小容量晶闸管直流调速系统实训.doc

73第五节第五节 小小容容量量晶晶闸闸管管直直流流调调速速系系统统实实训训一、实训目的一、实训目的 (1) 熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用 (2) 掌握单结晶体管触发电路的调试步骤与方法 (3) 熟悉与掌握单结晶体管触发电路及其主要点的波形测量与分析 (4) 了解小容量晶闸管单闭环有静差直流调速系统的原理、组成及各主要单元的作用 (5) 掌握小容量晶闸管直流调速系统的一般调试过程、调试步骤、方法及参数的整定6) 熟悉小容量晶闸管直流调速系统故障的分析与处理 二、实训所需设备二、实训所需设备序号型 号备 注1MEC01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等模块2PAC34 小容量晶闸管直流调速 系统组件该挂箱包含“单结晶体管触发电路”、 “桥式半控 整流主电路”等模块3MEC21 直流电参数表组件4MEC42 可调电阻器5DD03-3 电机导轨、光码盘测速 系统及数显转速表6DJ13-1 直流发电机7DJ15 直流他励电动机8慢扫描示波器自备9万用表自备三、实训线路及原理三、实训线路及原理 利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和 RC 的充放电特性，可组成频率可 调的自激振荡电路。

小容量晶闸管直流调速系统面板上的 V16 为单结晶体管，其常用的型号有 BT33 和 BT35 两种小容量晶闸管直流调速系统原理图如图 5-4 系统工作原理简述如下： 1.脉冲的形成 由变压器 TC1 副边输出约 70V±10%的交流同步电压，经桥式全波整流，再由稳压管 V10 进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过 R7 及 V18 组成的恒流源向电容 C3 充电，当充电电压达到单结晶体管 V16 的峰值电压 UP时，单结晶体管 V16 导通，同时由于放电时间常数很小，C3 两端的电压很快下降到 单结晶体管的谷点电压 Uv，使 V16 关断，C3 再次充电，周而复始，在电容 C3 两端呈现 锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲在一个梯形波周期内，V16 可能导通、关断 多次，但对晶闸管的触发只有第一个输出脉冲起作用然后脉冲经 V15 进行功率放大， 再经过脉冲变压器 TC2 便可在 TC2 副边得到两组相位一致的脉冲 2.移相控制 电容 C3 的充电时间常数由等效电阻 V18 等决定，改变恒流源的电流大小，可改变74C3 的充电时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。

单结晶体管触发 电路的各点波形请参考图 5-5图 5-4 小容量晶闸管直流调速系统原理图 触发电路的输入端串联了一个由 C1、R2、C5 组成的微分校正环节(又称超前校正环节)， 校正系统的动态性能，使调速系统稳定较快，也加快了系统的反应速度 该电路中给定电压与电压负反馈和电流正反馈的偏差控制 V22 输出电压的大小，从 而控制恒流源电流的大小，从而实现脉冲移相 给定电位器 RP2 已装在面板上，同步信号已在内部接好，所有的测试信号都在面板 上引出 3.单闭环控制系统 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，而对调速指标要求较高 的则采用多闭环系统按反馈的方式不同可分为转速反馈、电流反馈、电压反馈等 在本装置中采用的是单闭环系统在单闭环中，反映电压变化的电压反馈信号 Uu 和 反映电流变化的电流反馈信号 Ui 以触发电路的负端为公共端（面板上 42 点） ，此公共端 为给定输出回路中的一点，因此由原理图可以看出 Uu 和 Ui 为串联在给定输出回路中的 电压信号，所以加到 V22 的基极信号为 Uu、Ui 与给定电压 Ug 的电压和(约为 Ug-Uu+Ui)，75此电压和信号经放大后，得到移相控制电压，控制触发脉冲的移相，来改变单相半控整 流桥电压的输出。

该电路中的放大电路为比例调节，对阶跃输入有稳态误差当“给定”恒定时，闭环 系统对电枢电压变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的电枢电压 能稳定在一定的范围内变化 ① 主电路 采用单相半控整流桥，串联滤波电抗器 L 是为了限制整流后的脉动成分，减少电机 损耗，降低电机的温升等由于单相半控整流桥的桥路是由两个晶闸管串联后再与两个 整流二极管串并联而成，省掉了一个续留二极管，使线路较为简单而可靠图5-5 单结晶体管触发电路各点的电压波形(α=900) ② 电流截止环节 当因启动或其他原因造成过电流时，在RP4 上取得的电压值变大，使稳压管 V21 两 端的电压也增大若大到使稳压管 V21 击穿时，则使 V20 饱和，同时 V16 基极电位降低， 于是输出触发脉冲减少，使晶闸管趋向关断，限制了电流的增大 ③ 电压负反馈 当电机加上负载时，电机的转速有所下降，电机两端的电压也因此下降，此时在RP6 上所得的分压也随之减小，则在V22 基极上所得的分压反而增大，V22 趋向饱和，V18 也 趋向更加导通，最后使V16 基极电位提高，于是输出触发脉冲增加，使晶闸管的导通角更 大，使电机两端电压提高。

76④ 电流正反馈 当电机加上负载时，电机的转速下降，用其他措施使其端电压维持不变，则此时所 需的电流将增大，由于电流的增大，在 RP5 上所得的分压增大这样也使 RP6 上所得的 分压增加，与电压负反馈一样使 V22 的基极电位提高而导通，从而使输出脉冲增加导致 晶闸管更加导通 四、实训方法四、实训方法 1.小容量晶闸管直流调速系统故障的设置与分析请参考第二章有关内容 2.励磁电源及失磁保护的调试 (1)按下电源控制面板上的“启动”按钮，将直流调速系统面板上的QS 拨向“开”，用万 用表测试励磁输出为200V±10% (2)将电机的励磁线圈接到励磁电源的输出端，可听到励磁电源回路中的黑色继电器 KA 有“啪”的声音，说明继电器已通电吸合其在主电路中的常开触点闭合，为晶闸管主 电路的启动做准备 3.单结晶体管触发电路的调试与观测 用两根导线将电源控制面板上的“三相电源输出”的 220V 交流相电压接到小容量晶闸 管直流调速系统面板上的“～220V”输入端，“励磁电源”输出端接直流电动机的励磁绕 组回路按下电源控制面板上的“启动”按钮，将小容量晶闸管直流调速系统面板上的QS 拨向“开”，这时给定电路和触发电路都开始工作。

4.给定电路的调试 交流 70V 经桥式整流稳压后的电压作为触发电路的给定电压 RP2 为调速电位器用 双踪示波器观察单结晶体管触发电路经桥式整流和稳压管削波后“TP8”点的波形，顺时 针缓慢调节移相电位器 RP2，观察“TP4”点锯齿波的周期变化、“TP6”点的脉冲波形、 经脉冲变压器后输出的“G、K”触发脉冲波形，最后观察脉冲能在 30°～170°范围内移相5.单结晶体管触发电路各点波形的记录 当 α＝30o、60o、90o、120o时，将单结晶体管触发电路的各观测点波形描绘下来，并 与图 3-2 的各波形进行比较 6.小容量晶闸管直流调速系统的调试 触发脉冲正常后，将直流电机、直流电流表、直流电压表接进主电路，直流电机拖动 校正直流测功机 (1) 将调速电位器RP2 逆时针旋到底，使给定输出为零 (2) 按下SB2，调节RP2，观察电机能否平滑增速 (3) 电流截止环节的测试 调节RP2 使给定输出为零调节RP2 使给定输出为零将 DJ23 输出接 1980Ω（两只90Ω 和两只 900Ω 串联） 调节 RP2 逐渐增大“给定”电压，使电动机转速提升至一定值（如n=1000rpm） ，然后 减小电阻阻值即增大直流电动机的负载，使主回路电流增大，当电流增大到一定值后，稳 压管 V21 击穿，此时电动机的转速会明显降低，说明电流截止环节已经起作用。

(6) 主电路停止 按下 SB1（停止按钮） ，断掉晶闸管主电路的电源在晶闸管主电路中， “TP10”的77KM 的常闭触点闭合，电阻 R17 和 R18 与电枢并联形成能耗制动回路，加速直流电动机 的制动 4.小容量晶闸管直流调速系统的测试 (1) 将 DJ23 输出接 1980Ω（两只 90Ω 和两只 900Ω 串联），并将其阻值调至最大， 使直流电动机轻载 (2) 缓慢顺时针调节给定电路中的电位器 RP2,使电动机转速接近 n=1200rpm，观察主 电路中电流、转速的变化记录于下表中：n（rpm ）Id（A）(3)将电动机转速调到接近 n=1200rpm，然后缓慢调节负载阻值，增大直流电动机的 负载，观察主电路中电流、转速的变化测定相应的 Id 和 n记录于下表中：n（rpm ）Id（A）六、注意事项六、注意事项 在记录动态波形时，可先用双踪慢扫描示波器观察波形，以便找出系统动态特性较 为理想的调节器参数，再用数字存储示波器或记忆示波器记录动态波形 五、实训报告五、实训报告 1.画出 α=60°时，单结晶体管触发电路各点输出的波形及其幅值 2.对实验过程中出现的故障现象作出书面分析。

六、注意事项六、注意事项 1.技能实训时必须注意人身安全，杜绝触电事故发生接线与拆线必须在断电的情况 下进行 2.技能实训时必须注意实训设备的安全，接线完成后必须进行检查，待接线正确之后 方可进行实训 3.双踪示波器有两个探头，可同时观测两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外 壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两 点会通过示波器外壳发生电气短路为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探 头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题当 需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线 接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不 发生意外。