教學(xué)設(shè)備

單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速控制系統(tǒng)操作實(shí)訓(xùn)
一、實(shí)訓(xùn)目的
  1.了解小容量晶閘管單閉環(huán)有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要單元部件的作用。
  2.掌握小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的一般調(diào)試過程、調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。
二、實(shí)訓(xùn)所需設(shè)備

序號(hào)	型   號(hào)	備   注
1	帶電流截止負(fù)反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)	1臺(tái)
2	雙蹤示波器	自備
3	萬(wàn)用表	自備
4	DQ03-1固定電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)速系統(tǒng)	1臺(tái)
5	DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)	1臺(tái)
6	DQ07-1直流發(fā)電機(jī)	1臺(tái)

三、實(shí)訓(xùn)線路及原理
為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)（包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng)）。對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求不高的場(chǎng)合，采取單閉環(huán)系統(tǒng)，而對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋、電流反饋、電壓反饋等。
在本裝置中采用的是單閉環(huán)系統(tǒng)。直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖如圖3-3。在單閉環(huán)中，反映電壓變化的電壓反饋信號(hào)Uu和反映電流變化的電流反饋信號(hào)Ui以觸發(fā)電路的負(fù)端為公共端，此公共端為給定輸出回路中的一點(diǎn)，因此由原理圖可以看出Uu和Ui為串聯(lián)在給定輸出回路中的電壓信號(hào)，此電壓和信號(hào)經(jīng)放大后，得到移相控制電壓，控制觸發(fā)脈沖的移相，來改變單相半控整流橋電壓的輸出。
該電路中的放大電路為比例調(diào)節(jié)，對(duì)階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差。當(dāng)“給定”恒定時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)電樞電壓變化起到了抑制作用，當(dāng)電機(jī)負(fù)載或電源電壓波動(dòng)時(shí)，電機(jī)的電樞電壓能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。

圖3-3  直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖
① 主電路
采用單相半控整流橋，串聯(lián)濾波電抗器L是為了限制整流后的脈動(dòng)成分，減少電機(jī)損耗，降低電機(jī)的溫升等。單相半控整流橋的橋路采用如圖所示結(jié)構(gòu)，故引用了一個(gè)續(xù)流二極管VD。
② 電流截止環(huán)節(jié)
當(dāng)因啟動(dòng)或其他原因造成過電流時(shí)，在RP4上取得的電壓值變大，使穩(wěn)壓管V21兩端的電壓也增大。同時(shí)V16基極電位降低，于是輸出觸發(fā)脈沖減少，使晶閘管趨向關(guān)斷，限制了電流的增大。
③ 電壓負(fù)反饋
當(dāng)電機(jī)加上負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速有所下降，電機(jī)兩端的電壓也因此下降，此時(shí)在RP6上所得的分壓也隨之減小，則在V22基極上所得的分壓反而增大，V18也趨向更加導(dǎo)通，最后使V16基極電位提高，于是輸出觸發(fā)脈沖增加，使晶閘管的導(dǎo)通角更大，使電機(jī)兩端電壓提高。
④ 電流正反饋
當(dāng)電機(jī)加上負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，用其他措施使其端電壓維持不變，則此時(shí)所需的電流將增大，由于電流的增大，在RP5上所得的分壓增大。電壓負(fù)反饋一樣使V22的基極電位提高而導(dǎo)通，從而使輸出脈沖增加導(dǎo)致晶閘管的導(dǎo)通角更大。
四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1.電路各部分的調(diào)試。
2.小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)輕載的調(diào)試與分析。
3.小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)加載的調(diào)試與分析。
五、實(shí)訓(xùn)方法
用兩根導(dǎo)線將電源控制面板上的“單相電源輸出”的220V交流相電壓接到小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)面板上的“L”、“N”端，為直流調(diào)速系統(tǒng)提供交流電源，同時(shí)DQ03-1上的轉(zhuǎn)速表也要接上交流220V工作電源。
1.勵(lì)磁電源及失磁保護(hù)的調(diào)試
(1)打開單相漏電保護(hù)開關(guān)，將直流調(diào)速系統(tǒng)面板上的QS撥向“開”，用萬(wàn)用表測(cè)試勵(lì)磁輸出為直流200V。
(2)將電機(jī)的勵(lì)磁線圈接到勵(lì)磁電源的輸出端，可聽到勵(lì)磁電源回路中的黑色繼電器KA有“啪”的聲音，說明繼電器已通電吸合。其在主電路中的常開觸點(diǎn)閉合，為晶閘管主電路的啟動(dòng)做準(zhǔn)備。
2.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的調(diào)試
(1) 將RP2、RP3都逆時(shí)針調(diào)到底，使給定輸出為零。
(2) 將16、17兩點(diǎn)短接，順時(shí)針調(diào)節(jié)繼電器RP2，用雙蹤示波器觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點(diǎn)波形正常，并且脈沖能在30°~150°范圍內(nèi)移相。
3.小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試
觸發(fā)脈沖正常后， 將17、18兩點(diǎn)短接線斷開，將直流電機(jī)、直流電流表、直流電壓表接進(jìn)主電路，DQ09直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)DQ07-1直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組接上200V勵(lì)磁電源，電樞接上電阻負(fù)載，并且逆時(shí)針調(diào)到底。（電阻選用兩個(gè)90歐姆串聯(lián)，然后再串聯(lián)兩個(gè)900歐姆并聯(lián)的電阻，即【90Ω+90Ω+〔900Ω//900Ω〕】=630Ω。
（1）為了防止在初調(diào)時(shí)引起的振蕩，先將電流反饋信號(hào)電位器RP5逆時(shí)針調(diào)到零位。
（2）將電壓反饋信號(hào)電位器RP6逆時(shí)針調(diào)到底，使電壓反饋信號(hào)最小。
（3）將調(diào)速電位器RP2逆時(shí)針旋到底，是給定輸出為零，若不為零，則調(diào)節(jié)RP3.
（4）調(diào)節(jié)RP2，觀察電機(jī)能否平滑增速，若不能則調(diào)節(jié)RP5、RP6最終使電機(jī)平滑增速至電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。
（5）電流截止環(huán)節(jié)的測(cè)試
調(diào)節(jié)RP2逐漸增大“給定”電壓，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升至一定值（如n=1300rpm），然后減小電阻阻值即增大直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，使主回路電流增大，當(dāng)電流增大到一定值后，穩(wěn)壓管V21擊穿，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)明顯降低，說明電流截止環(huán)節(jié)已經(jīng)起作用。
主電路停止
按下SB1（停止按鈕），斷掉晶閘管主電路的電源。在晶閘管主電路中，70、71之間的KM的常閉觸點(diǎn)閉合，電阻R16和R17與電樞并聯(lián)形成能制動(dòng)的回路，加速直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)。
4.小容量晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的測(cè)試
（1）將DQ07-1直流發(fā)電機(jī)的并聯(lián)可調(diào)電阻值都調(diào)到最大位置（逆時(shí)針到底），使直流電動(dòng)機(jī)輕載。
（2） 緩慢順時(shí)針調(diào)節(jié)給定電路中的電位器RP2,使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近n=1500rpm，觀察主電路中電流、轉(zhuǎn)速的變化記錄于下表中：

n（rpm）
Id（A）

（3）將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到接近n=1500rpm，然后緩慢順時(shí)針調(diào)節(jié)負(fù)載阻值的電位器，增大直流電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，觀察主電路中電流、轉(zhuǎn)速的變化。測(cè)定相應(yīng)的Id和n。記錄于下表中：

n（rpm）
Id（A）

六、注意事項(xiàng)
1.技能實(shí)訓(xùn)時(shí)必須注意人身安全，杜絕觸電事故發(fā)生。接線與拆線必須在斷電的情況下進(jìn)行。
2.技能實(shí)訓(xùn)時(shí)必須注意實(shí)訓(xùn)設(shè)備的安全，接線完成后必須進(jìn)行檢查，待接線正確之后方可進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。
3.雙蹤示波器有兩個(gè)探頭，可同時(shí)觀測(cè)兩路信號(hào)，但這兩探頭的地線都與示波器的外殼相連，所以兩個(gè)探頭的地線不能同時(shí)接在同一電路的不同電位的兩個(gè)點(diǎn)上，否則這兩點(diǎn)會(huì)通過示波器外殼發(fā)生電氣短路。為此，為了保證測(cè)量的順利進(jìn)行，可將其中一根探頭的地線取下或外包絕緣，只使用其中一路的地線，這樣從根本上解決了這個(gè)問題。當(dāng)需要同時(shí)觀察兩個(gè)信號(hào)時(shí)，必須在被測(cè)電路上找到這兩個(gè)信號(hào)的公共點(diǎn)，將探頭的地線接于此處，探頭各接至被測(cè)信號(hào)，只有這樣才能在示波器上同時(shí)觀察到兩個(gè)信號(hào)，而不發(fā)生意外。