直流电机调速系统课程设计报告指导书

直流电机调速系统课程设计指导书

一、实验目的

1、通过对KZ－D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究，加深对负反馈控制的基本原理的理解。

2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。

3、研究系统各参数间的基本关系及各参数变化对系统的影响。

4、加深对比例积分调节器动态传输特性的认识，了解其在无静差自动控制系统中的作用。

5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。

5 DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转

速表

6 DJ13 直流复励发电机

7 DJ15 直流并励电动机

8 D42 滑线变阻器串联形式：0.41A，1.8kΩ

并联形式：0.82A，900Ω

9 数字存储示波器自备

10 万用表自备

三、实验线路及原理

晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。

在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理图如图5-1所示。

图1-1 实验系统原理图

四、实验内容

(1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,s K , 测定直流电动机电势常数C e 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M (2) 转速调节器的调试,电流调节器的调试

(3) 设计调速系统。调速指标为D =10，S <10%；测定系统开环机械特性和∆n nom ，判断能否满足调速指标；如果不能满足，可采用转速负反馈；计算及整定比例调节器参数、反馈系数；测定闭环系统的机械特性。

(4) 设计及调试双闭环无静差KZ －D 调速系统要求额定转速时S ≤2%，电流超调量σi %<5%，转速起动到额定转速时，超调量

σn ed n %<10%，负载扰动恢复时间小于05.s ，电动机过载倍数

λ=12.，电流反馈系数A V 615.4=β。

(5) 要求完成电流、转速两个调节器的参数设计，并调试系统。 五、预习要求

学习教材中有关晶闸管直流调速系统各参数的测定,设计方法。

六、实验方法

为研究晶闸管－电动机系统，须首先了解电枢回路的总电阻R、总电感L 以及系统机电时间常数T M，这些参数均需通过实验手段来测定，具体方法如下：

(1)电枢回路总电阻R的测定

电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻R a、平波电抗器的直流电阻R L及整流装置的内阻R n，即

R = R a十R L十R n(1-1) 由于阻值较小，不宜用欧姆表或电桥测量，因是小电流检测，接触电阻影响很大，故常用直流伏安法。为测出晶闸管整流装置的电源内阻须测量整流装置的理想空载电压Uｄ0，而晶闸管整流电源是无法测量的，为此应用伏安比较法，实验线路如图1-2所示。将变阻器接成R1=540Ω可调,R2=540Ω可调接入被测系统的主电路，测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。合上S1、S2，调节给定使输出直流电压U d在30%U ed～70%U ed范围内，然后调整R2使电枢电流在80%I ed～90%I ed范围内，读取电流表A和电压表V2的数值为I1、U1，则此时整流装置的理想空载电压为

U do=I1R+U1（1-2）

调节R1使之与R2的电阻值相近，拉开开关S2，在U d的条件下读取电流表、电压

表的

图1-2伏安比较法实验线路图

数值I2、U2，则

U do＝I2R十U2(1-3) 求解(5-2)、(5-3)两式，可得电枢回路总电阻:

R＝（U1-U2）/（I2-I1）(1-4) 如把电机电枢两端短接，重复上述实验，可得

R L十R n=(U1＇-U2＇)/(I2＇-I1＇) (1-5) 则电机的电枢电阻为

R a=R-(R L十R n)。(1-6)

同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器直流电阻R L 。 (2)测s K ,e C

主回路部分接线如图1－4在电动机电枢回路中串联电阻

1R =90Ω2R =540Ω,逐渐增加U ct ，使电动机旋转启动后调1R =0Ω。再调2R ，

使I d 为某一适中的值（例如0.4~0.8A ）。记录U d ，I d ，U ct 转速n ，用减小U ct 使U d 减小，用2R 保持I d 恒定，共记录5组数据。

1--4 开环系统原理图

（注意：I d 一定要保持恒定不变，且连续。） 测量条件：不变，且连续：

由公式C U n e d

=

∆∆、K U U S d ct

=∆∆计算，取4次平均值，计算出晶闸管装置的放

大倍数K S ，和电动机电势系数C e 。

U

(3)开环外特性的测定

①DJK02控制电压U ct由DJK04上的给定输出U g直接接入，“三相全控整流”电路接电动机，L d用DJK02上的200mH，直流发电机接负载电阻R=540Ω，负载电阻放在最大值，输出给定调到零。

②按下启动按钮，先接通励磁电源，然后从零开始逐渐增加“给定”电压U g，使电机启动升速，转速到达1200rpm，保持U g不变调节R使电动机电流

I d=I ed。

③增大负载电阻R阻值（即减小负载），可测出该系统的开环外特性n =f（I d），记录于下表中：

U g=

根据所作记录，作出系统开环机械特性曲线，并与理论曲线相比较：

理论曲线：n

U K I R

C

ct S d

e

=

-

∑

()

；∆n

I R

C

nom

dnom

e

=∑