直流电机调速系统设计-课程设计.doc

0直流电机调速系统课程设计一、实验目的1、通过对KZ-D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究,加深对负反馈控制的基本原理的理解。2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。3、研究系统各参数间的基本关系及各参数变化对系统的影响。4、加深对比例积分调节器动态传输特性的认识,了解其在无静差自动控制系统中的作用。5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”,“励磁电源”等几个模块。2DJK02三相变流桥路该挂件包含“触发电路”,“正桥功放”,“三相全控整流”等几个模块。3DJK04电机调速控制该挂件包含“给定”,“电流调节器”,“速度变换”,“电流反馈与过流保护”等几个模块。4DJK10变压器实验该挂件包含“三相不控整流”和“三相心式变压器”等模块。5DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表6DJ13直流复励发电机17DJ15直流并励电动机8D42滑线变阻器串联形式:,:,900Ω9数字存储示波器自备10万用表自备三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。在本实验中,整流装置的主电路为三相桥式电路,控制电路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压Uct,改变Ug的大小即可改变控制角α,从而获得可调的直流电压,以满足实验要求。实验系统的组成原理图如图5-1所示。图1-1实验系统原理图四、实验内容2(1)测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,sK,测定直流电动机电势常数Ce测定晶闸管直流调速系统机电时间常数TM(2)转速调节器的调试,电流调节器的调试(3)设计调速系统。调速指标为D?10,S?10%;测定系统开环机械特性和?nnom,判断能否满足调速指标;如果不能满足,可采用转速负反馈;计算及整定比例调节器参数、反馈系数;测定闭环系统的机械特性。(4)设计及调试双闭环无静差KZ-D调速系统要求额定转速时S?2%,电流超调量?i%?5%,转速起动到额定转速时,超调量?nedn%?10%,,电动机过载倍数??12.,??。(5)要求完成电流、转速两个调节器的参数设计,并调试系统。五、预****要求学****教材中有关晶闸管直流调速系统各参数的测定,设计方法。六、实验方法为研究晶闸管-电动机系统,须首先了解电枢回路的总电阻R、总电感L以及系统机电时间常数TM,这些参数均需通过实验手段来测定,具体方法如下:(1)电枢回路总电阻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及整流装置的内阻Rn,即R=Ra十RL十Rn(1-1)3由于阻值较小,不宜用欧姆表或电桥测量,因是小电流检测,接触电阻影响很大,故常用直流伏安法。为测出晶闸管整流装置的电源内阻须测量整流装置的理想空载电压Ud0,而晶闸管整流电源是无法测量的,为此应用伏安比较法,实验线路如图1-2所示。将变阻器接成R1=540?可调,R2=540?可调接入被测系统的主电路,测试时电动机不加励磁,并使电机堵转。合上S1、S2,调节给定使输出直流电压Ud在30%Ued~70%Ued范围内,然后调整R2使电枢电流在80%Ied~90%Ied范围内,读取电流表A和电压表V2的数值为I1、U1,则此时整流装置的理想空载电压为Udo=I1R+U1(1-2)调节R1使之与R2的电阻值相近,拉开开关S2,在Ud的条件下读取电流表、电压表的图1-2伏安比较法实验线路图数值I2、U2,则Udo=I2R十U2(1-3)求解(5-2)、(5-3)两式,可得电枢回路总电阻:R=(U1-U2)/(I2-I1)(1-4)4如把电机电枢两端短接,重复上述实验,可得RL十Rn=(U1'-U2')/(I2'-I1')(1-5)则电机的电枢电阻为Ra=R-(RL十Rn)。(1-6)同样,短接电抗器两端,也可测得电抗器直流电阻RL。(2)测sK,eC主回路部分接线如图1-4在电动机电枢回路中串联电阻1R=90?2R=540?,逐渐增加Uct,使电动机旋转启动后调1R=0?。再调2R,使Id为某一适中的值(~)。记录Ud,Id,Uct转速n,用减小Uct使Ud减小,用2R保持Id恒定,共记录5组数据。1--4开环系统原理图(注意:Id一定要保持恒定不变,且连续。)测量条件:不变,且连续:Uct=CFML~KZ+15VTGG+15VUctUn*R1R2+-5Udnrpm()15001200900500300由公式CUned???、KUUSdct???计算,取4次平均值,计算出晶闸管装置的放大倍数KS,和电动机