南昌大學(xué)自動(dòng)裝置原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、本科生實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱(chēng)： 電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理實(shí)驗(yàn) 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電力系統(tǒng)124 班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 所在學(xué)期： 2014-2015-2 2015年 6 月 22 日 實(shí)驗(yàn)一無(wú)功調(diào)差及自動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?深入理解調(diào)差原理，掌握改變發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性斜率的方法。2深入了解測(cè)量和比較整定電路的結(jié)構(gòu)形式和工作原理。3掌握自動(dòng)檢測(cè)各個(gè)環(huán)節(jié)的工作特性及其調(diào)試方法。二、預(yù)習(xí)與思考1復(fù)習(xí)教材有關(guān)章節(jié)，分析為什么必須設(shè)置調(diào)差電路及選擇合適的調(diào)差系數(shù)， 才能實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率在并列運(yùn)行各發(fā)電機(jī)組之間穩(wěn)定合理的分配？2常用的調(diào)差方式有哪幾種？引入調(diào)差電路的電流極性與調(diào)差性質(zhì)有無(wú)關(guān)系？3測(cè)量比較回路有哪幾種？如

2、何用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)繪出不對(duì)稱(chēng)比較橋的工作特性曲線？三、原理說(shuō)明1無(wú)功調(diào)差回路為了改變發(fā)電機(jī)外特性曲線，使并列運(yùn)行的各臺(tái)機(jī)組之間合理分配無(wú)功負(fù)荷，或 者為了維持系統(tǒng)某一點(diǎn)電壓恒定，在負(fù)荷變化時(shí)，要對(duì)電力網(wǎng)電壓損耗進(jìn)行補(bǔ)償，因 而設(shè)置了無(wú)功調(diào)差電路。常用的電流調(diào)差電路有兩種：一是取兩相電流信號(hào)；二是取單相電流信號(hào)。因?yàn)?發(fā)電機(jī)輸出端電壓主要與負(fù)載電流的無(wú)功分量有關(guān)，故引入的電流信號(hào)滯后于相應(yīng)的 電壓信號(hào) 90°電度角。兩種電流調(diào)差電路的原理接線見(jiàn)圖 1-1。電流調(diào)差電路的工作原理：主要是利用電流信號(hào)在調(diào)差電阻 R 上的壓降，迭加到 測(cè)量電壓信號(hào)上去，從而使發(fā)電機(jī)的外特性陡度發(fā)生變化。當(dāng)上述壓

3、降疊加后使外特 性陡度向右下方向傾斜時(shí)，為正調(diào)差特性如圖 1-2 曲線 3，表現(xiàn)為負(fù)載無(wú)功電流增加 時(shí)，端電壓下降。改變正調(diào)差系數(shù)（即直線陡度），可使并列運(yùn)行機(jī)組之間按合理比 例穩(wěn)定地分配無(wú)功負(fù)荷。如果將中間電流互感器 ZTA 的極性反接，則使外特性陡度 向右上方傾斜，為負(fù)調(diào)差特性，如圖 1-2 曲線 4。表現(xiàn)為負(fù)載無(wú)功電流增加時(shí)，端電 壓上升，適用于電力系統(tǒng)要求某點(diǎn)電壓恒定，在負(fù)荷增加時(shí)，需要補(bǔ)償線路和變壓器15電壓損耗的特殊場(chǎng)合。當(dāng)調(diào)差電阻經(jīng)切換開(kāi)關(guān)短接時(shí)，則調(diào)差電路基本不起作用，為自然調(diào)差。如圖 1-2，曲線 2。GGU V WTATAaU V TAcWTVTV 1-3TY/-1RRZT

4、ARZTAc檢檢檢 檢檢 檢 檢檢 檢檢 ZTAa整流濾波與檢 檢檢 檢檢 （a）單相電流信號(hào)（b）兩相電流信號(hào) 圖 1-1調(diào)差電路接線圖UG412UGN3IQ IQN1無(wú)差調(diào)節(jié)特性2自然調(diào)差特性3正調(diào)差特性4負(fù)調(diào)差特性圖 1-2發(fā)電機(jī)外特性曲線為了深入研究調(diào)差電路的工作原理，便于實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，可用電壓向量圖加以分析。1）單相電流信號(hào)調(diào)差電路，見(jiàn)圖 1-1（a）。電流由 C 相（即 W 相）電流互感器 TA、中間變流器 ZTA（5/0.5 安）、測(cè)量變壓 器 1-3T 和調(diào)差電阻 R 組成。從圖 1-1（a）接線可以看出 C 相電流在調(diào)差電阻 R 上的壓降所形成電壓信號(hào)迭 加于 B 相的電壓信號(hào)之

5、中，由極性可確定是起向量相減作用，測(cè)量變壓器接線組別為 Y/-1，其二次側(cè)電壓 Ua、Ub、Uc 分別滯后于母線電壓 UA、UB、UC 30°，電壓 abc 如圖 1-3（b）、（c）所示。在迭加 Ic 的壓降后，各相輸入整流檢測(cè)橋的電壓信號(hào) 變?yōu)椋?Uao=Uao Ubo= Ubo-IcR Uco=Uco當(dāng)負(fù)載電流為阻性（有功）時(shí)，可得電壓信號(hào)向量圖如圖 1-3（c）。由向量圖可 看出電壓abc 變?yōu)閍bc，雖其中一邊增長(zhǎng)了，但另一邊卻縮短，經(jīng)三相整流濾波 得到的直流電壓信號(hào)與原來(lái)無(wú)明顯差別，說(shuō)明調(diào)差電路不反應(yīng)有功電流的變化。當(dāng)負(fù)載電流為感性（無(wú)功）時(shí)，可得電壓信號(hào)向量圖如圖 1-

6、3（b）。電壓abc 變?yōu)閍bc、ab和 bc 兩邊均比原來(lái)增長(zhǎng)，因此，調(diào)差電路能靈敏地反應(yīng)無(wú)功電流的 變化，使勵(lì)磁裝置既按發(fā)電機(jī)出口端電壓的偏差，又按功率因數(shù)的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的 勵(lì)磁電流。電壓電流矢量UA感性 ICLcUc電感負(fù)荷a Uaoc電阻負(fù)荷aUa UcoUCICL阻性UBUbb-IcRUbb”-IcRb b（a）發(fā)電機(jī)電壓電流向量；（b）發(fā)電機(jī)帶感性負(fù)荷時(shí)；（c）發(fā)電機(jī)帶阻性負(fù)荷時(shí) 圖 1-3單相電流信號(hào)調(diào)差向量圖2）兩相無(wú)功信號(hào)調(diào)差電路，見(jiàn)圖 1-1（b） 與上述單相無(wú)功信號(hào)調(diào)差電路大同小異，A 相電流信號(hào)在調(diào)差電阻 R 上的壓降采用反極性方式與 C 相電壓信號(hào)相減，C 相電流信

7、號(hào)在調(diào)差電阻 R 上的壓降采用同極性方式與 A 相電壓信號(hào)相加。輸入檢測(cè)橋回路的電壓為：U a0 = U a0 + Ic R調(diào)差向量圖如圖 1-4 所示。Ub0 = Ub0Uc0 = Uc0 Ia R從向量圖可見(jiàn)：當(dāng)負(fù)荷為阻性負(fù)載時(shí)，電壓abc 變?yōu)閍bc，與原來(lái)相差很小，見(jiàn)圖 1-4（c）；當(dāng)負(fù)荷為感性負(fù)載時(shí)，電壓abc 變?yōu)閍bc，變化比較明顯，見(jiàn)圖1-4（b）。因此，這種裝置能靈敏地反應(yīng)發(fā)電機(jī)端電壓和功率因數(shù)的變化。 發(fā)電機(jī)外特性常用調(diào)差系數(shù)來(lái)表示。發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù) =U f kU f e (%), 一般取(5 10)%,可通過(guò)改變調(diào)差電阻R的阻值進(jìn)行整定.U f e式中:U f k 突

8、甩額定無(wú)功(感性)負(fù)荷后的空載電壓.U f e 額定無(wú)功(感性)負(fù)荷時(shí)的機(jī)端額定電壓.a'.UAa.+IcR a.IC(感).IA( 檢 )0IA( 檢 )c'c+IcRa"0c0UCIC( 檢 )UB-IARb.b-IARc"(a) 發(fā)電機(jī)電壓電流向量；（b）發(fā)電機(jī)帶感性負(fù)荷時(shí)；（c）發(fā)電機(jī)帶阻性負(fù)荷時(shí)圖 1-4兩相電流信號(hào)調(diào)差向量圖2測(cè)量比較電路測(cè)量比較電路由測(cè)量變壓器 1-3T、電壓調(diào)差回路中間變流器 ZTA 和 R、C 整流 濾波回路、電壓給定回路和檢測(cè)橋等環(huán)節(jié)所組成。常用的測(cè)量比較電路原理接線見(jiàn)圖 1-5。TAaGU V WTAcUGVTAW TV

9、TVR RZTAwZTAv 1-3T1-3TZTA1-12VD1-10Ra1-6VD1C9R2VW1VW4VW1R2R 3VW1VW1C1RbRP2Rc2VW3RRPdU3RdU（a）一相調(diào)差，不對(duì)稱(chēng)比較橋（b）兩相調(diào)差，對(duì)稱(chēng)比較橋 圖 1-5測(cè)量比較電路原理接線圖1）測(cè)量部分測(cè)量部分主要是利用電壓互感器 TV、測(cè)量變壓器 1-3T、整流和 R-CL 型濾波電 路，將發(fā)電機(jī)端電壓的變化變換為平滑的直流電壓信號(hào)。測(cè)量變壓器 1-3T 的作用是：降壓和隔離。電壓互感器 TV 二次線電壓通常為 100V， 不適合調(diào)節(jié)器電子元件的需要，故采用 1-3T 將其變換電壓，降低到適用值。在電力 系統(tǒng)的電氣二

10、次接線中，通常電壓互感器二次側(cè)采用 b 相接地的方式，而調(diào)節(jié)器控制 電路則不允許接地，故 1-3T 又起到將兩個(gè)系統(tǒng)隔離的作用。測(cè)量變壓整流電路通常有三相、六相等橋式整流電路。采用多相整流的目的在于減少整流輸出電壓的波紋系數(shù)，簡(jiǎn)化濾波電路，提高裝置的反應(yīng)速度。測(cè)量電壓整流電路常用的兩種型式見(jiàn)圖 1-5。 2）電壓給定和檢測(cè)比較同步發(fā)電機(jī)的輸出端電壓經(jīng)常要根據(jù)電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的要求改變電壓給定值。 將測(cè)量部分測(cè)得的發(fā)電機(jī)輸出端電壓信號(hào)與給定值進(jìn)行比較，通過(guò)檢測(cè)橋輸出一個(gè)電 壓偏差信號(hào)U，經(jīng)過(guò)放大并轉(zhuǎn)變?yōu)橐葡嘤|發(fā)脈沖去控制可控橋的導(dǎo)通角，調(diào)整發(fā)電 機(jī)勵(lì)磁，達(dá)到保持端電壓為給定值。給定電壓通常是通過(guò)

11、整定電位器 RP 進(jìn)行調(diào)整。檢測(cè)橋又稱(chēng)測(cè)量比較橋，由 2R 和 1VW 構(gòu)成比較回路（圖 1-5（b）為例），以 U1VW 作為門(mén)檻電壓進(jìn)行給定值比較，在輸入信號(hào)大于門(mén)檻信號(hào)時(shí)，檢測(cè)橋有輸出電 壓U。檢測(cè)橋的輸出信號(hào)與測(cè)量信號(hào)有反調(diào)節(jié)關(guān)系，即發(fā)電機(jī)輸出端電壓升高時(shí)，U 減少；輸出端電壓下降時(shí)，U 增加。檢測(cè)橋與給定電壓調(diào)節(jié)整定電位器 RP 組 合方式的不同，又可分為對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋和不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋。 對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋圖 1-6（a）中的檢測(cè)橋?yàn)閷?duì)稱(chēng)檢測(cè)橋，由兩只型號(hào)參數(shù)相同的穩(wěn)壓管 1VW、2VW和兩只電阻 2R、3R 組成橋式電路。對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋的工作原理：先分析 Uab 與輸入 mUf 之間的關(guān)系。Uab

12、是加到檢測(cè)橋上 的電壓，mUf 為測(cè)量變壓器輸出的交流電壓經(jīng)整流濾波后的輸出直流信號(hào)電壓。設(shè) 2R=3R，且忽略檢測(cè)橋負(fù)載。當(dāng) UabUVW 時(shí)，（UVW 為穩(wěn)壓管擊穿電壓）二個(gè)穩(wěn)壓管均不擊穿，電路相當(dāng)于開(kāi)路，1R 和 RP 無(wú)壓降，故：Uab=mUf1RRPa機(jī)1R b 檢+a2R3VW檢 檢mUf檢檢 檢2Ivw2Rc1VWb2VW+dU-3R檢 mUf檢 檢 檢fe1VW1C2VW9R-bRPcU4VWd3R（a）對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋（b）不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋 圖 1-6檢測(cè)橋原理接線圖其關(guān)系曲線如圖 1-7（a）中的 OA 段。Uab UvwRP減小BARP檢檢 U UvwUvw=Uab-UvwA

13、9;cb vw0UvwmUf0Uvw2UvwUabC'（a）Uab=f（Uf）（b）U=f（Uab） 圖 1-7對(duì)稱(chēng)測(cè)量橋特性曲線當(dāng) Uab>UVW 時(shí)，穩(wěn)壓管擊穿并流過(guò)穩(wěn)定電流 IVW，這時(shí) Uab=mUf - 2IVW（1R+RP）其關(guān)系曲線如圖 1-7（a）中的 AB 段。改變 RP 電阻值即可改變 AB 段的斜度。 RP 阻值增加時(shí)，其壓降增大，Uab 即隨之降低；反之，Uab 則升高。RP 為給定電壓整 定電位器。再分析U（即 Ucd）與 Uab 之間的關(guān)系 當(dāng) Uab<UVW 時(shí)，穩(wěn)壓管不擊穿，這時(shí)：Ucb=UabUdb=0U=Ucd= Ucb- Udb= Uc

14、b= Uab；其關(guān)系曲線如圖 1-7（b）中的 OA段。 當(dāng) UabUVW 時(shí)，穩(wěn)壓管擊穿，穩(wěn)壓管兩端電壓為 UVW 故有Ucb=UVWUdb=Uab-UVWU= Ucb- Udb= UVW -（Uab-UVW ）=2（UVW）-Uab 從上式可得，當(dāng) Uab=2（UVW）時(shí)，U=0當(dāng) Uab>2（UVW）時(shí)，U= -值 當(dāng) Uab<2（UVW）時(shí)，U= +值作出關(guān)系曲線如圖 1-7（b）中直線 ABC段。B 點(diǎn)為給定電壓工作點(diǎn)，即當(dāng)發(fā)電 機(jī)輸出端電壓與給定電壓一致時(shí)，輸出電壓偏差信號(hào)U=0，可在相應(yīng)位置接入監(jiān)視U 的高內(nèi)阻電壓表（簡(jiǎn)稱(chēng)零位檢測(cè)表）。當(dāng)電壓表指針偏于正值側(cè)，表示發(fā)電

15、機(jī)端 電壓偏低，應(yīng)增加勵(lì)磁；如電壓表指針偏于負(fù)值側(cè)，則表示發(fā)電機(jī)端電壓偏高，應(yīng)減 少勵(lì)磁。改變 RP 的阻值即可改變 B 點(diǎn)的位置。如直線 ABC所示的 B點(diǎn)位置，從而改變給定電壓值。由于對(duì)稱(chēng)比較橋在不同的整定電壓下，輸出特性工作段斜率不同，因此檢測(cè)靈敏 度隨整定的不同而變化。不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋圖 1-6（b）為不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋。 不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋特殊之點(diǎn)在于給定電壓整定電位器不串接于整流輸出回路中，而是并接于 1VW 二端。因此，輸入檢測(cè)橋的比較電壓信號(hào) mUf 不會(huì)受到 RP 衰減的影響。 從而能夠在不同的整定電壓下，提供相同的檢測(cè)靈敏度，可以克服低整定電壓時(shí)出現(xiàn) 的振蕩，而且，保存了有用的比較信號(hào)，減

16、輕了后一級(jí)放大倍數(shù)的要求，提高了可靠 性。不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋的工作原理與對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋相似，主要不同之處是每一檢測(cè)臂上用兩 只穩(wěn)壓管串聯(lián)使用。為便于分析，先令圖 1-6（b）電路中的 9R 短接。檢測(cè)橋各點(diǎn)的電位變化曲線如圖 1-8（a）所示。當(dāng)輸入信號(hào)電壓 mUf UVW 時(shí)，穩(wěn)壓管未擊穿，檢測(cè)橋的二個(gè)檢測(cè)臂相當(dāng)于開(kāi)路，e、c、f 點(diǎn)電位均與 a 點(diǎn)相同。U(Ucd)BC AUdbUeb Ucb UfbPUC"CRP動(dòng)觸頭由AC檢 f 檢檢 C'0Uvw2UvwmUfDP"P0P'mUf（a）U=f（mUf）時(shí)的特性曲線（b）RP 調(diào)節(jié)對(duì)U=f（mUf）特性曲線的影

17、響U (Uc' d)UdbC'U'ebUebC0Uvw2UvwU'cd UcdU9RmUf（c）加入 9R 對(duì)U=f（mUf）特性曲線的影響 圖 1-8不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋特性曲線Ucb=mUf Udb=0故Ucd=Ucb- Udb=mUf如圖 1-8（a）中的直線段 OA。隨著輸入電壓 mUf（或發(fā)電機(jī)電壓 Uf）增大，1VW、2VW 先后被反向擊穿后， 兩端電壓 Ucb、Ufb 穩(wěn)定不變，見(jiàn)圖 1-8 中的曲線 Ueb、Ufb，電位器 RP 取其部分或全部電壓作為給定電壓 Uc（b見(jiàn)圖中曲線 Ucb）。比較橋的另一個(gè)回路由穩(wěn)壓管 3VW、4VW和電阻 3R 組成，在

18、穩(wěn)壓管擊穿后，3R 上的電壓 Udb 隨 mUf 增大而線性增大（見(jiàn)圖中曲線 Udb）。Udb 反映了發(fā)電機(jī)電壓的變化，就是比較橋的比較電壓。比較電壓 Udb 與給定電壓 Ucb 比較后得偏差電壓U= Ucd=Ucb-Udb，得圖 1-8（a） 中曲線 OACD，即為比較橋的工作特性，P 點(diǎn)為空載額定工作點(diǎn)。改變電位器 RP 觸頭 c 的位置，得到一組輸出特性曲線，見(jiàn)圖 1-8（b）所示。RP 整定圈數(shù)減少時(shí)，c 點(diǎn)向 f 點(diǎn)靠攏，曲線在橫坐標(biāo)上向左移動(dòng)，因而發(fā)電機(jī)電壓減少； 相反，RP 的整定圈數(shù)增加時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓就提升。調(diào)整 RP 時(shí)，曲線組工作段的斜 率不變，因而具有相同的靈敏度。RP

19、為最大圈數(shù)時(shí)，對(duì)應(yīng) c 點(diǎn)與 e 點(diǎn)重合，得電壓整定的上限。9R 接入的作用是 提高發(fā)電機(jī)電壓整定的上限，使 e 點(diǎn)電位在原來(lái) 2×UVW 的基礎(chǔ)上迭加 9R 的壓降，如 圖 1-8（c）虛線所示，可根據(jù)對(duì)發(fā)電機(jī)輸出上限電壓的實(shí)際要求進(jìn)行整定。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)使用儀器名稱(chēng)數(shù)量1ZBL58可控勵(lì)磁發(fā)電系統(tǒng)組件（五）1 臺(tái)2ZB36真有效值交流電壓表1 臺(tái)3ZB31直流數(shù)字電壓電流表1 臺(tái)4DZB01三相自耦調(diào)壓器1 臺(tái)三相交流電源1 路五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1無(wú)功調(diào)差和自動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)接線見(jiàn)圖 1-9，將三相調(diào)壓器輸出調(diào)至零輸出位置， 電源開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按圖接線，接線完畢后要自行檢

20、查接線正確性，然后，請(qǐng)指導(dǎo)老師檢查，確定無(wú)誤后，接入交流電源（注意：在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由三相調(diào)壓器輸入實(shí)驗(yàn)電路測(cè)量變壓器 1-3T 一次側(cè)的電壓不得大于 120V“線電壓”，并 且UAB=UBC=UCA）。AUf調(diào)試檢檢 PV1BPV2C1-3TY/-129301PV31-10Ra231RPb1Rb遠(yuǎn)近1Kb4567812 3C6Rc 7Rc 8Rc1Rc2Rc A3VWc8VDc7DVcPV4E 1VWc1Cc FPV5 u PV610Rc9VDc2Cc2VTc9muf1-6VDc2VWc9Rc B4VWc D3Rc5Rc5VWc11Rc4Rc12VDc10VDc 11DVc1VTc 3Cc

21、10圖 1-9 無(wú)功調(diào)差自動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)接線圖2將調(diào)差整定開(kāi)關(guān)置于“0”檔?！罢{(diào)試”“運(yùn)行”插頭插入“運(yùn)行”位置?！斑h(yuǎn)” “近”控開(kāi)關(guān)置于“近”控位置。3將輸入電壓調(diào)至 UAB=UBC=UCA =105V，按表 1-1 要求進(jìn)行檢測(cè)： 檢測(cè)測(cè)量變壓器的變比（測(cè)出二次側(cè)線電壓進(jìn)行計(jì)算）。 檢測(cè)三相橋式整流器的輸出電壓 檢測(cè)二個(gè)比較橋上四個(gè)穩(wěn)壓管反向擊穿后的穩(wěn)壓值。把各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)記錄在表 2-1 中。4用示波器觀察測(cè)試整流輸出直流電壓疊加的交流紋波。5比較橋檢測(cè)特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)接線見(jiàn)圖 1-9，當(dāng)電壓整定電位器 RP 分別置于“0 圈”“5 圈”“10 圈”位置 時(shí)，在測(cè)量變壓器一次側(cè)加入三相交流電壓 U

22、f，按表 1-2 改變交流電壓輸入值，用高 內(nèi)阻電壓表測(cè)出 Uf 從小到大調(diào)節(jié)變化過(guò)程中各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的 UCB、UDB、UCD（即U） 及 UEB、UFB，記錄在表 1-2 中。6 根據(jù)表 1-2 中測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制檢測(cè)橋的特性曲線。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容七，實(shí)驗(yàn)報(bào)告處理1）繪制橋的特性曲線1詳述實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中你是如何確保每一項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)的正確性。答：實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程：按實(shí)驗(yàn)過(guò)程步驟接好線并檢查，無(wú)誤后通上電源并調(diào)到線電壓為105V。按表一中的數(shù)據(jù)測(cè)量相應(yīng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)的變比。最后按實(shí)驗(yàn)步驟5中的做法一一測(cè)量出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，得出橋的特性曲線。 在實(shí)驗(yàn)中其實(shí)數(shù)據(jù)的波動(dòng)并不大，只要在調(diào)節(jié)過(guò)程中不

23、要急，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后就可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的正確性，只要沒(méi)有測(cè)量錯(cuò)誤。2分析說(shuō)明各特性曲線的含意和實(shí)際意義。 答：在從前面的分析中我們可知，特性曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為即當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出端電 壓與給定電壓一致時(shí)，輸出電壓偏差信號(hào)U=0，可在相應(yīng)位置接入監(jiān)視U 的高內(nèi)阻電壓表（簡(jiǎn)稱(chēng)零位檢測(cè)表）。當(dāng)電壓表指針偏于正值側(cè)，表示發(fā)電機(jī)端電壓偏低，應(yīng)增加勵(lì)磁；如電壓表指針偏于負(fù)值側(cè)，則表示發(fā)電機(jī)端電壓偏高，應(yīng)減少勵(lì)磁。 改變RP的圈數(shù)即可改變B點(diǎn)的位置。如直線ABC所示的B點(diǎn)位置，從而改變給定電壓值。 3用短接 9Rc 后測(cè)得數(shù)據(jù)，繪制比較橋檢測(cè)特性曲線與接入 9Rc 測(cè)得的特性曲線有什么差別。 答：本次實(shí)驗(yàn)做的就是在接入

24、9Rc 測(cè)得的特性曲線通過(guò)在后面的圖中與原理中的圖相比較可得：在剛開(kāi)始的階段由于有9R的影響而使得整具曲線上提了一段。而在后來(lái)的當(dāng)Uf大到一定值時(shí)，影響并不是很大，與短接9R時(shí)一樣。4整定電壓下限能否調(diào)整？如何進(jìn)行調(diào)整？答：可以調(diào)整，通過(guò)改變一同的穩(wěn)壓管，則B的電壓自然會(huì)改變。5為什么不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋在不同整定電壓下，能提供相同的檢測(cè)靈敏度。 答：不對(duì)稱(chēng)檢測(cè)橋特殊之點(diǎn)在于給定電壓整定電位器不串接于整流輸出回路中，而是并接于1VW二端。因此，輸入檢測(cè)橋的比較電壓信號(hào) mUf 不會(huì)受到RP衰減的影響。從而能夠在不同的整定電壓下，提供相同的檢測(cè)靈敏度，可以克服低整定電壓時(shí)出現(xiàn)的振蕩，而且，保存了有用的比

25、較信號(hào)，減輕了后一級(jí)放大倍數(shù)的要求，提高了可靠性。實(shí)驗(yàn)二綜合放大及調(diào)節(jié)特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置中綜合放大電路工作原理及其調(diào)節(jié)特性。2深入理解綜合放大電路的工作特性曲線及其測(cè)試方法。 二、預(yù)習(xí)與思考 1綜合放大電路必須滿足哪些基本要求。2為什么提高調(diào)節(jié)精度要在保證機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，調(diào)節(jié)精度是否越 高越好？影響調(diào)節(jié)精度的因素有哪些？3機(jī)組正常運(yùn)行是在工作特性曲線的哪個(gè)區(qū)間，為什么？4如何測(cè)繪出能正確反映工作特性的曲線，各個(gè)坐標(biāo)的含義是什么？5欠勵(lì)限制輸出是如何對(duì) UK 實(shí)現(xiàn)綜合控制的？三、原理說(shuō)明綜合放大的任務(wù)是反映發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功電流分量變化的由測(cè)量比較電路 輸出的微弱信號(hào)

26、加以放大，并線性地綜合其他輔助控制信號(hào)，包括轉(zhuǎn)子電流限制， 轉(zhuǎn)子電流反饋，欠勵(lì)磁限制等信號(hào)，作為控制電壓去控制移相觸發(fā)電路。綜合放 大在保證機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定條件下，提高了調(diào)節(jié)精度（放大系數(shù)愈大，調(diào)節(jié)精度愈高）。對(duì)綜合放大電路的基本要求是：可靠性高，線性好，有足夠的放大系數(shù)，調(diào) 節(jié)平滑方便，穩(wěn)定性好，輸出的控制電壓信號(hào)有較強(qiáng)的負(fù)載能力。綜合放大電路可由晶體管直流放大器構(gòu)成，也可采用集成運(yùn)算放大器。但是 不論采用哪種器件，綜合放大控制原理是完全相同的，只要深入研究掌握基本方 法，就能做好各項(xiàng)調(diào)試工作。1綜合放大器圖 2-1 為晶體管綜合放大器原理接線圖，它由前級(jí)反向放大器和后級(jí)射級(jí)輸 出器組成，放大器

27、的輸入是偏差信號(hào)U（即 Ucd），輸出是自動(dòng)調(diào)節(jié)控制信號(hào) UK。 前級(jí)電路前級(jí)電路是直流反向放大器 1VTc，由集電極電阻 6Rc、7Rc，電容 2Cc，溫22度補(bǔ)償二極管 9VDc，射極電阻 4Rc，基極限流穩(wěn)壓管 5VWc 及基極限流電阻 5Rc組成。工作電源取自比較橋穩(wěn)壓管 3VWc、4VWc 兩端的電壓，約 20V。a3VWc檢檢檢 檢檢檢 Ia Ubc2Rc1Rb欠勵(lì)限檢檢檢 6Rc 7Rc 8Rc10Rc e2Cc2VTcRP9VDc1VWcf 2VWcc4VWcd8VDcU5Rc 12VDc10VDc1VTc911DVc9Rcb3Rc5VWcU11Rc4Rc3CcUk10圖 2-

28、1綜合放大原理接線圖1VTc 的基極電流 Ib 決定于偏差信號(hào)U，其值隨U 的變化而改變。放大器 的輸出電壓從集電極送至末級(jí)射級(jí)輸出器 2VTc 的基極。1VTc 的集電極電流 IC 受基極電流 Ib 控制，即 IC=Ib， 是晶體管電流放大倍數(shù)，其電壓放大倍數(shù)為：Ku = U k= Ic6Rc = - 6RcUIc4Rc4Rc由此可見(jiàn)，綜合放大器的電壓放大倍數(shù)與 6Rc/4Rc 的比值有關(guān)，負(fù)號(hào)表示輸 出量的變化與輸入量相反。通過(guò)射極上的電阻 4Rc 引入電流負(fù)反饋，其目的為了 減少溫度變化對(duì)輸出電壓的影響。當(dāng)基極電流 Ib 受溫度影響略有增加時(shí)，集電極 電流 IC 也相應(yīng)增大。但這時(shí) IC

29、 在 4Rc 的壓降增大，提高了 1VTc 發(fā)射極電位，從 而抑制了溫度對(duì) Ib 的影響，起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。?1VTc 集電極電阻 6Rc 上并聯(lián)電阻 7Rc 和電容 2Cc 支路，其作用是：一方 面減少了集電極的交流阻抗，削弱輸出的控制電壓 UK 中的交流成分；另一方面 利用電容器電壓緩慢變化的特性，可適當(dāng)減慢 UK 的變化速度，有利于提高閉環(huán) 運(yùn)行的穩(wěn)定性。7Rc 的阻值以不振蕩、勵(lì)磁電壓波三相對(duì)稱(chēng)不起伏為準(zhǔn)。7Rc 太大時(shí)，UK 中 的交流成分太大會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁電壓波形起伏不對(duì)稱(chēng)。7Rc 太小時(shí)，UK 變化太慢，故在上述原則下，應(yīng)取大一些為宜。自動(dòng)電壓整定電位器 RP 承擔(dān)勵(lì)磁電壓整定的

30、重要任務(wù)，若接觸不良，出現(xiàn) Ib=0，UK 達(dá)最大，將造成發(fā)電機(jī)失磁。為盡可能避免造成這樣的后果，RP 的滑 動(dòng)端與上端并聯(lián) 1Rb。這樣，當(dāng)出現(xiàn)接觸不良時(shí)，還可以通過(guò) 1Rb 流入基極，仍 可保持發(fā)電機(jī)電壓額定或?yàn)槟骋粩?shù)值（其值由 1Rb 決定）。由于實(shí)際阻值 1Rb 比 RP 大，故 1Rb 的并入并不影響正常情況下的電壓整定值。 后級(jí)電路后級(jí)電路是由晶體管 2VTc，限流電阻 8Rc、防振電容 3Cc，防反偏二極管 10VDc 以及輸出門(mén)二極管 11VDc 組成。它的工作電源取自比較橋穩(wěn)壓管 3VWc 兩端，約 10V。用以控制脈沖移相的控制信號(hào) UK 經(jīng) 11VDc 后，從 9-10

31、端輸出。輸出器的集電極電流 IC 只在負(fù)載情況下經(jīng) 8Rc、2VTc 的發(fā)射極、11VDc 到負(fù) 載，從 10 端流回，而空載情況下 IC=0，所以這種后級(jí)電路又稱(chēng)經(jīng)濟(jì)輸出器。后級(jí)電路有較大的輸入阻抗，作為前級(jí)放大器的負(fù)載，它減輕了前級(jí)電路的 負(fù)擔(dān)。后級(jí)電路不對(duì)信號(hào)進(jìn)行電壓放大，其電壓放大倍數(shù)略小于 1 又接近 1。但 是它的輸出阻抗很小，具有帶負(fù)載輸出電壓不降的能力。提高了手動(dòng)、自動(dòng)等方 式下控制電壓切換的可靠性和切換前預(yù)整定的準(zhǔn)確性。UK=f（U）的特性曲線 見(jiàn)圖 2-2。如前所述，偏差信號(hào)U 在工作段隨發(fā)電機(jī)電壓 Uf 升高而減小，而直流放 大器的輸出控制信號(hào) UK 隨偏差信號(hào)U 減小而

32、增大。經(jīng)過(guò)這樣的變換，控制信 號(hào) UK 就隨發(fā)電機(jī)電壓 Uf 升高而增大，隨 Uf 下降而減小，UK=f（Uf）的特性曲 線見(jiàn)圖 2-3。UK(v)6UK圈 時(shí)器在 電壓 整定 電位在 在在5430102101234U(v)0Uf圖 2-2UK=f（U）特性曲線圖 2-3UK=f（Uf）特性曲線四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)使用儀器名稱(chēng)數(shù)量1DZB01三相自耦調(diào)壓器1 臺(tái)三相交流電源1 路2ZBL58可控勵(lì)磁發(fā)電組件（五）1 臺(tái)3ZB36真有效值交流電壓表2 只4ZB31直流數(shù)字電壓表2 只直流電流表1 只5ZB4425K 可調(diào)電阻2 只156 可調(diào)電阻2 只五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1綜合放大器特性實(shí)驗(yàn)接

33、線見(jiàn)圖 2-4，按圖接線，接入相應(yīng)測(cè)試表計(jì)（測(cè)試 表計(jì)均應(yīng)使用較高內(nèi)阻的直流電壓表），將三相調(diào)壓器調(diào)至零輸出位置，電源開(kāi) 關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，接線完畢檢查無(wú)誤后，接入三相交流電源。2調(diào)差整定開(kāi)關(guān)置于“0”檔，“調(diào)試”“運(yùn)行”插頭插入“運(yùn)行”位置，操 作方式置“近控”位置，整定電位置 1RPb 置“0”圈。3合上三相交流電源開(kāi)關(guān)，調(diào)整交流輸入電壓，逐點(diǎn)測(cè)試記錄放大器輸入電壓 Us（r即圖 2-4 中 4VWc 和 3Rc 連接點(diǎn) D 與二極管 8VDc 和整定電位器 1RPb連接點(diǎn) C 之間的電壓）及輸出電壓 Usc（即圖 2-4 中電路輸出端與之間的電壓）的對(duì)應(yīng)值。測(cè)試數(shù)據(jù)正確記入表 2-1。AP

34、V1B6 8 1021 23 25PV2C調(diào)試檢檢S1161718 1-3TY,d-1A檢檢檢 檢29 1Ka30 1-10Ra1Rb 1RPb檢檢1Kb1232823212245 61Rc78 3VWc A12 36Rc 7Rc 8Rc欠勵(lì)限制輸出量模擬31.22RcE1VWc8VDcPV34VWcUsr7DVc2CcR12VTcS 21CcF2VWc10RcD5Rc9VDc910VDc 11DVc5000R21-6VDc9Rc3RcB5VWc11Rc4Rc12VDc1VTc3CcPV4mAUsc10圖 2-4放大器特性與自動(dòng)控制綜合特性實(shí)驗(yàn)接線表 2-1U（V）0.51.01.52.02.

35、22.42.62.83.03.13.5UK（V）4以輸入電壓 Usr（U）為橫坐標(biāo)，輸出電壓 Usc（UK）為縱坐標(biāo)，繪制 綜合放大器特性曲線。5調(diào)節(jié)三相交流調(diào)壓器，使輸入 1-3T 測(cè)量變壓器的輸入電壓為 100V；調(diào) 節(jié) 1RPb 使綜合放大輸出控制電壓 UK 為 5V，然后合上開(kāi)關(guān) S2，調(diào)節(jié)可調(diào)變阻器 R2，觀察欠勵(lì)限制輸出對(duì)控制電壓 UK 的綜合控制作用，記錄電流變化量與 UK 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。6自動(dòng)控制綜合特性實(shí)驗(yàn)接線見(jiàn)圖 2-4，將交流電壓表接入三相調(diào)壓器輸出端，測(cè)試輸入測(cè)量變壓器的電壓 Uf；將直流電壓表接入電路輸出端與之間，測(cè)輸出控制電壓 Uk。7將整定電位器 1RPb 置于“0

36、”圈。8合上三相交流電源，調(diào)整交流輸入電壓至輸出端有控制電壓 Uk 值輸出并 隨 Uf 變化，此時(shí)開(kāi)始測(cè)試記錄輸入電壓 Uf 與輸出控制電壓 Uk 的對(duì)應(yīng)值，記錄 在表 2-2 中，測(cè)試完畢調(diào)壓器調(diào)至零輸出位置，（測(cè)試過(guò)程中三相調(diào)壓器輸出電 壓不得大于 120V）。9再將整定電位器 1RPb 分別置于中間位置“5”圈和最大位置“10”圈時(shí)， 按上面第 7 點(diǎn)，分別測(cè)出二組數(shù)據(jù)記錄在表 中。10 以輸入電壓 Uf 為橫坐標(biāo)，輸出控制電壓 Uk 為縱坐標(biāo)繪制自動(dòng)控制綜合 特性曲線，即 Uk=f（Uf）關(guān)系曲線。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 表2-2六，特性曲線七、問(wèn)答題 1分析放大器特性與自動(dòng)控制綜合放大特性實(shí)驗(yàn)

37、原理。 答：綜合放大的任務(wù)是反映發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功電流分量變化的由測(cè)量比較電路輸出的微弱信號(hào)加以放大，并線性地綜合其他輔助控制信號(hào)，包括轉(zhuǎn)子電流限制，轉(zhuǎn)子電流反饋，欠勵(lì)磁限制等信號(hào)，作為控制電壓去控制移相觸發(fā)電路。綜合放大在保證機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定條件下，提高了調(diào)節(jié)精度（放大系數(shù)愈大，調(diào)節(jié)精度愈高）。 對(duì)綜合放大電路的基本要求是：可靠性高，線性好，有足夠的放大系數(shù)，調(diào)節(jié)平滑方便，穩(wěn)定性好，輸出的控制電壓信號(hào)有較強(qiáng)的負(fù)載能力。偏差信號(hào)U 在工作段隨發(fā)電機(jī)電壓 Uf 升高而減小，而直流放大器的輸出控制信號(hào) UK隨偏差信號(hào)U 減小而增大。經(jīng)過(guò)這樣的變換，控制信號(hào) UK就隨發(fā)電機(jī)電壓 Uf 升高而增大，隨 Uf 下降而減