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实验一 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验一、实验目的 (1)熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构2)掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法二、实验所需挂件及附件序号型 号备 注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块2DJK02 晶闸管主电路 3DJK02-1三相晶闸管触发电路该挂件包含“触发电路”,“正反桥功放” 等几个模块4DJK04 电机调速控制实验 I该挂件包含“给定”，“电流调节器”，“速度变换”，“电流反馈与过流保护”等几个模块5DJK10 变压器实验该挂件包含“三相不控整流”和“心式变压器”等模块6DD03-3电机导轨﹑光码盘测速系统及数显转速表7DJ23 直流发电机8DJ15 直流并励电动机9D42　三相可调电阻10数字存储示波器自备11万用表自备三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压Uct，改变Ug的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。

实验系统的组成原理图如图1-1所示图1-1 实验系统原理图四、实验内容(1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R2) 测定晶闸管直流调速系统主电路电感值L3) 测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数CM4) 测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f(Uct)5) 测定测速发电机特性UTG=f(n)五、预习要求学习教材中有关晶闸管直流调速系统各参数的测定方法六、实验方法　　为研究晶闸管－电动机系统，须首先了解电枢回路的总电阻R、总电感L等参数，这些参数均需通过实验手段来测定，具体方法如下：(1)电枢回路总电阻R的测定电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra、平波电抗器的直流电阻RL及整流装置的内阻Rn，即R = Ra十RL十Rn (1-1)由于阻值较小，不宜用欧姆表或电桥测量，因是小电流检测，接触电阻影响很大，故常用直流伏安法为测出晶闸管整流装置的电源内阻须测量整流装置的理想空载电压Uｄ0，而晶闸管整流电源是无法测量的，为此应用伏安比较法，实验线路如图1-2所示将变阻器R1、R2接入被测系统的主电路，测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。

合上S1、S2，调节给定使输出直流电压Ud在30%Ued～70%Ued范围内，然后调整R2使电枢电流在80%Ied～90%Ied范围内，读取电流表A和电压表V2的数值为I1、U1，则此时整流装置的理想空载电压为Udo=I1R+U1 （1-2）调节R1使之与R2的电阻值相近，拉开开关S2，在Ud的条件下读取电流表、电压表的数值I2、U2，则 Udo＝I2R十U2 (1-3)求解(1-2)、(1-3)两式，可得电枢回路总电阻:R＝（U2-U1）/（I1-I2） (1-4)如把电机电枢两端短接，重复上述实验，可得RL十Rn=(U2＇-U1＇)/(I1＇-I2＇) (1-5)则电机的电枢电阻为Ra=R-(RL十Rn) (1-6)同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器直流电阻RL图1-2伏安比较法实验线路图(2)电枢回路电感L的测定电枢回路总电感包括电机的电枢电感La、平波电抗器电感Ld和整流变压器漏感LB，由于LB数值很小，可以忽略，故电枢回路的等效总电感为 L＝La+Ld 　 (1-7)电感的数值可用交流伏安法测定。

实验时应给电动机加额定励磁，并使电机堵转，实验线路如图1-3所示图1-3 测量电枢回路电感的实验线路图实验时交流电压由DJK01电源输出，接DJK10的高压端，从低压端输出接电机的电枢，用交流电压表和电流表分别测出电枢两端和电抗器上的电压值Ua和UL及电流I,从而可得到交流阻抗Za和ZL，计算出电感值La和Ld，计算公式如下: (1-8) (1-9) 　　　　　　 (1-10) (1-11) (3)电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定将电动机加额定励磁，使其空载运行，改变电枢电压Ud，测得相应的n即可由下式算出Ce:式中，Ce的单位为V/(rpm)转矩常数(额定磁通)CM的单位为N·m/ACM可由Ce求出: CM = 9.55 Ce (4)晶闸管触发及整流装置特性Ud=f(Ug)和测速发电机特性UTG=f(n)的测定实验线路如图5-4所示，可不接示波器。

电动机加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压Ug，分别读取对应的Ug、UTG、Ud、n的数值若干组，即可描绘出特性曲线Ud=f(Ug)和UTG =f(n) 由Ud=f(Ug)曲线可求得晶闸管整流装置的放大倍数曲线Ks=f(Ug):Ks =ΔUd/ΔUg 七、实验报告作出实验所得的各种曲线，计算有关参数八、注意事项(1)由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数2)由于DJK04上的过流保护整定值的限制，在完成机电时间常数测定的实验中，其电枢电压不能加得太高3)当电机堵转时，会出现大电流，因此测量的时间要短，以防电机过热4)在测试Ud=f(Ug)时，DJK02上的偏移电压要先调到α=120°，具体方法见单闭环直流调速实验二 单闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的(1)了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理2)掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程3)认识闭环反馈控制系统的基本特性二、实验所需挂件及附件序号型 号备 注1DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块2DJK02 晶闸管主电路 3DJK02-1三相晶闸管触发电路该挂件包含“触发电路”、“正反桥功放”等几个模块。

4DJK04 电机调速控制实验 I该挂件包含“给定”、“调节器I”、“调节器II”、“转速变换”、“电流反馈与过流保护”、“电压隔离器”等几个模块5DJK08可调电阻、电容箱6DD03-3电机导轨﹑光码盘测速系统及数显转速表7DJ23 直流发电机8DJ15 直流并励电动机9D42　三相可调电阻10慢扫描示波器自备11万用表自备三、实验线路及原理为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“转速变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压Uct，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。

在本实验中DJK04上的“调节器I”做为“速度调节器”四、实验内容 (1)DJK04上的基本单元的调试2)Uct不变时直流电动机开环特性的测定3)转速单闭环直流调速系统五、预习要求(1)复习自动控制系统(直流调速系统)教材中有关晶闸管直流调速系统、闭环反馈控制系统的内容2)掌握调节器的基本工作原理图2-1 转速单闭环系统原理图 (3)根据实验原理图，能画出实验系统的详细接线图，并理解各控制单元在调速系统中的作用 (4)实验时，如何能使电动机的负载从空载(接近空载)连续地调至额定负载?六、实验方法(1)DJK02和DJK02-1上的“触发电路”调试 ①打开DJK01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡②用10芯的扁平电缆，将DJK02的“三相同步信号输出”端和DJK02-1“三相同步信号输入”端相连,打开DJK02-1电源开关，拨动 “触发脉冲指示”开关，使“窄”的发光管亮③观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器（在各观测孔左侧），使三相锯齿波斜率尽可能一致④将DJK04上的“给定”输出Ug直接与DJK02-1上的移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节DJK02-1上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔” VT1的输出波形，使α=120°(注意此处的α表示三相晶闸管电路中的移相角，它的0°是从自然换流点开始计算，而单相晶闸管电路的0°移相角表示从同步信号过零点开始计算，两者存在相位差，前者比后者滞后30°)。

⑤适当增加给定Ug的正电压输出，观测DJK02-1上“脉冲观察孔”的波形，此时应观测到单窄脉冲和双窄脉冲⑥用8芯的扁平电缆，将DJK02-1面板上“触发脉冲输出”和“触发脉冲输入”相连，使得触发脉冲加到正反桥功放的输入端⑦将DJK02-1面板上的Ulf端接地，用20芯的扁平电缆，将DJK02-1的“正桥触发脉冲输出”端和DJK02“正桥触发脉冲输入”端相连，并将DJK02“正桥触发脉冲”的六个开关拨至“通”，观察正桥VT1～VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常2)Uct不变时的直流电机开环外特性的测定①按图1-1的接线图接线，DJK02-1上的移相控制电压Uct由DJK04上的“给定”输出Ug直接接入，直流发电机接负载电阻R，Ld用DJK02上200mH，将给定的输出调到零②先闭合励磁电源开关，按下DJK01“电源控制屏”启动按钮，使主电路输出三相交流电源，然后从零开始逐渐增加“给定”电压Ug，使电动机慢慢启动并使转速 n 达到1200rpm③改变负载电阻R的阻值，使电动机的电枢电流从空载直至Ied即可测出在Uct不变时的直流电动机。