直流调速系统实验指南

EL-DS-Ⅲ型电气控制系统综合实验台V3.1北京精仪达盛科技有限公司2005年5月实验注意事项·1·EL－DS－Ⅲ型电气控制综合实验系统·直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司@techshine.com实验注意事项（一）“综合实验台”及其挂箱初次使用或较长时间未用时，实验前务必对“实验台”及其挂箱进行全面检查和单元环节调试。（二）实验前，务必设置“工作模式选择”开关（直流调速、交流调速、电力电子、高级应用），并按下表正确选择主变压器二次侧相电压，认真检查各开关和旋钮的位置以及实验接线是否正确，经教师审核、检查无误后方可开始实验。主变压器二次侧抽头输出电压及其适用范围转换开关SC位号321二次电压（线／相）～380／220V220／127V90V／52V适用范围线电压380V鼠笼电机变频调速、调压调速及绕线电机的串级调速。220V直流电动机可逆调速、线电压220V鼠笼电机变频调速与调压调速。110V直流电动机可逆调速（三）出现任何异常，务必立即切除实验台总电源（或按急停按钮）。（四）为防止调速系统的振荡，在接入调节器时必须同时接入RC阻容箱，先设定为1：1的比例状态，实验中按需再行改变阻容值，直至满足要求。（五）本实验台“过流”信号取自“三相电流检测(DD04)”单元。因此，在所有交、直流实验电路中都已接入（DD04）单元，但应经常检查，确保过流保护的完好、可靠。（六）实验过程中，注意监视主电路的过载电流，不超过系统的允许值，并尽可能缩短必要的过载和堵转状态的时间。（七）无“电流闭环”又无“电流截止负反馈”的系统，务必采用“给定积分”输出，否则不可阶跃起动，应从0V缓慢起调。（八）“闭环系统”主控开启前，务必确保负反馈接线正确、各个调节器性能良好、限幅值正确无误。（九）实验前，先将负载给定调到“0”（若用发电机负载则将变阻器开路或置于阻值最大），实验中按需要，逐步增大负载，直至所要求的负载电流。（十）“电流开环”的交流调速系统，给定应接积分输出（Un*2）给出。（十一）双踪示波器”测试双线波形，严防因示波器“双表笔”已共地而引起系统短路。（十二）本“实验注意事项”，适用于采用本实验台的所有实验。任何改接线，首先断电源；一旦有异常，按急停开关。前言·2·EL－DS－Ⅲ型电气控制综合实验系统·直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司@techshine.com前言《直流调速系统实验指南》是本公司主要教学实验设备“EL-DS-III型电气控制系统综合实验台”关于直流调速系统实验的配套资料之一。是根据国内不同层次、不同类型的大学本科、高等专科、中等专业类相应专业的有关教学大纲、教材资料和实验要求，结合本“综合实验台”的基本功能和技术特点，专门聘请“工业电气自动化”方面长期从事专业教学和实验研究的，有丰富教学经验和实验实践的教授、专家编写而成。考虑到本“实验台”技术性能的综合性、灵活性、可塑性及其宽广的适应能力，《直流调速系统实验指南》提供了多个典型教学实验内容，基本函盖了“电力拖动自动控制”直流调速系统从单环到多环、单向到可逆以及脉宽调制（PWM）直流控制方面的有关实验内容。用户单位可根据各自学校和专业的教学层次和专业特点，选择其中若干实验项目。本实验指南不是有关专业的“实验教学大纲”，也非专业教学“教材”，只是相关专业的一种“实验教学”的参考资料，主要供使用本“综合实验台”时的参考，敬请注意。《直流调速系统实验指南》除作为“实验教学”的参考资料外，还可供相关专业本科和专科学生的“课程设计”、“毕业设计”以及硕士研究生和专业教师课题研究的参考，也可供工矿企业有关技术设计和工业运行时的参考。由于《直流调速系统实验指南》作为本“综合实验台”的一种配套资料，“指南”的编写具有一定的局限性和较强的针对性，作为参考资料必定存在众多不足，也由于编写者的水平所限、资料不足和时间紧迫等，诸多不尽人意，缺点、错误之处在所难免，敬请批评、指正。并对参加本“实验指南”的编写、校阅、典型系统及其单元环节的调试人员顺致谢意。北京精仪达盛科技有限公司教学设备资料编写组2005年5月前言·3·EL－DS－Ⅲ型电气控制综合实验系统·直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司@techshine.com目录实验要求与实验报告内容…………………………………………………………1实验一、带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统………………………2实验二、转速、电流双闭环直流调速系统………………………………………10实验三、转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统………………………16实验四、转速、电流、电压三闭环直流调速系统………………………………21实验五、自然环流可逆直流调速系统……………………………………………25实验六、给定和可控环流可逆直流调速系统…………………………………31实验七、逻辑无环流可逆直流调速系统………………………………………39实验八、错位无环流可逆直流调速系统………………………………………47实验九、脉宽调制（PWM）直流调速系统的研究………………………………56附录一：电枢回路R、L参数及时间常数T、Tm的实验测定确良…………64附录二：直流调速系统典型实验电路图………………………………………66附图1－1、带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统驶…………67附图1－2、转速、电流双闭环直流调速系统………………………………68附图1－3、转速、电流、电流变化率三闭环直流调速系统………………69附图1－4、转速、电流、电压三闭环直流调速系统………………………70附图1－5、自然环流可逆直流调速系统…………………………………71附图1－6A、给定环流可逆直流调速系统…………………………………72附图1－6B、可控环流可逆直流调速系统…………………………………73附图1－7A、逻辑无环流可逆直流调速系统………………………………74附图1－7B、逻辑选触无环流可逆直流调速系统…………………………75附图1－8A、错位无环流可逆直流调速系统………………………………76附图1－8B、错位选触无环流可逆直流调速系统…………………………77附图1－9A、转速、电流双闭环控制的PWM直流调速系统……………78附图1－9B、带电流截止负反馈的PWM直流调速系统…………………79附图1－9C、转速、电流双闭环控制的PWM直流调速系统……………80附图1－10、单相脉宽控制器（PWM）原理…………………………81前言·1·EL－DS－Ⅲ型电气控制综合实验系统·直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司@techshine.com实验要求与实验报告内容一、实验要求：（一）实验前做好预习，熟悉相应直流调速系统及其组成单元的工作原理和应用特点，了解引入反馈和特定控制环节的意义和工作原理。（二）实验前认真阅读“实验注意事项”、相应“实验指南”以及相关教材、资料等，完成有关实验参数的设计、计算（机组和综合实验台的有关参数，由实验室提供或实验前到实验室咨询、了解），认真准备好相应实验的思考题，以备正确回答实验指导老师的课前提问。（三）按指定时间、指定地点准时进入实验室参加实验，不迟到、不早退、不无故缺席、不在实验室嬉笑打闹、不随意乱动与本实验无关的其它实验室设备、仪器。实验完毕，认真整理、归还实验设备、仪器，清理好实验现场。（四）熟悉实验内容，认真听取实验指导老师的讲解、指导；勤学多问、胆大心细、勇于探索、不放过任何实验现象；认真完成实验全过程，正确观察现象、记录实验数据、绘制实验曲线。（五）实验后，根据指定实验报告格式，按要求内容，认真、及时完成实验报告，并于指定时间、指定地点及时送达实验室。（六）严格遵守实验须知和实验室安全规范，如有异常及时切断实验电源，并立即报告实验老师。二、实验报告内容：（一）实验名称、目的和主要实验内容。（二）实验电路组成框图，实验系统及其组成环节的作用原理。（三）机组和实验台主要参数，完成系统及其环节有关参数的设计、计算。（四）认真整理实验数据，绘制实验曲线。（五）分析、讨论实验中出现的各类实验现象和故障的原因。（六）实验的收获、体会及改进意见、建议等。实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统·2·EL－DS－Ⅲ型电气控制综合实验系统·直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司@techshine.com实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统一、实验目的1．熟悉单闭环直流调速系统的组成及其主要组成单元的原理与作用。2．学习调速系统单元及系统调试的基本方法及其注意事项。3．分析、研究转速负反馈有静差和无静差直流调速系统的静特性及其特点。4．熟悉“电流截止负反馈”的组成及其在“转速负反馈系统”中的作用。5．分析、研究“带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统”的静、动态特性和电流反馈系数β、截止电压（稳压二极管Vs的稳压值）的整定及其对系统静、动特性的影响。二、实验内容1．调速系统的单元调试及系统静态参数的整定。2．直流电动机开环与闭环系统的静态特性测试。3．分析、研究转速负反馈有静差和无静差直流调速系统的静特性及其特点。4．“带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统”的静特性测试。5．“带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统”的静态精度和动态稳定性的实验与分析6．分析研究电流截止负反馈环节的作用和参数变化对系统特性的影响。三、实验设备与仪器1．综合实验台主体（主控箱）及其主控电路、转速变换（DD02）、电流检测及变换电路变（DD06）、同步变压器（DD05）、负载控制器单元（DD07）等单元以及平波电抗器。2．可控硅主电路挂箱（DSM01）3．触发电路挂箱Ⅱ（DST02）——DT04。4．给定单元挂箱（DSG01）——DG01单元5．调节器挂箱Ⅰ（DSA01）——DA01、DA02单元。6．直流电动机+磁粉制动器+旋转编码器机组。7．慢扫描双踪示波器、数字万用表等测试仪器。8．微机及打印机（存储、演示、打印实验波形，可无，但相应内容省略）。四、实验电路的组成“带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统”是单闭环直流调速系统实验一带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统·3·EL－DS－Ⅲ型电气控制综合实验系统·直流调速系统实验指南北京精仪达盛科技有限公司@techshine.com的典型实例，系统的组成框图如图1－1所示，接线电路见附图1－1。主要由“DG01”、“DA01”、“DT04”、“DSM01”、“DD02”、“DD06”等基本环节组成。该系统简单、实用，在要求不高的场合常见采用。五、实验步骤与方法（一）实验电路连接、检查及调试。1．本实验系统所使用的单元环节，其中“触发器单元GT1（DT04）”和“可控硅主电路（DSM01）”的调试要点和方法见《触发电路挂箱（DST02）使用说明》和《可控硅主电路挂箱（DSM01）使用说明》。“给定及给定积分器（DG01）”见《给定单元挂箱（DSG01）使用说明》，“转速调节器ASR（DA01）”和“零速封锁（DA02）”见《调节器挂箱Ⅰ（DSA01）使用说明》。2．按附图1－1连接系统。确保转速给定和转速、电流反馈极性正确合理，转速、电流反馈系数α、β调至最大（将转速和直流电流变换单元DD02、DD06的输出电位器顺时针调至最大）；“工作模式选择”开关置“直流调速”档；给定单元（DG01）的极性开关S1、阶跃开关S2拨向上方，并调整正、负给定电位器使输出为0。3．将转速调节器ASR输入端子Un和Ui1的转速和电流负反馈输入改为接晶闸管主电路BIDD06g1g6~DT04DA01UctＬK