电力电子技术实验 第2版 教学课件 ppt 作者 主编 实验二十九 晶闸管直流调速系统参数的测定

1、实验 29 晶闸管直流调速系统参数的测定,1、掌握晶闸管直流调速系统参数的测定方法 2、测量并计算晶闸管直流调速系统中的下列参数： (1)直流电动机电枢电阻RD (2)平波电抗器线圈电阻RL (3)晶闸管整流装置内阻Ri (4)晶闸管直流调速系统主电路总电阻R (5)晶闸管直流调速系统主电路总电感L (6)晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Te (7)直流电动机电势常数Ce和转矩常数Cm (8)电动机发电机测速发电机机组飞轮惯量(也称飞轮矩)GD2 (9)晶闸管直流调速系统机电时间常数Tm (10)晶闸管触发及整流装置放大倍数Ks,一、实验目的,1、预习相关理论知识 ( 1 ) 复习教材中有关内容，理解电路的工作原理。 （2）学习实验指导书中有关电路的内容，掌握电路工作原理及调试方法。 2、写预习报告 (1)实验的目的 (2)实验线路图 (3)实验仪器与设备 (4)实验内容与步骤 (5)实验注意事项 (6)预习题目的回答,二、要求学生实验前做的工作,1、电力电子变流技术实验实验装置 1台 2、存储示波器 1台 3、直流电动机-发电机-测速发电机组 1套 4、万用表 1台 5、电抗器

2、1台 6、三相整流变压器 1台 7、变阻器或灯板 1个 8、单相自耦调压器 1台 9、交流电流表 1块 10、秒表 1块 11、转速表 1块 12、滑线变阻器 2个,三、实验设备及仪器,四、实验电路图,图29-1 晶闸管直流调速系统组成原理图,一、实验准备 首先按图7-1将电路接好，接上电阻负载（即灯泡）并按实验7的步骤使三相全控桥式整流电路工作正常。 二、晶闸管直流调速系统参数测定,1、电枢回路电阻R的测量 电枢回路的总电阻R包括电动机的电枢电阻RD，平波电抗器的直流电阻RL和整流装置的电源内阻Ri即:,五、实验内容,测定元件的电阻时，由于其阻值较小，若利用欧姆表或电桥测量，因是小电流检测，接触电阻影响很大，故可以利用伏安比较法来测定，测试电路如图所示。,将电位器Rp1和Rp2接入被测电路，测试时电动机不加励磁，并使电动机堵转，闭合KM和S，调Uc，使整流装置输出电压Ud=30%70%UN 然后调整变阻器Rp2使电枢电流约为8090%IN，读取电压表V及电流表A的数值各为U1和I1于表中，此时整流装置的电压为:,图29-2 电枢回路电阻的测试电路,调整RP1与RP2之值近似相等，打开

3、S，Ud近似不变的前提下，读取V及A的数值为U2和I2于表中。此时整流装置电压,解等式，即得电枢回路总电阻,若把电枢两端用导线短接，然后重复上述实验，可求得:,由此得出电机的电枢电阻 RD=R- (RL+Ri)。同理，短接电抗器两端，则可求得RL和Ri,2、电枢回路电感的测定 电枢回路的总电感包括电机电感LD、平波电抗器L和整流变压器的漏感LB，因LB之值较小，若略去不计，则电枢回路的等效总电感为: L= LD+ L,电感的数值可用交流伏安法测定，为了接近实际情况，电动机须加额定励磁，但处于堵转状态，实验线路如图29-3所示。 实验时交流电压的有效值应小于电动机直流电压的额定值，用交流电压表和电流表分别测出通入交流电压后电枢两端和电抗器上的电压值UD和UL以及电流I，由此得到交流阻抗ZD和ZL，计算出电感值LD和LL。,图29-3 测定电感的实验电路,3、电枢回路电磁时间常数Te和电动机电枢电磁时间常数TD的测定 单独测定电磁时间常数的方法常用的有以下二种： （1）根据实测的回路电阻和电感计算电磁时间常数 电动机电枢电磁时间常数,电枢回路电磁时间常数,(2)用电流波形法测定电枢回路的电

4、磁时间常数Te。当电枢回路突加给定电压时，由于回路中存在电感，电流不能突变，而是按指数规律上升。,电流变化曲线如图29-4所示。 当t=Te时，则,图29-4 电流变化曲线,由于可利用图29-5实验线路的电机不加励磁的情况下(若有条件,人为使电动机堵转，则尽可能加励磁，以便更符合实际情况)，先通过Uc调整电枢电流为5090%IdN然后保持Uc不变，利用开关S2突加给定电压，用存储示波器拍摄id = f(t)的波形(或用长余辉示波器点绘波形)，由波形图上的测量出当电流上升到62.3%稳定值时的时间，即为电枢回路的电磁时间常数Te，再根据公式在已知R数值时，可计算出电枢回路总电感L。,图29-5 用电流波形法测定T的实验电路,4、电动机发电机飞轮力矩GD2和机电时间常数Tm的测定 根据电力拖动系统运动方程式求得 式中 T电动机的电磁转矩 Tfz负载转矩(空载时即空载转矩T0） n电动机转速，单位为r/min。 电机空载自由停车时，T = 0, Tfz = T0,其数值方程式为: 式中 T0的单位为N.m，GD2的单位为N.m2 ,因此只要测得T0和dn/dt就可求得GD2。 机组的空载转矩

5、T0可由测定机组在不同转速n下的电枢电压UD与电流值I0，并通过计算空载功耗P0而求得。,数值方程式为:,实验线路如图29-6所示，测试时电动机须加额定磁场。同时画出n=f(T0)曲线。如图29-7所示。 dn/dt值可由自由停车时所得的曲线n=f(t)求得，按图29-6线路将空载机组起动到稳态转速后，切断给定电压Ue,通过存储示波器把曲线n=f(t)记录下来，或用低频慢扫描示波器把n=f(t)曲线描绘下来，见图29-8。在用低频慢扫描示波器时，应先调整示波器扫描时间，使与n下降时间相配合，用秒表读出转速由稳态值下降到零的时间，由于T0不能保持常数，故此曲线并不是一条直线，可以某转速为基准选择若干个点，求出相应于某一转速nx时的T0及dn/dt值，以求得GD2的平均值。,在无示波器时也可用秒表和转速表，每隔12s同时读取转速和时间，可重复几次，画出n=f(t)曲线。根据求得n=f(T0)和n=f(t)计算GD2,式中T0xn=nx时的T0,取不同 nx （34点）求得GD2的平均值。 电动机的GD2还可从电机产品目录中查到。但需注意查到的是单机的，而我们这里测得的是机组的GD2。 求得

6、电动机的电势Ce。为了避免由于电枢电阻对测量精度的影响，电动机应空载运行，加额定励磁。对应上面选择的转速段，读取转速和电压，然后计算出Ce 。即,图29-6 测定GD2等参数的实验电路,图29-7电动机空载时n=f(T0)曲线,图29-8 电动机自由停车过程中的n=f(t)曲线,式中Ce的单位为,取几点，求取Ce的平均值。转矩常数Cm = 9.55Ce 式中Cm的单位为N.m/A 由此可计算电力拖动系统的机电时间常数Tm,5、触发器-晶闸管整流装置放大倍数Ks和转速反馈系数的测定 实验电路见图29-9，电动机加额定励磁，慢慢增加触发器的控制电压Uc，分别读出对应的Uc、Ud、UTG、n的数值各若干点，即可描绘出输出特性曲线Ud=f(Uc) 和UTG=f(n)的关系曲线。 由于输出输入特性曲线的非线性，故计算晶闸管整流装置的放大倍数Ks时，可取工作段所数值，如图29-10所示。,图29-10 Ud=f(Uc)曲线,图29-9 测定Ks和的实验电路,根据描绘出的UTG=f(n)的关系曲线。很容易求得转速反馈系数即,(1) 实验中应使ud、id波形连续，避免进入不连续区。 (2) 电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。 (3) 为防止电枢中过大的电流冲击，每次增加Uc须缓慢。 (4) 除要求阶跃给定外，每次起动电动机前给定电位器必须退回到零位，以防过电流。,六、实验说明及注意的问题,七、实验报告,总结测定晶闸管直流调速系统参数的步骤和方法。,

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