实验2带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统 实验目的 1.了解转速单闭环直流调速系统的组成。 2.掌握单闭环直流调速系统的调试方法及电流截止负反馈的整定 3.加深理解转速负反馈在系统中的作用 4.测定晶闸管-电动机调速系统的机械特性和转速单闭环调速系统的静特性 二、实验系统组成及工作原理 采用闭环调速系统,可以提高系统的动静态性能指标。转速单闭环直流调速系统是常用 的一种形式。实验图2-1所示是带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统的实验线路 实验图2-1带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统 图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路V供电,通过与电动机同 轴刚性联接的测速发电机TG检测电动机的转速,并经转速反馈环节FBS分压后取出合适的 转速反馈信号L,此电压与转速给定信号l'经速度调节器ASR综合调节,ASR的输出作为移 相触发器GT的控制电压L,由此组成转速单闭环直流调速系统。图中DZS为零速封锁器, 当转速给定电压l·和转速反馈电压磊均为零时,DZS的输出信号使转速调节器ASR锁零, 以防止调节器零飘而使电动机产生爬行。 在本系统中ASR采用比例调节器,属于有静差调速系统,增加ASR的比例放大系数即可 提高系统的静特性硬度。为了防止在起动和运行过程中出现过大的电流冲击,系统中引入了 电流截止负反馈。由电流变换器FBC取出与电流成正比的电压信号L,当电枢回路电流超过 一定值时,将稳压管VST击穿,送出电流反馈信号进入ASR输入端进行综合,以限止电 流不超过其允许的最大值。改变即可调节电动机的转速。 三、实验设备及仪器 1.主控制屏MC0 2.直流电动机-负载直流发电机-测速发电机组 3.MC02、MO3挂箱 4.双踪示波器 5.慢扫描示波器 6.滑线变阻器 7.万用表 四、实验内容 1.检查实验装置的有关单元 (1)检查和调整锯齿波触发器。 ②)检査和调整运算放大器,整定其输出限幅值。 2.测定和比较晶闸管-电动机系统的开环机械特性和转速单闭环调速系统的静特性
实验 2 带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统 一、实验目的 1.了解转速单闭环直流调速系统的组成。 2.掌握单闭环直流调速系统的调试方法及电流截止负反馈的整定。 3.加深理解转速负反馈在系统中的作用。 4.测定晶闸管-电动机调速系统的机械特性和转速单闭环调速系统的静特性。 二、实验系统组成及工作原理 采用闭环调速系统，可以提高系统的动静态性能指标。转速单闭环直流调速系统是常用 的一种形式。实验图 2-1 所示是带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统的实验线路 图。 实验图 2-1 带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统 图中电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式全控整流电路 V 供电，通过与电动机同 轴刚性联接的测速发电机 TG 检测电动机的转速，并经转速反馈环节 FBS 分压后取出合适的 转速反馈信号 Un，此电压与转速给定信号 Un *经速度调节器 ASR 综合调节，ASR 的输出作为移 相触发器 GT 的控制电压 Uc，由此组成转速单闭环直流调速系统。图中 DZS 为零速封锁器， 当转速给定电压 Un *和转速反馈电压 Un 均为零时，DZS 的输出信号使转速调节器 ASR 锁零， 以防止调节器零飘而使电动机产生爬行。 在本系统中 ASR 采用比例调节器，属于有静差调速系统，增加 ASR 的比例放大系数即可 提高系统的静特性硬度。为了防止在起动和运行过程中出现过大的电流冲击，系统中引入了 电流截止负反馈。由电流变换器 FBC 取出与电流成正比的电压信号 Ui，当电枢回路电流超过 一定值时，将稳压管 VST 击穿，送出电流反馈信号 Ui 进入 ASR 输入端进行综合，以限止电 流不超过其允许的最大值。改变 Un *即可调节电动机的转速。 三、实验设备及仪器 1.主控制屏 MC01 2.直流电动机-负载直流发电机-测速发电机组 3.MC02、MC03 挂箱 4.双踪示波器 5.慢扫描示波器 6.滑线变阻器 7.万用表 四、实验内容 1.检查实验装置的有关单元 (1)检查和调整锯齿波触发器。 (2)检查和调整运算放大器，整定其输出限幅值。 2.测定和比较晶闸管-电动机系统的开环机械特性和转速单闭环调速系统的静特性
(1)测定两条开环机械特性,两条空载起始转速与开环机械特性相同的闭环静特性 (2)计算并比较机械特性和静特性的静差率s。 (3)改变ASR的放大系数Kn,测定几条静特性,并比较它们静差率s的变化情况。 3.整定电流截止负反馈的转折点,并检验电流负反馈效应。用慢扫描示波器观察和记录 系统加入电流截止负反馈后,突加给定起动时电流l和转速n的波形 五、实验步骤及方法 1.主控制屏开关按实验内容需要设置 2.晶闸管触发整流电路的检查和调整 检查和调整锯齿波触发器。用双踪示波器观察六个触发单元的锯齿波,要求波形正常、 对称,触发用双脉冲相位差应接近60°,利用总偏电位器调节偏置电压,使控制电压l=0 时,触发角a=90°(因为电动机电枢电阻的差异,实际调试应该以l=0时对应于整流电压 l=0的α角作为触发角的真实零位,此时晶闸管整流电路才可正常工作) 3.晶闸管-电动机系统开环机械特性的测定 (1)测定晶闸管-电动机系统开环机械特性时,不必使用转速调节器ASR,可将给定电压 l(开环时给定电压称为l,闭环后给定电压称为U)直接接到触发单元GT的输入端(L), 电动机和发电机分别加额定励磁。 (2)测定每一条机械特性时,须先使电动机空载(发电机负载回路开路),慢慢加给定电 压L,使电动机转速慢慢上升至额定转速,然后合上负载开关SL,改变负载变阻器R的阻 值,使主回路电流达到额定电流K,此时即为额定工作点(F^,l=)。然后再改变负载 变阻器R,使主回路电流从额定电流减少至空载电流,记录几组转速和电流的数据,并画出 机械特性 mn L(A) 4.转速负反馈单闭环系统调试及闭环静特性的测定 (1)转速调节器ASR的检查和调整 a)检查调节器零位:主回路电源开关SW断开,给定电压l分别接到零速封锁器DZS和 速度调节器ASR的输入端,并将DZS的输出接到ASR,将ASR的反馈回路电容短接,形成低 放大系数的比例调节器。当给定电压为零时,ASR输出应该等于零(用万用表直流电压挡测 量),若输出不为零,可以调节ASR的调零电位器。 b)检查调节器限幅值:调节器接线同上,将ASR的输出接到触发单元GT的输入端(l), 加入足够大的负给定电压l,调节ASR正限幅电位器,使最小控制角am=15°~30°,用 万用表测量输出电压数值,即为输出限幅值Ln (2)转速反馈信号极性的判别与整定 a)转速调节器ASR不接入控制回路,电动机和发电机分别加额定激磁。直接将给定电压 以加到触发单元GT的输入端(L),使电动机开环运行,用万用表在转速反馈单元FBS中测 量转速反馈信号L的极性,使之满足转速负反馈要求 b)慢慢増加给定电压l,使转速达到n,调整FBS中的转速反馈电位器,使转速反馈
(1)测定两条开环机械特性，两条空载起始转速与开环机械特性相同的闭环静特性。 (2)计算并比较机械特性和静特性的静差率 s 。 (3)改变 ASR 的放大系数 K p ，测定几条静特性，并比较它们静差率 s 的变化情况。 3.整定电流截止负反馈的转折点，并检验电流负反馈效应。用慢扫描示波器观察和记录 系统加入电流截止负反馈后,突加给定起动时电流 d I 和转速 n 的波形。 五、实验步骤及方法 1.主控制屏开关按实验内容需要设置 2.晶闸管触发整流电路的检查和调整 检查和调整锯齿波触发器。用双踪示波器观察六个触发单元的锯齿波，要求波形正常、 对称，触发用双脉冲相位差应接近 60°，利用总偏电位器调节偏置电压，使控制电压 Uc=0 时，触发角α=90°(因为电动机电枢电阻的差异，实际调试应该以 Uc= 0 时对应于整流电压 Ud0=0 的α角作为触发角的真实零位，此时晶闸管整流电路才可正常工作)。 3.晶闸管-电动机系统开环机械特性的测定 （1）测定晶闸管-电动机系统开环机械特性时,不必使用转速调节器 ASR,可将给定电压 Ug(开环时给定电压称为 Ug，闭环后给定电压称为 U * n)直接接到触发单元 GT 的输入端(Uc), 电动机和发电机分别加额定励磁。 （2）测定每一条机械特性时,须先使电动机空载(发电机负载回路开路)，慢慢加给定电 压 Ug，使电动机转速慢慢上升至额定转速，然后合上负载开关 SL，改变负载变阻器 Rg 的阻 值，使主回路电流达到额定电流 IN，此时即为额定工作点（n=nN ,Id=IN）。然后再改变负载 变阻器 Rg，使主回路电流从额定电流减少至空载电流，记录几组转速和电流的数据，并画出 机械特性。 n（r/min） Id（A） 4.转速负反馈单闭环系统调试及闭环静特性的测定 （1）转速调节器 ASR 的检查和调整 a)检查调节器零位：主回路电源开关 SW 断开，给定电压 Ug 分别接到零速封锁器 DZS 和 速度调节器 ASR 的输入端，并将 DZS 的输出接到 ASR，将 ASR 的反馈回路电容短接，形成低 放大系数的比例调节器。当给定电压为零时，ASR 输出应该等于零(用万用表直流电压挡测 量)，若输出不为零，可以调节 ASR 的调零电位器。 b)检查调节器限幅值：调节器接线同上，将 ASR 的输出接到触发单元 GT 的输入端 ( ) Uc ， 加入足够大的负给定电压 Ug，调节 ASR 正限幅电位器，使最小控制角 min =15 ~ 30 ，用 万用表测量输出电压数值，即为输出限幅值 Ucm。 （2）转速反馈信号极性的判别与整定 a)转速调节器 ASR 不接入控制回路，电动机和发电机分别加额定激磁。直接将给定电压 Ug 加到触发单元 GT 的输入端(Uc)，使电动机开环运行，用万用表在转速反馈单元 FBS 中测 量转速反馈信号 Un 的极性，使之满足转速负反馈要求。 b)慢慢增加给定电压 Ug，使转速达到 N n ，调整 FBS 中的转速反馈电位器，使转速反馈
信号Un≤Un,可在(4~10)伏间取某一数值,然后计算转速反馈系数a (3)测定闭环系统静特性 按实验图2-1接线(电流截止负反馈环节除外),慢慢加给定电压U(注意应为负值), 使电动机起动。当给定电压U达到与前面的开环给定电压相同数值时,如果转速较开环 时降低,则说明反馈接线极性是正确的,否则须改换反馈接线极性。 逐渐增加给定电压U,使电动机转速慢慢上升至额定转速,然后合上负载开关SL,改 变负载变阻器R的阻值,使主回路电流达到额定电流l,即为额定工作点(mm,l=l)。 然后再改变负载变阻器R,使主回路电流从额定电流逐步减少至空载电流,记录几组转速和 电流的数据,并画出闭环系统静特性曲线 n(r/min) I(A) 5.电流截止负反馈环节的整定 在按实验图2-1已接好线的基础上再加入电流截止负反馈环节。逐渐增加给定电压U, 使电动机转速慢慢上升至额定转速,然后合上负载开关SL,改变负载变阻器R的阻值,使 主回路电流升至1.2。调整电流反馈单元FBC中的电流反馈电位器,使电流反馈电压逐 渐增加直至将稳压管VST击穿,此时电动机转速会明显降低,说明电流截止负反馈环节已经 起作用。刚才测定的电流即为截止电流I=1.2K。然后再改变负载变阻器R,使主回路电 流为额定电流。停机后,可突加给定起动电动机。 (1)观察动态波形 先调节好给定电压U,使电动机在某一转速下运行,断开给定开关SG。然后突然合上 给定开关SG,即突加给定起动电动机,用慢扫描示波器观察和记录系统加入电流截止负反 馈环节后的电流L和转速n的动态波形曲线 (2)测定挖土机特性 具有电流截止负反馈环节的转速负反馈单闭环调速系统的静特性是挖土机特性,其测定 方法如下:逐渐增加给定电压Un,使电动机转速慢慢上升至额定转速,然后合上负载开关 SL,改变负载变阻器R的阻值,使主回路电流升至额定电流I,记录额定工作点的数据 (r丶,l=厶)。然后继续改变负载变阻器R,使电流超过截止电流值,转速下降到零为止。 记录几组转速和电流的数据,可画出挖土机特性 n(r/min) LA(A) 六、实验注意事项 1.触发电路正常后,方可合上主回路电源开关SW 2.在系统未加入电流截止负反馈环节时,不允许突加给定开关SG起动电动机,这时, 每次起动时必须慢慢增加给定,以免产生过大的冲击电流。更不允许通过突合主回路电源开 关SW起动电动机 七、实验思考题
信号 * Un Un ，可在(4～10)伏间取某一数值，然后计算转速反馈系数 。 （3）测定闭环系统静特性 按实验图 2-1 接线(电流截止负反馈环节除外)，慢慢加给定电压 * Un (注意应为负值)， 使电动机起动。当给定电压 * Un 达到与前面的开环给定电压 Ug 相同数值时,如果转速较开环 时降低，则说明反馈接线极性是正确的，否则须改换反馈接线极性。 逐渐增加给定电压 * Un ，使电动机转速慢慢上升至额定转速，然后合上负载开关 SL，改 变负载变阻器 Rg 的阻值，使主回路电流达到额定电流 IN，即为额定工作点（n=nN ,Id=IN）。 然后再改变负载变阻器 Rg，使主回路电流从额定电流逐步减少至空载电流，记录几组转速和 电流的数据，并画出闭环系统静特性曲线。 n（r/min） Id（A） 5．电流截止负反馈环节的整定 在按实验图 2-1 已接好线的基础上再加入电流截止负反馈环节。逐渐增加给定电压 * Un ， 使电动机转速慢慢上升至额定转速，然后合上负载开关 SL，改变负载变阻器 Rg的阻值，使 主回路电流升至 1.2IN。调整电流反馈单元 FBC 中的电流反馈电位器，使电流反馈电压 Ui 逐 渐增加直至将稳压管 VST 击穿，此时电动机转速会明显降低，说明电流截止负反馈环节已经 起作用。刚才测定的电流即为截止电流 Idcr＝1.2IN。然后再改变负载变阻器 Rg，使主回路电 流为额定电流。停机后，可突加给定起动电动机。 （1）观察动态波形 先调节好给定电压 * Un ，使电动机在某一转速下运行，断开给定开关 SG。然后突然合上 给定开关 SG，即突加给定起动电动机，用慢扫描示波器观察和记录系统加入电流截止负反 馈环节后的电流 Id和转速 n 的动态波形曲线。 （2）测定挖土机特性 具有电流截止负反馈环节的转速负反馈单闭环调速系统的静特性是挖土机特性，其测定 方法如下：逐渐增加给定电压 * Un ，使电动机转速慢慢上升至额定转速，然后合上负载开关 SL，改变负载变阻器 Rg 的阻值，使主回路电流升至额定电流 IN，记录额定工作点的数据 （n=nN ,Id=IN）。然后继续改变负载变阻器 Rg，使电流超过截止电流值，转速下降到零为止。 记录几组转速和电流的数据，可画出挖土机特性。 n（r/min） Id（A） 六、实验注意事项 1．触发电路正常后，方可合上主回路电源开关 SW。 2．在系统未加入电流截止负反馈环节时，不允许突加给定开关 SG 起动电动机，这时， 每次起动时必须慢慢增加给定，以免产生过大的冲击电流。更不允许通过突合主回路电源开 关 SW 起动电动机。 七、实验思考题
1.如何判别触发脉冲的零位? 2.测定开环特性和闭环特性时,l和控制角a是如何变化的? 3.在接入和不接入ASR时,如何确定给定电压的极性 4.如果接错转速反馈的极性,会产生什么现象?转速反馈接线脱落又会产生什么现象?
1．如何判别触发脉冲的零位? 2．测定开环特性和闭环特性时,Ud 和控制角α是如何变化的? 3．在接入和不接入 ASR 时, 如何确定给定电压的极性? 4．如果接错转速反馈的极性，会产生什么现象？转速反馈接线脱落又会产生什么现象?