《电力拖动自动控制系统》周渊深(实验与课程设计).docx
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1、8交直流调速系统试验与课程设计8.1 调速系统试验概述调速系统是一门实践性很强的课程,试验是本课程必不行少的重要环节,在学习了调速系统的理论学问后,必需通过确定数量的试验才能更清楚地把握调速系统的组成和本质。本章列出了 9 个交直流调速系统试验,可依据状况选做局部。有些综合性、设计性试验,建议安排在有关专业实习中进展。本试验指导书内容是以浙江大学某公司生产的DKSZ-1 型变流技术及自控系统试验装置为根底编写的,所列试验均已进展过试做。一、预习要求试验之前应做好预习,要求做到:1、试验前应复习课程的有关章节,生疏有关理论学问,阅读与试验相关的试验装置的介绍。2、认真了解试验目的、内容、要求、方
2、法和系统的工作原理,明确试验过程中应留意的问题,有些内容可到试验室比照实物预习如生疏所用仪器设备,抄录被试机组的铭牌参数,选择设备、仪器、 仪表。或者预先做一下仿真试验争论。3、画出试验线路图,明确接线方式,拟出试验步骤,列出试验时所需记录的各项数据表格,算出要求事先计算的数据。4、试验分组进展,每组 34 人,每个人都必需预习。试验前每人或每组写一份预习报告,各小组在试验前应认真争论一次,确定组长,合理分工,推想试验结果及大致趋势,做到心中有数。二、试验过程每个人在试验过程中必需严峻认真,集中精力,按时完成试验。1、预习检查,严格把关试验开头前,由指导教师检查预习质量包括对本次试验的理解、生
3、疏、预习报告。必需确认已做好了试验前的预备工作方可开头试验。2、分工协作,协调工作每次试验以小组为单位进展。组长负责试验的安排,可分工进展系统接线、启动操作、调整负载、测量转速及其它物理量、数据记录等工作。3、按图接线,力求简明依据拟定的试验线路及选用的仪表、设备,按图接线,力求简洁明白。接线原则是先串联后并联, 首先由电源开头,先接主要的串联电路,例如单相或直流电路,从一极动身,经过主要线路的各仪表、设备,最终返回到另一极。串联电路接好后再把并联支路逐个并上。主回路与把握回路应分清,依据电流大小,主回路选用粗线联接,把握回路选用细线联接,导线的长短要适宜,不宜过长或过短,每个接线柱上的接线尽
4、量不超过三根。接线要牢,不能松动,这样可以削减试验时的故障。4、确保安全,检查无误为了确保安全,线路接好后应相互校对或请指导教师检查,确认无误,征得试验指导教师同意后, 方可合闸通电。5、依据打算,操作测试按试验步骤由简到繁逐步进展操作测试。试验中要严格遵守操作规程和留意事项,认真观看试验中的现象,认真做好数据测试工作,并将理论分析与推想结果相比较,以推断数据的合理性。6、认真负责,完成试验试验完毕,应将记录数据交指导教师批阅,经指导教师认可后才允许拆线,整理现场,并将导线分类整理,仪表工具物归原处。三、试验报告试验报告是试验工作的总结及成果,试验报告必需独立书写,每人一份,试验报告应包括以下
5、几方面内容:1、试验名称、专业班级、组别、姓名、同组同学姓名、试验日期;2、试验用机组,主要仪器、仪表设备的型号和规格;3、试验目的、要求;4、试验所用线路图;5、试验工程、调试步骤、调试结果;6、整理试验数据,注明试验条件;7、画出试验所得曲线或记录波形;8、分析试验中遇到的问题,总结试验心得体会。由于本教材介绍过MATLAB的仿真试验,同学们可与本章的实物试验作一比照。试验一试验装置生疏及其调试方法试验一、试验内容和目的1、主把握屏 DK01 的调试:生疏 DKSZ-1 型电机调速把握系统试验装置主把握屏DK01 的构造及调试法;2、根本把握单元调试: 了解开环、单闭环直流调速系统的原理、
6、组成及主要单元部件的原理; 把握晶闸管-直流调速系统的一般调试过程;3、Uct 不变或 Ud 不变时的直流电动机开环特性的测定:了解电动机开环特性的测定方法;4、转速反响或电流反响的单闭环直流调速系统试验:生疏闭环反响把握系统的根本特性。二、试验设备和器材试验室可供给浙江大学某公司生产的DKSZ-1 型电机调速把握系统试验装置和有关的常用仪器仪表、器材,如:主把握屏DK01、直流电动机-直流发电机-测速发电机组、DK02、DK03、DK15组件挂箱、双臂滑线电阻器、双踪慢扫描示波器、万用表等。试验者可依据需要选用。三、参考试验线路和组成部件1、参考试验线路和原理图 8-1 是单闭环直流调速系统
7、原理图。在转速反响的单闭环直流调速系统中,将测速发电机电压信号接至速度调整器的输入端,与负的给定电压相比较,转速调整器的输出用来把握整流桥的触发装置,从而构成转速反响的单闭环直流调速系统。将电流互感器检测出的电压信号作为反响信号构成电流反响的单闭环直流调速系统。2、参考试验线路构成部件G-给定器、DZS-零速封锁器、ASR-速度调整器、ACR-电流调整器、GT-触发装置、FBS-速度变换器、FA-过流保护器、FBC-电流变换器、AP1-组脉冲放大器。四、预习要求图 8-1单闭环直流调速系统原理图阅读教材中有关晶闸管-直流电动机调速系统、闭环反响把握系统的内容;依据参考试验线路画出试验系统的具体
8、接线图,并了解各把握单元在系统中的作用。五、建议的试验方法和步骤一主把握屏调试及开关设置1、翻开电源总开关,观看各指示灯及电压表指示是否正常。2、将主把握屏电源板右侧面板上的“调速电源选择开关” 拨至“直流调速”档。“触发电路脉冲指示”应显示“窄”;“桥工作状态指示”应显示“其它”,如不满足这些要求 ,则可翻开主把握屏的后盖,拨动触发装置板GT 及组脉冲放大器板AP2 上的钮子开关,使之符合上述要求 。3、触发电路的调试方法可用示波器观看触发电路单脉冲、双脉冲是否正常,观看三相的锯齿波并调整 A、B、C 三相的锯齿波斜率调整电位器,使三相锯齿波斜率尽可能全都;观看 6 个触发脉冲, 应使其间隔
9、均匀,相互间隔 60。b4、将转速给定电位器的输出 Ug 直接接至触发电路把握电压 Uct 处,调整偏移电压 U ,使 Uct=0时,=9065、将面板上的Ublf 端接地,将组触发脉冲的6 个开关拨至“接通”,观看正桥VT1 VT ,晶闸管的触发脉冲是否正常。二根本单元部件调试ct1、移相把握电压 U的调整范围确定直接将给定电压 Ug 接入移相把握电压 Uct 的输入端,整流桥接电阻负载,用示波器观看 ud 的波形。当 Uct 由零调大时,ud 随 Uct 的增大而增大,当 Uct 超过某一数值 Uct时,ud 消灭缺少波头的现象,这时 Ud 反而随 Uct 的增大而削减。一般可确定移相把握
10、电压的最大允许值Uct.max=0.9 Uct,即 Uct 的允许0 U调整范围为。ct.max2、调整器的调整(1) 调整器的调零。将调整器输入端接地,将串联反响网络中的电容短接,使调整器成为比例 调整器。将零速封锁器DZS上的钮子开关拨向“解除”位置,把 DZS 的“3”端接至 ACR 的“8”端 或ASR 的“4”端,使调整器封锁而正常工作,调整面板上的调零电位器RP4,用万用表的 mV 档测量,使调整器的输出电压为零。厂内已调整好,试验时不用再调。21(2) 正、负限幅值的调整。将调整器输入端的接地线和反响电路短接线去掉,使调整器成为比 例积分PI调整器,然后将转速给定电位器的输出“1
11、”端接到调整器的输入端,当加正给定时,调整负限幅电位器 RP ,使之输出电压为零或调至最小;当调整器输入端加负给定时,调整正限幅电位器 RP ,使正限幅值符合试验要求看脉冲,使 =0或趋近于 0并保证脉冲完整。在本试验中,电流调整器和速度调整器的输出正限幅均为U本试验台约为左右,输出负限幅均调至零。9Vct.max三Uct不变时直流电机开环特性的测定1、把握电压 Uct 由转速给定电位器的输出 Ug 直接接入,直流发电机接负载电阻 RG。2、渐渐增加给定电压 Ug,使电机起动、升速;调整 Ug 和 RG,使电动机电流 Id=Ied,转速 n=nn。3、转变负载电阻 RG,即可测出 Uct 不变
12、时的直流电机开环外特性 n=f(Id),记录于下表中。n(r/min) Id(A)表 8-1Uct 不变时的直流电机开环机械特性 n=f(Id)四U d 不变时的直流电机开环特性的测定G1、把握电压 Uct 由转速给定电位器的输出 Ug 直接接入,直流发电机接负载电阻 R 。Gn2、渐渐增加给定电压 Ug 使电机起动、升速;调整 Ug 和 R ,使电动机电流 Id=Ied,转速 n=n 。Gct3、转变负载电阻 R ,同时保持 Ud 不变可通过调整 U来实现,测出 Ud 不变时的直流电机开环外特性 n=f(Id),记录于下表中。n (r/min)Id(A)表 8-2Ud 不变时的直流电机开环机
13、械特性 n=f(Id)五转速反响的单闭环直流调速系统按图 8-1 接线,在本试验中,给定电压Ug 为负给定,转速反响电压为正电压,速度调整器接成比例(P)调整器。起动前将速度变换器FBS 上的RP1 居中。Gg调整给定电压 Ug 和直流发电机负载电阻 R ,使直流电动机运行在额定点,固定 U =5V由轻载至满载调整直流发电机的负载留意电机不能过载,记录电动机的转速n 和电枢电流 Id 于下表中。n(r/min) Id/A表 8-3转速反响时的直流电机闭环机械特性 n=f(Id)六电流反响的单闭环直流调速系统按图 8-1 接线,在本试验中,给定电压 Ug 为负给定,电流反响电压为正电压,电流调整
14、器接成比例P调整器。起动前将电流变换器FBC 上的RP1 顺时针到底。g调整给定电压 Ug 和直流发电机负载电阻 RG,使直流电动机运行在额定点。固定U ,由轻载至满载调整直流发电机的负载,记录电动机的转速n 和电枢电流 Id 于下表中。n(r/min) Id(A)表 8-4电流反响时的直流电机闭环机械特性 n=f(Id)六、试验报告1、依据试验数据,画出 Uct 不变时的直流电动机开环机械特性;2、依据试验数据,画出 Ud 不变时的直流电动机开环机械特性;3、依据试验数据,画出转速反响的单闭环直流调速系统的机械特性;4、依据试验数据,画出电流反响的单闭环直流调速系统的机械特性;5、比较以上各
15、种机械特性,并作出解释和试验结果分析。七、留意事项21、单元调试时,严禁合主电源,不让调的电位器不能任凭调如:FBC+FA 上的过流保护用电位器 RP ;2、双踪慢扫描示波器的两个探头的地线通过示波器外壳接地,故在使用时,必需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;3、系统开环运行时,不能突加给定电压而起动电机,应由零渐渐增加给定电压,避开电流冲击;4、试验时,可先用电阻作为整流桥的负载,待电路正常后,再换接电动机负载;在调整滑线变阻器时,要两并联滑线变阻器要同步滑,以免烧坏。5、在接反响信号时,给定信号的极性必需与反响信号的极性相反,以实现负反响。6、直流电动机的起动和停机挨
16、次要正确。7、试验过程中,一旦遇到特别状况应准时切断电源,停机检查,待故障排解前方可连续试验。试验二晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定试验一、试验内容和目的1、试验内容(1) 测定晶闸管直流调速系统主回路总电阻值R;(2) 测定晶闸管直流调速系统主回路总电感值L;(3) 测定直流电动机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量 GD2;L(4) 测定晶闸管直流调速系统主回路电磁时间常数T ;m(5) 测定直流电动机电势常数 Ce 和转矩常数 C ;(6) 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T ;(7) 测定晶闸管触发及整流装置特性Udm= f (U) ;ct(8) 测定测速发电机特性UTG2、试
17、验目的= f (n) 。把握晶闸管直流调速系统有关部件参数的测定方法,并将试验测得的数据与教材第2 章阅历公式计算所得到的参数进展比较。二、试验设备和器材试验室可供给 DKSZ-1 型电机调速把握系统试验装置和有关的常用仪器仪表、器材,如:主把握屏 DK01、直流电动机-直流发电机-测速发电机组、DK02 组件挂箱、双臂滑线电阻器、双踪慢扫描示波器、直流电压表、直流电流表、万用表等。试验者可依据需要选用。三、参考试验线路和组成部件参考试验线路如图 8-2 所示.在本试验中,整流装置的主电路为三相桥式电路,把握电路可直接由给定电压 U 作为触发器的移相把握电压 U ,转变 U 的大小即可转变把握
18、角,从而获得可调的直流gctg电压和转速,以满足试验要求。试验系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机- 发电机组等组成。四、建议的试验方法和步骤图 8-2参考试验线路一电枢回路总电阻 R 的测定。电枢回路的总电阻 R 包括电机的电枢电阻 R 、平波电抗器的直流电阻 RaL及整流装置的内阻 R ,n即:R= Ra+RL+Rn为测出晶闸管整流装置的电源内阻,可承受伏安比较法来测定电阻,其试验线路如图8-3 所示。将变阻器 R 、R12图 8-3伏安比较法试验线路图S接入被测系统的主电路,测试时电动机不加励磁,并使电机堵转。合上开关 、12gded2edS ,调整 U 使 U 在3
19、0%70%U范围内,然后调整 R 使电枢电流在80%90%I范围内,读取电流表A 和电压表V 的数值为 I 、U ,则此时整流装置的抱负空载电压为U= I R + U211d 011调整 R1使之与 R2的电阻值相近,拉开开关S2在 Ud=Ud0的条件下读取电流表A、电压表V2 的数值 I 、U2,则U2d 0= I R + U22U- U21求解上两式,可得电枢回路总电阻R =I- I12U / - U /12如把电机电枢两端短接,重复上述试验,可得R+ R=Lnn则电机的电枢电阻为 Ra=RRL+R I / - I / 12同样,短接电抗器两端,也可测得电抗器直流电阻R 。L二电枢回路电感
20、 Ls 的测定电枢回路总电感包括电机的电枢电感 Ls、平波电抗器电感 Ld 和整流变压器漏感 L ,由于 LT 数值T很小,可以无视,故电枢回路的等效总电感为L=Ls+Ld电感的数值可用沟通伏安法测定。试验时应给电动机加额定励磁,并使电机堵转,试验线路如图8-4 所示。图 8-4测量电枢回路电感的试验线路图试验时沟通电压的有效值应小于电机直流电压的额定值,用电压表和电流表分别测出通入沟通电压后电枢两端和电抗器上的电压值 Ud 和 UL 及电流 I,从而可得到沟通阻抗Za 和 ZL和 ,计算公式如下:Z 2 - R2aaZ 2 - R 2LLd,计算出电感值LLs(1) Z= Ud;(2) Z=
21、 UL ;(3)L=;(4) L=aILIs2pfd2pf三直流电动机-发电机-测速发电机组的飞轮惯量 GD2 的测定电力拖动系统的运动方程式为T - T= GD2 dndn0 dteL375dt电机空载自由停车时,T =0,T=T ,则运动方程式为T= - GD2 dn ,从而有,eL00375dtGD2 = 375T式中,GD2 的单位为N.m2。PdnT 可由空载功率 P 单位为W求出: P = UI- I 2 R ;T= 9.55 0 。可以从自由停车000d000ndt时所得的曲线n = f (t) 求得,试验线路如图 8-5 所示。图 8-5测定 GD2时的试验线路图电动机M 加额
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