給定連接轉(zhuǎn)速變換輸出四、實(shí)驗(yàn)原理 為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)(包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng))。對調(diào)速指標(biāo)要求不高的場合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對調(diào)速指標(biāo)較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋，電流反饋，電壓反饋等。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)使用較多。本次實(shí)驗(yàn)也是采用轉(zhuǎn)速單閉環(huán)。 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)實(shí)驗(yàn)是將反映轉(zhuǎn)速變化的電壓信號作為反饋信號，經(jīng)“轉(zhuǎn)速變換”后接到“速度調(diào)節(jié)器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較經(jīng)放大后，得到移相控制電壓Uct，用作控制整流橋的“觸發(fā)

3、電路”，觸發(fā)脈沖經(jīng)功放后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變“三相全控整流”的輸出電壓，這就構(gòu)成了速度負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨給定電壓變化，電機(jī)昀高轉(zhuǎn)速由速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅所決定，速度調(diào)節(jié)器采用P（比例）調(diào)節(jié)對階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差，要想消除上述誤差，則需將調(diào)節(jié)器換成PI(比例積分)調(diào)節(jié)。這時(shí)當(dāng)“給定”恒定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)對速度變化起到了抑制作用，當(dāng)電機(jī)負(fù)載或電源電壓波動(dòng)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。 在本實(shí)驗(yàn)中DJK04上的“調(diào)節(jié)器I”做為“速度調(diào)節(jié)器”和“電壓調(diào)節(jié)器”使用。五、實(shí)驗(yàn)步驟(1)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 （上次實(shí)驗(yàn)已經(jīng)調(diào)過，可不用再調(diào)）打開DJK01

4、總電源開關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。 將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。 用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號輸出”端和DJK02-1“三相同步信號輸入”端相連,打開DJK02-1電源開關(guān)，撥動(dòng) “觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。 觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測孔左側(cè)），使三相鋸齒波斜率盡可能一致。 將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK0

5、2-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號和“雙脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使=120(注意此處的表示三相晶閘管電路中的移相角，它的0是從自然換流點(diǎn)開始計(jì)算，而單相晶閘管電路的0移相角表示從同步信號過零點(diǎn)開始計(jì)算，兩者存在相位差，前者比后者滯后30)。 適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測到單窄脈沖和雙窄脈沖。 用 8芯的扁平電纜，將 DJK02-1面板上“觸發(fā)脈沖輸出”和“觸發(fā)脈沖輸入”相連，使得觸發(fā)脈沖加到正反橋功放的輸入端。 將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端

6、和DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 n(rpm)Id(A)(2)Uct不變時(shí)的直流電機(jī)開環(huán)外特性的測定 按下圖接線，DJK02-1上的移相控制電壓Uct由DJK04上的“給定”輸出Ug直接接入，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上200mH，將給定的輸出調(diào)到零。 先閉合勵(lì)磁電源開關(guān)，按下DJK01“電源控制屏”啟動(dòng)按鈕，使主電路輸出三相交流電源，然后從零開始逐漸增加“給定”電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)慢慢啟動(dòng)并使轉(zhuǎn)速n達(dá)到1200rpm。 改變負(fù)載電阻R的阻值，使電動(dòng)

7、機(jī)的電樞電流從空載直至Ied。即可測出在Uct不變時(shí)的直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)外特性n = f(Id)，測量并記錄數(shù)據(jù)于下表：(3)Ud不變時(shí)直流電機(jī)開環(huán)外特性的測定控制電壓Uct由DJK04的“給定”Ug直接接入，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上200mH,將給定的輸出調(diào)到零。 按下DJK01“電源控制屏”啟動(dòng)按鈕，然后從零開始逐漸增加給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并達(dá)到1200rpm。 改變負(fù)載電阻R，使電動(dòng)機(jī)的電樞電流從空載直至Ied。用電壓表監(jiān)視三相全控整流輸出的直流電壓Ud，在實(shí)驗(yàn)中始終保持Ud不變(通過不斷的調(diào)節(jié)DJK04上“給定”電壓Ug來實(shí)現(xiàn))，測出在Ud不變時(shí)直流電動(dòng)機(jī)的開環(huán)外特

8、性n = f(Id)，并記錄于下表中： 五、實(shí)驗(yàn)步驟 n(rpm)Id(A) 五、實(shí)驗(yàn)步驟 UdUdmax=0.9UdUctmax= Ug(4)基本單元部件調(diào)試 移相控制電壓Uct調(diào)節(jié)范圍的確定 直接將DJK04“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”輸出接電阻負(fù)載R，用示波器觀察U d的波形。當(dāng)給定電壓Ug由零調(diào)大時(shí)， Ud將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值時(shí)，此時(shí)Ud接近為輸出昀高電壓值Ud，一般可確定“三相全控整流”輸出允許范圍的昀大值為Udmax=0.9Ud，調(diào)節(jié)Ug使得“三相全控整流”輸出等于Udmax，此時(shí)將對應(yīng)的Ug的電壓值記錄下來

9、，Uctmax= Ug，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0Uctmax。如果我們把輸出限幅定為U ctmax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會(huì)工作到極限值狀態(tài)，保證六個(gè)晶閘管可靠工作。記錄Ug于下表中： 將給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。 調(diào)節(jié)器的調(diào)整 A 、調(diào)節(jié)器的調(diào)零 將DJK04中“調(diào)節(jié)器I”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻40K接到“調(diào)節(jié)器I”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“調(diào)節(jié)器I”成為P (比例)調(diào)節(jié)器。用萬用表的毫伏檔測量“調(diào)節(jié)器I”的“7”端的輸出，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，使之輸出電壓盡可能接近于零。 B、 正負(fù)限幅值的調(diào)整 把“

10、調(diào)節(jié)器I”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器I成為PI (比例積分)調(diào)節(jié)器，將“調(diào)節(jié)器I”的所有輸入端的接地線去掉，將DJK04的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器I的“3”端。當(dāng)加+5V的正給定電壓時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓盡可能接近于零；當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加-5V的負(fù)給定電壓時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，使調(diào)節(jié)器I的輸出正限幅為Uctmax。 C、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定 按圖2-2接線，直接將“給定”電壓Ug接DJK02-1上的移相控制電壓Uct的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，Ld用DJK02上的200mH，輸出給定調(diào)到零

11、。 按下啟動(dòng)按鈕，接通勵(lì)磁電源，DJK04的“給定”電壓Ug為負(fù)給定，從零逐漸增加給定值，使電機(jī)提速到n =1500rpm時(shí)，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速變換”上轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得該轉(zhuǎn)速時(shí)反饋電壓Ufn=6V，這時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)=Ufn/n=0.004V/(rpm)。五、實(shí)驗(yàn)步驟 五、實(shí)驗(yàn)步驟 (5)轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 在本實(shí)驗(yàn)中，DJK04的“給定”電壓Ug為負(fù)給定，轉(zhuǎn)速反饋為正電壓，將“調(diào)節(jié)器I”接成P（比例）調(diào)節(jié)器或PI（比例積分）調(diào)節(jié)器。直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上200mH，給定輸出調(diào)到零。直流發(fā)電機(jī)先輕載，從零開始逐漸調(diào)大“給定”電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近n=l200rp

12、m。由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載R，測出電動(dòng)機(jī)的電樞電流I d，和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，直至I d=Ied（額定電流），即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n =f(Id)。n(rpm)Id(A)六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)觀測兩路信號，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個(gè)探頭的地線不能同時(shí)接在同一電路的不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測量的順利進(jìn)行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個(gè)問題。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號時(shí)，必須在被測電路上找到這兩個(gè)信號的公共點(diǎn)，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測信號，只有這樣才能在示波器上同時(shí)觀察到兩個(gè)信號，而不發(fā)生意外。 (2)電機(jī)啟動(dòng)前，應(yīng)先加上電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁，才能使電機(jī)啟動(dòng)。在啟動(dòng)前必須將移相控制電壓調(diào)到零，使整流輸出電壓為零，這時(shí)才可以逐漸加大給定電壓，不能在開環(huán)或速度閉環(huán)時(shí)突加給定，否則會(huì)引起過大的啟動(dòng)電流，使過流保護(hù)動(dòng)作，告警，跳閘。 (3)通電實(shí)驗(yàn)時(shí)，可先用電阻作為整流橋的負(fù)載，待確定電路能正常工作后，再換成電動(dòng)機(jī)作為負(fù)載。 (4)在連接反饋信號時(shí)，給定信號的極性必須與反饋信號的極性相反，確保為負(fù)反饋，否則會(huì)造