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2023-06-11 08:30

三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試

三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試
一、實(shí)訓(xùn)目的
(1) 了解并熟悉雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的原理及組成。
(2) 了解轉(zhuǎn)子串電阻的繞線式異步電機(jī)在調(diào)節(jié)定子電壓調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性。
(3) 通過(guò)測(cè)定系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性,進(jìn)一步了解交流調(diào)壓系統(tǒng)中電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的作用。
(4) 提高對(duì)系統(tǒng)分析及故障分析處理的能力
二、實(shí)訓(xùn)所需掛件及附件

序號(hào) 型      號(hào) 備  注
1 GDQ01電源控制屏  
2 DK03 晶閘管主電路  
3 DK04三相晶閘管觸發(fā)電路  
4 DK06電機(jī)調(diào)速控制電路I  
5 DQ29-2 可調(diào)電阻器  
6 DQ03-1電機(jī)導(dǎo)軌、測(cè)速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表  
7 DQ07-1 直流發(fā)電機(jī)  
8 DQ11 三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)  
9 GDQ12 線繞式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子專用箱  
10 慢掃描示波器 自備
11 萬(wàn)用表 自備
 
屏上掛件排列順序:DK03、DK04、DK06、DQ29-2
三、實(shí)訓(xùn)線路及原理
 

圖4-10  雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖
異步電動(dòng)機(jī)采用調(diào)壓調(diào)速時(shí),由于同步轉(zhuǎn)速不變和機(jī)械特性較硬,因此對(duì)普通異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)其調(diào)速范圍很有限,無(wú)實(shí)用價(jià)值,而對(duì)力矩電機(jī)或線繞式異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子中串入適當(dāng)電阻后使機(jī)械特性變軟其調(diào)速范圍有所擴(kuò)大,但在負(fù)載或電網(wǎng)電壓波動(dòng)情況下,其轉(zhuǎn)速波動(dòng)嚴(yán)重,為此常采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。
雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的主電路由三相晶閘管交流調(diào)壓器及三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)組成?刂撇糠钟“調(diào)節(jié)器Ⅰ、Ⅱ”、 “速度變換”、“觸發(fā)電路”、“功放電路”等組成。其系統(tǒng)原理框圖如圖4-10所示:
整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)采用了速度、電流兩個(gè)反饋控制環(huán)。這里的速度環(huán)作用基本上與直流調(diào)速系統(tǒng)相同,而電流環(huán)的作用則有所不同。在穩(wěn)定運(yùn)行情況下,電流環(huán)對(duì)電網(wǎng)擾動(dòng)仍有較大的抗擾作用,但在啟動(dòng)過(guò)程中電流環(huán)僅起限制最大電流的作用,不會(huì)出現(xiàn)最佳啟動(dòng)的恒流特性,也不可能是恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。
異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,采用雙閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)靜差率較小,且比較容易實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn),反接和能耗制動(dòng)。但在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下不能長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行,因低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差功率 Ps=SPM 全部消耗在轉(zhuǎn)子電阻中,使轉(zhuǎn)子過(guò)熱。
四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
(1) 測(cè)定三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)的機(jī)械特性。
(2) 測(cè)定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性。
(3) 測(cè)定雙閉環(huán)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
五、實(shí)訓(xùn)方法
(1)DK03和DK04上的“觸發(fā)電路”調(diào)試  
①打開GDQ01總電源開關(guān),操作“電源控制屏”上的“三相電網(wǎng)電壓指示”
開關(guān),觀察輸入的三相電網(wǎng)電壓是否平衡。
②將GDQ01的“三相同步信號(hào)輸出”端和DK04“三相同步信號(hào)輸入”端相連,打開DK04電源開關(guān),撥動(dòng) “觸發(fā)脈沖指示”鈕子開關(guān),使“窄”的發(fā)光管亮。
③觀察A、B、C三相的鋸齒波,并調(diào)節(jié)A、B、C三相鋸齒波斜率調(diào)節(jié)電位器(在各觀測(cè)孔左側(cè)),使三相鋸齒波斜率盡可能一致。
④將DK06上的“給定”輸出Ug直接與DK04上的移相控制電壓Uct相接,將給定開關(guān)S2撥到接地位置(即Uct=0),調(diào)節(jié)DK04上的偏移電壓電位器,用雙蹤示波器觀察A相同步電壓信號(hào)和“雙脈沖觀察孔” VT1的輸出波形,使α=120°。
⑤適當(dāng)增加給定Ug的正電壓輸出,觀測(cè)DK04上“脈沖觀察孔”的波形,此時(shí)應(yīng)觀測(cè)到單窄脈沖和雙窄脈沖。
⑥將DK04面板上的Ulf端接地,用20芯的扁平電纜,將DK04的“正橋觸發(fā)脈沖輸出”端和DK03“正橋觸發(fā)脈沖輸入”端相連,并將DK03“正橋觸發(fā)脈沖”的六個(gè)開關(guān)撥至“通”,觀察正橋VT1~VT6晶閘管門極和陰極之間的觸發(fā)脈沖是否正常。
(2)控制單元調(diào)試
①調(diào)節(jié)器的調(diào)零 
將DK06中“速度調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地,用導(dǎo)線將“5”、“6”短接,使“電流調(diào)節(jié)器”成為P (比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3,用萬(wàn)用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器“7”端的輸出,使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。
將DK06中“電流調(diào)節(jié)器”所有輸入端接地,用導(dǎo)線將“9”、“10”短接,使“電流調(diào)節(jié)器”成為P(比例)調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)面板上的調(diào)零電位器RP3,用萬(wàn)用表的毫伏檔測(cè)量電流調(diào)節(jié)器的“11”端,使調(diào)節(jié)器的輸出電壓盡可能接近于零。
②調(diào)節(jié)器正、負(fù)限幅值的調(diào)整
直接將DK06的給定電壓Ug接入DK04移相控制電壓Uct的輸入端,三相交流調(diào)壓輸出的任意兩路接一電阻負(fù)載(DQ29-2可調(diào)電阻器),放在阻值最大位置,用示波器觀察輸出的電壓波形。當(dāng)給定電壓Ug由零調(diào)大時(shí),輸出電壓U隨給定電壓的增大而增大,當(dāng)Ug超過(guò)某一數(shù)值Ug'時(shí),U 的波形接近正弦波時(shí),一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=Ug',即Ug的允許調(diào)節(jié)范圍為0~Uctmax。記錄Ug'于下表中:

Ug  
Uctmax=Ug  
把“速度調(diào)節(jié)器”的“5”、“6”短接線去掉,使調(diào)節(jié)器成為PI (比例積分)調(diào)節(jié)器,然后將DK06的給定輸出端接到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的“3”端,當(dāng)加一定的正給定時(shí),調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2,使之輸出電壓為-6V,當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí),調(diào)整正限幅電位器RP1,使之輸出電壓為最小值即可。
把“電流調(diào)節(jié)器”的“9”、“10”短接線去掉,使調(diào)節(jié)器成為PI(比例積分)調(diào)節(jié)器,然后將DK06的給定輸出端接到電流調(diào)節(jié)器的“4”端,當(dāng)加正給定時(shí),調(diào)整負(fù)限幅電位器RP2,使之輸出電壓為最小值即可,當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入端加負(fù)給定時(shí),調(diào)整正限幅電位器RP1,使電流調(diào)節(jié)器的輸出正限幅為Uctmax
③電流反饋的整定
直接將DK06的給定電壓Ug接入DK04移相控制電壓Uct的輸入端,三相220V交流電A相,B相,C相經(jīng)過(guò)DK06上的“電流互感器”對(duì)應(yīng)連接到DK03上的主電路輸入,電流變換器的輸出“TA1、TA2、TA3”無(wú)需接(內(nèi)部已接到電路板),三相交流調(diào)壓輸出接三相線繞式異步電動(dòng)機(jī),測(cè)量三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)單相的電流值和電流反饋電壓,調(diào)節(jié)“電流反饋與過(guò)流保護(hù)”上的電流反饋電位器RP1,使電流Ie=0.5A時(shí)的電流反饋電壓為Ufi=3V。
④轉(zhuǎn)速反饋的整定
直接將DK06的給定電壓Ug接入DK04移相控制電壓Uct的輸入端,輸出接三相線繞式異步電動(dòng)機(jī),測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值和轉(zhuǎn)速反饋電壓值,調(diào)節(jié)“速度變換”電位器RP1,使n =1300rpm時(shí)的轉(zhuǎn)速反饋電壓為Ufn=-6V。
   (3)機(jī)械特性n =f(T)測(cè)定
①將DK06的“給定”電壓輸出直接接至DK04上的移相控制電壓Uct,電機(jī)轉(zhuǎn)子回路接GDQ12轉(zhuǎn)子電阻專用箱,直流發(fā)電機(jī)接負(fù)載電阻R (DQ29-2可調(diào)電阻,將兩個(gè)900Ω接成串聯(lián)形式),并將給定的輸出調(diào)到零。
②直流發(fā)電機(jī)先輕載,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速給定電壓Ug使電動(dòng)機(jī)的端電壓=Ue。
轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算:
                                            (5-1)                          
式中,T為三相線繞式異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩,IG為直流發(fā)電機(jī)電流,UG為直流發(fā)電機(jī)電壓,Ra為直流發(fā)電機(jī)電樞電阻,Po為機(jī)組空載損耗。
③調(diào)節(jié)Ug,降低電動(dòng)機(jī)端電壓,在2/3Ue時(shí)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),以取得一組機(jī)械特性。
在輸出電壓為Ue時(shí):

n(rpm)              
U2=UG (V)              
I2=IG(A)              
T(N·m)              
 
  在輸出電壓為2/3Ue時(shí):
n(rpm)              
U2=UG (V)              
I2=IG(A)              
T(N·m)              
 
 (4)系統(tǒng)調(diào)試
①確定“電流調(diào)節(jié)器”和“速度調(diào)節(jié)器”的限幅值和電流、轉(zhuǎn)速反饋的極性。
   ②將系統(tǒng)接成雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng),電機(jī)轉(zhuǎn)子回路仍每相串3Ω左右的電阻,逐漸增大給定Ug,觀察電機(jī)運(yùn)行是否正常。
(5)系統(tǒng)閉環(huán)特性的測(cè)定
①調(diào)節(jié)Ug使轉(zhuǎn)速至n=1200rpm,從輕載按一定間隔調(diào)到額定負(fù)載,測(cè)出閉環(huán)靜態(tài)特性n =f(T)

n(rpm) 1200            
U2=UG(V)              
I2=IG(A)              
T(N·m)              
 
②測(cè)出n=800rpm時(shí)的系統(tǒng)閉環(huán)靜態(tài)特性n=f(T),T可由(5-1)式計(jì)算
n(rpm) 800            
U2=UG (V)              
I2=IG (A)              
T(N·m)              
 
  (6)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的觀察
用慢掃描示波器觀察:
①突加給定啟動(dòng)電機(jī)時(shí)的轉(zhuǎn)速n(“速度變換”的 “3”端)及電流I(“電流反饋與過(guò)流保護(hù)”的“2”端) 及“速度調(diào)節(jié)器”輸出的“6”端的動(dòng)態(tài)波形。
②電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行,突加、突減負(fù)載(20%Ie<=>100%Ie)時(shí)的n、I的動(dòng)態(tài)波形。
八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
    (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫出開環(huán)時(shí)電機(jī)的機(jī)械特性n=f(T)。
    (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)特性n=f(T),并與開環(huán)特性進(jìn)行比較。
    (3)根據(jù)記錄下的動(dòng)態(tài)波形分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
九、注意事項(xiàng)
   (1)在做低速實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),以免電阻器過(guò)熱引起串接電阻數(shù)值的變化。
   (2)轉(zhuǎn)子每相串接電阻為3Ω左右,可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié),以便系統(tǒng)有較好的性能。
(3)計(jì)算轉(zhuǎn)矩T時(shí)用到的機(jī)組空載損耗Po為5W左右。