電氣傳動實驗報告

電氣傳動實驗報告

電氣傳動課程設計

摘要：

本課題主要內容為雙閉環(huán)調速系統調試與測試的過程及結果，其中包括了實驗設計過程，原始設備參數的測量，參數設計，實驗仿真和系統的實際調試結果等內容，最終得到符合要求的雙閉環(huán)調速系統。

本報告開始部分明確了課程設計任務，隨后是對本課題的發(fā)展現狀及背景的一些研究情況，之后介紹了所用設備以及實驗臺的具體情況。接下去詳細說明了電機各個參數的測試過程及結果，并在其基礎上進行調節(jié)器參數計算設置，給出了計算機仿真過程和結果。最后部分是現場調試的過程及說明并給出結論。

直流電動機具有優(yōu)良的起動，制動和調速性能。直至今日，直流電動機仍然是大多數變速運動控制和閉環(huán)位置伺服控制首選。因為它具有良好的線性特性，優(yōu)異的控制性能，高效率等優(yōu)點。而雙閉環(huán)調速系統則可以在保證系統穩(wěn)定性的基礎上實現轉速無靜差，且有良好的動態(tài)特性特別是啟動特性，能有效地控制電機，提高其運行性能，應用廣泛，值得加以研究，對國民經濟具有十分重要的現實意義。

關鍵字：

雙閉環(huán)調速直流電機MATLAB仿真

目錄

目錄........................................................................................................................3

1、課程設計任務書.............................................................................................4

2、課題的發(fā)展狀況研究意義.............................................................................4

3、設備選型.........................................................................................................4

4、實驗臺簡介.....................................................................................................6

5、參數測試.........................................................................................................8

6、參數設計.......................................................................................................11

7、系統仿真調試...............................................................................................12

8、系統測試結果...............................................................................................15

9、實驗室安全及實驗過程注意事項...............................................................16

10、總結.............................................................................................................16

附錄一：試驗中遇到的問題及解決辦法..........................................................17

附錄二：小組分工..............................................................................................17

1、課程設計任務書

內容：設計并調試直流雙閉環(huán)調速系統。

硬件結構：電流環(huán)與轉速環(huán)。

驅動裝置：晶閘管整流裝置。

執(zhí)行機構：直流電機。

性能指標：穩(wěn)態(tài)：無靜差。

動態(tài)：電流超調量小于5%；空載啟動到額定轉速時的轉速超調量小于10%。

2、課題的發(fā)展狀況研究意義

調速系統是當今電力拖動自動控制系統中應用最廣泛的一中系統。目前對調速性能要求較高的各類生產機械大多采用直流傳動，簡稱為直流調速。在50年代末晶閘管出現，晶閘管變流技術日益成熟，使直流調速系統更加完善。晶閘管－電動機調速系統已經成為當今主要的直流調速系統，廣泛應用于世界各國。

近幾年，交流調速飛速發(fā)展，逐漸有趕超并代替直流調速的趨勢。直流調速理論基礎是經典控制理論，而交流調速主要依靠現代控制理論。不過最近研制成功的直流調速器，具有和交流變頻器同等性能的高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、高智能化特點。同時直流電機的低速特性，大大優(yōu)于交流鼠籠式異步電機，為直流調速系統展現了無限前景。單閉環(huán)直流調速系統對于運行性能要求很高的機床還存在著很多不足，快速性還不夠好。而基于電流和轉速的雙閉環(huán)直流調速系統靜動態(tài)特性都很理想。

電氣傳動技術在我國經濟和社會的發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用,隨著現代科學技術的不斷發(fā)展,越來越多的先進技術融入到電氣傳動技術的研究中,這促使電氣傳動技術不斷向著實用化、智能化、信息化、交流化、數字化、集成化和綠色化的方向發(fā)展。

3、設備選型

直流伺服電動機(355W,110V,,)

型號:130SZ01

功能:體積小、重量輕、力能指標高、噪聲低、產品系列化程度高、零部件通用化程度強等特點，被廣泛應用于各種機械及自動化控制系統中作執(zhí)行元件。

市場價格:490元

交直流電流傳感器

型號:WBI125E01

受限制:輸入電流范圍大小在0至5A,輸出電壓范圍大小在0至5V，電流測量精度為+%

工作原理:光電隔離原理、磁調制隔離原理

功能:檢測交流供電線路的電流值時，為防止損壞測試系統、危害人身安全，檢測系統不能與強電直接相連。交直流電流傳感器可以將待檢測的電流信號轉換為便于測量的直流信號并進行隔離傳送，構成一個具有隔離功能的檢測電路，以保證系統電路和操作人員的安全?？蓪﹄娋W或電路中的交直流電流(來自:寫論文網:電氣傳動實驗報告)進行實時測量，具有體積小、響應快、高精度、低漂移等特點。輸入、輸出回路完全隔離，輸出信號與電源共地，可以直接與各型A/D轉換器配接，構成數據集中采集系統。

市場價格:170元

交直流電壓傳感器

型號:WBV125E01

受限制:輸入電壓范圍大小在0至500V,輸出電壓范圍大小在0至5V，電壓測量精度為+%

工作原理:光電隔離原理、磁調制隔離原理

功能:檢測交流供電線路的電壓值時，為防止損壞測試系統、危害人身安全，檢測系統不能與強電直接相連。交直流電壓傳感器可以將待檢測的電壓信號轉換為便于測量的直流信號并進行隔離傳送，構成一個具有隔離功能的檢測電路，以保證系統電路和操作人員的安全?？蓪﹄娋W或電路中的交直流電壓進行實時測量，具有體積小、響應快、高精度、低漂移等特點。輸入、輸出回路完全隔離，輸出信號與電源共地，可以直接與各型A/D轉換器配接，構成數據集中采集系統。

市場價格:207元

實驗一直流電機轉速特性測定

一、實驗目的

1.了解轉速開環(huán)直流調速系統的組成。2.測定晶閘管-電動機調速系統的轉速特性。二、實驗系統組成及工作原理

采用閉環(huán)調速系統，可以提高系統的靜、動態(tài)性能指標。轉速開環(huán)直流調速系統是閉環(huán)系統的基礎，實驗圖1-1是轉速開環(huán)直流調速系統的實驗線路圖。

實驗圖1-1帶電流截止負反饋的轉速單閉環(huán)直流調速系統

圖中電動機的電樞回路由晶閘管組成的三相橋式全控整流電路VT供電，轉速給定信號

*

作為移相觸發(fā)器GT的控制電壓Uc，由此組成轉速開環(huán)直流調速系統。Un

三、實驗設備及儀器1.主控制屏MC01

2.直流電動機-負載直流發(fā)電機3.直流調壓器7.萬用表四、實驗內容

1.檢查實驗裝置的有關單元

2.測定晶閘管-電動機系統的開環(huán)轉速特性五、實驗步驟及方法

1.主控制屏開關按實驗內容需要設置

2.調壓設備的檢查和調整

檢查和調整電位器調節(jié)偏置電壓，使控制電壓Uc?0-220，并用萬用表檢測。3.調壓-電動機系統開環(huán)機械特性的測定

給電壓調整電動機和發(fā)電機分別加額定勵磁。

測定一條轉速特性時,須先使電動機空載(發(fā)電機負載回路開路)，慢慢加電壓Ug

，使電動機轉速慢慢上升至額定轉速，改變負載變阻器Rs的阻值，使主回路電流達到額定電流。然后再改變負載變阻器Rg，使主回路電流IN，此時即為額定工作點

六、實驗注意事項

1．調壓電路正常后，方可合上主回路電源開關SW。

2．不允許突加給定開關起動電動機，這時，每次起動時必須慢慢增加給定，以免產生過大的沖擊電流。更不允許通過突合主回路電源開關SW起動電動機。

七、實驗思考題n

1．電樞電壓不變，電機轉速隨電樞電流如何變化?

答：根據Ua=CeΦn+RaIa，由于電樞電壓Ua不變，電樞電流Ia增大，電樞繞組等效電阻Ra上的分壓變大，而感應電動勢CeΦn減小，所以轉速n下降。

實驗二直流電機調壓調速

一、實驗目的

1.了解轉速開環(huán)直流調速系統的組成。

2.測定晶閘管-電動機調速系統的調壓調速特性。二、實驗系統組成及工作原理三、實驗設備及儀器1.主控制屏MC01

2.直流電動機-負載直流發(fā)電機3.直流調壓器7.萬用表四、實驗內容

1.檢查實驗裝置的有關單元

2.測定晶閘管-電動機系統的調壓調速特性五、實驗步驟及方法

1.主控制屏開關按實驗內容需要設置

2.調壓設備的檢查和調整

檢查和調整電位器調節(jié)偏置電壓，使控制電壓Uc?0-220，并用萬用表檢測。3.調壓-電動機系統開環(huán)機械特性的測定

給電壓調整電動機和發(fā)電機分別加額定勵磁。

測定一條轉速特性時,須先使電動機空載(發(fā)電機負載回路開路)，慢慢加電壓Ug到50V，改變負載變阻器Rs的阻值，使主回路電流達到。然后再調節(jié)電樞電壓上升，使電

六、實驗注意事項

1．調壓電路正常后，方可合上主回路電源開關SW。

2．不允許突加給定開關起動電動機，這時，每次起動時必須慢慢增加給定，以免產生過大的沖擊電流。更不允許通過突合主回路電源開關SW起動電動機。

七、實驗思考題

1．在負載不變的情況下改變電樞電壓對轉速有什么影響?

答：答：根據Ua=CeΦn+RaIa，由于電樞電壓Ua增大，電樞電流Ia不變，電樞繞組等效電阻Ra上的分壓不變，而感應電動勢CeΦn增大，所以轉速n增大。

實驗三轉速、電流雙閉環(huán)調速控制

一、實驗目的：

1.掌握直流電機的機械特性表達式，熟悉直流電機中電樞電壓、電樞電流、轉速、負載之間的關系。

2.熟悉實驗裝置的結構及使用方法。

3.轉速、電流雙閉環(huán)不可逆直流調速系統機械特性的測定。二、實驗設備及材料：

歐陸514C直流調速器、電壓給定實驗板、數字量給定實驗板、直流電動機組、負載箱三、實驗原理：

歐陸514C型控制系統是英國歐陸驅動器器件公司生產的一種以運算放大器作為調節(jié)元件的模擬式邏輯無環(huán)流控制直流可逆調速系統，用于對他勵式直流電動機或永磁式直流電動機的速度進行控制，能控制電動機的轉速在全部4個象限中運行。

514C型使用單相交流電源,主電源可以為110~480V，50Hz或60Hz，另外，需要使用一個交流輔助電源，電壓為110/120V或220/240V，根據市電情況可由一個開關進行選擇。

四、實驗步驟：

1、經指導教師認可后可以通電調試。

2、合上空氣開關，先將給定電壓表+端引線接至電流限幅調整電位器中端，整定電流限幅值為。

3、給定電位器逆時針旋轉到底；功率變阻器阻值調到最大。

4、將給定電壓表+端引線接至整定電位器RP2中端。

5、按下啟動按鈕SB1和使能按鈕SB2，調整P11電位器使電機在零電壓下為零轉速。6、旋轉給定電位器加速，使給定電壓為指定最高值。

7、觀察轉速表，整定P10電位器，使轉速為指定的最高值。8、按題中內容測試調節(jié)特性。

轉速給定電壓Ugn為0V～5V，使電機轉速0rpm～1000rpm。

在規(guī)定的給定電壓調節(jié)范圍內從小到大改變給定電壓Ugn，觀察并記錄電樞電壓

9.按題中內容測試靜特性。

轉速給定電壓Ugn為0V～6V，使電機轉速0rpm～1000rpm。

逐次改變功率電阻使電樞電流變化Ia直至最大，觀察并記錄給定電壓Ugn，觀

實驗四交流電機變頻調速

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