交直流调速系统实验指导书

实验三 转速单闭环直流调速系统

一、实验目的

1. 掌握转速单闭环直流调速系统的组成、原理及各主要单元部件的原理。 2. 掌握转速单闭环直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验设备

1. DL01 电源控制屏 2. DL02 晶闸管主电路 3. DL05三相晶闸管触发电路

4. DL19 单相自耦调压器/单相不可控整流电路 5. DL21 直流电机调速电路 6. DT05可调电阻（0-900Ω）模块 7. EM01永磁式直流测速发电机 8. EM03直流并励电动机 9. 示波器 10. 万用表 三、实验内容 3.1实验方法

转速单闭环系统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“调节器”的输入端，与“给定”电压相比较并放大，得到移相控制电压Uct，用作控制整流桥的触发电路，从而改变三相桥式全控整流电路的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。实验中，“调节器”作为“速度调节器”使用。

电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由“调节器”的输出限幅所决定，“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。转速单闭环直流调速系统原理图如图3-1所示。

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图3-1转速单闭环直流调速系统原理图

3.2实验步骤

1. 移相控制电压Uct调节范围的确定

将HEP-DL21的“电压给定”连接到HEP-DL05中“移相控制电压”Uct的输入端。HEP-DL02中“三相正桥主电路”输出接可调电阻负载R，用示波器观察Ud的波形。

（1） 压值Ud＇。

（2）

将三相全控整流桥实际输出的最大值设为Udmax=0.9Ud＇。调节“电压给定”使当“电压给定”由零调大时，Ud将随给定电压的增大而增大，记录Ud的最高电

得三相全控整流桥输出等于Udmax，此时将对应的“给定电压”Ugd＇值记录下来，该值即为Uctmax=Ugd＇。

（3）

我们将“调节器”输出限幅定为Uctmax，就可以限定三相全控整流桥的输出范

围，保证整流桥的六个晶闸管可靠工作。

将有关数据记录于表3-1中。

表3-1 移相控制电压Uct调节范围数据记录表

Ud＇ Udmax=0.9Ud＇ Uctmax=Ugd＇ 测定完成后，将“电压给定”调整至零，再按“停止”按钮。 2. “调节器”的调整 （1） 输出限幅值的调整

将HEP-DL21上“电压给定”连接到“调节器”的“3”端。当加+5V给定电压时，调整负限幅电位器RP3，使之输出电压尽可能接近0V；当“调节器”输入端加-5V给定电压

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时，调整正限幅电位器RP2，使“调节器”的输出为Uctmax。

（2） 转速反馈系数的整定

将HEP-DL21上“电压给定”连接到HEP-DL05上“移相控制电压输入”的输入端，三相整流电路接直流电动机负载，Ld使用HEP-DL01上200mH的电感，并将“电压给定”输出调至0V。

实验台上电，接通励磁电源。从零逐渐增加“电压给定”Ugd，使电机转速上升到额定值ne（1200r/min），调节“转速变换”上转速反馈电位器RP4，使得该转速时反馈电压为10V，这时的转速反馈系数a=10/ne（V/rpm）。

3. 转速单闭环直流调速系统实验 （1） 转速单闭环有差调速系统实验

注意：在连接反馈信号时，给定信号的极性必须与反馈信号的极性相反，确保为负反馈，否则会造成失控。

按图3-1接线，实验中，HEP-DL21的“电压给定”电压Ugd为正给定电压，而转速反馈B3、B4也为正电压，因此，需要使用“反相电路”将转动反馈电压转换为负电压。

将“调节器”接成P（比例）调节器（A4、A5短接）。直流发电机接可调负载电阻R，Ld使用HEP-DL01上200mH的电感，并将“电压给定”Ugd调至0V。

直流发电机先工作于轻载状态，从零开始逐渐增大“电压给定”Ugd，使电动机的转速达到额定值ne。

逐渐减小可调负载R的阻值，使发电机负载增大，测量电动机的电枢电流Id和电动机的转速n，直至Id达到额定值，即可测出转速单闭环有差调速系统机械特性曲线n?f?Id?，测量并记录数据于表3-2中。

表3-2转速单闭环有差调速系统机械特性数据

转速n（rpm） 电动机电枢电流Id（A） （2） 转速单闭环无差调速系统实验

将“调节器”接成PI（比例积分）调节器（A4、A5不短接），采用与“转速单闭环有差调速系统实验”中相同的方法测定系统的机械特性，数据记录于表3-3中。

表3-3 转速单闭环无差调速系统机械特性数据

转速n（rpm） 电动机电枢电流Id（A） 四、注意事项

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1. 触发电路正常后，方可合上主回路电源开关。

2. 每次需缓慢增加给定电压，以防电枢中产生过大的冲击电流。除要求阶跃给定外，每次启动电动机前，给定电位器RP1必须退回到零位，才允许合上电源开关和给定开关，以防过流。

3. 实验中各变阻器要放在最大值处，然后按照要求减小阻值，以防过流。 五、实验思考题

如何简便观测反馈极性是否正确？

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实验四 电压单闭环直流调速系统

一、实验目的

1. 掌握电压单闭环直流调速系统的组成、原理及各主要单元部件的原理。 2. 掌握电压单闭环直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验设备

1. DL01 电源控制屏 2. DL02 晶闸管主电路 3. DL05三相晶闸管触发电路

4. DL19 单相自耦调压器/单相不可控整流电路 5. DL21 直流电机调速电路 6. DT05可调电阻（0-900Ω）模块 7. EM01永磁式直流测速发电机 8. EM03直流并励电动机 9. 示波器 10. 万用表 三、实验内容 3.1实验方法

电压单闭环系统中，整流桥输出电压经电压隔离器隔离后，其输出的电压作为反馈信号加到“调节器”的输入端，与“给定”电压相比较并放大，得到移相控制电压Uct，用作控制整流桥的触发电路，从而改变三相桥式全控整流电路的输出电压，这就构成了电压负反馈闭环系统。实验中，“调节器”作为“电压调节器”使用。

电机的最高转速也由“调节器”的输出限幅所决定。同样，调节器若采用P（比例）调节，对阶跃输入有稳态误差，要消除该误差将调节器换成PI（比例积分）调节。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。系统原理图框图如图4-1所示。

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