实验一不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 一.实验目的 1.研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。 2.研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。 3.学习反馈控制系统的调试技术。 二.预习要求 1.了解速度调节器在比例工作与比例一积分工作时的输入一输出特性。 2.弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。 三.实验线路及原理 见图2-1. 1)电源控制屏位于NMCL-32/MEL-002T等 2)L平波电抗器位于NMCL-331 3)Rd可调电阻位于NMEL-O3/4或NMCL-03等 4)G给定(Ug)位于NMCL-31或NMCL-31A或SMCL-01调速系统控制单中 5)Uct位于NMCL-33或NMCL-33F中 6)触发电路及晶闸管主电路位于NMCL-33或NMCL-33F中 7)ACR,ASR位于NMCL-18中 8)TG指光电编码器与电机导轨同轴连接 9)转速显示及输出位于电机导轨上或NMEL-13AWF/C中 10)直流电机励磁电源位于NMCL-32或NMEL-18/2中 11)负载用M01电机或测功机(NMEL-13A) 12)M电机采用M03电机
实验一 不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究 一．实验目的 1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。 2．研究直流调速系统中速度调节器 ASR 的工作及其对系统静特性的影响。 3．学习反馈控制系统的调试技术。 二．预习要求 1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。 2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。 三．实验线路及原理 见图 2－1。 1) 电源控制屏位于 NMCL-32/MEL-002T 等 2) L 平波电抗器位于 NMCL-331 3) Rd 可调电阻位于 NMEL-03/4 或 NMCL-03 等 4) G 给定（Ug）位于 NMCL-31 或 NMCL-31A 或 SMCL-01 调速系统控制单中 5) Uct 位于 NMCL-33 或 NMCL-33F 中 6) 触发电路及晶闸管主电路位于 NMCL-33 或 NMCL-33F 中 7) ACR，ASR 位于 NMCL-18 中 8) TG 指光电编码器与电机导轨同轴连接 9) 转速显示及输出位于电机导轨上或 NMEL-13A/F/C 中 10) 直流电机励磁电源位于 NMCL-32 或 NMEL-18/2 中 11) 负载用 M01 电机或测功机（NMEL-13A） 12) M 电机采用 M03 电机
触发电路及晶 调速系统控制单元 何管主同响 调速系统控制单元 ASR(转速调节器) 脉冲移相拉制 低压单元 G给定 0-- 味冲放大控电路 S零速封锁器 0 blf FS速度变换圈 +FA(电流反馈 124 及过流保护) 发电路及品 闲管主回路 有虚电流表 电源控制屏 流电机 酸电 直流电机 转速到 行磁电湖 图2-1 四.实验设备及仪表 1.教学实验台主控制屏。 2.触发电路及晶闸管主回路组件 3.负载组件 4.电机导轨及测速发电机) 5.直流电动机 6.双踪示波器 7.万用表 五.注意事项 1.直流电动机工作前，必须先加上直流励磁。 2.接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时 针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF)。 3.测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值(1A)。 4.三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 5.系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug起动电机。 6.改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给 定为零。 7.双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地 线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故
图 2－1 四．实验设备及仪表 1．教学实验台主控制屏。 2．触发电路及晶闸管主回路组件 3．负载组件 4．电机导轨及测速发电机） 5．直流电动机 6．双踪示波器 7．万用表 五．注意事项 1．直流电动机工作前，必须先加上直流励磁。 2．接入 ASR 构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把 ASR 的 RP3 电位器逆时 针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR 的“5”、“6”端接入可调电容（预置 7μF）。 3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。 4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。 5．系统开环连接时，不允许突加给定信号 Ug起动电机。 6．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给 定为零。 7．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地 线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故
六.实验内容 1.移相触发电路的调试（主电路未通电） (a)上实验台总电空气开关。用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔， 应有双脉冲，且间隔60°，幅值相同。脉冲观察及通断控制模块的6个琴健开关置于“脉冲 通”的状态，用示波器观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为1V~2V的双 脉冲（此部分同实验六脉冲观察部分相同）。 (b)使U。=0,调节触发电路及晶闸管挂箱中“偏移电压”电位器Ub,用双踪示波器一 端接挂箱同步电压观测口的”U”相，另一端接脉冲观测口的“1“脚。使a=150°此时双脉 冲左侧上升延刚好与U相180°相交。 (c)控制单元ASR的调试，按上图连接，DZS的钮子开关S拨向“解除”位置。ASR 的“3”端输出正负电压限幅值调试方法如下。“5”、“6”端接可调电容，一般可接7uF, 使ASR调节器为PI调节器。在ASR“2”端输出1V直流电压（由Ug提供以下同），调 节ASR正负限幅电位器RP1,PR2,使“3”端输出正负限幅电压等于±5V。 2.,求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。 (a)断开ASR的“9"至Uct的连接线，低压单元G(给定)直接加至Ut,且Ug调至零， 直流电机励磁电源开关闭合。 (b)电源控制屏的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”（部分实验台没有此开关直接进 入下一步)。合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、 W端有电压输出（电压输出为220V) (c)调节给定电压Ug,使直流电机空载转速n0=1500转/分，调节直流发电机负载电 阻（如采用M01电机做为发电机，先将发电机励磁与电动机励磁并连，电枢输出接负载电 阻。采用可调电阻，电阻进行串并连接，最大阻值大于6002)如测功机做负载，加载时直 接调节加载电位器即可。在空载至额定负载的范围内测取3~5点，读取整流装置输出电压 Ua,输出电流ia以及被测电动机转速n。 i站(A) Ua (V) n (r/min) 注意：测试完成后，所有实验设备要恢复实验初始状态。 3.带转速负反馈有静差工作的系统静特性 (a)G(给定)和Uct的连接线，调节给定使电机空载n=1500rlm,用万用表测量FBS 输出，调节FBS输出电位器使输出为绝对值5V。然后断开G(给定)和Uct的连接线，ASR 的“9"输出接至Uct,把ASR的“5”、“6”点短接。 (b)合上主控制屏的绿色按钮开关。 (c)调节给定电压Ug,使被测电动机空载转速no=1500转/分，调节ASR反馈电位器 RP3,使电机稳定运行。 调节直流发电机负载电阻（同实验步骤2），在空载至额定负载范围内测取3~5点
六．实验内容 1．移相触发电路的调试（主电路未通电） （a）上实验台总电空气开关。用示波器观察触发电路及晶闸管主回路的双脉冲观察孔， 应有双脉冲，且间隔 60°，幅值相同。脉冲观察及通断控制模块的 6 个琴健开关置于“脉冲 通”的状态，用示波器观察每个晶闸管的控制极、阴极电压波形，应有幅值为 1V～2V 的双 脉冲（此部分同实验六脉冲观察部分相同）。 （b）使 Ug=0，调节触发电路及晶闸管挂箱中 “偏移电压”电位器 Ub，用双踪示波器一 端接挂箱同步电压观测口的”U”相，另一端接脉冲观测口的“1“脚。使 a＝150°此时双脉 冲左侧上升延刚好与 U 相 180°相交。 （c）控制单元 ASR 的调试，按上图连接，DZS 的钮子开关 S 拨向“解除”位置。ASR 的“3”端输出正负电压限幅值调试方法如下。“5”、“6”端接可调电容，一般可接 7uF, 使 ASR 调节器为 PI 调节器。在 ASR“2”端输出 1V 直流电压（由 Ug 提供以下同），调 节 ASR 正负限幅电位器 RP1,PR2,使“3”端输出正负限幅电压等于±5V。 2．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。 （a）断开 ASR 的“9”至 Uct 的连接线，低压单元 G（给定）直接加至 Uct，且 Ug调至零， 直流电机励磁电源开关闭合。 （b）电源控制屏的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”（部分实验台没有此开关直接进 入下一步）。合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏 U、V、 W 端有电压输出（电压输出为 220V） （c）调节给定电压 Ug，使直流电机空载转速 n0=1500 转/分，调节直流发电机负载电 阻（如采用 M01 电机做为发电机，先将发电机励磁与电动机励磁并连，电枢输出接负载电 阻。采用可调电阻，电阻进行串并连接，最大阻值大于 600Ω）如测功机做负载，加载时直 接调节加载电位器即可。在空载至额定负载的范围内测取 3～5 点，读取整流装置输出电压 Ud，输出电流 id 以及被测电动机转速 n。 id（A） Ud（V） n（r/min） 注意：测试完成后，所有实验设备要恢复实验初始状态。 3．带转速负反馈有静差工作的系统静特性 （a）G（给定）和 Uct的连接线，调节给定使电机空载 n=1500r/m，用万用表测量 FBS 输出，调节 FBS 输出电位器使输出为绝对值 5V。然后断开 G（给定）和 Uct 的连接线，ASR 的“9”输出接至 Uct，把 ASR 的“5”、“6”点短接。 （b）合上主控制屏的绿色按钮开关。 （c）调节给定电压 Ug，使被测电动机空载转速 n0=1500 转/分，调节 ASR 反馈电位器 RP3，使电机稳定运行。 调节直流发电机负载电阻（同实验步骤 2），在空载至额定负载范围内测取 3～5 点
读取Ua、ia、no id (A) Ua (V) n (r/min) 4.测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性 (a)断开ASR的5”、“6”短接线，“5”、“6”端接可调电容，可预置7μF,使ASR成为 PI(比例一积分)调节器。 (b)调节给定电压Ug,使电机空载转速no=1500转/分。调节直流发电机负载电阻（同 实验步骤2)，在额定至空载范围内测取3~5个点。 ia (A) Ua (V) n (r/min) 七.实验报告 绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。 八.思考题 1.系统在开环、有静差闭环与无静差闭环工作时，速度调节器ASR各工作在什么状 态？实验时应如何接线？ 2.要得到相同的空载转速o,亦即要得到整流装置相同的输出电压U,对于有反馈与 无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？为什么？ 3.在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速o,转速反馈的强度对Ug 有什么影响？为什么？ 4.如何确定转速反馈的极性与把转速反馈正确地接入系统中？又如何调节转速反馈的 强度，在线路中调节什么元件能实现？
读取 Ud、id、n。 id（A） Ud（V） n（r/min） 4．测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性 （a）断开 ASR 的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接可调电容，可预置 7μF，使 ASR 成为 PI（比例—积分）调节器。 （b）调节给定电压 Ug，使电机空载转速 n0=1500 转/分。调节直流发电机负载电阻（同 实验步骤 2），在额定至空载范围内测取 3～5 个点。 id（A） Ud（V） n（r/min） 七．实验报告 绘制实验所得静特性，并进行分析、比较。 八．思考题 1．系统在开环、有静差闭环与无静差闭环工作时，速度调节器 ASR 各工作在什么状 态？实验时应如何接线？ 2．要得到相同的空载转速 n0，亦即要得到整流装置相同的输出电压 U，对于有反馈与 无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？为什么？ 3．在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速 n0，转速反馈的强度对 Ug 有什么影响？为什么？ 4．如何确定转速反馈的极性与把转速反馈正确地接入系统中？又如何调节转速反馈的 强度，在线路中调节什么元件能实现？
实验二双闭环晶闸管不可逆直流调速系统 一.实验目的 1.了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2.熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。 3.熟悉调速系统控制单元，触发电路及晶闸管主回路的结构及调试方法 4.掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 二.实验内容 1.各控制单元调试 2.测定电流反馈系数。 3.测定开环机械特性及闭环静特性。 4.闭环控制特性的测定。 5.观察，记录系统动态波形。 三.实验系统组成及工作原理 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调 节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可抑制电 网电压波动对转速的影响，实验系统的控制回路如图3-1所示。 系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。 ASR,ACR均有限幅环节，ASR的输出作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅可达到限 制起动电流的目的，ACR的输出作为移相触发电路的控制电压，利用ACR的输出限幅可达 到限制amin和bmin的目的。 当加入给定Ug后，ASR即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到 电机转速达到给定转速（即UgUm)，并出现超调后，ASR退出饱和，最后稳定运行在略 低于给定转速的数值上。 四.实验设备及仪器 1.教学实验台主控制屏。 2.触发电路及晶闸管主回路组件 3.负载组件 4.直流调速控制单元组件 5.电机导轨及测速发电机 6.直流电动机 7.双踪示波器 8.万用表 五.注意事项
实验二 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统 一．实验目的 1．了解双闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及各主要单元部件的原理。 2．熟悉电力电子及教学实验台主控制屏的结构及调试方法。 3．熟悉调速系统控制单元，触发电路及晶闸管主回路的结构及调试方法 4．掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤，方法及参数的整定。 二．实验内容 1．各控制单元调试 2．测定电流反馈系数。 3．测定开环机械特性及闭环静特性。 4．闭环控制特性的测定。 5．观察，记录系统动态波形。 三．实验系统组成及工作原理 双闭环晶闸管不可逆直流调速系统由电流和转速两个调节器综合调节，由于调速系统调 节的主要量为转速，故转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可抑制电 网电压波动对转速的影响，实验系统的控制回路如图 3-1 所示。 系统工作时，先给电动机加励磁，改变给定电压的大小即可方便地改变电机的转速。 ASR,ACR 均有限幅环节，ASR 的输出作为 ACR 的给定，利用 ASR 的输出限幅可达到限 制起动电流的目的, ACR 的输出作为移相触发电路的控制电压，利用 ACR 的输出限幅可达 到限制 amin 和 bmin的目的。 当加入给定 Ug 后，ASR 即饱和输出，使电动机以限定的最大起动电流加速起动，直到 电机转速达到给定转速（即 Ug=Ufn），并出现超调后，ASR 退出饱和，最后稳定运行在略 低于给定转速的数值上。 四．实验设备及仪器 1．教学实验台主控制屏。 2．触发电路及晶闸管主回路组件 3．负载组件 4．直流调速控制单元组件 5．电机导轨及测速发电机 6．直流电动机 7．双踪示波器 8．万用表 五．注意事项