实验四双闭环三相异步电动机调压调速系统.doc

实验四 双闭环三相异步电动机调压调速系统（验证性）
一．实验目的
1．熟悉相位控制交流调压调速系统的组成与工作。
2．了解双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。
3．通过测定系统的静特性和动态特性进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。
二．实验内容
1．测定绕线式异步电动机转子串电阻时的人为机械特性。
2．测定双闭环交流调压调速系统的静特性。
3．测定双闭环交流调压调速系统的动态特性。
三．实验系统组成及工作原理
双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机（转子回路串电阻）。控制系统由电流调节器(ACR)，速度调节器(ASR)，电流变换器(FBC)，速度变换器(FBS)，触发器(GT)，一组桥脉冲放大器等组成。其系统原理图如图7-1所示。
整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。在稳定运行情况下，电流环对电网波动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。
异步电机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转，反接和能耗制动。但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中，使转子过热。
四．实验设备和仪器
1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—18组件。
3．MCL—33组件。
4．三相绕线型异步电动机-负载直流发电机-测速发电机组
5．MEL—03三相可调电阻器。
6．MEL—11组件。
7．双踪示波器。．
8．万用表。
五．注意事项
1．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，须注意电流不许超过电机的额定值（0.55A）。
4．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。
5．电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光二极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SB1、SB2即可正常工作。
6．系统开环连接时，不允许突加给定信号Uct起动电机。
7．起动电机时，需把MEL-13的测功机加载旋钮逆时针旋到底，以免带负载起动。
8．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。
9．双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时，必须使两探头的地线同电位（只用一根地线即可），以免造成短路事故。
10．低速实验时，实验时间应尽量短，以免电阻器过热引起串接电阻数值的变化。
11．绕线式异步电动机：PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，nN=1350，MN=0.68，Y接。
六．实验步骤及方法
1.主控制屏调试及开关设置
(1)主控制屏开关按实验内容需要设置。
(2)用示波器观察触发电路“双脉冲”观察孔,此时的触发脉冲应是后沿固定,前沿可调的宽脉冲。
(3)将G输出Ug直接接到Uct处，调节偏移电位器，使Uctc=0时, α＝180°。
(4)将面板上接地，悬空，将正组触发脉冲的六个开关接通，观察正组桥VT1～VT6晶闸管的触发脉冲是否正常。
2.控制单元调试
(1)电流环调试
电动机不加励磁
(a)系统开环，即控制电压Uct由给定器Ug直接接入，开关S拨向左边，主回路接入电阻Rd并调至最大（Rd由MEL—03的两只900Ω电阻并联）。逐渐增加给定电压，用示波器观察晶闸管整流桥两端电压波形。在一个周期内，电压波形应有6个对称波头平滑变化 。
(b)增加给定电压，减小主回路串接电阻Rd，直至Id=1.1Ied，再调节MCL-01挂箱上的电流反馈电位器RP，使电流反馈电压Ufi近似等于速度调节器ASR的输出限幅值（ASR的输出限幅可调为±5V）。
(c)MCL—18（或实验台主控制屏）的G（给定）输出电压Ug接至ACR的“3”端，ACR的输出“7”端接至Uct，即系统接入已接成PI调节的ACR组成电流单闭环系统。ASR的“9”、“10”端接MEL—11电容器，可预置7μF，同时，反馈电位器RP3逆时针旋到底，使放大倍数最小。逐渐增加给定电压Ug，使之等于ASR输出限幅值（+5V），观察主电路电流是否小于或等于1.1Ied，如Id过大，则应调整电流反馈电位器，使Ufi增加，直至Id<1.1Ied；如Id<Ied，则可将Rd减小直至切除，此时应增加有限，小于过电流保护整定值，这说明系统已具有限流保护功能。测定并计算电流反馈系数
(2)速度变换器的调试
电动机加额定励磁
(a)系统开环，即给定电压Ug直接接至Uct，Ug作为输入给定，逐渐加正给定，当转速n=1500r/min时，调节FBS（速度变换器）中速度反馈电位器RP，使速度反馈电压为+5V左右，计算速度反馈系数。
(b)速度反馈极性判断:系统中接入ASR构成转速单闭环系统，即给定电压Ug接至ASR的第2端，ASR的第3端接至Uct。调节Ug（Ug为负电压），若稍加给定，电机转速即达最高速且调节Ug不可控，则表明单闭环系统速度反馈极性有误。但若接成转速—电流双闭环系统，由于给定极性改变，故速度反馈极性可不变。
3.人为机械特性测定
(1)系统开环，将G输出Ug直接接到Uct，电动机转子回路接入每相为3Ω左右的三相电阻。
(2)增大Uct,使电动机端电压为额定电压，改变直流发电机的负载，测定机械特性，其中电磁转矩可按照下式计算：

式中，——三相异步电动机的电磁转矩；
——负载直流发电机电压；
——负载直流发电机电流；
——负载直流发电机电枢电阻；
——机组空载损耗。
(3)调节Uct，降低电动机端电压为及时重复上述实验，以取得一组人为机械特性。
4.闭环系统调试
(1)晶闸管调压器输出直接接三相电阻负载，观察电压波形是否正常。
(2)按照实验3的方法确定ASR、ACR限幅值，判断电流与转速极性并调整其反馈系数。
(3)将系统接成异步电动机的双闭环调压调速系统，转子回路仍串接每相3Ω左右的电阻。逐渐增加给定电压Uct，观察电动机运行是否正常。
(4)调节ASR、ACR的外接电容及放大系数调节电位器，用慢扫描示波器观察突加给定时的动态波形，改变并确定较好的调节器参数。
5.闭环系统静特性的测定
(1)调节Uct，使转速达到n=1400r/min，从轻载按一定间隔做到额定负载,测出闭环系统静特性。
(2)测出n=1000r/min及n=500r/min时系统的静特性。
6.闭环系统动态特性的观察
用慢扫描示波器观察并记录：
(1)突加给定起动时,转速、电动机定子电流及ASR输出的动态波形。
(2)电动机稳定运行，突加和突减负载()时的、及的动态波形。
七．实验报告
1．根据实验数据，画出开环时，电机人为机械特性。
2．根据实验数据，画出闭环系统静特性，并与开环特性进行比较。
3．根据记录下的动态波形分析系统的动态过程。