1、電子與信息工程學院自動化科學與技術系 “運動控制系統專題實驗 實驗報告 學生姓名 所屬班級 學號 同組者姓名 所屬班級 學號 同組者姓名 所屬班級 學號 實驗時間 提交報告日期 成績 實驗名稱 6.1雙閉環三相異步電機調壓調速系統 一.實驗目的 (1) 熟悉晶閘管相位控制交流調壓調速系統的組成與工作。 (2) 熟悉雙閉環二相異步電動機調壓調速系統的基本原理。 (3) 掌握繞線式異步電動機轉子串電阻時在調節定子電壓調速時的機械特性。 (4) 掌握交流調壓調速系統的靜特性和動態特性。 (5) 熟悉父流調壓系統中電流環和轉速環的作用。 二.實驗內容 (1) 測定繞線式異步電動機轉子串電阻時的人為機械

2、特性。 (2) 測定雙閉環交流調壓調速系統的靜特性。 (3 )測定雙閉環交流調壓調速系統的動態特性。 三.實驗設備 (1) 電源主控制屏(NMCL-32 ) (2) 觸發電路和晶閘管主回路(NMC 33) (3) 低壓控制電路及儀表(NMC 31) (4) 直流調速控制單元(NMC 18) (5) 可調電阻(NMC 03) (6 )電機導軌及測速發電機(或光電編俏器) (7 )三相線繞式異步電動機 (8) 雙蹤示波器 (9) 萬用表 電子與信息工程學院自動化科學與技術系 (10 )M03 四.實驗原理 1.系統組成及原理 雙閉壞二相異步電動機調壓調速系統的主電路為三相晶閘官交流電源及三相繞線式

3、異 步電動機(轉子回路串電阻)。控制系統由電流調節器 (ACR)，速度調節器(ASR)，電流變換 器 (FBC)，速換器(FBS )，觸發器(GT),一組橋脈沖放大器等組成。其系統原理圖如圖 1 W電子與信息工程學院自動化科學與技術系 Tem 速。 3.三相異步電機的調速方法 三種類型：轉差功率消耗型：調壓、變電阻等調速方式，轉速越低，轉差功率消耗越 轉差功率饋送型：控制繞線轉子異步電機的轉子電壓，利用轉差功率可實現調節轉速 大。 的目的。如串級調 轉差功率不變型：轉差功率很小，而且不隨轉速變換，如改變磁極對數調速，變頻調 1）定子調壓調速 速。 圖6-1 整個調速系統采用了速度，電流兩個反饋

4、控制環。這里的速度環作用基本上與直流調 速系統相同而電流 環的作用則有所不同。在穩定運行情況下，電流環對電網振動仍有較大 的抗擾作用，但在起動過程中電流環僅 起限制最大電流的作用，不會出現最佳起動的恒流 特性，也不可能是恒轉矩起動。 異步電機調壓調速系統結構簡單，采用雙閉環系統時靜差率較小，且比較容易實現正 ，反轉，反接和能 耗制動。但在恒轉矩負載下不能長時間低速運行，因低速運行時轉差功率 全部消耗在轉子電阻中，使轉子過 熱。 2. 雙閉環異步電機調壓調速系統的機械特性。 轉子變電阻時的機械特性： a r2+Rs2 sm2 r2+Rs3 電子與信息工程學院自動化科學與技術系 2） 轉子變電阻調

5、速 當定子電壓一定時，電機主磁通不變，若減小定子電阻，則轉子電流增大，轉白收到 的電磁力增大，轉 差率減小，轉速上升。優點是設備和線路簡單，但機械特性軟，調速范 圍受限，效率低。 3） 電磁轉差離合器調速 電磁轉差離合器調速是以恒定轉速運轉的異步電機為原動機，通過改變勵磁電流進行 速度調節。電磁轉 差離合器由電樞和磁極兩部分組成，二者可白由旋轉。工作原理：如果 刺激內磁力電流為零，電樞與磁極間沒 有任何電磁聯系，磁極與工作機械靜止不動，相當 于負載被“脫離”；如果磁極內通入直流勵磁電流，磁極即 產生磁場，電樞由于被異步電機 拖動旋轉，因而電樞與磁極間有相對運動而在電樞繞組中產生電流，并產生力

6、矩，磁極將 沿著點數的運轉方向旋轉，此時相當于負載被“合上” ，調節磁極內同入的直流勵磁電流， 就可調節轉速。 4） 串級調速 串級調速是將轉子中的轉差功率通過變換裝置加以利用。原理實際上是在轉子回路中 引入了一個與轉子 繞組感應電動勢頻率相同的可控的附加電動勢，通過這個附加電動勢的 大小，來改變轉白電流的大小，從而改 變轉速。 5） 改變磁極對數調速 由于同步轉速n仁60f1/np，改變定子的極對數 np就可以改變轉速。 6） 變頻調速 當極對數不變時，電機轉子轉速與定子電源頻率成正比，因此，連續的改變供電電源的頻 率，就可以平滑地調 節電機轉速。 五. 實驗結果與分析 1.開環時電機的人為

7、機械特性 （1）空載端電壓為220V時 n/(r/mi n) 1433 1406 1386 1352 1331 1292 IG/A 0.11 0.13 0.14 0.16 0.17 0.19 UG/V 202 199 196 191 187 182 M/(N ? m) 0.2370 .2659 0.2801 0.3086 0.3218 0.3514 其中M=9.55 （ |GUb+|cRs+Po） /n , RS由實驗5.1測得為23.81 Q Q。作得機械特性曲線如下:電子與信息工程學院自動化科學與技術系 (2)空載電壓為200V時 n/(r/mi n) 1281 1223 1184 110

8、7 1045 I GA 0.10 0.11 0.12 0.13 0.13 UGV 182 179 176 166 157 M/(N ? m) 0.2265 .2458 0.2636 0.2814 0.2831 2?閉環系統靜特性 n/(r/mi n) 1420 1415 1418 1415 1416 1412 I GA 0.11 0.14 0.16 0.19 0.21 0.26 U/V 203 200 201 200 200 199 M/(N ? m) 0.2394 .2795 0.3080 0.3777 0.3496 0.4482 靜特性曲線:電子與信息工程學院自動化科學與技術系 USO 軟。 3. 動態波形分析 (1)突減突加給定UG時，轉速n的波形 分析：在突加給定時，轉速瞬間上升達最大且有超調，然后緩慢地降為穩定值。 (2)突加突 減負載時n的波形 分析：突加負載時，轉速略有下降，突減負載時，轉速上升并有超調。 六. 思考題 電子與信息工程學院自動化科學與技術系 (1) 三相繞線式異步電機轉子回路串接電阻的目的是什么？不串電阻能否正常運行？ 答: 轉子回路串接是為了使啟動電流減小，若不串電阻可能會導致啟動電流過大