交直流调速实验报告 昆明学院

昆明学院实验报告册

专业：电气工程及其自动化

班级： 2014级电气 1班

姓名：**

学号： ************

课程：交直流调速控制系统

昆明学院自动控制与机械工程学院

实验项目名称： 开环直流调速系统的仿真实验 实验时间： 2017.6 同组人： 实验报告评分：

一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：

1、实验目的（简述）：

1． 掌握开环直流调速系统的原理；

2． 掌握利用simulink 编程进行仿真的方法。

2、实验原理（简述）：

直流电动机的转速方程为：

a a

e U RI n C -=

Φ

(1)

从转速方程可以看出，调节电枢供电电压U a 即可实现调速，这种调速方法的优点是既能连续平滑调速，又有较大的调速范围，且机械特性也很硬。

开环直流调速系统的电气原理图如图1所示。三相晶闸管桥式整流电路经平波电抗器L 为直流电动机电枢供电，通过改变触发器移相控制信号U c ，可以调节晶闸管的触发角α，从而改变整流电路的输出电压平均值U d ，实现直流电动机的调速。

1-5 V-M 系统的结构示意图AC

~

图1 开环直流调速系统电气原理图

3、实验步骤：

1．掌握直流电动机调压调速的原理。

2．分析三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值之间的关系。

3．根据开环直流调速系统电气原理图，编制Simulink 实验程序，上机调试，记录结果。 4．分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题。

二、实验数据（记录相应的表格或图表）：

1、实验仿真结果：

图1-1 开环直流调速系统simulink仿真图

2、实验图表：

开环直流调速系统数据

直流电动机额定参数：U N=220V，I N=136A，n N=1460r/min，四极，R a=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。励磁电压U f=220V，励磁电流I f=1.5A。三相桥式整流器内阻为R rec=0.5Ω。平波电抗器L d=20mH。

参数:

①供电电源电压

②电动机参数

励磁电阻：

励磁电感在恒定磁场控制是可取“0”。

电枢电阻：

电枢电感由下式估算：

电枢绕组和励磁绕组互感：

因为

所以

电动机转动惯量

③额定负载转矩

图1-2直流电动机开环调速系统模型参数

图1-3直流电动机转速与转矩之间的关系曲线

电动机转速

图1-4

电动机转矩

图1-5

电枢电流 图1-6

7

整流输出电压

图1-7

三、实验思考（完成相应的实验思考题，提出实验的改进方法）：

1、总结三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值U d 之间的关系。

2

cos 145.0)cos 1(22)(sin 221

2

22α

ατ

τ

τ

α

+=+=

=⎰U U U U

wt wtd d

2、总结开环直流调速系统转速n 与转矩T e 之间的关系。

系统机械特性方程式为：)(1

I U K

d s e

R n -=

γ

或用转矩表示：T

K

K n T K

K K

U e

T

e

e T

e

e

s

R

R

n -

=-

=

0γ

式中

-K

T

电动机在额定磁通下的转矩系数，Φ=N T T C K ;

-n 0

理想空载转速，与电压系数γ成正比，C

U n

e

s

γ=

。

3、假设开环直流调速系统允许的最低转速为500r/min ，根据所给电动机参数计算开环直流调速系统的静差率δ和调速范围D 。

解：电动机的电动势系数：

n

R I U

K

N

a

N N

e

-=

1460

21

.0*136220-=

v.min/r =0.1311 v.min/r

则 1311

.021

.0*136=

=

∆

K

R I n

e

N

N

r/min

85.217= r/min

静差率 85

.21750085

.217min

+=

∆+∆=

n n

n N

N

δ =30%

调速范围：

)

3.01(*85.2173.0*1460)1(-=

-∆=δδn n N

N D =2.87

实验项目名称： 转速闭环控制的直流调速系统仿真实验 实验时间： 2017.6 同组人： 实验报告评分：

一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：

1、实验目的（简述）：

1． 掌握转速闭环控制的直流调速系统原理； 2． 掌握利用simulink 编程进行仿真的方法。