实验一 不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究

一．实验目的

1．研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。

2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。

3．学习反馈控制系统的调试技术。

二．预习要求

1．了解速度调节器在比例工作与比例—积分工作时的输入—输出特性。

2．弄清不可逆单闭环直流调速系统的工作原理。

三．实验线路及原理

见图1－1。晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机等组成。本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路。

开环时控制回路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压，改变Ug的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速。

闭环时控制回路由给定电压Ug经ASR(PI调节器)作为触发器的移相控制电压，改变Ug的大小，获得可调的稳定的直流电压和转速。

图1－1

四．实验设备及仪表

1．教学实验台主控制屏。                         

2．触发电路及晶闸管主回路组件

3．负载组件                                    

4．电机导轨及测速发电机）

5．直流电动机                                   

6．双踪示波器

7．万用表

五．注意事项

1．直流电动机工作前，必须先加上直流激磁。

2．接入ASR构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把ASR的RP3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，ASR的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μF）。

3．测取静特性时，须注意主电路电流不许超过电机的额定值（1A）。

4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。

5．系统开环连接时，不允许突加给定信号U_g起动电机。

6．改变接线时，必须先按下主控制屏总电源开关的“断开”红色按钮，同时使系统的给定为零。

六．实验内容

1．求取调速系统在无转速负反馈时的开环工作机械特性。

（a）断开ASR的“9”至U_ct的连接线，低压单元G（给定）直接加至U_ct，且U_g调至零，直流电机励磁电源开关闭合。

（b）电源控制屏的“三相交流电源”开关拨向“直流调速”。合上主电源，即按下主控制屏绿色“闭合”开关按钮，这时候主控制屏U、V、W端有电压输出，调节励磁电源，使直流电机励磁电流If=100mA；调节调压器使交流电压U=200V。

（c）调节给定电压U_g，使直流电机空载转速n₀=1500转/分，调节直流电机负载，在空载至额定负载的范围内测取7～8点，读取整流装置输出电压U_d，输出电流i_d以及被测电动机转速n。将测量结果填入表1

表1 开环工作机械特性

2．带转速负反馈有静差工作的系统静特性

（a）断开G（给定）和U_ct的连接线，ASR的“9”输出接至U_ct，把ASR的“5”、“6”点短接。

（b）合上主控制屏的绿色按钮开关。

（c）调节给定电压U_g至2V，调整转速变换器RP电位器，使被测电动机空载转速n₀=1500转/分，调节ASR的调节电容以及反馈电位器RP₃，使电机稳定运行。

调节直流发电机负载电阻，在空载至额定负载范围内测取7～8点，读取U_d、i_d、n。将测量结果填入表2

表2 闭环有静差工作的系统静特性

3．测取调速系统在带转速负反馈时的无静差闭环工作的静特性

（a）断开ASR的“5”、“6”短接线，“5”、“6”端接可调电容，可预置7μF，使ASR成为PI（比例—积分）调节器。

（b）调节给定电压U_g，使电机空载转速n₀=1500转/分。在额定至空载范围内测取7～8个点。测量结果填入表3

表3闭环无静差闭环工作的静特性

六．实验报告

绘制实验所得开环和闭环静特性，并进行分析、比较。

七．思考题

1．系统在开环、有静差闭环与无静差闭环工作时，速度调节器ASR各工作在什么状态？实验时应如何接线？

2．要得到相同的空载转速n₀，亦即要得到整流装置相同的输出电压U，对于有反馈与无反馈调速系统哪个情况下给定电压要大些？为什么？

3．在有转速负反馈的调速系统中，为得到相同的空载转速n₀，转速反馈的强度对U_g有什么影响？为什么？