1、1实训二. 单闭环晶闸管直流调速系统实验一、实验目的1了解单闭环调速系统的组成及主要单元部件的原理。2掌握单闭环调速系统的调试方法及电流截止负反馈的整定。3加深理解转速负反馈在调速系统中的作用。二、实验线路原理三、实验接线示意图四、实验设备LYl01 、LYl051、LYl21 LYl24、万用表、双踪示波器、滑线变阻器、直流电机及机组。五、实验线路原理调速系统中为了提高系统的动静态性能指标，必须采用闭环系统，转速单闭环调速系统是常用的一种形式。本实验直流电动机电枢回路采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，通过与电动机同轴联接的测速发电机来检测电动机转速。经转速反馈环节分压后取出合适的反馈电压
2、Un，此电压与转速给定电压 Ugd 经转速调节器 ST 综合调节后，ST的输出作为移相触发电路的控制电压 uct，由此组成转速单闭环系统。2本系统中转速调节器采用比例调节器时，属于有静差调速系统，增加 ST 的比例放大倍数即可提高系统的静特性硬度。若将比例调节器改成比例积分调节器，即在运算放大器的反馈回路中除电阻只外再串人电容 C，这样就构成了无静差调速系统，其静态速降应趋近于零，系统静特性接近于一条水平直线。为了防止起动和运行中过大的电流冲击，系统中引入了电流截止负反馈，由变阻器 R，和电位器 RP1 引出与电流成正比的电压信号，当电枢电流超过一定值时，此信号使稳压管 V 击穿，送出电流反馈
3、信号 Ui， ，并进入 ST 输入端进行综合，以限制电流不超过允许值。五、实验内容及步骤1测量系统的开环机械特性切断电源，在 d1、d2 端换接上电动机负载。Sc 处于断开位置、Rfz 阻值调到最大，给定电位器调到零位，给电动机加上额定励磁电压，暂不接速度反馈线。接通各电源，慢慢增大 Ugd 使电动机转速逐渐上升到接近于额定值，保持 Ugd 不变，读取电流 Id 和转速 n。然后闭合 Sc，调节发电机负载电阻 Rfz，中间记录几组 Id ，n 的值，即可获得机械特性曲线。在测取机械特性的同时，注意记录转速反馈电压 Un，以获得 Un=f(n)的关系曲线，从而求得转速反馈系数 =Un n。调节测
4、速发电机的转速反馈电位器 RP，使得电动机最高转速时的转速反馈电压等于最大给定电压 Ugdm，同时注意 Un 的极性，以便在组成闭环系统时接成正确的转速负反馈。Idnu2测转速负反馈单闭环有静差调速系统的静特性1) 检查和调整运算放大器。首先按图把线路接好取 R=(20200)k，用导线把 C 短接 。接通直流电源，检测运算放大器输出的正负限幅值，当加入足够大的负给定电压 Ugd 时，调节正限幅电位器，使其最大输出限幅值 U70.9UCT,max(或 min=15 30) ，负限幅绝对值可取与正限幅值相同。2) 判断反馈极性，在确认为负反馈之后，将 U7 接至放大环节的反馈输入端，构成闭环系统
5、。3) 测闭环系统的静特性接上 ST 中的 R(20200)k 电阻( 注意 R 不能太大，否则会出现不稳定现象)。重新起动电动机，缓慢地增大给定电压 Ugd，使 n=nN Id=IN，若达不到要求则可适当减小反馈量。然后用测开环机械特性相同的方法，记录几组 Id 和 n 的数值，即可绘制出系统的静特性曲线。Idn4) 检查电流截止保护环节。按图接好电流截止负反馈联线，预先测定 R1 的数值，使电动机电流为额定值时 INR110V。逐渐增大 Ugd 使 Ud=(50-70)U Nd，然后减小直流发电机负载电阻 Rfz，使电动机电枢电流近于(1112)I N，再调节电位器 RP1 使转速出现明显
6、下降即可，这说明电流截止负反馈已起作用。3测转速负反馈单闭环无静差调速系统的静特性将比例调节器改成比例积分调节器，即在运算放大器的反馈回路中除电阻 R 外，还串入电容 C。用存储示波器观察起动时转速过渡过程的变化。观察突加负载时转速的过渡过程。将电动机起动到某一转速运转，突加负载(调整好发电机负载电阻Rfz，突然闭合开关 Sc)，观察转速的过渡过程。这里注意的是 R 大 C 小，动态速降小，恢复得也快，但超调量加大。因此在调整参数时，两者都应照顾到。可用前述同样的方法测定系统的静特性，即测得几组 Id、n 的数值，绘出系统的静特性曲线。这时可看出系统的静态速降趋近于零，系统机械特性接近一条水平
7、直线，这是因为 PI 调节器静态时没有负反馈，且开环放大倍数很大的缘故。3Idn六、实验报告绘制出开环机械特性曲线、转速负反馈单闭环有静差调速系统的静特性、转速负反馈单闭环无静差调速系统的静特性，并进行比较。说明闭环特性优点和电流截止负反馈对闭环静特性的影响。七、思考题1有静差调速系统 R 大小对系统的静动态特性有何影响?2分析无差调速系统 R、 C 的参数对电动机起动和过渡过程的影响。在单闭环调速系统中，Ugd 的极性为什么为负?在单闭环有静差调速系统中实验能否突加 Ugd 起动?或在运行中突然大范围改变 Ugd 的数值? 说明电流截止负反馈起什么作用？分析 Kp(转速调节器比例系数 )在确保满足(D、S)指标中的作用。在单闭环调速系统实验中,若出现电机转转停停现象,分析故障原因。反馈系数大小对静特性有何影响？如何确定调节器的输出正负限幅值大小？
