《电力拖动自动控制系统》周渊深(实验与课程设计)

8 交直流调速系统实验与课程设计

8.1调速系统实验概述

调速系统是一门实践性很强的课程，实验是本课程必不可少的重要环节，在学习了调速系统的理论知识后，必须通过一定数量的实验才能更清楚地掌握调速系统的组成和本质。

本章列出了9个交直流调速系统实验，可根据情况选做部分。有些综合性、设计性实验，建议安排在有关专业实习中进行。本实验指导书内容是以浙江大学某公司生产的DKSZ-1型变流技术及自控系统实验装置为基础编写的，所列实验均已进行过试做。

一、预习要求

实验之前应做好预习，要求做到：

1、实验前应复习课程的有关章节，熟悉有关理论知识，阅读与实验相关的实验装置的介绍。

2、认真了解实验目的、内容、要求、方法和系统的工作原理，明确实验过程中应注意的问题，有些内容可到实验室对照实物预习（如熟悉所用仪器设备，抄录被试机组的铭牌参数，选择设备、仪器、仪表）。或者预先做一下仿真实验研究。

3、画出实验线路图，明确接线方式，拟出实验步骤，列出实验时所需记录的各项数据表格，算出要求事先计算的数据。

4、实验分组进行，每组3~4人，每个人都必须预习。实验前每人或每组写一份预习报告，各小组在实验前应认真讨论一次，确定组长，合理分工，预测实验结果及大致趋势，做到心中有数。

二、实验过程

每个人在实验过程中必须严肃认真，集中精力，按时完成实验。

1、预习检查，严格把关

实验开始前，由指导教师检查预习质量（包括对本次实验的理解、认识、预习报告）。必须确认已做好了实验前的准备工作方可开始实验。

2、分工配合，协调工作

每次实验以小组为单位进行。组长负责实验的安排，可分工进行系统接线、启动操作、调节负载、测量转速及其它物理量、数据记录等工作。

3、按图接线，力求简明

根据拟定的实验线路及选用的仪表、设备，按图接线，力求简单明了。接线原则是先串联后并联，首先由电源开始，先接主要的串联电路，例如单相或直流电路，从一极出发，经过主要线路的各仪表、

设备，最后返回到另一极。串联电路接好后再把并联支路逐个并上。主回路与控制回路应分清，根据电流大小，主回路选用粗线联接，控制回路选用细线联接，导线的长短要合适，不宜过长或过短，每个接线柱上的接线尽量不超过三根。接线要牢，不能松动，这样可以减少实验时的故障。

4、确保安全，检查无误

为了确保安全，线路接好后应互相校对或请指导教师检查，确认无误，征得实验指导教师同意后，方可合闸通电。

5、按照计划，操作测试

按实验步骤由简到繁逐步进行操作测试。实验中要严格遵守操作规程和注意事项，仔细观察实验中的现象，认真做好数据测试工作，并将理论分析与预测结果相比较，以判断数据的合理性。

6、认真负责，完成实验

实验完毕，应将记录数据交指导教师审阅，经指导教师认可后才允许拆线，整理现场，并将导线分类整理，仪表工具物归原处。

三、实验报告

实验报告是实验工作的总结及成果，实验报告必须独立书写，每人一份，实验报告应包括以下几方面内容：

1、实验名称、专业班级、组别、姓名、同组同学姓名、实验日期；

2、实验用机组，主要仪器、仪表设备的型号和规格；

3、实验目的、要求；

4、实验所用线路图；

5、实验项目、调试步骤、调试结果；

6、整理实验数据，注明试验条件；

7、画出实验所得曲线或记录波形；

8、分析实验中遇到的问题，总结实验心得体会。

由于本教材介绍过MATLAB的仿真实验，同学们可与本章的实物实验作一对比。

实验一实验装置认识及其调试方法实验

一、实验内容和目的

1、主控制屏DK01的调试：熟悉DKSZ-1型电机调速控制系统实验装置主控制屏DK01的结构及调试法；

2、基本控制单元调试：了解开环、单闭环直流调速系统的原理、组成及主要单元部件的原理；掌握晶闸管-直流调速系统的一般调试过程；

3、U ct不变或U d不变时的直流电动机开环特性的测定：了解电动机开环特性的测定方法；

4、转速反馈或电流反馈的单闭环直流调速系统实验：认识闭环反馈控制系统的基本特性。

二、实验设备和器材

实验室可提供浙江大学某公司生产的DKSZ-1型电机调速控制系统实验装置和有关的常用仪器仪表、器材，如：主控制屏DK01、直流电动机-直流发电机-测速发电机组、（DK02、DK03、DK15）组件挂箱、双臂滑线电阻器、双踪慢扫描示波器、万用表等。实验者可根据需要选用。

三、参考实验线路和组成部件

1、参考实验线路和原理

图8-1是单闭环直流调速系统原理图。在转速反馈的单闭环直流调速系统中，将测速发电机电压信号接至速度调节器的输入端，与负的给定电压相比较，转速调节器的输出用来控制整流桥的触发装置，从而构成转速反馈的单闭环直流调速系统。将电流互感器检测出的电压信号作为反馈信号构成电流反馈的单闭环直流调速系统。

2、参考实验线路构成部件

G-给定器、DZS-零速封锁器、ASR-速度调节器、ACR-电流调节器、GT-触发装置、FBS-速度变换器、FA-过流保护器、FBC-电流变换器、AP1-Ⅰ组脉冲放大器。

图8-1 单闭环直流调速系统原理图

四、预习要求

阅读教材中有关晶闸管-直流电动机调速系统、闭环反馈控制系统的内容；根据参考实验线路画出实验系统的详细接线图，并了解各控制单元在系统中的作用。

五、建议的实验方法和步骤

（一）主控制屏调试及开关设置

1、打开电源总开关，观察各指示灯及电压表指示是否正常。

2、将主控制屏电源板（右侧面板）上的“调速电源选择开关” 拨至“直流调速”档。“触发电路脉冲指示”应显示“窄”；“Ⅱ桥工作状态指示”应显示“其它”，如不满足这些要求，则可打开主控制屏的后盖，拨动触发装置板GT及Ⅱ组脉冲放大器板AP2上的钮子开关，使之符合上述要求。

3、触发电路的调试方法可用示波器观察触发电路单脉冲、双脉冲是否正常，观察三相的锯齿波并调整A、B、C三相的锯齿波斜率调节电位器，使三相锯齿波斜率尽可能一致；观察6个触发脉冲，应使其间隔均匀，相互间隔60°。

4、将转速给定电位器的输出U g直接接至触发电路控制电压U ct处，调节偏移电压U b，使U ct=0时，α=90°

5、将面板上的U blf端接地，将Ⅰ组触发脉冲的6个开关拨至“接通”，观察正桥VT1~ VT6，晶闸管的触发脉冲是否正常。

（二）基本单元部件调试

1、移相控制电压U ct的调节范围确定

直接将给定电压U g接入移相控制电压U ct的输入端，整流桥接电阻负载，用示波器观察u d的波形。当U ct由零调大时，u d随U ct的增大而增大，当U ct超过某一数值U ct΄时，u d出现缺少波头的现象，这时U d反而随U ct的增大而减少。一般可确定移相控制电压的最大允许值U ct.max=0.9 U ct΄，即U ct的允许调节范围为0~ U ct.max。

2、调节器的调整

（1）调节器的调零。将调节器输入端接地，将串联反馈网络中的电容短接，使调节器成为比例调节器。将零速封锁器（DZS）上的钮子开关拨向“解除”位置，把DZS的“3”端接至ACR的“8”端（或ASR的“4”端），使调节器封锁而正常工作，调节面板上的调零电位器RP4，用万用表的mV档测量，使调节器的输出电压为零。（厂内已调整好，实验时不用再调。）

（2）正、负限幅值的调整。将调节器输入端的接地线和反馈电路短接线去掉，使调节器成为比例积分（PI）调节器，然后将转速给定电位器的输出“1”端接到调节器的输入端，当加正给定时，调整负限幅电位器RP2，使之输出电压为零（或调至最小）；当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，使正限幅值符合实验要求（看脉冲，使α=0°或趋近于0°并保证脉冲完整）。在本实验中，电流调节器和速度调节器的输出正限幅均为U ct.max（本实验台约为9V左右），输出负限幅均调至零。

（三）U ct不变时直流电机开环特性的测定

1、控制电压U ct由转速给定电位器的输出U g直接接入，直流发电机接负载电阻R G。

2、逐渐增加给定电压U g，使电机起动、升速；调节U g和R G，使电动机电流I d=I ed，转速n=n n。

3、改变负载电阻R G，即可测出U ct不变时的直流电机开环外特性n=f(I d)，记录于下表中。