轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)

轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)―、實(shí)訓(xùn)目的了解閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的原理。掌握轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。提高對(duì)系統(tǒng)分析及故障分析處理的能力。二、實(shí)訓(xùn)所需掛箱及附件序號(hào)型 號(hào)備 注1MEC01電源控制屏該控制屏包含“三相電源輸出”等模塊2PAC10晶閘管及電抗器組件3PAC13三相TCA785觸發(fā)電路組件該掛箱包含“觸發(fā)電路”、“正、反橋功放”等模塊4PAC31調(diào)速控制組件I該掛件包含“調(diào)節(jié)器I、11”、“電壓隔離器”、“電流反饋與過流保護(hù)”等幾個(gè)模塊5PAC09A父直流電源、變壓器及二極管組件該掛箱包含“土15V”、 “土12V”、“0一±15V”直流電源等幾個(gè)模塊6MEC42可調(diào)電阻器7DD03T1電機(jī)導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)8DJ23校正直流測功機(jī)9DJ15直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)10慢掃描示波器自備11萬用表自備三、實(shí)訓(xùn)線路及原理許多生產(chǎn)機(jī)械，由于加工和運(yùn)行的要求，使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的過渡過程中，因此起動(dòng)和制動(dòng)過程的時(shí)間在很大程度上決定了生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)效率。為縮短這一部分時(shí)間，僅采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其性能還不很令人滿意。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，可獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能(兩個(gè)調(diào)節(jié)器均采用PI調(diào)節(jié)器)，由于調(diào)整系統(tǒng)的主要參量為轉(zhuǎn)速，故將轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，這樣可以抑制電網(wǎng)電壓擾動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響。實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的原理框圖組成如圖6-2所示。啟動(dòng)時(shí)，加入給定電壓U,“調(diào)節(jié)器I”和“調(diào)節(jié)器II”即以飽和限幅值輸出，使電動(dòng)機(jī)以限定的最大啟動(dòng)電流加速啟動(dòng)，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速(即U=U),并在出現(xiàn)超調(diào)后，“調(diào)節(jié)器I”和“調(diào)節(jié)器II”退出飽和，最后穩(wěn)定g fn 在略低于給定轉(zhuǎn)速值下運(yùn)行。系統(tǒng)工作時(shí)，要先給電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁，改變給定電壓U的大小即可方便地改g變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?！罢{(diào)節(jié)器I”、“調(diào)節(jié)器II”均設(shè)有限幅環(huán)節(jié)，“調(diào)節(jié)器I”的輸出作為“調(diào)節(jié)器II”的給定，利用“調(diào)節(jié)器I”的輸出限幅可達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的。“調(diào)節(jié)器II”的輸出作為“觸發(fā)電路”的控制電壓U,利用“調(diào) ct節(jié)器II”的輸出限幅可達(dá)到限制a的目的。max圖6-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖四、 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容各控制單元調(diào)試。測定電流反饋系數(shù)B、轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a。測定開環(huán)機(jī)械特性及高、低轉(zhuǎn)速時(shí)系統(tǒng)閉環(huán)靜態(tài)特性n=f(Id)。閉環(huán)控制特性n=f(U)的測定。 "觀察、記錄系統(tǒng)動(dòng)態(tài)波形。系統(tǒng)的排故訓(xùn)練五、 實(shí)訓(xùn)方法系統(tǒng)的故障設(shè)置與分析請(qǐng)參考第二章相關(guān)內(nèi)容。PAC10和PAC13上的“觸發(fā)電路”調(diào)試見第四章第七節(jié)。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試原則先單元、后系統(tǒng)，即先將單元的參數(shù)調(diào)好，然后才能組成系統(tǒng)。先開環(huán)、后閉環(huán)，即先使系統(tǒng)運(yùn)行在開環(huán)狀態(tài)，然后在確定電流和轉(zhuǎn)速均為負(fù)反饋后，才可組成閉環(huán)系統(tǒng)。先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)，即先調(diào)試電流內(nèi)環(huán)，然后調(diào)試轉(zhuǎn)速外環(huán)。先調(diào)整穩(wěn)態(tài)精度，后調(diào)整動(dòng)態(tài)指標(biāo)?？刂茊卧{(diào)試移相控制電壓U調(diào)節(jié)范圍的確定直接將PAC12的“給定”電壓U接入PAC13移相控制電壓U的輸入端，“三相全控整流”輸出接電阻負(fù)載R(R接1980Q:將兩個(gè)90Q與兩個(gè)900Q串聯(lián))，負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，給定電壓U由零調(diào)大，U將隨給定電壓的增大而增大，當(dāng)U超過某一數(shù)值U'時(shí)，U的波形會(huì)出現(xiàn)缺相的現(xiàn)象，這時(shí)U反而隨U的增大而減少。一般可確定移相控制電壓的最大允許值U=0.9U‘,即U的允許調(diào)節(jié)范圍為max0_U。如果我們把輸出限幅定為U的話則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會(huì)工作到極限值狀態(tài)，保證六個(gè)晶閘管可靠工作。記錄U'于下表中：gU'U=0.9U' gfflax g 1將給定退到零，再按停止按鈕切斷電源，結(jié)束步驟。調(diào)節(jié)器的調(diào)零將PAC31中“調(diào)節(jié)器I”所有輸入端接地，再將RP1電位器順時(shí)針旋到底（逆時(shí)針旋到底為0,順時(shí)針旋到底為10K），用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“調(diào)節(jié)器I”成為P（比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP2,用萬用表的毫伏檔測量“調(diào)節(jié)器I“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。將PAC31中“調(diào)節(jié)器II”所有輸入端接地，再將RP1電位器逆時(shí)針旋到底（逆時(shí)針旋到底為0,順時(shí)針旋到底為10K），用導(dǎo)線將叫1”、“12”短接，使“調(diào)節(jié)器II”成為P（比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP2,用萬用表的毫伏檔測量調(diào)節(jié)器11“14”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整把“調(diào)節(jié)器I”的“5”、“6”端短接線去掉，此時(shí)調(diào)節(jié)器I成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將PAC09A的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器I的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP4,使“調(diào)節(jié)器I”的輸出負(fù)限幅值為-6V,當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP3,使之輸出電壓為最小值。把“調(diào)節(jié)器II”的“11”、“12”端短接線去掉，此時(shí)調(diào)節(jié)器II成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將PAC09A的給定輸出端接到調(diào)節(jié)器II的“4”端，當(dāng)加一定的正給定時(shí)，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP4，使之輸出電壓的絕對(duì)值為最小值，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí)，調(diào)整正限幅電位器RP3，使“調(diào)節(jié)器II”的輸出正限幅值為U。gmax 電流反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓U接入PAC13移相控制電壓U的輸入端，整流橋輸出接電阻負(fù)載R（將兩個(gè)90Q串聯(lián)），負(fù)載電阻放在最大值，輸出給定調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，從零增加給定，使輸出電壓升高，當(dāng)U=220V時(shí)，減小負(fù)載 d —的阻值，調(diào)節(jié)“電流反饋與過流保護(hù)”上的電流反饋電位器RP1,使得負(fù)載電流I=l.3A時(shí)，“2”端I的的電流反饋電壓U=6V，這時(shí)的電流反饋系數(shù)0=U/I二d f fi fid4.615V/A。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)的整定直接將“給定”電壓J接PAC13上的移相控制電壓U的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載，L用PAC10上的200mH,輸出給定調(diào)到零。 d 按下啟動(dòng)按鈕，接通勵(lì)磁電源，從零逐漸增加給定，使電機(jī)提速到n=1500rpm時(shí)，調(diào)節(jié)“速度變換”上轉(zhuǎn)速反饋電位器RP1,使得該轉(zhuǎn)速時(shí)反饋電壓U=-6V, fn這時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)a=Uf/n=0.004V/（rpm）。（5）開環(huán)外特性的測定PAC13上的移相控制電壓U由PAC09A上的“給定”輸出U直接接入，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R（R接1980Q：將兩個(gè)90Q與兩個(gè)900Q串聯(lián)），L用PAC10上 d的200mH，將給定的輸出調(diào)到零。按下啟動(dòng)按鈕，先接通勵(lì)磁電源，然后從零開始逐漸增加“給定”電壓U,使電機(jī)啟動(dòng)升速，調(diào)節(jié)U和R使電動(dòng)機(jī)電流I=I，轉(zhuǎn)速到達(dá)1200rpm。g g ded③增大負(fù)載電阻R阻值(即減小負(fù)載)，可測出該系統(tǒng)的開環(huán)外特性n=f(I)，記錄于下表中：dn(rpm)Id(A)將給定退到零，斷開勵(lì)磁電源，按下停止按鈕，結(jié)束實(shí)訓(xùn)。系統(tǒng)靜特性測試按圖6-3接線，PAC09A上的“給定”電壓U輸出為正給定，轉(zhuǎn)速反饋電壓為負(fù)電壓，直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R,L用PAC10上的200mH，負(fù)載電阻放在最大 d值處，給定的輸出調(diào)到零。將調(diào)節(jié)器I、調(diào)節(jié)器II都接成P(比例)調(diào)節(jié)器后，接入系統(tǒng)，形成雙閉環(huán)不可逆系統(tǒng)，按下啟動(dòng)按鈕，接通勵(lì)磁電源，增加給定，觀察系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，確認(rèn)整個(gè)系統(tǒng)的接線正確無誤后，將“調(diào)節(jié)器I”，“調(diào)節(jié)器II”均恢復(fù)成PI(比例積分)調(diào)節(jié)器，構(gòu)成實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。機(jī)械特性n=f(I)的測定A、發(fā)電機(jī)先空載，從零開始逐漸S調(diào)大給定電壓U，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近n=l200rpm,然后接入發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻R,逐漸改變負(fù)載電阻，直至1=1，即可 ded測出系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線n=f(I),并記錄于下表中：dn(rpm)Id(A)B、降低U,再測試n=800rpm時(shí)的靜態(tài)特性曲線，并記錄于下表中:gn(rpm)Id(A)C、閉環(huán)控制系統(tǒng)n=f(U)的測定 g 調(diào)節(jié)U及R,使1=1、n=l200rpm,逐漸降低U,記錄U和n,即可測出閉環(huán)控制特性n=f(u)。ed g ggn(rpm)U(V) g 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的觀察用慢掃描示波器觀察動(dòng)態(tài)波形。在不同的系統(tǒng)參數(shù)下(調(diào)節(jié)RP1)，用示波器觀察、記錄下列動(dòng)態(tài)波形：突加給定U電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電樞電流I(“電流反饋與過流保護(hù)”的“3”端)波形和轉(zhuǎn)速n(“速度變換”的“4”端)波形。突加額定負(fù)載(20%I 100%I)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。, . ed ed突降負(fù)載(100%I 20%I)時(shí)電動(dòng)機(jī)的電樞電流波形和轉(zhuǎn)速波形。ed ed六、實(shí)訓(xùn)報(bào)告根據(jù)實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)，畫出閉環(huán)控制特性曲線n=f(U)o