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:
a a (1-8) (1-9)
ZL?UL/I2 2 La ? Za 2 ? ?Ra /(f ) (1-10)
Z?U/I Ld ? Z 2 ? R 2 (1-11) /(2?f)LL(3)直流电动机-发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD2 的测定
电力拖动系统的运动方程式为
T-Tz=(GD2/375)dn/dt (1-12) 式中，T为电动机的电磁转矩，单位为N·m；Tz为负载转矩，空载时即为空载转矩Tk，单位为N·m，n为电机转速，单位为rpm。
电机空载自由停车时，T=0，Tz=Tk，则运动方程式为:
? ? T K ( GD 2 /375 ) dn / dt (1-13)
从而有
GD 2 ? 375 T K / / dt (1-14) dn式中GD2的单位为N·m2；
Tk可由空载功率PK(单位为W)求出:
2 P K ? U aI a0 ? I a0 R a (1-15)
T9. 55P ? K / n (1-16) K dn/dt可以从自由停车时所得的曲线n＝f(t)求得，其实验线路如图1-4
图1-4 测定GD2时的实验线路图
电动机加额定励磁，将电机空载启动至稳定转速后，测量电枢电压Ua和电流Ia0,然后断开给定，用数字存储示波器记录n=f(t)曲线，即可求取某一转速时的Tk和dn/dt。由于空载转矩不是常数，可以以转速n为基准选择若干个点，测出相应的Tk和dn/dt，以求得GD2的平均值。由于本实验装置的电机容量比较小，应用此法测GD2时会有一定的误差。
(4)主电路电磁时间常数Td的测定
采用电流波形法测定电枢回路电磁时间常数Td，电枢回路突加给定电压时，电流id按指数规律上升:
?t/T i d ? I d (1 ? e d )
其电流变化曲线如图1-5所示。当t=Td时，有
id?Id(1?e?1)?0.632Id实验线路如图1-6所示。电机不加励磁，调节给定使电机电枢电流在50%Ied～90%Ied范围内。然后保持Ug不变，将给定的S2拨到接地位置，然后拨动给定S2从接地到正电压跃阶信号，用数字存储示波器记录id=f（t）的波形，在波形图上测量出当电流上升至稳定值的63.2%时的时间，即为电枢回路的电磁时间常数Td。
(5)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:
Ce?Ke??(Ud2?Ud1)/(n2?n1)式中，Ce的单位为V/(rpm)。
转矩常数(额定磁通)CM的单位为N·m/A。CM可由Ce求出: CM = 9.55 Ce
图1-5 电流上升曲线 图1-6 测定Td的实验线路图
(6)系统机电时间常数TM的测定
系统的机电时间常数可由下式计算
TM?(GD2R)/(375CeCM?2) (1-18)
由于TM>>Td，也可以近似地把系统看成是一阶惯性环节，即
n?KUd/(1?TMS) (1-19)
当电枢突加给定电压时，转速n将按指数规律上升，当n到达稳态值的63.2%时,所经过的时间即为拖动系统的机电时间常数。
测试时电枢回路中附加电阻应全部切除，突然给电枢加电压，用数字存储示波器记录过渡过程曲线n=f(t)，即可由此确定机电时间常数。
(7)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1-4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
(1)作出实验所得的各种曲线，计算有关参数。
(2)由Ks=f(Ug)特性，分析晶闸管装置的非线性现象。 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 晶闸管直流调速系统主要单元的调试
一、实验目的
(1)熟悉直流调整系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 (2)掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 4 5 6 7 型 号 DJK01 电源控制屏 DJK04 电机调速控制实验 I 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 该挂件包含“给定”、“调节器I”、“调节器II”、“电流反馈与过流保护”等几个模块。 DJK04-1 电机调速控制实验 该挂件包含“转矩极性鉴别”、“零电平鉴别”、“逻辑变II 换控制”等几个模块，完成选做实验项目时需要。 DJK06 给定及实验器件 DJK08可调电阻、电容箱 慢扫描示波器 万用表 该挂件包含“给定”等几个模块。 自备 三、实验内容
(1)调节器I(速度调节器)的调试。 (2)调节器II(电流调节器)的调试。 (3)反号器的调试。
(4)“零电平检测”及“转矩极性鉴别”的调试(选做)。 (5)逻辑控制器的调试(选做)。 四、实验方法
将DJK04挂件上的十芯电源线、DJK04-1和DJK06挂件上的蓝色三芯电源线与控制屏相应电源插座连接，打开挂件上的电源开关，就可以开始实验。
(1)调节器I(一般作为速度调节器使用)的调试 ①调节器调零
将DJK04中“调节器I”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻120K接到“调节器I”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”端短接，使“调节器I”成为P (比例)调节器。用万用表的毫伏档测量“调节器I”的“7”端的输出，调节面板上的调零电位器RP3，使之输出电压尽可能接近于零。
②调整输出正、负限幅值
将“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调节器成为PI (比例积分)调节器，将“调节器I”的所有输入端上的接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到“调节器I”的“3”端，当加+5V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，观察调节器负电压输出的变化规律；当调节器输入端加-5V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器正电压输出的变化规律。
③测定输入输出特性
再将反馈网络中的电容短接（将“5”、“6”端短接），使“调节器I”为P（比例）调节器，
同时将正负限幅电位器RP1和RP2均顺时针旋到底，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压变化，直至输出限幅值，并画出对应的曲线。
④观察PI特性
拆除“5”、“6”短接线，给调节器输入端突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。改变调节器的外接电阻和电容值（改变放大倍数和积分时间），观察输出电压的变化。
(2)调节器II(一般作为电流调节器使用)的调试 ①调节器的调零
将DJK04中“调节器II”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接“调节器II”的“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“调节器II”成为P（比例）调节器。用万用表的毫伏档测量调节器II的“11”端的输出，调节面板上的调零电位器RP3，使之输出电压尽可能接近于零。
②调整输出正、负限幅值
把“9”、“10”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“9”、“10”两端，使调节器成为PI（比例积分）调节器，将“调节器II”的所有输入端上的接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到调节器II的“4”端，当加+5V的正给定电压时，调整负限幅电位器RP2，观察调节器负电压输出的变化规律；当调节器输入端加-5V的负给定电压时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器正电压输出的变化规律。
③测定输入输出特性
再将反馈网络中的电容短接（将“9”、“10” 端短接），使“调节器II”为P调节器，同时将正负限幅电位器RP1和RP2均顺时针旋到底，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压变化，直至输出限幅值，并画出对应的曲线。
④观察PI特性
拆除“9”、“10”短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。改变调节器的外接电阻和电容值（改变放大倍数和积分时间），观察输出电压的变化。
(3)反号器的调试
测定输入输出的比例，将反号器输入端“1”接“给定”的输出，调节“给定”输出为5V电压，用万用表测量“2”端输出是否等于-5V电压，如果两者不等，则通过调节RP1使输出等于负的输入。再调节“给定”电压使输出为-5V电压，观测反号器输出是否为5V。
(4)“转矩极性鉴别”及“零电平检测”的调试(选做)
①测定“转矩极性鉴别”的环宽，一般环宽为0.4～0.6伏，记录高电平的电压值，调节单元中的RP1电位器使特性满足其要求，使得“转矩极性鉴别”的特性范围从-0.25V到0.25V。
转矩极性鉴别具体调试方法：
A、调节给定Uｇ，使“转矩极性鉴别”的“1”脚得到约0.25V电压，调节电位器RP1，恰好使其“2”端输出从“高电平”跃变为“低电平”。
B、调节负给定从0V起调，当转矩极性鉴别器的“2”端从“低电平” 跃变为“高电平”时，检测转矩极性鉴别器的“1”端应为－0.25V左右，否则应适当调整电位器RP1，使“2”端输出由“高电平”变“低电平”。
C、重复上述步骤，观测正负给定时跳变点是否基本对称，如有偏差则适当调节，使得正负的跳变电压的绝对值基本相等。
②测定“零电平检测”的环宽，一般环宽也为0.4～0.6伏，调节RP1电位器，使回环沿纵坐标右侧偏离0.2V，即特性范围从0.2V到0.6V。
“零电平检测”具体调试方法：
A、调节给定Uｇ，使“零电平检测”的“1”端输入约0.6V电压，调节电位器RP1，恰好使
电机控制实验指导书
