晶闸管直流调速

实验一晶闸管直流调速

一．实验目的

1．观察晶闸管直流调速控制过程，掌握控制过程中的现象和调速效果；

2．见证各控制量的相互变化关系。

二．实验装置

PMK-YS晶闸管调速演示系统，示波器

三．实验原理

1．单相半控晶闸管直流调速电路原理简介

PMK-YS晶闸管调速演示系统主要由同步电路、触发电路、晶闸管整流电路、电压负反馈电路和电流正反馈电路组成。触发电路由单结晶体管构成。通过调整给

定值可保证触发脉冲与同步电压成一定相位关系，从而控制晶闸管按照给定的相位

开始导通供电，实现直流电机调速。

本机电路采用电压负反馈，电流正反馈形式，当输出电压偏高，反馈电压也会升高，使指令电压降低，输出电压随之回落；当负载加重，负载电流加大，使指令

电压上升，抬高输出电压，以改善电机转速下降状况。

2．直流电机调速原理简介

根据有刷直流电机的理论模型，当励磁磁场作用于通电电枢导线时，电枢电流产生罗伦茨力，推动电枢旋转。当外力不变时，电枢电流越大，电枢转速越高；励

磁磁场越小，电枢转速越高；

因此，直流电机常见的调速方法是通过改变电枢电压或励磁电流来实现。当然也可以通过改变负载阻抗的方法来实现，但这种方法比较少见。常见的调速过程一

般先在额定的励磁条件下改变电枢电压，实现电机从最低转速到额定转速区间的调

速。然后，如果必要，再通过降低励磁电流的方法来实现升速。

当励磁磁场为零，若电机处于静止状态，则电枢电流在大也无法使电机启转，若电机处于旋转状态，则电机可能飞车。

3．选用直流调速装置首要关心的问题

调速比

上式其实就是对调速范围的一个评估

4．静差率

上式反应额定条件下，速度调整量和基本速度的比例，也就是分辨率或稳定性。

5．负载、电流、励磁和转速的关系

1)电枢电流和负载转矩的关系

上式说明：励磁非空，动电生力，励磁为零，空烧无力。

2)电枢电压、励磁与转速的关系

在空载条件下，电枢电压在电枢阻抗上产生电枢电流，这一电流在励磁磁场中驱动电枢转动，同时转动的电枢切割励磁磁场产生反电动势，最后电势平衡，可得

上式说明：空载电机在励磁一定的条件下电枢电压和转速有线性关系。若正常转动的电机突然失磁，则转速将趋于无穷，也就是传说中的飞车。

3)负载对转速的影响

电枢电流切割励磁磁场发力做功，以少量转速损失为代价

考虑到电流和负载的关系，上式可改写为负载和转差的直接关系

4)电机有载转速

电机有载转速就是在电机在克服负载做功损失了转差之后的转速，

于是就有

=

上式反应了电枢电压、电枢电流、负载、励磁和转速之间交错复杂的关系，

请大家在实验过程中注意观察！

四．实验步骤

1．从0开始，缓慢调节给定旋钮，直至最大，观察输入电压，输出电压，输出电流，励磁电压、转速和电机实际状态。

2．将励磁调节旋钮调至最大，然后按下调节旋钮旁的绿色按钮，并逐渐调小励磁电压，观察输入电压，输出电压，输出电流，励磁电压、转速和电机实际状态。最后释放

绿色按钮。

3．将负载调节旋钮调至最小，然后按下调节旋钮旁的绿色按钮，并逐渐调大负载电压，观察输入电压，输出电压，输出电流，励磁电压、转速和电机实际状态。最后释放

绿色按钮。

4．重复上述过程，并用示波器观察同步电压、锯齿波、触发脉冲I、触发脉冲II、输出电压和输出电流。

五．注意事项

为了保障实验安全，PMK-YS晶闸管调速演示系统限制了最小励磁电流，以防止电机启动时堵转烧毁和运转过程中飞车造成事故。而且在进行励磁和负载的调整时，必须按下调整旋钮旁的绿色按钮，调整才会生效。

六．实验报告

1．实验名称

晶闸管调速演示

2．实验目的

观察晶闸管直流调速控制过程

掌握控制过程中的现象和调速效果

见证各控制量的相互变化关系

3．实验器材

写出实验过程中用过的所有设备，工具和仪器的名称和型号。

4．过程现象分析

1)观察示波器，摘抄一定给定下和适量调大给定时的两组，同步电压，锯齿波，

触发脉冲和输出电压波形图，并对比说明变化规律。

2)结合实验中观察到的现象，说明调节给定电压输出电压与转速的关系。

3)结合实验中观察到的现象，说明调节给定电压输出电流与转速的关系。

4)结合实验中观察到的现象，说明励磁与转速的关系。

5)结合实验中观察到的现象，说明负载与转速的关系。

5．变量或名词解释（作为提示和引导，这里引入一些必定涉及的概念，在写现象分析时如要引用下列内容，请用表达式或文字在页脚位置进行解释或描述）

1)调速比（D），稳定度（S）

2)给定（Ug）控制电压（Uk）整流电压（Ud）电枢电压（U）反馈电压（Uf）输入

电压（ΔU）

3)同步电压，触发脉冲，触发角（α）

4)正反馈，负反馈

5)堵转，额定转速，额定空载转速，励磁电流，弱磁升速，飞车

6．小结

7．