一、實訓目的
(1) 了解單閉環直流調速系統的原理、組成及各主要單元部件的原理。
(2) 掌握單閉環直流調速系統的調試方法及電流截止負反饋的整定。
(3) 加深理解轉速負反饋在系統中的作用。
(4) 能對一些常見故障進行分析與處理。
二、實訓所需掛件及附件
| 序號 | 型 號 | 備 注 |
| 1 | GDQ01電源控制屏 | |
| 2 | DK03晶閘管主電路 | |
| 3 | DK04三相晶閘管觸發電路 | |
| 4 | DK06 電機調速控制電路I | |
| 5 | DQ29-2 可調電阻器 | |
| 6 | DQ03-1電機導軌﹑測速系統及數顯轉速表 | |
| 7 | DQ07-1 直流發電機 | |
| 8 | DQ09 直流并勵電動機 | |
| 9 | 慢掃描示波器 | 自備 |
| 10 | 萬用表 | 自備 |
三、實訓線路及原理
圖4-2帶電流截止負反饋的轉速單閉環直流調速系統（Ld=200mH，R=2250Ω）
轉速單閉環直流調速系統是將反映轉速變化的電壓信號作為反饋信號，經“速度變換”后接到“電流調節器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較，經放大后，得到移相控制電壓UCt，用作控制整流橋的“觸發電路”，觸發脈沖經功率放大后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變“三相全控整流”的輸出電壓，這就構成了速度負反饋閉環系統。電機的轉速隨給定電壓變化，電機最高轉速由“電流調節器”的輸出限幅所決定。在本系統中 “電流調節器”可采用PI（比例積分）調節器或者P（比例）調節器，當采用P（比例）調節器時屬于有靜差調速系統，增加“調節器Ⅱ”的比例放大系數即可提高系統的靜特性硬度。為了防止在啟動和運行過程過程中出現過大的電流沖擊，系統引入了電流截止負反饋。由“電流反饋與過流保護（FBC+FA）”取出與電流成正比的電壓信號（FBC+FA的“2”端），當電樞電流超過一定值時，將“電流調節器”的“5”端穩壓管擊穿，送出電流反饋信號進入“電流調節器”進行綜合調節，以限制電流不超過其允許的最大值。
四、實訓內容
(1) 三相晶閘管觸發電路的調試。
(2) 測定和比較直流電動機開環機械特性和轉速單閉環直流調速系統的靜特性。
(3) 整定電流截止負反饋的轉折點，并檢驗電流負反饋效應。用慢掃描示波器觀察和記錄系統加入電流截止負反饋后，突加給定啟動時電流Id和轉速n的波形。
五、實訓方法
(1) DK03和DK04上的“觸發電路”調試見第三章實驗七。
(2) 直流電機開環機械特性的測定
① 按圖4-2分別將主回路和控制回路接好線。DK04上的移相控制電壓Uct由DK06掛件上的“給定”輸出Ug直接接入，直流發電機接負載電阻R（R接2250Ω：將兩個900Ω并聯之后與兩個900Ω串聯），Ld用DK03上200mH，將給定的輸出調到零。
② 先閉合勵磁電源開關，按下GDQ01“電源控制屏”啟動按鈕，使主電路輸出三相交流電源，然后從零開始逐漸增加“給定”電壓Ug，使電動機轉速慢慢升高并使轉速 n 達到1200r/min。
③ 改變負載電阻R的阻值，使電機的電樞電流從額定電流Ied直至空載，測量并記錄數據于下表：
| n（r/min） | |||||||
| Id（A） |
①移相控制電壓Uct調節范圍的確定
直接將DK06“給定”電壓Ug接入DK04移相控制電壓Uct的輸入端，”三相全控整流”輸出接電阻負載R，用示波器觀察Ud的波形。當正給定電壓Ug由零調大時，Ud將隨給定電壓的增大而增大，當Ug超過某一數值Ug＇時，Ud的波形會出現缺相的現象，這時Ud反而隨Ug的增大而減小。一般可確定移相控制電壓的最大允許值Uctmax=0.9Ug＇，即Ug的允許調節范圍為0～Uctmax。如果我們把給定輸出限幅定為Uctmax的話，則“三相全控整流”輸出范圍就被限定，不會工作到極限值狀態，保證六個晶閘管可靠工作。記錄Ug＇于下表中：
| Ug＇（V） | |
| Uctmax=0.9Ug＇（V） |
② 調節器的調零
將DK06中“調節器Ⅱ”所有輸入端接地，用導線將“9”、“10”短接，使“調節器Ⅱ”成為P (比例)調節器。調節面板上的調零電位器RP3，用萬用表的毫伏檔測量“調節器Ⅱ”的“11”端，使調節器的輸出電壓盡可能接近于零。
③ 調節器正、負限幅值的調整
把“調節器Ⅱ”的“9”、“10”端短接線去掉，此時調節器Ⅱ成為PI (比例積分)調節器，然后將DK06掛件上的給定輸出端接到調節器Ⅱ的“4”端，當加一定的正給定時，調整負限幅電位器RP2，使“調節器Ⅱ”的輸出電壓為最小值，當調節器輸入端加負給定時，調整正限幅電位器RP1，使之輸出正限幅值為Uctmax。
④ 轉速反饋系數的整定
直接將“給定”電壓Ug接DK04的“移相控制電壓Uct”的輸入端，“三相全控整流”電路接直流電動機負載，Ld用DK03上的200mH，輸出給定調到零。
打開勵磁電源開關，按下啟動按鈕，從零逐漸增加給定，使電機提速到n =150Or/min，調節“速度變換”上轉速反饋電位器RP1，使得該轉速時反饋電壓Ufn=+6V，這時的轉速反饋系數α =Ufn/n =0.004V/(r/min)。
(4) 轉速負反饋單閉環直流調速系統調試及閉環靜特性的測定。
① 按圖4-2接線（電流變換器的電流反饋輸出端“2”不要接），在本實驗中，DK06的“給定”電壓Ug為負給定，轉速反饋電壓為正值，將“調節器Ⅱ”接成PI（比例積分）調節器。直流發電機接負載電阻R（R接2250Ω：將兩個900Ω并聯之后與兩個900Ω串聯），Ld用DK03上200mH，給定輸出調到零。
② 直流發電機先輕載，從零開始逐漸調大“給定”電壓Ug，使電動機的轉速接近n=l200r/min。
③ 由小到大調節直流發電機負載I，測出電動機的電樞電流Id和電機的轉速n，直至Id=Ied，即可測出系統靜態特性曲線n =f(Id)。
| n（r/min） | |||||||
| Id（A） |
三相220V交流電A相，B相，C相經過DK06上的“電流互感器”對應連接到DK03上的主電路輸入，電流變換器的輸出“TA1、TA2、TA3”無需接（內部已接到電路板），把電流變換器的電流反饋輸出端“2”接到“調節器Ⅱ”的輸入端“5”，從零開始逐漸調大“給定”電壓Ug，使電動機的轉速接近n=l200r/min；由小到大調節直流發電機負載I，使主回路電流升至1A。調整電流反饋單元（FBC+FA）中的電流反饋電位器RP1，使電流反饋電壓“If”逐漸升高直至將“調節器Ⅱ”的輸入端“5”連接的穩壓管擊穿，此時電動機的轉速會明顯降低，說明電流截止負反饋環節已經起作用。IN即為截止電流。停機后可突加給定啟動電動機。
① 動態波形的觀察。先調節好給定電壓Ug，使電動機在某一轉速下運行，斷開給定電壓Ug的開關S2。然后突然合上S2 ，即突加給定啟動電動機，用慢掃描示波器觀察和記錄系統加入電流截止負反饋后的電流Id和轉速n的動態波形曲線。
② 測定挖土機特性。具有電流截止負反饋環節的轉速負反饋單閉環直流調速系統的靜特性是挖土機特性，其測定方法如下：逐漸增加給定Ug，使電動機轉速接近n=l200r/min，由小到大調節直流發電機負載I，使主回路電流升至1A，記錄額定工作點的數據。然后繼續改變負載R使電流超過截止電流，轉速下降到接近于零為止。記錄幾組轉速和電流的數據，可畫出挖土機特性。
| n（r/min） | |||||||
| Id（A） |
(1) 根據實驗數據，畫出直流電動機開環機械特性。
(2) 根據實驗數據，畫出轉速單閉環直流調速系統的閉環靜特性。
(3) 計算并比較機械特性和靜特性的靜差率S。
七、注意事項
(1) 電機啟動前，應先加上電動機的勵磁，才能使電機啟動。
(2) 在系統未加入電流截止負反饋環節時，不允許突加給定，以免產生過大的沖擊電流，使過流保護動作，實訓無法進行。
(3) 通電實驗時，可先用電阻作為整流橋的負載，待確定電路能正常工作后，再換成電動機作為負載。
(4) 在連接反饋信號時，給定信號的極性必須與反饋信號的極性相反，確保為負反饋，否則會造成失控。
(5) 直流電動機的電樞電流不要超過額定值使用，轉速也不要超過1.2倍的額定值。以免影響電機的使用壽命，或發生意外。
(6) DK04掛件上的“給定”、DK06之間不共地，所以實訓時須短接DK04與DK06的地。