电机控制实验指导书

由天下分享时间：2024/9/7 17:43:42 加入收藏我要投稿点赞

实验六双闭环三相异步电机调压调速系统实验

一、实验目的

(1)了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速系统的原理及组成。

(2)了解转子串电阻的绕线式异步电机在调节定子电压调速时的机械特性。

(3)通过测定系统的静态特性和动态特性，进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。

二、实验所需挂件及附件序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 型号 DJK01 电源控制屏 DJK02 晶闸管主电路该挂件包含“给定”、“调节器I”、“调节器II”、“转速变换”、“电流反馈与过流保护”等几个模块。自备自备备注该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 DJK02-1三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。 DJK04 电机调速控制实验 I DJK08可调电阻、电容箱 DD03-3电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表 DJ13-1 直流发电机 DJ17-2 线绕式异步电机转子专用箱 D42 三相可调电阻慢扫描示波器万用表三、实验线路及原理

DJ17 三相线绕式异步电动机异步电动机采用调压调速时，由于同步转速不变和机械特性较硬，因此对普通异步电动机来说其调速范围很有限，无实用价值，而对力矩电机或线绕式异步电动机在转子中串入适当电阻后使机械特性变软其调速范围有所扩大，但在负载或电网电压波动情况下，其转速波动较大，因此常采用双闭环调速系统。

双闭环三相异步电机调压调速系统的主电路由三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机组成。控制部分由“速度调节器”、“电流调节器”、 “转速变换”、“触发电路”、“正桥功放”等组成。其系统原理框图如图7-1所示：

整个调速系统采用了速度、电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同，而电流环的作用则有所不同。系统在稳定运行时，电流环对抗电网扰动仍有较大的作用，但在启动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳启动的恒流特性，也不可能是恒转矩启动。

异步电动机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正、反转，反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率 Ps=SPM 全部消耗在转子电阻中，使转子过热。

在本实验中DJK04上的“调节器I”做为“速度调节器”使用，“调节器II”做为“电流调节器”使用；若使用DD03-4不锈钢电机导轨、涡流测功机及光码盘测速系统和D55-4智能电机特性测试及控制系统两者来完成电机加载请详见附录相关内容。

图6-1 双闭环三相异步电机调压调速系统原理图

四、实验内容

(1)测定三相绕线式异步电动机转子串电阻时的机械特性。 (2)测定双闭环交流调压调速系统的静态特性。 (3)测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。

五、预习要求

(1)复习电力电子技术、交流调速系统教材中有关三相晶闸管调压电路和异步电机晶闸管调压调速系统的内容，掌握调压调速系统的工作原理。

(2)学习有关三相晶闸管触发电路的内容，了解三相交流调压电路对触发电路的要求。六、思考题

(1)在本实验中，三相绕线式异步电机转子回路串接电阻的目的是什么?不串电阻能否正常运行?

(2)为什么交流调压调速系统不宜用于长期处于低速运行的生产机械和大功率设备上? 七、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将DJK01“电源控制屏”上“调速电源选择开关”拨至“交流调速”侧。

③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”钮子开关，使“窄”的发光管亮。

④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。

⑤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=180°。

⑥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。

⑦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。

⑧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)控制单元调试 ①调节器的调零

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”短接，使“调节器I”成为P (比例)调节器。调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量调节器“7”端的输出，使之输出电压尽可能接近于零。

将DJK04中“调节器II”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接到“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。调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量调节器II的“11”端，使之输出电压尽可能接近于零。

②调节器正、负限幅值的调整

直接将DJK04的给定电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，三相交流调压输出的任意两路接一电阻负载（D42三相可调电阻），放在阻值最大位置，用示波器观察输出的电压波形。当给定电压Ug由零调大时，输出电压U随给定电压的增大而增大，当Ug超过某一数值Ug＇时，U 的波形接近正弦波时，一般可确定移相控制电压的最大允许值Uctmax=Ug＇，即Ug的允许调节范围为0～Uctmax。记录Ug＇于下表中：

Ug＇ Uctmax=Ug＇把“调节器I”的“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的输入端接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为-6V；当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使之输出电压尽可能接近于零。

把“调节器II”的“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的输入端接地线去掉，将DJK04的给定输出端接到调节器II的“4”端，当加正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压尽可能接近于零；当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使之输出正限幅为Uctmax。

③电流反馈的整定

直接将DJK04的给定电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，三相交流调压输出接三相线绕式异步电动机，测量三相线绕式异步电动机单相的电流值和电流反馈电压，调节“电流反馈与过流保护”上的电流反馈电位器RP1，使电流Ie=1A时的电流反馈电压为Ufi=6V。

④转速反馈的整定

直接将DJK04的给定电压Ug接入DJK02-1移相控制电压Uct的输入端，输出接三相线绕式异步电动机，测量电动机的转速值和转速反馈电压值，调节“转速变换”电位器RP1，使n=1300rpm时的转速反馈电压为Ufn=-6V。

(3)机械特性n =f(T)测定

①将DJK04的“给定”电压输出直接接至DJK02-1上的移相控制电压Uct，电机转子回路接DJ17-2转子电阻专用箱，直流发电机接负载电阻R (D42三相可调电阻，将两个900Ω接成串联形式)，并将给定的输出调到零。

②直流发电机先轻载，调节转速给定电压Ug使电动机的端电压=Ue。转矩可按下式计算:

2IGR T ? 9 .55 U IG a ? P 0 / n (7-1) G ?式中，T为三相线绕式异步电机电磁转矩，IG为直流发电机电流，UG为直流发电机电压，Ra为直流发电机电枢电阻，Po为机组空载损耗。

③调节Ug，降低电动机端电压，在2/3Ue时重复上述实验，以取得一组机械特性。在输出电压为Ue时：

??n(rpm) U2=UG (V) I2=IG（A） T(N·m) 在输出电压为2/3Ue时：

n(rpm) U2=UG (V) I2=IG（A） T(N·m) (4)系统调试

①确定“调节器I”和“调节器II”的限幅值和电流、转速反馈的极性。