课题三 晶闸管直流调速系统

西安工程技术学院实训课教案 2008 至 2009 学年第 一 学期 第 四 周 授课班级：06自动化控制 课 题 名 称晶闸管直流调速系统工时30H序 号3设 备 工 具亚龙YL-209实训台实习地点直流调速实验室学生人数35材 料单结晶体管触发电路模块、单相交直流电源、连接线审 批 签 字 年 月 日 需 用 仪 表、量 具双踪示波器、万用表、滑线变阻器（200、2）课题训练内容晶闸管直流调速系统课题训练目标1、 分析晶闸管半控桥式整流电路电机负载（反电势负载）时的电压、电流波形；2、 熟悉典型小功率晶闸管直流调速系统的工作原理，掌握直流调速系统的整定与调试；3、 测定直流调速系统的机械系统开环和闭环时的机械特性。4、 掌握直流调速系统的过电流保护环节的应用。实训指导老师：李 艳教师活动学生活动课题导入：回顾理论教学中所讲到的晶闸管桥式电路的特性；复习自激振荡电路的原理。课题教学：一、课题名称晶闸管直流调速系统二、实验目的1、分析晶闸管半控桥式整流电路电机负载（反电势负载）时的电压、电流波形；2、熟悉典型小功率晶闸管直流调速系统的工作原理，掌握直流调速系统的整定与调试；3、测定直流调速系统的机械系统开环和闭环时的机械特性。4、掌握直流调速系统的过电流保护环节的应用。三、实验设备1、亚龙YL-209型电力电子实验装置单元12、万用表3、双踪示波器4、滑线变阻器（200、2）四、实验内容与实验步骤1、连接单元1、单元2和电机机组的连线，组成如图2-2所示的直流调速系统。连线时，请注意：主电路输入接120V交流电。Us、Ufv与Ufi的极性不要接错。图2-2中Ld采用单元一中的电抗器Ld。2、 将给定电位器RP2调至最低点。3、 先以变阻器取代电动机，并使阻值为最大，然后按启动按钮SB2启动调速电路。调节Us及变阻器，使主电路电流Id=1.2IN=1.21.21.4A，调节RP3，使V4由截止变为导通状态。4、 拔去UIm1连线，继续调节US及变阻器，使主电路电流Id=1.5IN=1.51.2=1.8A，调节RP4，使KA刚好动作。5、 整定RP0与RP1，使RP2的输出在0.5V8.0V之间变化。在整定参数时，通常使额定值时，RP2输出Us8.0V。在电机在额定电压Ud110V，运转时，调节RP16，使Ufv 7V（略小于Us），同时调节RP15，使Ufi0，待实验后，电机已正常运转，再逐渐加大Ufi （0.2V0.5V），观察Ufi对机械特性硬度的影响。6、 将Us调至最低，并以电动机取代变阻器，然后逐渐增大Us，使电动机旋转。7、 空载时，调节Us，使电动机两端平均电压分别为100V、80V、60V、45V、30V，测量此时电机的转速数值以及电压与电流波形。直流调速系统的空载特性UdId（）n（r/min）电压Ud波形电流Id波形100V80V60V45V30V8、 直流调速系统的开环机械特性除电流截止负反馈和过电流保护环节外，除去电压负反馈和电流正反馈环节，使系统处于开环控制状态。将Us调至零，首先调节Us（因除去反馈量，Us值很小）（1V左右），使Ud=100V，然后逐渐加大机械负载。调节测功机电流，使电动机电流Id分别为0.25A（空载电流）、0.4A、0.6A、0.8A、1.0A、1.2A，并记录对应的电动机转矩T及转速n。直流调速系统的开环机械特性Id（）0.250.40.60.81.01.2T（mN.m）n（r/min）9、 直流调速系统的机械特性加上电压负反馈环节，重复上面的实验。具有电压负反馈直流调速系统的机械特性。Id（）0.250.40.60.81.01.2T（mN.m）n（r/min）10、增加电流正反馈环节（即增加适当的扰动顺馈补偿），重复上面的实验。具有电压负反馈和电流正反馈的直流调速系统的机械特性。Id（A）0.250.40.60.81.01.2T（mN.m）n（r/min）五、实验电路六、实验注意事项1、由于电力电子实验中的数值和波形都比较复杂，涉及因数也较多，因此要理解与掌握电路工作原理并对实验中要进行测量的数值和波形，做到心中有数。以避免实验中盲目性。2、使用双综示波器的两个探头同时进行测量时，必须使两个探头的地线端为同一电位的端点（因示波器的两个探头的地线端是联在一起的），否则测量时会造成短路事故。3、由于示波器探头接外壳，而外壳又通过插头与大地相联，而三相电力线的中线是接大地的，这样探头地线便与电力中线相通了。在进行电力电子实验，若用探头去测晶闸管元件时，(若不用整流变压器时)便会烧坏元件或造成短路.因此,通常要将示波器接地线折去，或通过隔离变压器对示波器供电（如本实验装置的插座均经过隔离变压器）七、实验报告1、记录V3（BT管）、交流电压、同步电压、电容C1两端电压、输出电压的波形；2、记录单相半波可控整流电路和单相半控桥式整流电路负载及VT1管的数据与波形。（参见下表）负载性质控制角主电路交流电压U2负载电压UdUd波形Id波形(即Rd波形)VT1波形电阻电阻电感（不并续流二极管）电阻电感（并续流二极管）3、对不同性质负载，Ud与U2间的关系式是怎样的？测量值与计算值是否相符？4、分析波形是否有异常情况，若有，分析其原因，并提出改进办法。小结实验现象分析单结晶体管触发电路在调试过程中可能出现如下现象： 1在单结晶体管未导通时稳压管能正常削波其两端电压为梯形波，而当单结晶体管导通时稳压管就不削波了。出现这一现象的原因时什么？2当调节Uc为最大值时，单结晶体管电容器C两端电压有时出现锯齿波底宽较大、锯齿波数量较少的波形，为什么？ 3触发电路各点波形正常且晶闸管也是好的，但有时出现触发尖脉冲不能触通晶闸管，是否由下列原因引起？ 充放电电容C值太小或单结晶体管的分压比太低，致使触发尖脉冲幅度小、功率不够大等造成。 电阻性负载触发正常，大电感负载却不能触发晶闸管。这也是由于C值太小，尖脉冲宽度太狭，以致阳极电流还未上升到擎住电流，其触发脉冲已消失，管子又重新恢复到阻断状态。4实验中有时会出现两个晶闸管的最小控制角和最大控制角不相等，当控制角调节到很小和很大时，主电路仅剩下一个晶闸管被触发导通。出现这一现象两只晶闸管的什么参数差异较大所造成？通常可采用什么措施来消除上述现象。 5大电感实验，接续流管比不接续流管的id波形脉动要小。其原因是不接续流管时，负载电流需经主电路的一个晶闸管和与之相串联的整流二极管续流。续流回路内阻大，所以id波形脉动就大，续流管接反时，将带来什么后果？讨论、回答。讨论、回答。明确学习的目的和要求。思考：电压负反馈，电流正反馈观察并记录不接续流二极管的失控现象讨论：如何完成观察老师操作要领。观察老师的接线要领。讨论：如何接线观察：记录转速和各点电压、电流的波形 讨论：实验报告，给出结论 分析：电流正反馈和电压负反馈的比较关系