課題三 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)

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1、西安工程技術(shù)學(xué)院實(shí)訓(xùn)課教案 2008 至 2009 學(xué)年第 一 學(xué)期 第 四 周 授課班級(jí)：06自動(dòng)化控制 課 題 名 稱 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng) 工時(shí) 30H 序 號(hào) 3 設(shè) 備 工 具 亞龍YL-209實(shí)訓(xùn)臺(tái) 實(shí)習(xí)地點(diǎn) 直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)室 學(xué)生人數(shù) 35 材 料 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路模塊、單相交直流電源、連接線 審 批 簽 字 年 月 日 需 用 儀 表、 量 具 雙蹤示波器、萬用表、滑線變阻器（200Ω、2?。? 課題訓(xùn)練內(nèi)容 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)

2、課題訓(xùn)練目標(biāo) 1、 分析晶閘管半控橋式整流電路電機(jī)負(fù)載（反電勢(shì)負(fù)載）時(shí)的電壓、電流波形； 2、 熟悉典型小功率晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，掌握直流調(diào)速系統(tǒng)的整定與調(diào)試； 3、 測(cè)定直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)時(shí)的機(jī)械特性。 4、 掌握直流調(diào)速系統(tǒng)的過電流保護(hù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。 實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)老師：李 艷 教　　師　　活　　動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 課題導(dǎo)入： 回顧理論教學(xué)中所講到的晶閘管橋式電路的特性；復(fù)習(xí)自激振蕩電路的原理。 課題教學(xué)： 一、課題名稱 晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng) 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1、分析晶閘管半控橋式整流電路電機(jī)負(fù)載（反電勢(shì)負(fù)載）時(shí)的電壓、電流波形； 2、熟

3、悉典型小功率晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理，掌握直流調(diào)速系統(tǒng)的整定與調(diào)試； 3、測(cè)定直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)時(shí)的機(jī)械特性。 4、掌握直流調(diào)速系統(tǒng)的過電流保護(hù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1、亞龍YL-209型電力電子實(shí)驗(yàn)裝置單元1 2、萬用表 3、雙蹤示波器 4、滑線變阻器（200Ω、2?。? 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)步驟 1、連接單元1、單元2和電機(jī)機(jī)組的連線，組成如圖2-2所示的直流調(diào)速系統(tǒng)。 連線時(shí)，請(qǐng)注意：主電路輸入接120V交流電。①Us、Ufv與Ufi的極性不要接錯(cuò)。②圖2-2中Ld采用單元一中的電抗器Ld。 2、 將給定電位器RP2調(diào)至最低點(diǎn)。 3、 先以變阻

4、器取代電動(dòng)機(jī)，并使阻值為最大，然后按啟動(dòng)按鈕SB2啟動(dòng)調(diào)速電路。調(diào)節(jié)Us及變阻器，使主電路電流Id=1.2IN=1.2×1.2≈1.4A，調(diào)節(jié)RP3，使V4由截止變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。 4、 拔去UIm1連線，繼續(xù)調(diào)節(jié)US及變阻器，使主電路電流Id=1.5IN=1.5×1.2=1.8A，調(diào)節(jié)RP4，使KA剛好動(dòng)作。 5、 整定RP0與RP1，使RP2的輸出在0.5V～8.0V之間變化。在整定參數(shù)時(shí)，通常使額定值時(shí)，RP2輸出Us＝8.0V。在電機(jī)在額定電壓Ud＝110V，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)節(jié)RP16，使Ufv ≈7V（略小于Us），同時(shí)調(diào)節(jié)RP15，使Ufi＝0，待實(shí)驗(yàn)后，電機(jī)已正常運(yùn)轉(zhuǎn)，再逐漸加大Ufi

5、 （0.2V～0.5V），觀察Ufi對(duì)機(jī)械特性硬度的影響。 6、 將Us調(diào)至最低，并以電動(dòng)機(jī)取代變阻器，然后逐漸增大Us，使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。 7、 空載時(shí)，調(diào)節(jié)Us，使電動(dòng)機(jī)兩端平均電壓分別為100V、80V、60V、45V、30V，測(cè)量此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速數(shù)值以及電壓與電流波形。 直流調(diào)速系統(tǒng)的空載特性 Ud Id（?。? n（r/min） 電壓Ud波形 電流Id波形 100V 80V 60V 45V 30V 8、 直流調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)機(jī)械特性 除電流截止負(fù)反饋和過電流保護(hù)環(huán)節(jié)外，除去電壓負(fù)反饋和

6、電流正反饋環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)處于開環(huán)控制狀態(tài)。將Us調(diào)至零，首先調(diào)節(jié)Us（因除去反饋量，Us值很?。?V左右），使Ud=100V，然后逐漸加大機(jī)械負(fù)載。調(diào)節(jié)測(cè)功機(jī)電流，使電動(dòng)機(jī)電流Id分別為0.25A（空載電流）、0.4A、0.6A、0.8A、1.0A、1.2A，并記錄對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T及轉(zhuǎn)速n。 直流調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)機(jī)械特性 Id（Α） 0.25 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 T（mN.m） n（r/min） 9、 直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性 加上電壓負(fù)反饋環(huán)節(jié)，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。具有電壓負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性。

7、Id（?。? 0.25 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 T（mN.m） n（r/min） 10、增加電流正反饋環(huán)節(jié)（即增加適當(dāng)?shù)臄_動(dòng)順饋補(bǔ)償），重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。 具有電壓負(fù)反饋和電流正反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性。 Id（A） 0.25 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 T（mN.m） n（r/min） 五、實(shí)驗(yàn)電路 六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1、由于電力電子實(shí)驗(yàn)中的數(shù)值和波形都比較復(fù)雜，涉及因數(shù)也較多，因此要理解與

8、掌握電路工作原理并對(duì)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行測(cè)量的數(shù)值和波形，做到心中有數(shù)。以避免實(shí)驗(yàn)中盲目性。 2、使用雙綜示波器的兩個(gè)探頭同時(shí)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，必須使兩個(gè)探頭的地線端為同一電位的端點(diǎn)（因示波器的兩個(gè)探頭的地線端是聯(lián)在一起的），否則測(cè)量時(shí)會(huì)造成短路事故。 3、由于示波器探頭接外殼，而外殼又通過插頭與大地相聯(lián)，而三相電力線的中線是接大地的，這樣探頭地線便與電力中線相通了。在進(jìn)行電力電子實(shí)驗(yàn)，若用探頭去測(cè)晶閘管元件時(shí)，(若不用整流變壓器時(shí))便會(huì)燒壞元件或造成短路.因此,通常要將示波器接地線折去，或通過隔離變壓器對(duì)示波器供電（如本實(shí)驗(yàn)裝置的插座均經(jīng)過隔離變壓器） 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、記錄V3（BT管）、交流電

9、壓、同步電壓、電容C1兩端電壓、輸出電壓的波形； 2、記錄單相半波可控整流電路和單相半控橋式整流電路負(fù)載及VT1管的數(shù)據(jù)與波形。（參見下表） 負(fù)載性質(zhì) 控制角α 主電路 交流電壓U2 負(fù)載 電壓Ud Ud波形 Id波形 (即Rd波形) VT1波形 電阻 電阻電感（不并續(xù)流二極管） 電阻電感（并續(xù)流二極管） 3、對(duì)不同性質(zhì)負(fù)載，Ud與U2間的關(guān)系式是怎樣

10、的？測(cè)量值與計(jì)算值是否相符？ 4、分析波形是否有異常情況，若有，分析其原因，并提出改進(jìn)辦法。 小結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路在調(diào)試過程中可能出現(xiàn)如下現(xiàn)象： 1．在單結(jié)晶體管未導(dǎo)通時(shí)穩(wěn)壓管能正常削波其兩端電壓為梯形波，而當(dāng)單結(jié)晶體管導(dǎo)通時(shí)穩(wěn)壓管就不削波了。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因時(shí)什么？ 2．當(dāng)調(diào)節(jié)Uc為最大值時(shí)，單結(jié)晶體管電容器C兩端電壓有時(shí)出現(xiàn)鋸齒波底寬較大、鋸齒波數(shù)量較少的波形，為什么？ 3．觸發(fā)電路各點(diǎn)波形正常且晶閘管也是好的，但有時(shí)出現(xiàn)觸發(fā)尖脈沖不能觸通晶閘管，是否由下列原因引起？ ① 充放電電容C值太小或單結(jié)晶體管的分壓比太低，致使觸發(fā)尖脈沖幅度小

11、、功率不夠大等造成。 ② 電阻性負(fù)載觸發(fā)正常，大電感負(fù)載卻不能觸發(fā)晶閘管。這也是由于C值太小，尖脈沖寬度太狹，以致陽極電流還未上升到擎住電流，其觸發(fā)脈沖已消失，管子又重新恢復(fù)到阻斷狀態(tài)。 4．實(shí)驗(yàn)中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)晶閘管的最小控制角和最大控制角不相等，當(dāng)控制角調(diào)節(jié)到很小和很大時(shí)，主電路僅剩下一個(gè)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。出現(xiàn)這一現(xiàn)象兩只晶閘管的什么參數(shù)差異較大所造成？通?？刹捎檬裁创胧﹣硐鲜霈F(xiàn)象。 5．大電感實(shí)驗(yàn)，接續(xù)流管比不接續(xù)流管的id波形脈動(dòng)要小。其原因是不接續(xù)流管時(shí)，負(fù)載電流需經(jīng)主電路的一個(gè)晶閘管和與之相串聯(lián)的整流二極管續(xù)流。續(xù)流回路內(nèi)阻大，所以id波形脈動(dòng)就大，續(xù)流管接反時(shí)

12、，將帶來什么后果？ ●討論、回答。 }討論、回答。 ●明確學(xué)習(xí)的目的和要求。 ●思考：電壓負(fù)反饋，電流正反饋 ●觀察并記錄不接續(xù)流二極管的失控現(xiàn)象 ●討論：如何完成 ●觀察老師操作要領(lǐng)。 ●觀察老師的接線要領(lǐng)。 ●討論：如何接線 ●觀察：記錄轉(zhuǎn)速和各點(diǎn)電壓、電流的波形 ● 討論：實(shí)驗(yàn)報(bào)告，給出結(jié)論 ● 分析：電流正反饋和電壓負(fù)反饋的比較關(guān)系