《电机驱动与调速》第55讲（实训20双闭环直流调速系统静特性研究）

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1、学学会会学学习习学学到到技技能能2第第 55 55 讲讲项目项目7 7 典型调速系统典型调速系统工程实训工程实训20 20 三相异步电机双闭环三相异步电机双闭环 调压调速系统的研究调压调速系统的研究教学目标教学目标 1 1、熟悉实训线路及其原理、熟悉实训线路及其原理 2 2、掌握实训方法与步骤、掌握实训方法与步骤 教学重点教学重点 实训线路及其原理实训线路及其原理教学难点教学难点 实训方法与步骤实训方法与步骤教学方法教学方法 探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法教学手段教学手段 多媒体教学、动画演示教学、实训设备和工具多媒体教学、动画演示教学、实训设

2、备和工具作业布置作业布置 实训报告实训报告20203教学过程：教学过程：工程实训工程实训20 20 三相异步电机双闭环三相异步电机双闭环 调压调速系统的研究调压调速系统的研究 1 1、实训目的、实训目的 (1)(1)熟悉三相异步电机双闭环调压调速系统的原理及组成。熟悉三相异步电机双闭环调压调速系统的原理及组成。(2)(2)了解转子串电阻的绕线式异步电机在调节定子电压调速时了解转子串电阻的绕线式异步电机在调节定子电压调速时的机械特性。的机械特性。(3)(3)通过测定系统的特性，进一步理解交流调压系统中电流环通过测定系统的特性，进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。和转速环的作用。4 2

3、2、实训内容、实训内容 （1 1）实训线路及其原理）实训线路及其原理 异步电动机调速控制趋于采用双闭环调速系统。异步电动机调速控制趋于采用双闭环调速系统。双闭环三相异步电机调压调速系统原理框图如图双闭环三相异步电机调压调速系统原理框图如图7-497-49所示。所示。图图7-49 7-49 三相异步电机双闭环调压调速系统原理图三相异步电机双闭环调压调速系统原理图5 主电路由三相晶闸管交流调压器及三相绕线异步电动机组成。主电路由三相晶闸管交流调压器及三相绕线异步电动机组成。控制电路由电流调节器、速度变换、触发电路、正桥功放等组成。控制电路由电流调节器、速度变换、触发电路、正桥功放等组成。调速系统有

4、速度、电流两个反馈控制环。速度环作用与直流调速系统有速度、电流两个反馈控制环。速度环作用与直流调调速系统相同，而电流环的作用则不同。稳定运行下，电流环对电速系统相同，而电流环的作用则不同。稳定运行下，电流环对电网网扰动有较大抗扰作用，但扰动有较大抗扰作用，但起动过程中电流环仅起限制最大电流的起动过程中电流环仅起限制最大电流的作作用用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。异步电动机调压调速系统采用双闭环系统时静差率较小且易异步电动机调压调速系统采用双闭环系统时静差率较小且易实实现正反转、反接和能耗制动。现正反转、反接和能耗制动。但

5、但恒转矩负载下不能长时间低速运行恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功，因低速运行时转差功率率Ps=SPM Ps=SPM 全部消耗在转子电阻中，使转子过热。全部消耗在转子电阻中，使转子过热。6 （2 2）实训设备）实训设备 DJK01 DJK01电源控制屏、电源控制屏、DJK02DJK02晶闸管主电路、晶闸管主电路、DJK02-1DJK02-1三相晶闸管三相晶闸管触发电路、触发电路、DJK04DJK04电机调速控制实验电机调速控制实验I I、DJK08DJK08可调电阻和电容箱、可调电阻和电容箱、DD03-2DD03-2电机导轨与测速发电机及转速表、电机导轨与测速发电机及转速表、D

6、J23DJ23校正直流测功机、校正直流测功机、DJ17DJ17三相线绕式异步电动机、三相线绕式异步电动机、DJ17-2DJ17-2线绕式异步电机转子专用箱、线绕式异步电机转子专用箱、D42D42三相可调电阻、慢扫描示波器、万用表。三相可调电阻、慢扫描示波器、万用表。（3 3）实训方法与步骤）实训方法与步骤 1)“1)“触发电路触发电路”的调试的调试 打开打开DZ01DZ01总电源开关，操作总电源开关，操作“电源控制屏电源控制屏”上的上的“三相电三相电网输入网输入”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。7 用用1010芯的扁平电缆将芯的扁平电缆将“三相同步信

7、号输出三相同步信号输出”端和端和“三相同三相同步步信号输入信号输入”端相连端相连,打开电源开关，拨动打开电源开关，拨动“触发脉冲指示触发脉冲指示”开关使开关使“窄窄”的发光管亮。的发光管亮。将将“给定给定”输出输出UgUg直接与移相控制电压直接与移相控制电压U Uctct相接，将给定开相接，将给定开关关S S2 2拨到接地拨到接地(U(Uctct=0)=0)，调节偏移电压电位器，用双踪示波器观察，调节偏移电压电位器，用双踪示波器观察U U相同步电压信号和相同步电压信号和“双脉冲观察孔双脉冲观察孔”VT1”VT1的输出波形，使的输出波形，使a a=170=170。增加给定增加给定UgUg的正电压

8、输出，观测的正电压输出，观测“脉冲观察孔脉冲观察孔”的波形，的波形，此此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲。将面板上的将面板上的U Ulflf端接地，用端接地，用2020芯的扁平电缆将芯的扁平电缆将“正桥触发脉正桥触发脉冲输出冲输出”和和“正桥触发脉冲输入正桥触发脉冲输入”相连，并将相连，并将“正桥触发脉冲正桥触发脉冲”六六个开关拨至个开关拨至“通通”，观察，观察VTVT1 1VTVT6 6晶闸管门极和阴极间的触发脉冲晶闸管门极和阴极间的触发脉冲是否正常。是否正常。8 2)2)控制单元的调试控制单元的调试 调节器的调零调节器的调零 将将“速度调节器速度调节器”所有输入端

9、接地，将可调电阻所有输入端接地，将可调电阻120K120K接到接到“速速度调节器度调节器”的的“4“4、5”5”两端，用导线短接两端，用导线短接“5“5、6”6”，使，使“电流调电流调节节器器”成为成为P P调节器。调节调零电位器调节器。调节调零电位器RP3RP3，万用表测量，万用表测量“7”“7”端输出端输出为零。为零。将将“电流调节器电流调节器”所有输入端接地，将可调电阻所有输入端接地，将可调电阻13K13K接到接到“速速度调节器度调节器”的的“8“8、9”9”两端，用导线将两端，用导线将“9“9、10”10”短接。调节调零短接。调节调零电位器电位器RP3RP3，用万用表毫伏档测量电流调节

10、器的，用万用表毫伏档测量电流调节器的“11”“11”端，使输出端，使输出电压接近零。电压接近零。9 调节器正、负限幅值的调整调节器正、负限幅值的调整 将给定电压将给定电压UgUg接入移相控制电压接入移相控制电压U Uctct输入端，三相交流调压输输入端，三相交流调压输出接绕线异步电机，测量电机端电机。出接绕线异步电机，测量电机端电机。当给定电压当给定电压UgUg由零调大时，输出电压由零调大时，输出电压U U随给定电压的增大，当随给定电压的增大，当UgUg超过某值超过某值UgUg时，电压时，电压U U接近电机额定电压接近电机额定电压220V220V，可确定移相控，可确定移相控制电压的最大允许值制

11、电压的最大允许值U Uctmaxctmax=Ug=Ug，即，即UgUg的允许调节范围为的允许调节范围为0 0U Uctmaxctmax。记录记录UgUg于下表中。于下表中。UgUgU Uctmaxctmax=Ug=Ug10 把把“速度调节器速度调节器”的的“5“5、6”6”短接线去掉，将可调电容短接线去掉，将可调电容0.470.47m mF F接入接入“5“5、6”6”两端，然后将两端，然后将DJK04DJK04的给定输出端接到转速调节器的的给定输出端接到转速调节器的“3”“3”端，端，加一定正给定（加一定正给定（1V1V）时，调整负限幅电位器）时，调整负限幅电位器RP2RP2，使输出电压为，

12、使输出电压为-6V6V，当调节器输入端加负给定（当调节器输入端加负给定（-1V-1V）时，调整正限幅电位器）时，调整正限幅电位器RP1RP1，使，使之之输出电压为最小值即可。输出电压为最小值即可。把把“电流调节器电流调节器”的的“9“9、10”10”短接线去掉，将可调电容短接线去掉，将可调电容0.470.47m mF F接接入入“9“9、10”10”两端，使调节器成为两端，使调节器成为PIPI调节器，然后将给定输出端接调节器，然后将给定输出端接到到电流调节器的电流调节器的“4”“4”端，当加正给定（端，当加正给定（1V1V）时，调整负限幅电位器）时，调整负限幅电位器RP2RP2，使之输出电压为

13、最小值即可，当调节器输入端加负给定（使之输出电压为最小值即可，当调节器输入端加负给定（-1V-1V）时，）时，调整正限幅电位器调整正限幅电位器RP1RP1，使电流调节器的输出正限幅为，使电流调节器的输出正限幅为U Uctmaxctmax。11 电流反馈的整定电流反馈的整定 直接将直接将DJK04DJK04的给定电压的给定电压UgUg接入接入DJK02-1DJK02-1移相控制电压移相控制电压UctUct的输的输入端，三相交流调压输出接三相线绕式异步电动机，测量校正测入端，三相交流调压输出接三相线绕式异步电动机，测量校正测功功机的电流值和电流反馈电压。调节机的电流值和电流反馈电压。调节“电流反馈

14、与过流保护电流反馈与过流保护”上的上的电流电流反馈电位器反馈电位器RP1RP1，使电流，使电流Ie=1AIe=1A时的电流反馈电压为时的电流反馈电压为U Ufifi=6V=6V。转速反馈的整定转速反馈的整定 直接将直接将DJK04DJK04的给定电压的给定电压UgUg接入接入DJK02-1DJK02-1移相控制电压移相控制电压UctUct的输的输入端，输出接三相线绕式异步电动机（入端，输出接三相线绕式异步电动机（Y Y接），测量电动机的转速接），测量电动机的转速值和转速反馈电压值，调节值和转速反馈电压值，调节“速度变换速度变换”电位器电位器RP1RP1，使，使n=1300rpmn=1300rp

15、m时时的转速反馈电压为的转速反馈电压为U Ufnfn=-6V=-6V。12 3)3)机械特性机械特性n=f(T)n=f(T)的测定的测定 将将DJK04DJK04的的“给定给定”电压输出直接接至电压输出直接接至DJK02-1DJK02-1上的移相控上的移相控制制电压电压UctUct，电机转子回路接，电机转子回路接DJ17-2DJ17-2转子电阻专用箱，直流发电机接转子电阻专用箱，直流发电机接负载电阻负载电阻R(D42R(D42三相可调电阻，将两个三相可调电阻，将两个900900接成串联形式接成串联形式)，并将，并将给定的输出调到零。给定的输出调到零。直流发电机先轻载，调节转速给定电压直流发电机

16、先轻载，调节转速给定电压UgUg使电动机的端电使电动机的端电压压=Ue=Ue。转矩可按下式计算转矩可按下式计算:式中，式中，T T为三相线绕式异步电机电磁转矩，为三相线绕式异步电机电磁转矩，I IG G为直流发电机电为直流发电机电流，流，U UG G为直流发电机电压，为直流发电机电压，RaRa为直流发电机电枢电阻（为直流发电机电枢电阻（1515左右），左右），P Po o为机组空载损耗（为机组空载损耗（5W5W左右）。左右）。调节调节UgUg，降低电动机端电压，在，降低电动机端电压，在2/3Ue2/3Ue时重复上述实验，以时重复上述实验，以取得一组机械特性。取得一组机械特性。nPRIUITaG

17、GG/55.90213表表7-2 7-2 转子串电阻机械特性转子串电阻机械特性n=f(T)n=f(T)测定记录表测定记录表 4)4)系统的调试系统的调试 确定确定“电流调节器电流调节器”和和“速度调节器速度调节器”的限幅值和电流、的限幅值和电流、转速转速反馈的极性。反馈的极性。将系统接成双闭环调压调速系统，电动机转子回路仍每相将系统接成双闭环调压调速系统，电动机转子回路仍每相串串55左右的电阻，逐渐增大给定左右的电阻，逐渐增大给定UgUg，观察电机运行是否正常。，观察电机运行是否正常。调节调节“电流调节器电流调节器”和和“速度调节器速度调节器”的外接电容和电位的外接电容和电位器器（改变放大倍数

18、），确定较佳的调节器参数。（改变放大倍数），确定较佳的调节器参数。n(rpm)U2=UG(V)I2=IG(A)T(Nm)14 5)5)系统闭环特性的测定系统闭环特性的测定 调节调节UgUg使转速至使转速至n=1200rpmn=1200rpm，从轻载按一定间隔调到额定负，从轻载按一定间隔调到额定负载，测出闭环静态特性。载，测出闭环静态特性。表表7-3 7-3 系统闭环静特性系统闭环静特性n=f(T)n=f(T)测定记录表测定记录表 测出测出n=800rpmn=800rpm时系统闭环静态特性时系统闭环静态特性n=f(T)n=f(T)，T T由公式计算。由公式计算。n(rpm)1200U2=UG(V

19、)I2=IG(A)T(Nm)15 （4 4）注意事项）注意事项 1)1)低速实验时间不宜过长，以免电阻器过热引起串接电阻数低速实验时间不宜过长，以免电阻器过热引起串接电阻数值值的变化。的变化。2)2)转子每相串接电阻为转子每相串接电阻为55左右，可根据需要进行调节，以便左右，可根据需要进行调节，以便系统有较好的性能。系统有较好的性能。3)3)计算转矩计算转矩T T时用到的机组空载损耗时用到的机组空载损耗PoPo为为5W5W左右。左右。3 3、实验报告、实验报告 (1)(1)根据实验数据，画出开环时电机的机械特性根据实验数据，画出开环时电机的机械特性n=f(T)n=f(T)。(2)(2)根据实验数据画出闭环系统静态特性根据实验数据画出闭环系统静态特性n=f(T)n=f(T)，并与开环特，并与开环特性进行比较。性进行比较。(3)(3)三相绕线式异步电机转子回路串接电阻的目的是什么三相绕线式异步电机转子回路串接电阻的目的是什么?(4)(4)为什么交流调压调速系统不宜用于长期低速运行的生产机为什么交流调压调速系统不宜用于长期低速运行的生产机械和大功率设备上械和大功率设备上?16