电气传动自动控制系统课程设计.doc

课程设计报告书

题目：电气传动自动控制系统

报告人：王宗禹

学号：1043031325

班级：2010级34班

指导教师：肖勇

完成时间：2013年7月日

同组人：王大松

秦缘

龚剑

电气信息学院专业实验中心

一．设计任务

1．设计目标：

（1）系统基本功能：该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，系统在工作范围内能稳定工作

（2）已知条件：

（3）稳态/动态指标:静态：s% ≤ 5% D = 3

动态：σi% ≤ 5% σn% ≤ 10%

(4)期望调速性能示意说明:静差率小于5%，调速范围D=3.

（5）系统电路结构示意图：

2.客观条件：

（1）使用设备列表清单及主要设备功能描述：

二．系统建模（系统固有参数测定实验内容）

1.实验原理

（1）变流电源内阻Rn的测定：

a.电路示意图如下：

可以等效如下：

b.利用伏安法可以测出内阻R n的大小，方法是在电机静止，电枢回路外串限流电阻，固定控制信号 Uct 大小，0.5A≤Id ≤1A的条件下用伏安法测量Ud1，Id1和Ud2，Id2；利用公式可以求得Rn。

（2）电枢内阻 Ra、平波电感内阻 Rd的测定：

a.电路示意图如下：

b.实验方法步骤：

◆电机静止，电枢回路外串限流电阻

◆固定控制信号Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点)

◆使电枢处于三个不同位置（如上图约120o对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ，

Rd 的平均值.

(3)电动机电势转速系数 Ce的测定：

a.实验原理：

由公式

可以推导出Ce的测定公式：

b.实验方法步骤：

◆空载启动电机并稳定运行（I d0大小基本恒定）

◆给定两个大小不同的控制信号Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据

(4)整流电源放大系数 Ks的测定：

a.实验原理：

Ks可以根据公式Ud0=Ks*Uct可知Ks就是以Uct为横坐标Ud0为纵坐标的如下图曲线中线性段的斜率。故可以通过公式测定Ks.

b.实验方法步骤：

◆分级调节控制信号U ct大小，并保持I d≤1A

◆在U d0有效范围内，测量每一组U ct，U d，I d，数据应大于10 组以上，测量上限不低

于最大理想空载整流输出电压U d0max

◆按U d0 = U d+I d×R n 作出电源输入-输出特性曲线(用Excel生成)

◆取线性段3段以上斜率，求其平均值得Ks

（5）电枢回路电磁时间常数 TL的测定：

a.电路示意图：

b.实验原理：可以根据公式L=Ld+La与TL=L/R∑求得TL

c.实验方法步骤：

◆断开电枢回路连线

◆使用电感表测量电枢回路总电感量 L

(6)电枢回路机电时间常数Tm的测定：

a.实验原理：由下列公式可以推导出Tm的公式

b.实验方法步骤：

◆电机空载，突加给定，并使起动峰值电流达到系统设定最大电流I dm

◆记录 id 波形，由下列公式计算Tm

2.原始数据

（1）

Ud1 214V Id1 0.5A

Ud2 207V Id2 1.0A

Urd Ura Id

11.88V 20.68V 1A

11.82V 20.59V 1A

11,88V 20.65V 1A

（3）

Ud(V) n(r/min)

78 537

144 999

(4)

Ud(V) Id(A) Uct(V)

286 0.80 4.585

268 0.75 3.444

251 0.70 2.825

233 0.65 2.359

213 0.60 1.991

195 0.55 1.729

178 0.50 1.521

157 0.45 1.306

138 0.40 1.141

118 0.35 0.989

102 0.30 0.878

84 0.25 0.773

67 0.20 0.656

Ld La

671mH 345mH

(6)实验波形如下：

3.数据处理

(1)Rn=（Ud2-Ud1）/（Id1-Id2）=（207-214）/（0.5-1.0）Ω=14Ω

(2)Rd=1/3*（11.88V/1A+11.82V/1A+11.88V/1A）=11.86Ω

Ra=1/3*（20.68V/1A+20.59V/1A+20.65V/1A）=20.64Ω

(3)Ce=(Ud2-Ud1)/(n2-n1)=(144-78)/(999-537)V*min/r=0.1428 V*min/r

(4)用Excel处理：可以用公式Ud0=Ud+Id*Rn直接生成Ud0这一列的结果，表格如下：

Ud(V) Id(A) Ud0(V) Uct(V)

286 0.80 297.2 4.585

268 0.75 278.5 3.444

251 0.70 260.8 2.825

233 0.65 242.1 2.359

213 0.60 221.4 1.991

195 0.55 202.7 1.729

178 0.50 185 1.521

157 0.45 163.3 1.306

138 0.40 143.6 1.141