直流調速技術第四章雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)

1、1掌握雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的結構及各組成部分(z chn b fn)的作用。2掌握雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的起動過程及系統(tǒng)的自動調節(jié)原理。3了解雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性。共五十頁雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)的應用a) 紡織機械自動絡筒機b) 造紙行業(yè)復卷機共五十頁一、理想(lxing)的啟動電流波形啟動過程中電流和轉速波形a) 帶電流截止(jizh)負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的啟動電流波形b) 理想的快速啟動電流波形共五十頁二、轉速(zhun s)-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成轉速(zhun s)-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)結構圖ASR轉速調節(jié)器 ACR電流調節(jié)器 TG測速發(fā)電機TA電流互感器 UPE晶閘管

2、觸發(fā)整流裝置共五十頁轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)的組成關系如下： 共五十頁轉速(zhun s)-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)原理圖共五十頁 從上圖中可以看出系統(tǒng)(xtng)各物理量之間的關系，如：轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)組成框圖如下：共五十頁三、系統(tǒng)(xtng)的起動過程分析雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)啟動時的轉速和電流(dinli)波形共五十頁1第I階段電流上升(shngshng)階段（0t1）突加給定電壓Usn后，Id上升，當Id小于負載電流IdL時，電動機還不能轉動。當IdIdL后，電動機開始啟動。在第I階段中，ASR很快進入(jnr)并保持飽和狀態(tài)，而ACR一般不飽和。 共

3、五十頁2第II階段恒流升速階段（t1t2）恒流升速階段是起動過程中的主要階段，在第II階段中，ASR始終是飽和的，為了保證(bozhng)電流環(huán)的主要調節(jié)作用，ACR是不飽和的。共五十頁3第階段轉速(zhun s)調節(jié)階段（t2以后）在第III階段，ASR和ACR都不飽和，ASR起主導的轉速(zhun s)調節(jié)作用，而ACR則力圖使Id盡快地跟隨其給定值Usi，或者說，電流內環(huán)是一個電流隨動子系統(tǒng)。共五十頁4系統(tǒng)起動過程特點(tdin)（1）飽和非線性控制（2）時間最優(yōu)控制 恒流升速階段：電流保持(boch)恒定為允許的最大值，充分發(fā)揮電動機的過載能力，使啟動過程最快。屬于電流受限制條件下的最

4、短時間限制。 共五十頁（3）轉速超調在啟動過程的第階段即恒流升速階段，ASR處于飽和狀態(tài)，這是為了使電流維持(wich)在最大值，以使得轉速以最大加速度增加。當轉速達到給定值后，要考慮使ASR退出飽和。這樣，當負載變化時， ASR才能起到轉速調節(jié)的作用。ASR退飽和的方法就是轉速超調。共五十頁四、系統(tǒng)的工作原理及其自動(zdng)調節(jié)過程1. 電流調節(jié)器ACR 的調節(jié)作用假設Id Usi / ，則電流環(huán)的自動調節(jié)過程如下：共五十頁這種保持電流不變的特性(txng)，使系統(tǒng)具有了以下特性(txng)：自動限制最大電流。ASR的輸出限幅值為Usim，電流的最大值： 一般整定為： 。能有效抑制電網電

5、壓波動的影響。 使流過電動機的電流能很快恢復到原值。當電網電壓波動而引起電流波動時。共五十頁2速度調節(jié)器ASR的調節(jié)作用速度環(huán)是由ASR和轉速負反饋組成的閉環(huán)，它的主要作用是保持轉速穩(wěn)定，并最后消除轉速靜差。當Usn一定時，達到穩(wěn)定時轉速n=Usn/。假設轉速降低nUsn/，則速度環(huán)的自動調節(jié)(tioji)過程如下： 共五十頁3負載變化時的自動(zdng)調節(jié)過程當負載增大時，自動調速過程如下：共五十頁結論轉速環(huán)主要作用為保持轉速穩(wěn)定，消除轉速偏差；電流環(huán)主要作用為穩(wěn)定電流，即限制最大電流，抑制電網電壓(diny)的波動。對于調速系統(tǒng)，最重要的動態(tài)性能就是抗干擾性能，主要包括抗負載擾動和抗電網

6、電壓擾動的性能。從抗干擾性能方面分析，一般來說，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)具有比較滿意的動態(tài)性能。共五十頁五、電動機堵轉過程當Id Idm時，此時的調節(jié)(tioji)過程如下：共五十頁如圖所示，實線為理想(lxing)的“挖土機特性”，虛線為雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)實際的機械特性，它已很接近理想(lxing)的“挖土機特性”。 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的機械(jxi)特性共五十頁六、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的特點1轉速(zhun s)調節(jié)器的作用（1）轉速調節(jié)器是調速系統(tǒng)的主導調節(jié)器，它使轉速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉速誤差，如果采用PI調節(jié)器，則可實現無靜差。（2）對負載變化起抗干擾作用。（3）其輸出限幅值決定

7、電動機允許的最大電流 共五十頁2電流調節(jié)器的作用（1）電動機啟動時保證獲得大而穩(wěn)定的起動電流，縮短啟動時間(shjin)，從而加快動態(tài)過程。（2）作為內環(huán)的調節(jié)器，在外環(huán)轉速的調節(jié)過程中，使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調節(jié)器的輸出量）變化。共五十頁（3）當電動機過載或堵轉時，限制電樞電流的最大值，起到電流安全保護的作用（作用等同于電流截止(jizh)負反饋）。（4）對電網電壓波動起快速抑制作用。共五十頁3單閉環(huán)調速系統(tǒng)與雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的比較雙閉環(huán)調速系統(tǒng)具有的優(yōu)點：（1）具有良好(lingho)的靜特性（接近理想的“挖土機特性”）。（2）具有較好的動態(tài)特性，起動時間短（動態(tài)響應快），超調量也

8、較小。共五十頁（3）系統(tǒng)(xtng)抗擾動能力強，電流環(huán)能較好地克服電網電壓波動的影響，而速度環(huán)能抑制被它包圍的各個環(huán)節(jié)擾動的影響，并最后消除轉速偏差。（4）由兩個調節(jié)器分別調節(jié)電流和轉速?？梢苑謩e進行設計、調整（先調好電流環(huán)，再調速度環(huán)）。共五十頁實訓6 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的接線與調試一、實訓目的1. 熟悉轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的電路結構。2. 熟練掌握轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的接線。3. 掌握轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的調試步驟、方法(fngf)及參數整定。共五十頁二、實訓內容(nirng)1. 轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的主電路接線和控制電路接線。2. 轉速-電流雙閉環(huán)直流

9、調速系統(tǒng)各部件的調試和系統(tǒng)的通電調試。3. 求取雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的機械特性。4. 觀察系統(tǒng)抑制擾動的調節(jié)作用并了解其動態(tài)特性。共五十頁三、實訓器材(qci)序號材料型號數量備注 1電力電子及電氣傳動實驗臺求是公司的 MCL-II型 1臺 2三相可調交流電源輸出 0 380 V、 50 Hz三相對稱交流電 1個或型號自定 3三相整流及觸發(fā)裝置、可調電抗器 MCL-33 1套 4給定電位器、轉速調節(jié)器、速度變換器、電流調節(jié)器、電流檢測電路 MCL-18 1組實訓設備、工具(gngj)及儀表清單共五十頁序號材料型號數量備注 5可調電容器 MEL-11 2個 6直流電動機 PN =185 W、 UN

10、 =220 V、 IN =1. 1 A、 n = 1500 r / min 1臺 7測速發(fā)電機及測功機、轉速表 MEL-13組件 1組 8三相可變電阻器 MEL-03 1組 9雙蹤示波器 GOS-620 1臺或型號自定 10萬用表數字式或指針式 1只或型號自定 11電流表、電壓表 MEL-06各 1只 12一字旋具 1把續(xù)表共五十頁四、實訓步驟1. 轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)的接線雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)實驗原理圖共五十頁雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)實驗接線示意圖共五十頁雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)實物接線圖共五十頁2. 通電調試（1）觸發(fā)電路的檢查（2）開環(huán)調速系統(tǒng)的

11、調試（3）閉環(huán)系統(tǒng)各部件調試（4）閉環(huán)調速系統(tǒng)調試（5）雙閉環(huán)調速系統(tǒng)工作(gngzu)機械特性的測試（6）雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的動態(tài)波形的觀察共五十頁3. 與開環(huán)、單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的機械特性進行比較，得出結論雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)負載發(fā)生變化、電網電壓發(fā)生波動時，轉速波動很（小、大），可以實現 1 （無靜差、有靜差）調速。同時, 當突加給定或負載突然(trn)變化時，動態(tài)速降（小、大），動態(tài)性能（好、不好）。共五十頁實訓7 直流調速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的調試與故障排除一、實訓目的1. 熟悉直流調速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的各組成部分及其結構位置。2. 掌握轉速(zhun s)-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的安裝接線與調試。3

12、. 能夠對轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)進行簡單的故障排除。共五十頁實訓7 直流調速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的調試與故障排除一、實訓目的(md)1. 熟悉直流調速柜雙閉環(huán)系統(tǒng)的各組成部分及其結構位置。2. 掌握轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的安裝接線與調試。3. 能夠對轉速-電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)進行簡單的故障排除。共五十頁二、實訓器材(qci)序號材料型號或規(guī)格數量備注 1直流調速柜 DSC-32型或 DSC-5型 1臺 2萬用表數字式或指針式 1只或型號自定 3雙蹤示波器 GOS-620 1臺或型號自定 4試電筆 1支 5一字旋具 1把實訓設備、工具(gngj)及儀表清單共五十頁三、實訓步驟1. 認識(r

13、n shi)雙閉環(huán)直流調速柜各組成部分及結構位置雙閉環(huán)系統(tǒng)(xtng)框圖共五十頁調節(jié)(tioji)板TJB 實物圖共五十頁轉速-電流雙閉環(huán)系統(tǒng)調節(jié)板內部(nib)的連接示意圖共五十頁2. 直流調速柜的安裝(nzhung)接線直流調速柜雙閉環(huán)控制盒前視圖(sht)共五十頁測速發(fā)電機檢測反饋信號(xnho)的接線示意圖共五十頁雙閉環(huán)調速系統(tǒng)(xtng)各部分連接圖共五十頁電位器功能測試點功能 RP1 ASR輸出正限幅調整電位器 S1電壓給定值測試點 RP2 ASR輸出負限幅調整電位器 S2 ASR輸出值測試點 RP3 ACR輸出正限幅調整電位器 S3 ACR輸出值測試點 RP4 ACR輸出負限幅

14、調整電位器 S4過流值測試點 RP5過流值大小調整電位器 S5轉速反饋測試點 RP6保護值調整電位器 (在線路板上 ) RP7電流反饋電位器 (在線路板上 ) RP8轉速反饋電位器 (在線路板上 )3. 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)的調試雙閉環(huán)調節(jié)(tioji)板電位器和測試點含義共五十頁（1）繼電控制電路的通電調試(dio sh)（2）各控制板的調試（3）開環(huán)通電調試（帶電阻性負載）（4）閉環(huán)通電調試（帶電動機負載）共五十頁雙閉環(huán)調節(jié)(tioji)板處于開環(huán)位置共五十頁雙閉環(huán)調節(jié)(tioji)板處于閉環(huán)位置共五十頁4. 一般(ybn)故障的檢測與排除（1）觀察故障現象，分析故障原因1）觀察

15、故障現象：雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)通電后，轉速不能達到額定轉速。2）分析故障原因：根據故障現象，對電路進行原理分析，并整理出故障原因的相關信息。共五十頁（2）查找故障點，并修復故障1）斷開電源，抽出雙閉環(huán)調節(jié)板仔細觀察，是否有器件損壞變色的痕跡，了解(lioji)是否有故障發(fā)生時產生的聲、光、味等異常現象，初步確定故障范圍。2）將雙閉環(huán)調節(jié)板中的可調電位器RP1、RP2 的阻值調小，降低ASR 的限幅電壓。3）將調節(jié)板安放好，重新通電調試運行。共五十頁內容摘要1掌握雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的結構及各組成部分的作用。1掌握雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的結構及各組成部分的作用。a) 帶電流截止負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)的啟動電流波