运动控制实验讲义(自动化)

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1、运动控制系统实验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．熟悉晶闸管直流调速系统的组成结构；2．掌握晶闸管直流调速系统参数与环节特性的测定方法。二．实验内容1．测定晶闸管整流装置的外特性；2．测定晶闸管触发及整流装置的放大系数；3．用直流伏安法测量直流电动机的电枢电阻和电抗器电阻；4．直流电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定；5．测定晶闸管直流调速系统机电时间常数TM（选做）；6．测定直流电动机－发电机－测速发电机组的飞轮惯量GD2；7．绘制自由停车曲线n=f(t)（选做）；8．测速发电机特性UTG=f(n)的测试；9．用交流伏安法测量直流电动机电枢回路的电感；10

2、．计算主电路电磁时间常数测定。三．实验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统由三相交流电路、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．实验设备及仪器见表3－1五．注意事项19为防止电枢过大电流的冲击，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。表3－1实验设备及仪器序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK02晶闸管主电路3DJK02

3、-1三相晶闸管触发电路该挂件包含“触发电路”,“正反桥功放”等几个模块。4DJK04电机调速控制实验该挂件包含“给定”，模块。5DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表6DJ13-1直流发电机7DJ15直流并励电动机8D42　三相可调电阻9示波器自备10万用表自备六．实验方法1．测定整流装置的外特性u＝f(I)，并确定其内阻r。⑴实验原理见图3－1图3－1整流装置外特性测试原理图⑵数据测定及处理每次实验前，都应将负载电阻R的阻值置于最大。由于考虑到整流装置内阻的非线性关系，因此在实验中应测定不同的α角时的外特性曲线u＝f(I)，α值可取三种不同的角度，对于每个不同的α值，通过改变R的大

4、小，可测取其4个左右的相应参数，并描述u＝f(I)曲线（应为直线簇），该直线的斜率即为r。19r＝△u/△I（合理选择△u、△I的值）在实验中，应注意负载电流不得超过其额定值0.6A；每次重新改变α时，R应置于最大位置。1．触发－整流装置放大系数KS的测定。实验原理图见图3－1实验前，将负载电阻Rd的阻值置于最大。对于不同的UCT，测出对应的输出电压Ud。根据KS=△Ud/△UCT，即可求出相应的放大系数。⑶由于KS为空载放大系数，且又要保持系统的电流连续，故在实验中Id的值不能太小。同时，也不能超过额定值。3．用直流伏安法测定直流电动机电枢电阻Ra、电抗器电阻RL⑴实验原理框图见图3

5、－2⑵按图接线。注意：此时电动机不加励磁，使其堵转。将给定电位器RP1逆时针调到底，使UCT＝0。⑶合上电源，逐步缓慢地增大UCT，使负载电流增大至一定值（如0.3A）时，记下此时的U1、U2与Id的数据，根据公式：Ra＝U2/Id、RL=U1/Id即可求出所需值。在测试过程中，由于电机处于堵转状态，因此测量时间要短，以防电机过热。图3－2直流电动机电枢电阻、电抗器电阻测试原理图If＝04．电动机电势常数Ce和转矩常数CM的测定⑴实验原理框图参见图3－2。通电测试前，将电动机励磁线圈加额定励磁。⑵合上电源，使电动机空载运行。改变UCT，即可改变电动机电枢电压Ua，从而可得到相应的转速n

6、，由下列公式可求出Ce。Ce＝Keφ＝（Ua2－Ua1）/（n2－n1）19Ce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=9.55Ce5．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由于Tm>>Td，也可以近似地把系统看成是一阶惯性环节，即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。将给定电位器RP1逆时针调到底，使UCT=0，电动机M加额定励磁。合上主电路电源开关，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，

7、待电机完全停止后，突然合上主电路开关，给电枢加电压，用光线示波器拍摄过渡过程曲线，即可由此确定机电时间常数。图3－3系统机电时间和常数转动惯量的测定6．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T－TZ=（GD2/375）dn/dt式中T—电动机的电磁转矩，单位为N.m;TZ：负载转矩，空载时即为空载转矩TK，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：TK=－（GD2