交流调压调速系统实验

交流调压调速系统实验

哈尔滨工程大学

自动化学院电气工程实验室

三相异步电动机调压调速系统实验

一、实验目的

1．熟悉三相异步电动机调压调速系统的组成及工作原理。

2．掌握三相异步电动机调压调速系统的调试步骤及方法。

3．了解三相异步电动机调压调速的静态与动态特性。

二、实验系统组成及工作原理

绕线式异步电动机调压调速的基本原理是改变定子外加电压进行调速。通常使用的方法是采用三对反并联晶闸管接成三相三线交流调压调速电路，其电路图见图1，在恒定交流电源与交流电动机之间接入反并联晶闸管作为交流电压控制器，即改变定子电压调速。其工作原理是：同相间两管的触发脉冲应互差1800，三相间的同方向晶闸管的触发脉冲要互差120，通过调节控制角α，改变输出电压来实现调速的目的，这是一种比较经济的调速方法。

TVC

TVC

图1 TVC 交流调压调速电路图 图2 带电流转速负反馈闭环调速系统 由于开环调速的机械特性较电机固有特性软，静差率较大，为提高调速系统的动静态指标，一般采用电流转速双闭环控制系统。本实验系统为晶闸管电流转速双闭环调压调速系统，其主回路由三相晶闸管调压器TVC 、三相变压器组TI 和三相绕线式异步电动机M 组成。控制系统由速度调节器ASR 、电流调节器ACR ，速度变换器FBS 、触发装置GT 、脉冲放大器MF 等组成。图2所示为带转速负反馈闭环调速系统原理图。图中，转速反馈信号取自异步电动机轴上联接的测速发电机。

三、实验设备和仪器

1．MCL 系列教学实验台主控制屏；

2．MCL －11挂箱；

3．MCL －18组件；

4．MCL －33挂箱；

5．电机导轨；

6．绕线式异步电动机；

7．双踪示波器；

8．万用表；

四、实验内容

l ．控制单元及系统调试。

2．测定转速开环调压调速系统的静特性。

3．测定转速闭环调压调速系统的静特性。

4．测定转速闭环调压调速系统的动态特性。

五、注意事项

1．按入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7 F ）。

2．测取静特性时，须注意电流不许超过电机的额定值（0.55A ）。

3．三相主电源连线时需注意，不可换错相序。逆变变压器采用MEL-03三相芯式变压器的高压绕组和中压绕组，注意不可接错。

4．电源开关闭合时，过流保护、过压保护的发光三极管可能会亮，只需按下对应的复位开关SBl 、SB2即可正常工作。

5．系统开环连接时，不允许突加给定信号Ug 起动电机。

6．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。

7．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。

8．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。

9．绕线式异步电动机：Pn ＝100w ，Un ＝220v ，In ＝0.55A ，n n ＝1420r/min，Mn ＝0.68，Y 接。

六、实验方法

⒈ 移相触发电路的调试（主电路未通电）

1) 按图3接线，将MCL-18 左上角的G （给定）输出Ug 直接接至MCL －33的移

项控制电压Uct ；将MCL-18的低压电源-15v 、+15v和0v 对应接到MCL －33的低压直流电源输入的-15v 、+15v和0v ；

图3 触发电路电路连接图

2) 将MCL-18上的给定开关S2拨到接地位置（即Uct=0），调节MCL-33上的偏移

电压Ub ，使Uct=0时，α接近1500。

3) 将MCL-18上的给定开关S2向上闭合，适当增加给定Ug 的正电压输出（S1向

上闭合），用示波器观察MCL －33面板上的双脉冲观察孔，应有间隔均匀，幅值相同的双脉冲；

4) 将MCL －33面板上的U blf 接地，正组触发脉冲的六个键开关“接通”，观察正桥

晶闸管的触发脉冲是否正常（应有幅值为1v ～2v 的双脉冲）。

5) 调节MCL-18的Ug ，三相交流调压输出 的任意两路接一电阻负载（MCL －11挂

箱），放在阻值最大位置，用示波器观察输出的电压波形。当给定电压Ug 超过某一值时，U 的波形接近正弦波时，一般可确定移相控制电压的最大允许值Umax ，即Ug 的允许调节范围为0—Umax 。记下此时的Ug 电压值，称之为Umax 。

图4 偏移电压调节 图5晶闸管正桥选择

2．控制单元调试

a ．ASR 、ACR 调节器的正负限幅

1）按照图6对MCL-18接线；在第3步骤中的其他电路接线不需要拆！

2）DZS （零速封锁器）的开关拨向“解除”；

3）将MCL-18中的“G （给定）”区域中的S1拨向“正给定”、S2拨向“±给定”；

4）调节MCL-18中的“G （给定）”区域中的RP1，使电压给定为+６V ；

5）调节ASR 的RP2电位器，把ASR 的“３”孔电位限制到-5V ；

注：如果不能达到-5V ，则顺时针调节ASR 中的RP3或RP4电位器。

6）调节ACR 的RP2电位器，把ACR 的“7”孔电位限制到-5V ；

注：如果不能达到-5V ，则顺时针调节ACR 中的RP3或RP4电位器。

7）将MCL-18中的“G （给定）”区域中的S1拨向“负给定”、S2拨向“±给定”；

8）调节MCL-18中的“G （给定）”区域中的RP2，使电压给定为-６V ；

9）调节ASR 的RP1电位器，把ASR 的“３”孔电位限制到+5V；

注：如果不能达到+5V，则顺时针调节ASR 中的RP3或RP4电位器。

10）调节ACR 的RP1电位器，把ACR 的“7”孔电位限制到+5V；

注：如果不能达到+5V，则顺时针调节ACR 中的RP3或RP4电位器。

11）调节MCL-18中的“G （给定）”区域中的电位器RP1，使电压给定为0V ；

12）调节MCL-18中的“G （给定）”区域中的电位器RP2，使电压给定为0V ；

图6

3．系统开环工作机械特性测定

1) 按图7接线，G （给定）直接加至Uct ，且Ug 调至零。电机转子回路接入每相10Ω左

右的三相电阻。

2) 三相调压器逆时针调到底，合上主控制屏的绿色按钮开关，调节三相调压器的输出，

使Uuv 、Uvw 、Uwu=230v。

图7 开环特性测试和速度反馈系数调节

3) 缓慢调节MCL-18的给定电压Ug ，使电机空载转速达到1420r/min，此时调节FBS 中

的RP 电位器，使3端的电压值为+5v（或者-5v ，这个由转速决定）。

图8 速度反馈系数

4) 将测控机中的加载旋转按钮逆时针旋转到底，并调节显示为零。然后打开3A 开关，

从零开始逐渐加载，直至电机相电流为0.55A 。

5) 在空载至额定负载的范同内测取7～8点，读取测功机输出转矩M ，以及被测电动机

转速n 。

6) 逐渐减小负载，直至空载；减小电压给定，直至零幅，此时电机停转；逐渐减小三相电源电压，直至零幅，并关断电源开关。

4．闭环系统调试

1) 按图9接线，转子回路仍串每相10欧姆电阻。

图9 系统双闭环链接图

2) 将DZS （零速封锁器）的扭子开关扳向“封锁”。

3) 将ASR ，ACR 的反馈系数RP3都逆时针调到最小。

4) 逐渐加给定Ug 至5V ，调节FBS 的反馈电位器，使电机空载转速达1420转/分，观察

电机运行是否正常。

5) 调节ASR,ACR 的外接电容及放大倍数调节器，用慢扫描示波器观察突加给定的动态

波形，确定较佳的调节器参数。

5．双闭环调压调速系统静特性的测定

调节给定电压U G ，使电机空载转速n 0＝1300转／分，调节测功机加载旋钮，在空载至额定负载的范同内测取7～8点，读取测功机输出转矩M 以及被测电动机转速n 。

6．系统动态特性的测定

用慢扫描示波器观察并用示波器记录：

1) 突加给定起动电机时的转速n ，定子电流i 及ASR 输出U gi 的动态波形。

2) 电机稳定运行时，突加，突减负载时的n ，I ，U gi 的动态波形。

7．实验报告

1) 根据实验数据，画出开环，闭环系统静特性，并进行比较。

2) 根据动态波形，分析系统的动态过程。