实验一 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定

实验一 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定

一．实验目的

1．了解电力电子及电气传动教学实验台的结构及布线情况。 2．熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 3．掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。

二．实验内容

1．测定晶闸管直流调速系统主电路电阻R 2．测定晶闸管直流调速系统主电路电感L

3．测定直流电动机—直流发电机—测速发电机组（或光电编码器）的飞轮惯量GD2 4．测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td 5．测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数CM 6．测定晶闸管直流调速系统机电时间常数TM 7．测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f (Uct) 8．测定测速发电机特性UTG=f (n)

三．实验系统组成和工作原理

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——发电机组等组成。

本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，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，以满足实验要求。

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏 2．NMCL—31A组件 3．NMCL—33组件 4．NMEL—03组件

5．电机导轨及测速发电机（或光电编码器）

6．直流电动机M03

7．双踪示波器（自备） 8．万用表（自备）

五．注意事项

1．由于实验时装置处于开环状态，电流和电压可能有波动，可取平均读数。 2．为防止电枢过大电流冲击，每次增加Ug须缓慢，且每次起动电动机前给定电位器应调回零位，以防过流。

3．电机堵转时，大电流测量的时间要短，以防电机过热。

六．实验方法

1．电枢回路电阻R的测定

电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra，平波电抗器的直流电阻RL和整流装置的内阻Rn，即R=Ra+RL+Rn

为测出晶闸管整流装置的电源内阻，可采用伏安比较法来测定电阻，其实验线路如图1-1所示。

将变阻器RD（可采用两只900Ω电阻并联）接入被测系统的主电路，并调节电阻负载

主电源输出，位于NMCL-002I组晶闸管，位于NMCL-33直流电流表，量程为5A负载电阻，可选用NMEL-03(900欧并联)AUG(给定)VRDVWMNNMCL-31AL直流电动机M03NMCL-33图1-1 电枢回路电阻R的测定至最大。测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。

NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节偏移电压电位器RP2，使?=150°。

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。 调节Ug使整流装置输出电压Ud=（30~70）?Ued（可为110V），然后调整RP使电枢电流为（80~90）?Ied，读取电流表A和电压 表V的数值为I1,U1，则此时整流装置的理想空载电压为

Udo=I1R+U1

调节RP，使电流表A的读数为40% Ied。在Ud不变的条件下读取A，V表数值，则 Udo=I2R+U2

求解两式，可得电枢回路总电阻 R=(U2-U1)/(I1-I2)

如把电机电枢两端短接，重复上述实验，可得 RL+Rn=(U’2-U’1)/(I’1-I’2) 则电机的电枢电阻为

Ra=R?（RL+Rn）

同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器直流电阻RL 2．电枢回路电感L的测定 电枢电路总电感包括电机的电枢电感La，平波电抗器电感LL和整流变压器漏感LB，由于LB数值很小，可忽略，故电枢回路的等效总电感为 L=La+LL

电感的数值可用交流伏安法测定。电动机应加额定励磁，并使电机堵转，实验线路如图1-2所示。

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压。用电压表和电流表分别测出通入交

流电压后电枢两端和电抗器上的电压值Ua和UL及电流I，从而可得到交流阻抗Za和ZL，计算出电感值La和LL。

实验时，交流电流的有效值应小于电机直流电流的额定值， Za=Ua/I ZL=UL/I

NWVU主电源输出，位于NMCL-002交流电流表，量程为1AALM直流电动机M03图1-2 电枢回路电感L的测定主电源输出，位于NMCL-002I组晶闸管，位于NMCL-33直流电流表，量程为5AUG(给定)VAVWMNNMCL-31AL直流电机励磁电源TGNMCL-33示波器图1-3 转动惯量GD 的测定和系统机电时间常数Tm的测定3．直流电动机—发电机—测速发电机组的飞轮惯量GD2的测定。 电力拖动系统的运动方程式为

M?ML?(GD2/375)?dn/dt 式中 M—电动机的电磁转矩，单位为N.m;

ML ?负载转矩，空载时即为空载转矩MK，单位为N.m; n ? 电机转速，单位为r/min;

电机空载自由停车时，运动方程式为 MK?(?GD2/375)?dn/dt

故 GD2?375MK/dn/dt 式中GD2的单位为Nm2.

MK可由空载功率（单位为W）求出。 MK?9.55PK/n

2PK?UaIK?IKR

dn/dt可由自由停车时所得曲线n= f (t)求得，其实验线路如图1-3所示。 电动机M加额定励磁。

NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。 调节Uct，将电机空载起动至稳定转速后，测取电枢电压Ud和电流IK，然后断开Uct，用记忆示波器拍摄曲线，即可求取某一转速时的MK和dn/dt。由于空载转矩不是常数，可以转速n为基准选择若干个点（如1500r/min，1000r/min），测出相应的MK和dn/dt，以

求取GD2的平均值。

电机为1500r/min。 Ud（v） IK（A） dn/dt PK MK GD2 GD2 电机为1000r/min。 Ud（v） IK（A） dn/dt PK MK 4．主电路电磁时间常数的测定

采用电流波形法测定电枢回路电磁时间常数Td，电枢回路突加给定电压时，电流id按指数规律上升

id?Id(1?e?t/Td)

当t =Td时，有

id?Id(1?e?1)?0.632Id

实验线路如图1?4所示。

NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。 电机不加励磁。

调节Uct，监视电流表的读数，使电机电枢电流为(50~90)?Ied。然后保持Uct不变，突然合上主电路开关，用数字示波器拍摄id=f(t)的波形，由波形图上测量出当电流上升至63.2?稳定值时的时间，即为电枢回路的电磁时间常数Td。

5．电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定

将电动机加额定励磁，使之空载运行，改变电枢电压Ud，测得相应的n，即可由下式算出Ce

Ce=Ke?=(Ud2-Ud1)/(n2-n1) Ce的单位为V/(r/min)

转矩常数(额定磁通时)CM的单位为N.m/A，可由Ce求出

CM=9.55Ce

主电源输出，位于NMCL-002I组晶闸管，位于NMCL-33直流电流表，量程为5A负载电阻，可选用NMEL-03(900欧并联)AUG(给定)RDVWMNNMCL-31AL直流电动机M03图6-4 主电路电磁时间常数的测定NMCL-336．系统机电时间常数TM的测定 系统的机电时间常数可由下式计算 Tm?(GD2?R)/375CeLM

由于Tm>>Td，也可以近似地把系统看成是一阶惯性环节，即 n?K/(1?TmS)?Ud

当电枢突加给定电压时，转速n将按指数规律上升，当n到达63.2?稳态值时，所经过的时间即为拖动系统的机电时间常数。

测试时电枢回路中附加电阻应全部切除。

NMCL-31A的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。

三相调压器逆时针调到底，合上主电路电源开关，调节主控制屏输出电压Uuv=220v。 电动机M加额定励磁。

调节Uct，将电机空载起动至稳定转速1000r/min。然后保持Uct不变，断开主电路开关，待电机完全停止后，突然合上主电路开关，给电枢加电压，用数字示波器拍摄过渡过程曲线，即可由此确定机电时间常数。

7．测速发电机特性UTG=f(n)的测定 实验线路如图1?3所示。

电动机加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压Uct，分别读取对应的UTG ,n的数值若干组，即可描绘出特性曲线UTG=f(n)。 n（r/min） UTG（V）

七．实验报告

1．作出实验所得各种曲线，计算有关参数。 2．由Ks=f(Uct)特性,分析晶闸管装置的非线性现象。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7xs2.html