DJDK-1-型電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置簡介及操作

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上DJDK-1 型電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置簡介及操作1-1 控制屏介紹及操作說明一、特點 (1)實驗裝置采用掛件結(jié)構(gòu)，可根據(jù)不同實驗內(nèi)容進(jìn)行自由組合，故結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、功能齊全、綜合性能好，能在一套裝置上完成電力電子技術(shù)、自動控制系統(tǒng)、直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、電機控制及控制理論等課程的主要實驗。 (2)實驗裝置占地面積小，節(jié)約實驗室用地，無需設(shè)置電源控制屏、電纜溝、水泥墩等，減少基建投資；實驗裝置只需三相四線的電源即可投入使用，實驗室建設(shè)周期短、見效快。(3)實驗機組容量小，耗電小，配置齊全；裝置使用的電機經(jīng)過特殊設(shè)計,其參數(shù)特性能模擬3KW左右的通用實驗

2、機組。(4)裝置布局合理，外形美觀，面板示意圖明確、清晰、直觀；實驗連接線采用強、弱電分開的手槍式插頭，兩者不能互插，避免強電接入弱電設(shè)備，造成該設(shè)備損壞；電路連接方式安全、可靠、迅速、簡便；除電源控制屏和掛件外，還設(shè)置有實驗桌，桌面上可放置機組、示波器等實驗儀器，操作舒適、方便。電機采用導(dǎo)軌式安裝，更換機組簡捷、方便；實驗臺底部安裝有輪子和不銹鋼固定調(diào)節(jié)機構(gòu)，便于移動和固定。 (5)控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，設(shè)有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置，切實保護操作者的安全，為開放性的實驗室創(chuàng)造了安全條件。(6)掛件面板分為三種接線孔，強電、弱電及波形觀測孔，三者有明顯區(qū)別，不能互插。

3、 (7)實驗線路選擇緊跟教材的變化，完全配合教學(xué)內(nèi)容，滿足教學(xué)大綱要求。二、技術(shù)參數(shù)(1)輸入電壓 三相四線制 380V±10% 50Hz(2)工作環(huán)境 環(huán)境溫度范圍為-540,相對濕度<75%,海拔<1000m (3)裝置容量：.5kVA (4)電機輸出功率:200W (5)外形尺寸：長×寬×高=1870×730×16001-2 DJK01電源控制屏電源控制屏主要為實驗提供各種電源，如三相交流電源、直流勵磁電源等；同時為實驗提供所需的儀表，如直流電壓、電流表，交流電壓、電流表。屏上還設(shè)有定時器兼報警記錄儀，供教師考核學(xué)生實驗之用；

4、在控制屏正面的大凹槽內(nèi)，設(shè)有兩根不銹鋼管，可掛置實驗所需掛件，凹槽底部設(shè)有12芯、10芯、4芯、3芯等插座，從這些插座提供有源掛件的電源；在控制屏兩邊設(shè)有單相三極220V電源插座及三相四極380V電源插座，此外還設(shè)有供實驗臺照明用的40W日光燈。圖1-2 主控制屏面板圖1、三相電網(wǎng)電壓指示三相電網(wǎng)電壓指示主要用于檢測輸入的電網(wǎng)電壓是否有缺相的情況，操作交流電壓表下面的切換開關(guān)，觀測三相電網(wǎng)各線間電壓是否平衡。2、定時器兼報警記錄儀平時作為時鐘使用，具有設(shè)定實驗時間、定時報警和切斷電源等功能，它還可以自動記錄由于接線操作錯誤所導(dǎo)致的告警次數(shù)。（具體操作方法詳見DJDK-1型電力電子技術(shù)及電機控制

5、實驗裝置使用說明書）3、電源控制部分它的主要功能是控制電源控制屏的各項功能，它由電源總開關(guān)、啟動按鈕及停止按鈕組成。當(dāng)打開電源總開關(guān)時，紅燈亮；當(dāng)按下啟動按鈕后，紅燈滅，綠燈亮，此時控制屏的三相主電路及勵磁電源都有電壓輸出。4、三相主電路輸出三相主電路輸出可提供三相交流200V/3A或240V/3A電源。輸出的電壓大小由“調(diào)速電源選擇開關(guān)”控制，當(dāng)開關(guān)置于“直流調(diào)速”側(cè)時，A、B、C輸出線電壓為200V，可完成電力電子實驗以及直流調(diào)速實驗；當(dāng)開關(guān)置于“交流調(diào)速”側(cè)時，A、B、C輸出線電壓為240V，可完成交流電機調(diào)壓調(diào)速及串級調(diào)速等實驗。在A、B、C三相附近裝有黃、綠、紅發(fā)光二極管，用以指示輸

6、出電壓。同時在主電源輸出回路中還裝有電流互感器，電流互感器可測定主電源輸出電流的大小，供電流反饋和過流保護使用，面板上的TA1、TA2、TA3三處觀測點用于觀測三路電流互感器輸出電壓信號。5、勵磁電源在按下啟動按鈕后將勵磁電源開關(guān)撥向“開”側(cè)，則勵磁電源輸出為220V的直流電壓，并有發(fā)光二極管指示輸出是否正常，勵磁電源由0.5A熔絲做短路保護，由于勵磁電源的容量有限，僅作為直流電機提供勵磁電流，故一般不能作為大電流的直流電源使用。6、面板儀表面板下部設(shè)置有±300V數(shù)字式直流電壓表和±5A數(shù)字式直流電流表，精度為0.5級，能為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓及電流指示；面板上部設(shè)置有5

7、00V真有效值交流電壓表和5A真有效值交流電流表，精度為0.5級，供交流調(diào)速系統(tǒng)實驗時使用。1-3 各掛件功能介紹以掛件的編號次序分別介紹其使用方法，并簡單說明其工作原理及單元電路原理圖。一、DJK02掛件（晶閘管主電路）該掛件裝有12只晶閘管、直流電壓和電流表等，其面板如圖1-3所示。圖1-3三相變流橋路面板圖1、三相同步信號輸出端同步信號是從電源控制屏內(nèi)獲得，屏內(nèi)裝有D/Y接法的三相同步變壓器，和主電源輸出同相，其輸出相電壓幅度為15V左右，供DJK02-1內(nèi)的KC04集成觸發(fā)電路，產(chǎn)生移相觸發(fā)脈沖；只要將本掛件的12芯插頭與屏相連接，則輸出相位一一對應(yīng)的三相同步電壓信號；接口的詳細(xì)情況詳

8、見附錄相關(guān)內(nèi)容。 2、正、反橋脈沖輸入端從DJK02-1來的正、反橋觸發(fā)脈沖分別通過輸入接口，加到相應(yīng)的晶閘管電路上；接口的詳細(xì)情況詳見附錄相關(guān)內(nèi)容。3、正、反橋鈕子開關(guān)從正、反橋脈沖輸入端來的觸發(fā)脈沖信號通過“正、反橋鈕子開關(guān)”接至相應(yīng)晶閘管的門極和陰極。面板上共設(shè)有十二個鈕子開關(guān)，分為正、反橋兩組，分別控制對應(yīng)的晶閘管的觸發(fā)脈沖；開關(guān)打到“通”側(cè)，觸發(fā)脈沖接到晶閘管的門極和陰極；開關(guān)打到“斷”側(cè)，觸發(fā)脈沖被切斷；通過鈕子開關(guān)的撥動可以模擬晶閘管失去脈沖的故障情況。4、三相正、反橋主電路正橋主電路和反橋主電路分別由六只5A/1000V晶閘管組成；其中由VT1VT6組成正橋元件（一般不可逆、可

9、逆系統(tǒng)的正橋使用正橋元件）；由VT1VT6組成反橋元件（可逆系統(tǒng)的反橋以及需單個或幾個晶閘管的實驗可使用反橋元件）；所有這些晶閘管元件均配置有阻容吸收及快速熔斷絲保護，此外正橋還設(shè)有壓敏電阻接成三角形，起過壓吸收。5、電抗器實驗主回路中所使用的平波電抗器裝在電源控制屏內(nèi)，其各引出端通過12芯的插座連接到DJK02面板的中間位置，有3檔電感量可供選擇，分別為lOOmH、2O0mH、700mH（各檔在1A電流下能保持線性），可根據(jù)實驗需要選擇合適的電感值。電抗器回路中串有3A熔絲保護，熔絲座裝在電抗器旁。6、直流電壓表及直流電流表面板上裝有±300V的帶鏡面直流電壓表、±2A的

10、帶鏡面直流電流表，均為中零式，精度為1.0級，為可逆調(diào)速系統(tǒng)提供電壓及電流指示。二、DJK02-1掛件(三相晶閘管觸發(fā)電路)該掛件裝有三相觸發(fā)電路和正反橋功放電路等，面板圖如圖1-4。1、移相控制電壓Uct輸入及偏移電壓Ub觀測及調(diào)節(jié)Uct及Ub用于控制觸發(fā)電路的移相角；在一般的情況下，我們首先將Uct接地，調(diào)節(jié)Ub，以確定觸發(fā)脈沖的初始位置；當(dāng)初始觸發(fā)角定下后，在以后的調(diào)節(jié)中只調(diào)節(jié)Uct的電壓，這樣確保移相角不會大于初始位置；如在逆變實驗中初始移相角=150o定下后，無論調(diào)節(jié)Uct，都能保證>30O，防止出現(xiàn)逆變顛覆的情況。2、觸發(fā)脈沖指示在觸發(fā)脈沖指示處設(shè)有鈕子開關(guān)用以控制觸發(fā)電路，

11、開關(guān)撥到左邊，綠色發(fā)光管亮，在觸發(fā)脈沖觀察孔處可觀測到后沿固定、而前沿可調(diào)的寬脈沖鏈；開關(guān)撥到右邊，紅色發(fā)光管亮，觸發(fā)電路產(chǎn)生互差60o的雙窄脈沖。圖1-4 三相觸發(fā)電路面板圖3三相同步信號輸入端通過專用的十芯扁平線將DJK02上的“三相同步信號輸出端”與DJK02-1“三相同步信號輸入端”連接，為其內(nèi)部的觸發(fā)電路提供同步信號；同步信號也可以從其他地方提供，但要注意相序的問題；接口的詳細(xì)情況詳見附錄相關(guān)內(nèi)容。4、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)與觀測孔打開掛件的電源開關(guān)，由外接同步信號經(jīng)KC04集成觸發(fā)電路，產(chǎn)生三路鋸齒波信號，調(diào)節(jié)相應(yīng)的斜率調(diào)節(jié)電位器，可改變相應(yīng)的鋸齒波斜率，三路鋸齒波斜率應(yīng)保證基本相同，使六

12、路觸發(fā)信號保持同時出現(xiàn),且雙窄脈沖間隔基本一致。 5、控制電路其線路原理如圖1-5所示。在由原KC04、KC41和KC42三相集成觸發(fā)電路的基礎(chǔ)上，又增加了4066、4069芯片，可產(chǎn)生三相六路互差60°的雙窄脈沖或三相六路后沿固定、前沿可調(diào)的寬脈沖鏈，供觸發(fā)晶閘管使用。在面板上設(shè)有三相同步信號觀測孔、兩路觸發(fā)脈沖觀測孔。VT1VT6為單脈沖觀測孔(在觸發(fā)脈沖指示為“窄脈沖”)或?qū)捗}沖觀測孔(在觸發(fā)脈沖指示為“窄脈沖”)；VT1VT6為雙脈沖觀測孔(在觸發(fā)脈沖指示為“窄脈沖”)或?qū)捗}沖觀測孔(在觸發(fā)脈沖指示為“窄脈沖”)。圖1-5 觸發(fā)電路原理圖三相同步電壓信號從每個KC04的“8”

13、腳輸入，在其“4”腳相應(yīng)形成線性增加的鋸齒波，移相控制電壓Uct和偏移電壓Ub經(jīng)疊加后，從“9”腳輸入。當(dāng)觸發(fā)脈沖選擇的鈕子開關(guān)撥到窄脈沖側(cè)時，通過控制4066（電子開關(guān)），使得每個KC04從“1、15”腳輸出相位相差180°的單窄脈沖(可在上面的脈沖觀測孔觀測到)，窄脈沖經(jīng)KC41（六路雙脈沖形成器）后，得到六路雙窄脈沖(可在下面的脈沖觀測孔觀測到)。將鈕子開關(guān)撥到寬脈沖側(cè)時，通過控制4066，使得KC04的“1、15”腳輸出寬脈沖，同時將KC41的控制端“7”腳接高電平，使KC41停止工作，寬脈沖則通過4066的“3、9”兩腳直接輸出。 4069為反相器，它將部分控制信號反相，控

14、制4066；KC42為調(diào)制信號發(fā)生器，對窄脈沖和寬脈沖進(jìn)行高頻調(diào)制。具體有關(guān)KC04、KC41、KC42的內(nèi)部電路原理圖，請查閱附錄中的相關(guān)內(nèi)容。6、正、反橋功放電路正、反橋功放電路的原理以正橋的一路為例，如圖1-6所示；由觸發(fā)電路輸出的脈沖信號經(jīng)功放電路中的V2、V3三極管放大后由脈沖變壓器T1輸出。Ulf即為DJKO2面板上的Ulf ,接地才可使V3工作，脈沖變壓器輸出脈沖；正橋共有六路功放電路，其余的五路電路完全與這一路一致；反橋功放和正橋功放線路完全一致，只是控制端不一樣，將Ulf改為Ulr。圖1-6 功放電路原理圖7、正橋控制端Ulf及反橋控制端Ulr這兩個端子用于控制正反橋功放電路

15、的工作與否，當(dāng)端子與地短接，表示功放電路工作，觸發(fā)電路產(chǎn)生的脈沖經(jīng)功放電路從正反橋脈沖輸出端輸出；懸空表示功放不工作；Ulf控制正橋功放電路，Ulr控制反橋。8、正、反橋脈沖輸出端經(jīng)功放電路放大的觸發(fā)脈沖，通過專用的20芯扁平線將DJK02“正反橋脈沖輸入端” 與DJK02-1上的“正反橋脈沖輸出端”連接，為其晶閘管提供相應(yīng)的觸發(fā)脈沖；接口的詳細(xì)情況詳見附錄相關(guān)內(nèi)容。三、DJK03-1掛件（晶閘管觸發(fā)電路）晶閘管裝置的正常工作與門極觸發(fā)電路的正確、可靠的運行密切相關(guān)，門極觸發(fā)電路必須按主電路的要求來設(shè)計，為了能可靠觸發(fā)晶閘管應(yīng)滿足以下要求:(1)觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率，觸發(fā)脈沖的電壓和電流應(yīng)大

16、于晶閘管要求的數(shù)值，并保留足夠的裕量。(2)為了實現(xiàn)變流電路輸出的電壓連續(xù)可調(diào)，觸發(fā)脈沖的相位應(yīng)能在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。(3)觸發(fā)脈沖與晶閘管主電路電源必須同步，兩者頻率應(yīng)該相同，而且要有固定的相位關(guān)系，使每一周期都能在同樣的相位上觸發(fā)。圖1-7 DJK03-1面板圖(4)觸發(fā)脈沖的波形要符合一定的要求。多數(shù)晶閘管電路要求觸發(fā)脈沖的前沿要陡，以實現(xiàn)精確的導(dǎo)通控制。對于電感性負(fù)載，由于電感的存在，其回路中的電流不能突變，所以要求其觸發(fā)脈沖要有一定的寬度，以確保主回路的電流在沒有上升到晶閘管擎住電流之前，其門極與陰極始終有觸發(fā)脈沖存在，保證電路可靠工作。DJK03-1掛件是晶閘管觸發(fā)電路的專用的

17、實驗掛箱，面板如圖1-7所示。其中有單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I和II，單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路以及西門子TCA785集成觸發(fā)電路。1、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路利用單結(jié)晶體管(又稱雙基極二極管)的負(fù)阻特性和RC的充放電特性，可組成頻率可調(diào)的自激振蕩電路，如圖1-8所示。圖中V6為單結(jié)晶體管，其常用的型號有BT33和BT35兩種，由等效電阻V5和C1組成組成RC充電回路，由C1-V6-脈沖變壓器組成電容放電回路，調(diào)節(jié)RP1即可改變C1充電回路中的等效電阻。圖1-8 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路原理圖工作原理簡述如下：由同步變壓器副邊輸出60V的交流同步電壓，經(jīng)VD1半波整流，

18、再由穩(wěn)壓管V1、V2進(jìn)行削波，從而得到梯形波電壓，其過零點與電源電壓的過零點同步，梯形波通過R7及等效可變電阻V5向電容C1充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓UP時，單結(jié)晶體管V6導(dǎo)通，電容通過脈沖變壓器原邊放電，脈沖變壓器副邊輸出脈沖。同時由于放電時間常數(shù)很小，C1兩端的電壓很快下降到單結(jié)晶體管的谷點電壓Uv，使V6關(guān)斷，C1再次充電，周而復(fù)始，在電容C1兩端呈現(xiàn)鋸齒波形，在脈沖變壓器副邊輸出尖脈沖。在一個梯形波周期內(nèi)，V6可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但對晶閘管的觸發(fā)只有第一個輸出脈沖起作用。電容C1的充電時間常數(shù)由等效電阻等決定，調(diào)節(jié)RP1改變C1的充電的時間，控制第一個尖脈沖的出現(xiàn)時刻，實

19、現(xiàn)脈沖的移相控制。單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的各點波形如圖1-9所示。電位器RP1已裝在面板上，同步信號已在內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。圖1-9 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路各點的電壓波形(=900)2、正弦波同步移相觸發(fā)電路正弦波同步移相觸發(fā)電路由同步移相、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，其原理如圖1-10所示。同步信號由同步變壓器副邊提供。三極管V1左邊部分為同步移相環(huán)節(jié)，在V1的基極綜合了同步信號電壓UT、偏移電壓Ub及控制電壓Uct（RP1電位器調(diào)節(jié)Uct ，RP2調(diào)節(jié)Ub）。調(diào)節(jié)RP1及RP2均可改變V1三極管的翻轉(zhuǎn)時刻，從而控制觸發(fā)角的位置。脈沖形成整形環(huán)節(jié)是一分立元件的集基耦合單穩(wěn)態(tài)脈沖電路，V2

20、的集電極耦合到V3的基極，V3的集電極通過C4、RP3耦合到V2的基極。當(dāng)V1未導(dǎo)通時，R6供給V2足夠的基極電流使之飽和導(dǎo)通，V3截止。電源電壓通過R9、T1、VD6、V2對C4充電至15V左右，極性為左負(fù)右正。當(dāng)V1導(dǎo)通的時候，V1的集電極從高電位翻轉(zhuǎn)為低電位，V2截止，V3導(dǎo)通，脈沖變壓器輸出脈沖。由于設(shè)置了C4、RP3阻容正反饋電路，使V3加速導(dǎo)通，提高輸出脈沖的前沿陡度。同時V3導(dǎo)通經(jīng)正反饋耦合，V2的基極保持低電壓，V2維持截止?fàn)顟B(tài)，電容通過RP3、V3放電到零，再反向充電，當(dāng)V2的基極升到0.7V 圖1-10 正弦波同步移相觸發(fā)電路原理圖圖1-11正弦波同步移相觸發(fā)電路的各點電壓

21、波形(=00)后，V2從截止變?yōu)閷?dǎo)通，V3從導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。V2的基極電位上升0.7V的時間由其充放電時間常數(shù)所決定，改變RP3的阻值就改變了其時間常數(shù)，也就改變了輸出脈沖的寬度。正弦波同步移相觸發(fā)電路的各點電壓波形如圖1-11所示。電位器RP1、RP2、RP3均已安裝在面板上，同步變壓器副邊已在內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。3、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I、II鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I、II由同步檢測、鋸齒波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成，其原理圖如圖1-12所示。 圖1-12鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I原理圖由V3、VD1、VD2、C1等元件組成同步檢測環(huán)節(jié)，其作用是利用同步

22、電壓UT來控制鋸齒波產(chǎn)生的時刻及鋸齒波的寬度。由V1、V2等元件組成的恒流源電路，當(dāng)V3截止時，恒流源對C2充電形成鋸齒波；當(dāng)V3導(dǎo)通時，電容C2通過R4、V3放電。調(diào)節(jié)電位器RP1可以調(diào)節(jié)恒流源的電流大小，從而改變了鋸齒波的斜率。控制電壓Uct、偏移電壓Ub和鋸齒波電壓在V5基極綜合疊加，從而構(gòu)成移相控制環(huán)節(jié)，RP2、RP3分別調(diào)節(jié)控制電壓Uct和偏移電壓Ub的大小。V6、V7構(gòu)成脈沖形成放大環(huán)節(jié)，C5為強觸發(fā)電容改善脈沖的前沿，由脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖，電路的各點電壓波形如圖1-13所示。本裝置有兩路鋸齒波同步移相觸發(fā)電路，I和II，在電路上完全一樣，只是鋸齒波觸發(fā)電路II輸出的觸發(fā)脈沖相

23、位與I恰好互差180O，供單相整流及逆變實驗用。電位器RP1、RP2、RP3均已安裝在掛箱的面板上，同步變壓器副邊已在掛箱內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。圖1-13 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路I各點電壓波形(=900)4、單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路 單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路采用KCO5集成晶閘管移相觸發(fā)器（KCO5的電路內(nèi)部原理圖見附錄）。該集成觸發(fā)器適用于觸發(fā)雙向晶閘管或兩個反向并聯(lián)晶閘管組成的交流調(diào)壓電路，具有失交保護、輸出電流大等優(yōu)點，是交流調(diào)壓的理想觸發(fā)電路。單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路原理圖1-14所示。圖1-14 單相交流調(diào)壓觸發(fā)電路原理圖同步電壓由KC05的15、16腳輸入，在TP2點可以觀測

24、到鋸齒波，RP1電位器調(diào)節(jié)鋸齒波的斜率，RP2電位器調(diào)節(jié)移相角度，觸發(fā)脈沖從第9腳，經(jīng)脈沖變壓器輸出。電位器RP1、RP2均已安裝在掛箱的面板上，同步變壓器副邊已在掛箱內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。5、西門子TCA785觸發(fā)電路教科書上講述的晶閘管集成觸發(fā)電路，如KC04、KC05等，在目前工業(yè)現(xiàn)場很少使用了。工業(yè)現(xiàn)場正在使用的新型晶閘管集成觸發(fā)電路，主要有西門子的TCA785，與KC04等相比它對零點的識別更加可靠，輸出脈沖的齊整度更好，而移相范圍更寬，且由于它輸出脈沖的寬度可人為自由調(diào)節(jié)。西門子TCA785外圍電路如圖1-15所示。鋸齒波斜率由電位器RP1調(diào)節(jié)，RP2電位器調(diào)節(jié)晶

25、閘管的觸發(fā)角。電位器RP1、RP2已安裝在掛箱的面板上，所有的測試信號都在面板上引出。圖1-15 Tca785鋸齒波移相觸發(fā)電路原理圖 6.外接220V輸入端該掛件的電源及同步信號都是由外接220V輸入端提供的，注意的是輸入的電壓范圍為220V±10%，如超過此范圍會造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。四、DJK04掛件（電機調(diào)速控制實驗I）該掛件主要完成電機調(diào)速實驗，如單閉環(huán)直流調(diào)速實驗、雙閉環(huán)直流調(diào)速實驗、邏輯無環(huán)流等實驗。同時和其它掛件配合可增加實驗項目，如與DJK18配合使用就可以完成三閉環(huán)錯位選觸無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗。DJK04的面板圖如下： 圖1-16 DJK04面板圖1、電流反饋與

26、過流保護本單元有兩個功能，一是檢測主電源輸出的電流反饋信號，二是當(dāng)主電源輸出電流超過某一設(shè)定值時發(fā)出過流信號切斷電源。其原理如圖1-17。圖1-17 電流反饋與過流保護原理圖TA1,TA2,TA3為電流互感器的輸出端，它的電壓高低反映三相主電路輸出的電流大小，面板上的三個園孔均為觀測孔，不需再外部進(jìn)行接線，只要將DJK04掛件的十芯電源線與插座相連接，那么TA1、TA2、TA3就與屏內(nèi)的電流互感器輸出端相連，當(dāng)打開掛件電源開關(guān)，過流保護即處于工作狀態(tài)。(1)電流反饋與過流保護的輸入端TA1、TA2、TA3，來自電流互感器的輸出端，反映負(fù)載電流大小的電壓信號經(jīng)三相橋式整流電路整流后加至RP1、R

27、P2、及R1、R2、VD7組成的3條支路上，其中:R2與VD7并聯(lián)后再與R1串聯(lián)，在其中點取零電流檢測信號從1腳輸出，供零電平檢測用。當(dāng)電流反饋的電壓比較低的時候，“1”端的輸出由R1、R2分壓所得，VD7截止。當(dāng)電流反饋的電壓升高的時候，“1”端的輸出也隨著升高，當(dāng)輸出電壓接接近0.6V左右時，VD7導(dǎo)通，使輸出始終保持在0.6V左右。將RP1的滑動抽頭端輸出作為電流反饋信號，從“2”端輸出，電流反饋系數(shù)由RP1進(jìn)行調(diào)節(jié)。RP2的滑動觸頭與過流保護電路相連，調(diào)節(jié)RP2可調(diào)節(jié)過流動作電流的大小。(2)當(dāng)電路開始工作時，由于電容C2的存在，V3先與V2導(dǎo)通，V3的集電極低電位，V4截止，同時通過

28、R4、VD8將V2基極電位拉低，保證V2一直處于截止?fàn)顟B(tài)。(3)當(dāng)主電路電流超過某一數(shù)值后，RP2上取得的過流電壓信號超過穩(wěn)壓管V1的穩(wěn)壓值，擊穿穩(wěn)壓管，使三極管V2導(dǎo)通，從而V3截止，V4導(dǎo)通使繼電器K動作，控制屏內(nèi)的主繼電器掉電，切斷主電源，掛件面板上的聲光報警器發(fā)出告警信號，提醒操作者實驗裝置已過流跳閘。調(diào)節(jié)RP2的抽頭的位置，可得到不同的電流報警值。(4)過流的同時，V3由導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗诩姌O產(chǎn)生一個高電平信號從“3”端輸出，作為推信號供電流調(diào)節(jié)器使用。(5)SB為解除過流記憶的復(fù)位按鈕，當(dāng)過流故障己經(jīng)排除，則須按下SB以解除記憶，才能恢復(fù)正常工作。當(dāng)過流動作后，電源通過SB、R4、

29、VD8及C2維持V2導(dǎo)通，V3截止、V4導(dǎo)通、繼電器保持吸合，持續(xù)告警。只有當(dāng)按下SB后，V2基極失電進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，V3導(dǎo)通、V4截止，電路才恢復(fù)正常。元件RP1、RP2、SB均安裝在該掛箱的面板上，以方便操作。2、給定給定的原理圖如圖1-18所示。圖1-18 電壓給定原理圖電壓給定由兩個電位器RP1、RP2及兩個鈕子開關(guān)S1、S2組成。S1為正、負(fù)極性切換開關(guān)，輸出的正、負(fù)電壓的大小分別由RP1、RP2來調(diào)節(jié)，其輸出電壓范圍為0士l5V，S2為輸出控制開關(guān)，打到“運行”側(cè)，允許電壓輸出，打到“停止”側(cè)，則輸出為零。按以下步驟撥動S1、S2，可獲得以下信號：(1)將S2打到“運行”側(cè)，S1打到

30、“正給定”側(cè)，調(diào)節(jié)RP1使給定輸出一定的正電壓，撥動S2到“停止”側(cè)，此時可獲得從正電壓突跳到0V的階躍信號，再撥動S2到“運行”側(cè)，此時可獲得從0V突跳到正電壓的階躍信號。(2)將S2打到“運行”側(cè)，S1打到“負(fù)給定”側(cè)，調(diào)節(jié)RP2使給定輸出一定的負(fù)電壓，撥動S2到“停止”側(cè)，此時可獲得從負(fù)電壓突跳到0V的階躍信號，再撥動S2到“運行”側(cè)，此時可獲得從0V突跳到負(fù)電壓的階躍信號。(3)將S2打到“運行”側(cè)，撥動S1，分別調(diào)節(jié)RP1和RP2使輸出一定的正負(fù)電壓，當(dāng)S1從“正給定”側(cè)打到“負(fù)給定”側(cè)，得到從正電壓到負(fù)電壓的跳變。當(dāng)S1從“負(fù)給定”側(cè)打到“正給定”側(cè)，得到從負(fù)電壓到正電壓的跳變。元

31、件RP1、RP2、S1及S2均安裝在掛件的面板上，方便操作。此外由一只3位半的直流數(shù)字電壓表指示輸出電壓值。要注意的是不允許長時間將輸出端接地，特別是輸出電壓比較高的時候，可能會將RP1、RP2損壞。3、轉(zhuǎn)速變換轉(zhuǎn)速變換用于有轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，它將反映轉(zhuǎn)速變化并與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號變換成適用于控制單元的電壓信號。圖1-19為其原理圖：圖1-19 速度變換使用時，將DD03-2(或DD03-3)導(dǎo)軌上的電壓輸出端接至轉(zhuǎn)速變換的輸入端“1”和“2”。輸入電壓經(jīng)R1和RP1分壓，調(diào)節(jié)電位器RP1可改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。4、速度調(diào)節(jié)器 速度調(diào)節(jié)器的功能是對給定和反饋兩個輸入量進(jìn)行加法、減法、比例、積

32、分和微分等運算，使其輸出按某一規(guī)律變化。速度調(diào)節(jié)器由運算放大器、輸入與反饋環(huán)節(jié)及二極管限幅環(huán)節(jié)組成。其原理見圖1-20。在圖1-20中“1、2、3”端為信號輸入端，二極管VD1和VD2起運放輸入限幅，保護運放。二極管VD3、VD4和電位器RP1、RP2組成正負(fù)限幅可調(diào)的限幅電路。由C1、R3組成微分反饋校正環(huán)節(jié)，有助于抑制振蕩，減少超調(diào)。R7、C5組成速度環(huán)串聯(lián)校正環(huán)節(jié)，其電阻、電容均從DJK08掛件上獲得。改變R7的阻值改變了系統(tǒng)的放大倍數(shù)，改變C5的電容值改變了系統(tǒng)的響應(yīng)時間。RP3為調(diào)零電位器。圖1-20速度調(diào)節(jié)器原理圖電位器RP1、RP2、RP3均安裝面板上。電阻R7、電容C1和電容C

33、5兩端在面板上裝有接線柱，可根據(jù)需要外接電阻及電容。速度調(diào)節(jié)器的調(diào)試調(diào)節(jié)器調(diào)零將DJK04中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻120K接到“速度調(diào)節(jié)器”的“4”、“5”兩端，用導(dǎo)線將“5”、“6”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P (比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)整輸出正、負(fù)限幅值把“5”、“6”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“5”、“6”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI (比例積分)調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端，當(dāng)加一定的正給定時，調(diào)整負(fù)

34、限幅電位器RP2，觀察輸出負(fù)電壓的變化，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，觀察調(diào)節(jié)器輸出正電壓的變化。測定輸入輸出特性再將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（將“5”、“6”端短接），使速度調(diào)節(jié)器為P（比例）調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器的輸入端分別逐漸加入正負(fù)電壓，測出相應(yīng)的輸出電壓，直至輸出限幅，并畫出曲線。觀察PI特性拆除“5”、“6”短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規(guī)律。改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及反饋電容，觀察輸出電壓的變化。5、電流調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器由運算放大器、限幅電路、互補輸出、輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)及反饋阻抗網(wǎng)絡(luò)等環(huán)節(jié)組成，工作原理基本上與速度調(diào)節(jié)器相同，其原理圖如圖1-22所示。電

35、流調(diào)節(jié)器也可當(dāng)作速度調(diào)節(jié)器使用。元件RP1、RP2、RP3均裝在面板上，電容C1、電容C7和電阻R13的數(shù)值可根據(jù)需要，由外接電阻、電容來改變。圖1-22電流調(diào)節(jié)器原理電流調(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器相比，增加了幾個輸入端，其中“3”端接推信號，當(dāng)主電路輸出過流時，電流反饋與過流保護的“3”端輸出一個推信號（高電平）信號，擊穿穩(wěn)壓管，正電壓信號輸入運放的反向輸入端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓下降，使角向180度方向移動，使晶閘管從整流區(qū)移至逆變區(qū)，降低輸出電壓，保護主電路?！?、7”端接邏輯控制器的相應(yīng)輸出端，當(dāng)有高電平輸入時，擊穿穩(wěn)壓管，三極管V4、V5導(dǎo)通，將相應(yīng)的輸入信號對地短接。在邏輯無環(huán)流實驗中“4、

36、6”端同為輸入端，其輸入的值正好相反，如果兩路輸入都有效的話，兩個值正好抵消為零，這時就需要通過“5、7”端的電壓輸入來控制。在同一時刻，只有一路信號輸入起作用，另一路信號接地不起作用。電流調(diào)節(jié)器的調(diào)試調(diào)節(jié)器的調(diào)零 將DJK04中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地，再將DJK08中的可調(diào)電阻13K接“速度調(diào)節(jié)器”的“8”、“9”兩端，用導(dǎo)線將“9”、“10”短接，使“電流調(diào)節(jié)器”成為P（比例）調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量電流調(diào)節(jié)器的“11”端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。調(diào)整輸出正、負(fù)限幅值把“8”、“9”短接線去掉，將DJK08中的可調(diào)電容0.47uF接入“8”

37、、“9”兩端，使調(diào)節(jié)器成為PI（比例積分）調(diào)節(jié)器，然后將DJK04的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端，當(dāng)加正給定時，調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2，觀察輸出負(fù)電壓的變化，當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時，調(diào)整正限幅電位器RP1，觀察輸出正電壓的變化。測定輸入輸出特性再將反饋網(wǎng)絡(luò)中的電容短接（將“9”、“10” 端短接），使電流調(diào)節(jié)器為P調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)器的輸入端分別逐漸加入正負(fù)電壓，測出相應(yīng)的輸出電壓，直至輸出限幅，并畫出曲線。觀察PI特性拆除“9”、“10”短接線，突加給定電壓，用慢掃描示波器觀察輸出電壓的變化規(guī)律。改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及反饋電容，觀察輸出電壓的變化。6、反號器反號器由運算放大器及有關(guān)電阻組

38、成，用于調(diào)速系統(tǒng)中信號需要倒相的場合，如圖1-21。 圖1-21反號器原理圖反號器的輸入信號U1由運算放大器的反相輸入端輸入，故輸出電壓U2為：U2 = -（RP1+R3）/R1×U1調(diào)節(jié)電位器RP1的滑動觸點，改變RP1的阻值，使RP1+R3=R1，則U2 = -U1輸入與輸出成倒相關(guān)系。電位器RP1裝在面板上，調(diào)零電位器RP2裝在內(nèi)部線路板上（在出廠前我們已經(jīng)將運放調(diào)零，用戶不需調(diào)零）。7、轉(zhuǎn)矩極性鑒別轉(zhuǎn)矩極性鑒別為一電平檢測器，用于檢測控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩極性的變化。它是一個有比較器組成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將控制系統(tǒng)中連續(xù)變化的電平信號轉(zhuǎn)換成邏輯運算所需的“0”、“1”電平信號。其原理圖如圖1