一、實(shí)訓(xùn)目的
(1) 了解單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。
(2) 掌握單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試方法及電流截止負(fù)反饋的整定。
(3) 加深理解轉(zhuǎn)速負(fù)反饋在系統(tǒng)中的作用。
(4) 能對一些常見故障進(jìn)行分析與處理。
二、實(shí)訓(xùn)所需掛件及附件
| 序號 | 型 號 | 備 注 |
| 1 | GDQ01電源控制屏 | |
| 2 | DK03晶閘管主電路 | |
| 3 | DK04三相晶閘管觸發(fā)電路 | |
| 4 | DK06 電機(jī)調(diào)速控制電路I | |
| 5 | DQ29-2 可調(diào)電阻器 | |
| 6 | DQ03-1電機(jī)導(dǎo)軌﹑測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 | |
| 7 | DQ07-1 直流發(fā)電機(jī) | |
| 8 | DQ09 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) | |
| 9 | 慢掃描示波器 | 自備 |
| 10 | 萬用表 | 自備 |
三、實(shí)訓(xùn)線路及原理
圖4-2帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（Ld=200mH，R=2250Ω）
轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是將反映轉(zhuǎn)速變化的電壓信號作為反饋信號，經(jīng)“速度變換”后接到“電流調(diào)節(jié)器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較，經(jīng)放大后，得到移相控制電壓UCt，用作控制整流橋的“觸發(fā)電路”，觸發(fā)脈沖經(jīng)功率放大后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變“三相全控整流”的輸出電壓，這就構(gòu)成了速度負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨給定電壓變化，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速由“電流調(diào)節(jié)器”的輸出限幅所決定。在本系統(tǒng)中 “電流調(diào)節(jié)器”可采用PI（比例積分）調(diào)節(jié)器或者P（比例）調(diào)節(jié)器，當(dāng)采用P（比例）調(diào)節(jié)器時(shí)屬于有靜差調(diào)速系統(tǒng)，增加“調(diào)節(jié)器Ⅱ”的比例放大系數(shù)即可提高系統(tǒng)的靜特性硬度。為了防止在啟動(dòng)和運(yùn)行過程過程中出現(xiàn)過大的電流沖擊，系統(tǒng)引入了電流截止負(fù)反饋。由“電流反饋與過流保護(hù)（FBC+FA）”取出與電流成正比的電壓信號（FBC+FA的“2”端），當(dāng)電樞電流超過一定值時(shí)，將“電流調(diào)節(jié)器”的“5”端穩(wěn)壓管擊穿，送出電流反饋信號進(jìn)入“電流調(diào)節(jié)器”進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，以限制電流不超過其允許的最大值。
四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
(1) 三相晶閘管觸發(fā)電路的調(diào)試。
(2) 測定和比較直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)機(jī)械特性和轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性。
(3) 整定電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并檢驗(yàn)電流負(fù)反饋效應(yīng)。用慢掃描示波器觀察和記錄系統(tǒng)加入電流截止負(fù)反饋后，突加給定啟動(dòng)時(shí)電流Id和轉(zhuǎn)速n的波形。
五、實(shí)訓(xùn)方法
(1) DK03和DK04上的“觸發(fā)電路”調(diào)試見第三章實(shí)驗(yàn)七。
(2) 直流電機(jī)開環(huán)機(jī)械特性的測定
① 按圖4-2分別將主回路和控制回路接好線。DK04上的移相控制電壓Uct由DK06掛件上的“給定”輸出Ug直接接入，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R（R接2250Ω：將兩個(gè)900Ω并聯(lián)之后與兩個(gè)900Ω串聯(lián)），Ld用DK03上200mH，將給定的輸出調(diào)到零。
② 先閉合勵(lì)磁電源開關(guān)，按下GDQ01“電源控制屏”啟動(dòng)按鈕，使主電路輸出三相交流電源，然后從零開始逐漸增加“給定”電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢慢升高并使轉(zhuǎn)速 n 達(dá)到1200r/min。
③ 改變負(fù)載電阻R的阻值，使電機(jī)的電樞電流從額定電流Ied直至空載，測量并記錄數(shù)據(jù)于下表：
| n（r/min） | |||||||
| Id（A） |
①移相控制電壓Uct調(diào)節(jié)范圍的確定
直接將DK06“給定”電壓Ug接入DK04移相控制電壓Uct的輸入端，”三相全控整流”輸出接電阻負(fù)載R，用示波器觀察Ud的波形。當(dāng)正給定電壓Ug由零調(diào)大時(shí)，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)Ug超過某一數(shù)值Ug＇時(shí)，Ud的波形會出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時(shí)Ud反而隨Ug的增大而減小。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0～Uctmax。如果我們把給定輸出限幅定為Uctmax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會工作到極限值狀態(tài)，保證六個(gè)晶閘管可靠工作。記錄Ug＇于下表中：
| Ug＇（V） | |
| Uctmax=0.9Ug＇（V） |
② 調(diào)節(jié)器的調(diào)零
將DK06中“調(diào)節(jié)器Ⅱ”所有輸入端接地，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“調(diào)節(jié)器Ⅱ”成為P (比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量“調(diào)節(jié)器Ⅱ”的“11”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。
③ 調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整
把“調(diào)節(jié)器Ⅱ”的“9”、“10”端短接線去掉，此時(shí)調(diào)節(jié)器Ⅱ成為PI (比例積分)調(diào)節(jié)器，然后將DK06掛件上的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器Ⅱ的“4”端，當(dāng)加一定的正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使“調(diào)節(jié)器Ⅱ”的輸出電壓為最小值，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，使之輸出正限幅值為Uctmax。
④ 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定
直接將“給定”電壓Ug接DK04的“移相控制電壓Uct”的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，Ld用DK03上的200mH，輸出給定調(diào)到零。
打開勵(lì)磁電源開關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕，從零逐漸增加給定，使電機(jī)提速到n =150Or/min，調(diào)節(jié)“速度變換”上轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1，使得該轉(zhuǎn)速時(shí)反饋電壓Ufn=+6V，這時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α =Ufn/n =0.004V/(r/min)。
(4) 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試及閉環(huán)靜特性的測定。
① 按圖4-2接線（電流變換器的電流反饋輸出端“2”不要接），在本實(shí)驗(yàn)中，DK06的“給定”電壓Ug為負(fù)給定，轉(zhuǎn)速反饋電壓為正值，將“調(diào)節(jié)器Ⅱ”接成PI（比例積分）調(diào)節(jié)器。直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R（R接2250Ω：將兩個(gè)900Ω并聯(lián)之后與兩個(gè)900Ω串聯(lián)），Ld用DK03上200mH，給定輸出調(diào)到零。
② 直流發(fā)電機(jī)先輕載，從零開始逐漸調(diào)大“給定”電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近n=l200r/min。
③ 由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載I，測出電動(dòng)機(jī)的電樞電流Id和電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，直至Id=Ied，即可測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n =f(Id)。
| n（r/min） | |||||||
| Id（A） |
三相220V交流電A相，B相，C相經(jīng)過DK06上的“電流互感器”對應(yīng)連接到DK03上的主電路輸入，電流變換器的輸出“TA1、TA2、TA3”無需接（內(nèi)部已接到電路板），把電流變換器的電流反饋輸出端“2”接到“調(diào)節(jié)器Ⅱ”的輸入端“5”，從零開始逐漸調(diào)大“給定”電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近n=l200r/min；由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載I，使主回路電流升至1A。調(diào)整電流反饋單元（FBC+FA）中的電流反饋電位器RP1，使電流反饋電壓“If”逐漸升高直至將“調(diào)節(jié)器Ⅱ”的輸入端“5”連接的穩(wěn)壓管擊穿，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會明顯降低，說明電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)已經(jīng)起作用。IN即為截止電流。停機(jī)后可突加給定啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
① 動(dòng)態(tài)波形的觀察。先調(diào)節(jié)好給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，斷開給定電壓Ug的開關(guān)S2。然后突然合上S2 ，即突加給定啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用慢掃描示波器觀察和記錄系統(tǒng)加入電流截止負(fù)反饋后的電流Id和轉(zhuǎn)速n的動(dòng)態(tài)波形曲線。
② 測定挖土機(jī)特性。具有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性是挖土機(jī)特性，其測定方法如下：逐漸增加給定Ug，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近n=l200r/min，由小到大調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)負(fù)載I，使主回路電流升至1A，記錄額定工作點(diǎn)的數(shù)據(jù)。然后繼續(xù)改變負(fù)載R使電流超過截止電流，轉(zhuǎn)速下降到接近于零為止。記錄幾組轉(zhuǎn)速和電流的數(shù)據(jù)，可畫出挖土機(jī)特性。
| n（r/min） | |||||||
| Id（A） |
(1) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出直流電動(dòng)機(jī)開環(huán)機(jī)械特性。
(2) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)靜特性。
(3) 計(jì)算并比較機(jī)械特性和靜特性的靜差率S。
七、注意事項(xiàng)
(1) 電機(jī)啟動(dòng)前，應(yīng)先加上電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁，才能使電機(jī)啟動(dòng)。
(2) 在系統(tǒng)未加入電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)時(shí)，不允許突加給定，以免產(chǎn)生過大的沖擊電流，使過流保護(hù)動(dòng)作，實(shí)訓(xùn)無法進(jìn)行。
(3) 通電實(shí)驗(yàn)時(shí)，可先用電阻作為整流橋的負(fù)載，待確定電路能正常工作后，再換成電動(dòng)機(jī)作為負(fù)載。
(4) 在連接反饋信號時(shí)，給定信號的極性必須與反饋信號的極性相反，確保為負(fù)反饋，否則會造成失控。
(5) 直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流不要超過額定值使用，轉(zhuǎn)速也不要超過1.2倍的額定值。以免影響電機(jī)的使用壽命，或發(fā)生意外。
(6) DK04掛件上的“給定”、DK06之間不共地，所以實(shí)訓(xùn)時(shí)須短接DK04與DK06的地。