1、實(shí)驗(yàn)四 雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)了解閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。(2)掌握雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。(3)研究調(diào)節(jié)器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2DJK02 晶閘管主電路 3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”、“正反橋功放”等幾個(gè)模塊。4DJK04 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn) I該掛件包含“給定”、“調(diào)節(jié)器I”、“調(diào)節(jié)器II”、“轉(zhuǎn)速變換”、“電流反饋與過(guò)流保護(hù)”等幾個(gè)模塊。5DJK08可調(diào)電阻、電容箱6D

2、D03-3電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤(pán)測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7DJ13-1 直流發(fā)電機(jī)8DJ15 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10慢掃描示波器自備11萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理許多生產(chǎn)機(jī)械，由于加工和運(yùn)行的要求，使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的過(guò)渡過(guò)程中，因此起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程的時(shí)間在很大程度上決定了生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)效率。為縮短這一部分時(shí)間，僅采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其性能還不很令人滿意。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是由速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，可獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能（兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器），由于調(diào)整系統(tǒng)的主要參量為轉(zhuǎn)速，故將轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，這樣

3、可以抑制電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的原理框圖組成如下：?jiǎn)?dòng)時(shí)，加入給定電壓Ug，“速度調(diào)節(jié)器”和“電流調(diào)節(jié)器”即以飽和限幅值輸出，使電動(dòng)機(jī)以限定的最大啟動(dòng)電流加速啟動(dòng)，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速(即Ug =Ufn)，并在出現(xiàn)超調(diào)后，“速度調(diào)節(jié)器”和“電流調(diào)節(jié)器”退出飽和，最后穩(wěn)定在略低于給定轉(zhuǎn)速值下運(yùn)行。系統(tǒng)工作時(shí)，要先給電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁，改變給定電壓Ug的大小即可方便地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。“速度調(diào)節(jié)器”、“電流調(diào)節(jié)器”均設(shè)有限幅環(huán)節(jié)，“速度調(diào)節(jié)器”的輸出作為“電流調(diào)節(jié)器”的給定，利用“速度調(diào)節(jié)器”的輸出限幅可達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的。“電流調(diào)節(jié)器”的輸出作為“觸發(fā)電路”的控制電壓Uct，利用“

4、電流調(diào)節(jié)器”的輸出限幅可達(dá)到限制max的目的。在本實(shí)驗(yàn)中DJK04上的“調(diào)節(jié)器I”做為“速度調(diào)節(jié)器”使用，“調(diào)節(jié)器II”做為“電流調(diào)節(jié)器”使用；若使用DD03-4不銹鋼電機(jī)導(dǎo)軌、渦流測(cè)功機(jī)及光碼盤(pán)測(cè)速系統(tǒng)和D55-4智能電機(jī)特性測(cè)試及控制系統(tǒng)兩者來(lái)完成電機(jī)加載請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)附錄相關(guān)內(nèi)容。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1)各控制單元調(diào)試。(2)測(cè)定電流反饋系數(shù)、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。 (3)測(cè)定開(kāi)環(huán)機(jī)械特性及高、低轉(zhuǎn)速時(shí)系統(tǒng)閉環(huán)靜態(tài)特性n=f(Id)。 (4)閉環(huán)控制特性n=f(Ug)的測(cè)定。(5)觀察、記錄系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波形。圖5-10 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖五、預(yù)習(xí)要求(1)閱讀電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)教材中有關(guān)雙閉環(huán)直流調(diào)速系

5、統(tǒng)的內(nèi)容，掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。(2)理解PI（比例積分）調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中的作用，掌握調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇方法。(3)了解調(diào)節(jié)器參數(shù)、反饋系數(shù)、濾波環(huán)節(jié)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)特性的影響。六、思考題(1)為什么雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中使用的調(diào)節(jié)器均為PI調(diào)節(jié)器?(2)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的極性如果接反會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象?(3)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中哪些參數(shù)的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變?哪些參數(shù)的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)最大電流的變化?七、實(shí)驗(yàn)方法(1)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。先開(kāi)環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運(yùn)行在開(kāi)環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負(fù)反饋后

6、，才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。 先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)，即先調(diào)試電流內(nèi)環(huán)，然后調(diào)試轉(zhuǎn)速外環(huán)。先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)整動(dòng)態(tài)指標(biāo)。(2)DJK02和DJK02-1上的“觸發(fā)電路”調(diào)試 打開(kāi)DJK01總電源開(kāi)關(guān)，操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”開(kāi)關(guān)，觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。將DJK01“電源控制屏”上“調(diào)速電源選擇開(kāi)關(guān)”撥至“直流調(diào)速”側(cè)。用10芯的扁平電纜，將DJK02的“三相同步信號(hào)輸出”端和DJK02-1“三相同步信號(hào)輸入”端相連,打開(kāi)DJK02-1電源開(kāi)關(guān)，撥動(dòng) “觸發(fā)脈沖指示”鈕子開(kāi)關(guān)，使“窄”的發(fā)光管亮。觀察A、B、C三相的鋸齒波，并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器（在各觀測(cè)孔左側(cè)）

7、，使三相鋸齒波斜率盡可能一致。將DJK04上的“給定”輸出Ug直接與DJK02-1上的移相控制電壓Uct相接，將給定開(kāi)關(guān)S2撥到接地位置（即Uct=0），調(diào)節(jié)DJK02-1上的偏移電壓電位器，用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號(hào)和“雙脈沖觀察孔” VT1的輸出波形，使=150°(注意此處的表示三相晶閘管電路中的移相角，它的0°是從自然換流點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算，而單相晶閘管電路的0°移相角表示從同步信號(hào)過(guò)零點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算，兩者存在相位差，前者比后者滯后30°)。適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出，觀測(cè)DJK02-1上“脈沖觀察孔”的波形，此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到單窄脈沖和雙窄脈沖。用8芯的扁

8、平電纜，將DJK02-1面板上“觸發(fā)脈沖輸出”和“觸發(fā)脈沖輸入”相連，使得觸發(fā)脈沖加到正反橋功放的輸入端。將DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平電纜，將DJK02-1的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DJK02“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連，并將DJK02“正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開(kāi)關(guān)撥至“通”，觀察正橋VT1VT6晶閘管門(mén)極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。(3)控制單元調(diào)試移相控制電壓Uct調(diào)節(jié)范圍的確定直接將DJK04“給定”電壓Ug接入DJK02-1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)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)

9、Ug超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，此時(shí)Ud接近為輸出最高電壓值Ud，一般可確定“三相全控整流”輸出允許范圍的最大值為Udmax=0.9Ud，調(diào)節(jié)Ug使得“三相全控整流”輸出等于Udmax，此時(shí)將對(duì)應(yīng)的Ug的電壓值記錄下來(lái)，Uctmax= Ug，即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0Uctmax。如果我們把輸出限幅定為Uctmax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會(huì)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：UdUdmax=0.9 UdUctmax=Ug將給定退到零，再按“停止”按鈕，結(jié)束步驟。調(diào)節(jié)器的調(diào)零 將DJK04中“調(diào)節(jié)器I”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“調(diào)節(jié)器I

10、”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“調(diào)節(jié)器I”成為P (比例)調(diào)節(jié)器。用萬(wàn)用表的毫伏檔測(cè)量調(diào)節(jié)器I的“7”端的輸出，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，使之電壓盡可能接近于零。將DJK04中“調(diào)節(jié)器II”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接到“調(diào)節(jié)器II”的“8”、“9”兩端，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。用萬(wàn)用表的毫伏檔測(cè)量調(diào)節(jié)器II的“11”端，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，使之輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整 把“調(diào)節(jié)器I”的“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“5”、“6”兩

11、端，使調(diào)節(jié)器成為PI (比例積分)調(diào)節(jié)器，將“調(diào)節(jié)器I”所有輸入端的接地線去掉，將DJK04的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器I的“3”端，當(dāng)加+5V的正給定電壓時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓為-6V，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加-5V的負(fù)給定電壓時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，使之輸出電壓盡可能接近于零。把“調(diào)節(jié)器II”的“9”、“10”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“9”、“10”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，將“調(diào)節(jié)器II”的所有輸入端的接地線去掉，將DJK04的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器II的“4”端。當(dāng)加+5V的正給定電壓時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，使之輸出電壓盡可能接近于

12、零；當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加-5V的負(fù)給定電壓時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，使調(diào)節(jié)器I的輸出正限幅為Uctmax。電流反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接入DJK02-1移相控制電壓Uct的輸入端，整流橋輸出接電阻負(fù)載R，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，從零增加給定，使輸出電壓升高，當(dāng)Ud=220V時(shí)，減小負(fù)載的阻值，調(diào)節(jié)“電流反饋與過(guò)流保護(hù)”上的電流反饋電位器RP1，使得負(fù)載電流Id=l.3A時(shí)，“2”端If的的電流反饋電壓Ufi=6V，這時(shí)的電流反饋系數(shù)= Ufi/Id= 4.615V/A。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓Ug接DJK02-1上的移相控制電壓Uct的輸入端，“

13、三相全控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，Ld用DJK02上的200mH，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，接通勵(lì)磁電源，從零逐漸增加給定，使電機(jī)提速到n =150Orpm時(shí)，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速變換”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)=Ufn/n =0.004V/(rpm)。(4)開(kāi)環(huán)外特性的測(cè)定DJK02-1控制電壓Uct由DJK04上的給定輸出Ug直接接入，“三相全控整流”電路接電動(dòng)機(jī)，Ld用DJK02上的200mH，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，先接通勵(lì)磁電源，然后從零開(kāi)始逐漸增加“給定”電壓Ug，使電機(jī)啟動(dòng)升速，轉(zhuǎn)速

14、到達(dá)1200rpm。增大負(fù)載(即減小負(fù)載電阻R阻值)，使得電動(dòng)機(jī)電流Id=Ied，可測(cè)出該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)外特性n =f（Id），記錄于下表中：n（rpm）Id（A）將給定退到零，斷開(kāi)勵(lì)磁電源，按下停止按鈕，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。(5)系統(tǒng)靜特性測(cè)試按圖5-10接線， DJK04的給定電壓Ug輸出為正給定，轉(zhuǎn)速反饋電壓為負(fù)電壓，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R，Ld用DJK02上的200mH，負(fù)載電阻放在最大值，給定的輸出調(diào)到零。將“調(diào)節(jié)器I”、“調(diào)節(jié)器II”都接成P（比例）調(diào)節(jié)器后，接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)，按下啟動(dòng)按鈕，接通勵(lì)磁電源，增加給定，觀察系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，確認(rèn)整個(gè)系統(tǒng)的接線正確無(wú)誤后，將“調(diào)節(jié)器I”，

15、“調(diào)節(jié)器II”均恢復(fù)成PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。機(jī)械特性n =f(Id)的測(cè)定A、發(fā)電機(jī)先空載，從零開(kāi)始逐漸調(diào)大給定電壓Ug，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm，然后接入發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻R，逐漸改變負(fù)載電阻，直至Id=Ied，即可測(cè)出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n =f(Id)，并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）B、降低Ug，再測(cè)試n=800rpm時(shí)的靜態(tài)特性曲線，并記錄于下表中：n（rpm）Id（A）C、閉環(huán)控制系統(tǒng)n=f(Ug)的測(cè)定調(diào)節(jié)Ug及R，使Id=Ied、n= l200rpm，逐漸降低Ug，記錄Ug和n，即可測(cè)出閉環(huán)控制特性n = f(Ug)。 n（rpm）Ug（V）(6)系統(tǒng)動(dòng)

16、態(tài)特性的觀察用慢掃描示波器觀察動(dòng)態(tài)波形。在不同的系統(tǒng)參數(shù)下(“調(diào)節(jié)器I”的增益和積分電容、“調(diào)節(jié)器II”的增益和積分電容、“轉(zhuǎn)速變換”的濾波電容)，用示波器觀察、記錄下列動(dòng)態(tài)波形: 突加給定Ug，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電樞電流Id(“電流反饋與過(guò)流保護(hù)”的“2”端)波形和轉(zhuǎn)速n(“轉(zhuǎn)速變換”的“3”端)波形。突加額定負(fù)載(20%IedÞ100%Ied)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。突降負(fù)載(100%IedÞ20%Ied)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出閉環(huán)控制特性曲線n =f(Ug)。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出兩種轉(zhuǎn)速時(shí)的閉環(huán)機(jī)械特性n =f(

17、Id)。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出系統(tǒng)開(kāi)環(huán)機(jī)械特性n =f(Id)，計(jì)算靜差率，并與閉環(huán)機(jī)械特性進(jìn)行比較。(4)分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波形，討論系統(tǒng)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)、靜態(tài)性能的影響。九、注意事項(xiàng)(1)參見(jiàn)本章實(shí)驗(yàn)三的注意事項(xiàng)。(2)在記錄動(dòng)態(tài)波形時(shí)，可先用雙蹤慢掃描示波器觀察波形，以便找出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性較為理想的調(diào)節(jié)器參數(shù)，再用數(shù)字存儲(chǔ)示波器或記憶示波器記錄動(dòng)態(tài)波形。實(shí)驗(yàn)一 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本結(jié)構(gòu)。(2)掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測(cè)定方法。二、實(shí)驗(yàn)所需掛件及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1DJK01 電源控制屏該控制屏包含“三

18、相電源輸出”等幾個(gè)模塊。2DJK02 晶閘管主電路 3DJK02-1三相晶閘管觸發(fā)電路該掛件包含“觸發(fā)電路”,“正反橋功放” 等幾個(gè)模塊。4DJK04 電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn) I該掛件包含“給定”，“電流調(diào)節(jié)器”，“速度變換”，“電流反饋與過(guò)流保護(hù)”等幾個(gè)模塊。5DJK10 變壓器實(shí)驗(yàn)該掛件包含“三相不控整流”和“心式變壓器”等模塊。6DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌光碼盤(pán)測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表7DJ13-1 直流發(fā)電機(jī)8DJ15 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)9D42三相可調(diào)電阻10數(shù)字存儲(chǔ)示波器自備11萬(wàn)用表自備三、實(shí)驗(yàn)線路及原理晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波電抗器、電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組等組成。在本實(shí)驗(yàn)

19、中，整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制電路可直接由給定電壓Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓Uct，改變Ug的大小即可改變控制角，從而獲得可調(diào)的直流電壓，以滿足實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成原理圖如圖5-1所示。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路總電阻值R。(2) 測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電感值L。(3) 測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)-直流發(fā)電機(jī)-測(cè)速發(fā)電機(jī)組的飛輪慣量GD2 。(4) 測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電磁時(shí)間常數(shù)Td。(5) 測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM。(6) 測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)TM。(7) 測(cè)定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f(Uct)。(8) 測(cè)定測(cè)速

20、發(fā)電機(jī)特性UTG=f(n)。五、預(yù)習(xí)要求學(xué)習(xí)教材中有關(guān)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)各參數(shù)的測(cè)定方法。圖5-1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖六、實(shí)驗(yàn)方法為研究晶閘管電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，須首先了解電樞回路的總電阻R、總電感L以及系統(tǒng)的電磁時(shí)間常數(shù)Td與機(jī)電時(shí)間常數(shù)TM，這些參數(shù)均需通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段來(lái)測(cè)定，具體方法如下：(1)電樞回路總電阻R的測(cè)定電樞回路的總電阻R包括電機(jī)的電樞電阻Ra、平波電抗器的直流電阻RL及整流裝置的內(nèi)阻Rn，即R = Ra十RL十Rn (5-1)由于阻值較小，不宜用歐姆表或電橋測(cè)量，因是小電流檢測(cè)，接觸電阻影響很大，故常用直流伏安法。為測(cè)出晶閘管整流裝置的電源內(nèi)阻須測(cè)量整流裝置的理想空載電壓U0，而晶閘管整流

21、電源是無(wú)法測(cè)量的，為此應(yīng)用伏安比較法，實(shí)驗(yàn)線路如圖5-2所示。將變阻器R1、R2接入被測(cè)系統(tǒng)的主電路，測(cè)試時(shí)電動(dòng)機(jī)不加勵(lì)磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。合上S1、S2，調(diào)節(jié)給定使輸出直流電壓Ud在30%Ued70%Ued范圍內(nèi)，然后調(diào)整R2使電樞電流在80%Ied90%Ied范圍內(nèi)，讀取電流表A和電壓表V2的數(shù)值為I1、U1，則此時(shí)整流裝置的理想空載電壓為Udo=I1R+U1 （5-2）調(diào)節(jié)R1使之與R2的電阻值相近，拉開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，在Ud的條件下讀取電流表、電壓表的數(shù)值I2、U2，則 UdoI2R十U2 (5-3)求解(5-2)、(5-3)兩式，可得電樞回路總電阻:R（U2-U1）/（I1-I2） (5-4

22、)如把電機(jī)電樞兩端短接，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，可得RL十Rn=(U2-U1)/(I1-I2) (5-5)則電機(jī)的電樞電阻為Ra=R-(RL十Rn)。 (5-6)同樣，短接電抗器兩端，也可測(cè)得電抗器直流電阻RL。圖5-2伏安比較法實(shí)驗(yàn)線路圖(2)電樞回路電感L的測(cè)定電樞回路總電感包括電機(jī)的電樞電感La、平波電抗器電感Ld和整流變壓器漏感LB，由于LB數(shù)值很小，可以忽略，故電樞回路的等效總電感為 LLa+Ld (5-7)電感的數(shù)值可用交流伏安法測(cè)定。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)給電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，并使電機(jī)堵轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)線路如圖5-3所示。圖5-3 測(cè)量電樞回路電感的實(shí)驗(yàn)線路圖實(shí)驗(yàn)時(shí)交流電壓由DJK01電源輸出，接DJK10的高壓

23、端，從低壓端輸出接電機(jī)的電樞，用交流電壓表和電流表分別測(cè)出電樞兩端和電抗器上的電壓值Ua和UL及電流I,從而可得到交流阻抗Za和ZL，計(jì)算出電感值La和Ld，計(jì)算公式如下: (5-8) (5-9) (5-10) (5-11)(3)直流電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)-測(cè)速發(fā)電機(jī)組的飛輪慣量GD2 的測(cè)定電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式為T(mén)-Tz=(GD2/375)dn/dt (5-12)式中，T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位為N·m；Tz為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，空載時(shí)即為空載轉(zhuǎn)矩Tk，單位為N·m，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為rpm。電機(jī)空載自由停車(chē)時(shí)，T=0，Tz=Tk，則運(yùn)動(dòng)方程式為: (5-13)從而有 (5-14)式

24、中GD2的單位為N·m2；Tk可由空載功率PK(單位為W)求出: (5-15) (5-16) dn/dt可以從自由停車(chē)時(shí)所得的曲線nf(t)求得，其實(shí)驗(yàn)線路如圖5-4 圖5-4 測(cè)定GD2時(shí)的實(shí)驗(yàn)線路圖電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，將電機(jī)空載啟動(dòng)至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，測(cè)量電樞電壓Ua和電流Ia0,然后斷開(kāi)給定，用數(shù)字存儲(chǔ)示波器記錄n=f(t)曲線，即可求取某一轉(zhuǎn)速時(shí)的Tk和dn/dt。由于空載轉(zhuǎn)矩不是常數(shù)，可以以轉(zhuǎn)速n為基準(zhǔn)選擇若干個(gè)點(diǎn)，測(cè)出相應(yīng)的Tk和dn/dt，以求得GD2的平均值。由于本實(shí)驗(yàn)裝置的電機(jī)容量比較小，應(yīng)用此法測(cè)GD2時(shí)會(huì)有一定的誤差。(4)主電路電磁時(shí)間常數(shù)Td的測(cè)定采用電流波形法測(cè)定

25、電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)Td，電樞回路突加給定電壓時(shí)，電流id按指數(shù)規(guī)律上升: 其電流變化曲線如圖5-5所示。當(dāng)t=Td時(shí)，有實(shí)驗(yàn)線路如圖5-6所示。電機(jī)不加勵(lì)磁，調(diào)節(jié)給定使電機(jī)電樞電流在50%Ied90%Ied范圍內(nèi)。然后保持Ug不變，將給定的S2撥到接地位置，然后撥動(dòng)給定S2從接地到正電壓躍階信號(hào)，用數(shù)字存儲(chǔ)示波器記錄id=f（t）的波形，在波形圖上測(cè)量出當(dāng)電流上升至穩(wěn)定值的63.2%時(shí)的時(shí)間，即為電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù)Td。(5)電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù)Ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)CM的測(cè)定將電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，使其空載運(yùn)行，改變電樞電壓Ud，測(cè)得相應(yīng)的n即可由下式算出Ce:式中，Ce的單位為V/(rpm)。轉(zhuǎn)矩常數(shù)

26、(額定磁通)CM的單位為N·m/A。CM可由Ce求出: CM = 9.55 Ce圖5-5 電流上升曲線 圖5-6 測(cè)定Td的實(shí)驗(yàn)線路圖(6)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)TM的測(cè)定系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)可由下式計(jì)算 由于TM>>Td，也可以近似地把系統(tǒng)看成是一階慣性環(huán)節(jié)，即當(dāng)電樞突加給定電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速n將按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)n到達(dá)穩(wěn)態(tài)值的63.2%時(shí),所經(jīng)過(guò)的時(shí)間即為拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。測(cè)試時(shí)電樞回路中附加電阻應(yīng)全部切除，突然給電樞加電壓，用數(shù)字存儲(chǔ)示波器記錄過(guò)渡過(guò)程曲線n=f(t)，即可由此確定機(jī)電時(shí)間常數(shù)。(7)晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f(Ug)和測(cè)速發(fā)電機(jī)特性UTG=f(n)的

27、測(cè)定實(shí)驗(yàn)線路如圖5-4所示，可不接示波器。電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁，逐漸增加觸發(fā)電路的控制電壓Ug，分別讀取對(duì)應(yīng)的Ug、UTG、Ud、n的數(shù)值若干組，即可描繪出特性曲線Ud=f(Ug)和UTG =f(n)。 由Ud=f(Ug)曲線可求得晶閘管整流裝置的放大倍數(shù)曲線Ks=f(Ug):Ks =Ud/Ug 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)作出實(shí)驗(yàn)所得的各種曲線，計(jì)算有關(guān)參數(shù)。(2)由Ks=f(Ug)特性，分析晶閘管裝置的非線性現(xiàn)象。八、注意事項(xiàng)(1)由于實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，電流和電壓可能有波動(dòng)，可取平均讀數(shù)。(2)由于DJK04上的過(guò)流保護(hù)整定值的限制，在完成機(jī)電時(shí)間常數(shù)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)中，其電樞電壓不能加得太高。(3)當(dāng)

28、電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大電流，因此測(cè)量的時(shí)間要短，以防電機(jī)過(guò)熱。(4)在測(cè)試Ud=f(Ug)時(shí)，DJK02上的偏移電壓要先調(diào)到=120°，具體方法見(jiàn)單閉環(huán)直流調(diào)速。實(shí)驗(yàn)二 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試將DJK04掛件上的十芯電源線、DJK04-1和DJK06掛件上的藍(lán)色三芯電源線與控制屏相應(yīng)電源插座連接，打開(kāi)掛件上的電源開(kāi)關(guān)，就可以開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。(1)調(diào)節(jié)器I(一般作為速度調(diào)節(jié)器使用)的調(diào)試調(diào)節(jié)器調(diào)零將DJK04中“調(diào)節(jié)器I”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“調(diào)節(jié)器I”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”端短接，使“調(diào)節(jié)器I”成為P (比例)調(diào)節(jié)器。用萬(wàn)用表

29、的毫伏檔測(cè)量“調(diào)節(jié)器I”的“7”端的輸出，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，使之輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)整輸出正、負(fù)限幅值將“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI (比例積分)調(diào)節(jié)器，將“調(diào)節(jié)器I”的所有輸入端上的接地線去掉，將DJK04的給定輸出端接到“調(diào)節(jié)器I”的“3”端，當(dāng)加+5V的正給定電壓時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，觀察調(diào)節(jié)器負(fù)電壓輸出的變化規(guī)律；當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加-5V的負(fù)給定電壓時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，觀察調(diào)節(jié)器正電壓輸出的變化規(guī)律。測(cè)定輸入輸出特性再將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（將“5”、“6”端短接），使“調(diào)節(jié)器I”為

30、P（比例）調(diào)節(jié)器，同時(shí)將正負(fù)限幅電位器RP1和RP2均順時(shí)針旋到底，在調(diào)節(jié)器的輸入端分別逐漸加入正負(fù)電壓，測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓變化，直至輸出限幅值，并畫(huà)出對(duì)應(yīng)的曲線。觀察PI特性拆除“5”、“6”短接線，給調(diào)節(jié)器輸入端突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規(guī)律。改變調(diào)節(jié)器的外接電阻和電容值（改變放大倍數(shù)和積分時(shí)間），觀察輸出電壓的變化。(2)調(diào)節(jié)器II(一般作為電流調(diào)節(jié)器使用)的調(diào)試調(diào)節(jié)器的調(diào)零 將DJK04中“調(diào)節(jié)器II”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接“調(diào)節(jié)器II”的“8”、“9”兩端，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。用萬(wàn)用表的毫

31、伏檔測(cè)量調(diào)節(jié)器II的“11”端的輸出，調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，使之輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)整輸出正、負(fù)限幅值把“9”、“10”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“9”、“10”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，將“調(diào)節(jié)器II”的所有輸入端上的接地線去掉，將DJK04的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器II的“4”端，當(dāng)加+5V的正給定電壓時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，觀察調(diào)節(jié)器負(fù)電壓輸出的變化規(guī)律；當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加-5V的負(fù)給定電壓時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP1，觀察調(diào)節(jié)器正電壓輸出的變化規(guī)律。測(cè)定輸入輸出特性再將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（將“9”、“10” 端短接），使“調(diào)節(jié)器II”為P調(diào)節(jié)器，同時(shí)將正負(fù)限幅電位器RP1和RP2均順時(shí)針旋到底，在調(diào)節(jié)器的輸入端分別逐漸加入正負(fù)電壓，測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓變化，直至輸出限幅值，并畫(huà)出對(duì)應(yīng)的曲線。觀察PI特性拆除“9”、“10”短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規(guī)律。改變調(diào)節(jié)器的外接電阻和電容值（改變放大倍數(shù)和積分時(shí)間），觀察輸出電壓的變化。(3)反號(hào)器的調(diào)試測(cè)定輸入輸出的比例，將反號(hào)器輸入端“1”接“給定”的輸出，調(diào)