電力拖動實驗報告

學生實驗報告課程名稱：電力拖動基礎實驗教師：實驗室名稱：教學單位：電氣信息工程學院專業(yè)：電氣班級：091姓名：學號：實驗日期：201*.5.4實驗成績：批閱教師：日期：一、實驗項目名稱：電力拖動繼電接觸控制實驗二、實驗目的：1、通過對三相異步電動機點動控制、自鎖控制線路、正反轉控制線路、工作臺自動往返循環(huán)控制線路、各種不同順序控制線路、兩地控制線路的實際安裝接線，掌握由電氣原理圖變換成安裝接線圖的知識。2、通過實驗進一步加深理解點動控制和自鎖控制的特點以及在機床控制。3、掌握三相異步電動機正反轉的原理和方法。4、掌握手動控制正反轉控制、接觸器聯(lián)鎖正反轉、按鈕聯(lián)鎖正反轉控制及按鈕和接觸器雙重聯(lián)鎖正反轉控制線路的不同接法，并熟悉在操作過程中有哪些不同之處。5、掌握行程控制中行程開關的作用、以及在機床電路中的應用。6、掌握兩地控制的特點，使學生對機床控制中兩地控制有感性的認識。三、實驗設備及配套軟件：DDSZ-1型電機及電氣技術試驗裝置三相鼠籠異步電動機（DJ24）繼電接觸控制（一）（DJ61-2）繼電接觸控制（二）（DJ62-2）四、實驗內容：實驗前要檢查控制屏左側端面上的調壓器旋鈕須在零位。開啟“電源總開關”，按下啟動按鈕，旋轉調壓器旋鈕將三相交流電源輸出端U、V、W的線電壓調到220V。再按下控制屏上的“關”按鈕以切斷三相交流電源。以后在實驗接線之前都應如此。1、三相異步電動機既可點動又可自鎖控制線路如圖13①FU為過電流保護用（電流過大FU熔斷器斷路），F(xiàn)R1過熱保護用（電路過熱開關FR1斷開，則電動機停止工作），Q1電源總開關②接通Q1，按下SB2，KM1線圈得電，則KM1常開主開關閉合，電動機轉，同時KM1常開輔佐開光閉合，當SB2斷開，KM1線圈繼續(xù)得電，達到自鎖控制。③按下SB3，常開開光閉合，KM1線圈繼續(xù)得電，常閉開光斷開，自鎖支路斷開，松開SB3，則KM1線圈斷電，電機停止轉動。達到點動控制。④按下SB2,后松開，控制電路自鎖，按下SB1，常閉斷開，控制電路失電，KM1線圈斷電，電機停止轉動。2、按鈕和接觸器雙重聯(lián)鎖正反轉控制線路：①按下SB1，閉合，斷開，KM1線圈支路通電，KM2線圈支路斷路，閉合，KM1控制支路自鎖，同時斷開，這樣即使按下SB2，KM2線圈支路依然斷路，避免電機電源線路短路。電機正轉。松開SB1。②按下SB2，斷開，KM1線圈支路斷電，自鎖消除，恢復閉合，KM2線圈支路通電，支路自鎖，電機反轉。松開SB2.③按下SB3，總控制電路斷電，電機停止轉動。3、工作臺自動往返循環(huán)控制線路①按下SB1（后松開），閉合，KM1線圈支路通電，KM2線圈支路斷路，閉合，KM1控制支路自鎖，同時斷開（保護電機電源電路短路），電機正轉，工作臺向左運動。若按下ST3，斷開，KM1線圈支路斷電，控制工作臺左移時電機停止轉動。②工作臺左移運動到終點時，工作臺按下ST1，斷開，KM1線圈支路斷電，恢復閉合，閉合，KM2線圈支路通電，支路自鎖，電機反轉，工作臺右移，同時保護開關斷開。按下ST4，可控制停止電機右移運動。學生實驗報告③SB1，SB2為啟動裝置用，啟動后，無控制作用。停止裝置工作開按下SB3,4、三相異步電動機起動順序控制（二）由分開兩控制支路分別控制兩電機，兩支路互不影響各控制電機的啟動和停止，從而實現(xiàn)先后啟動，和先后停止。5、三相異步電動機停止順序控制：按下SB2，SB4，KM1、KM2支路閉合自鎖，兩電機啟動。若先按下SB1，由于KM2線圈通電，閉合，則KM1支路仍閉合導通，即不能控制M1電機停止轉動。只有先按下SB3，KM2線圈斷電，恢復斷開，M2電機停止轉動。再按SB1，由于斷開，則KM1支路斷電，M1電機停止轉動。6、三相異步電動機兩地控制：甲地（SB2，SB3），乙地（SB1,SB4）可同時控制電機的啟動和停止。啟動按鈕為（SB2，SB4），停止按鈕為（SB1，SB3）.五、實驗數(shù)據及結果分析：六、實驗心得繼電器在電機控制電路中起主要作用，利用繼電器可實現(xiàn)控制支路的自鎖，其斷開其他支路，起到保護電機電源電路，還有接通其他支路，使其他支路開關按鈕失效。電機拖動繼電接觸控制實驗是利用實物接線方式控制電機。利用PLC技術可免去接線的麻煩。

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第五章仿真及實驗

第一節(jié)晶閘管直流調速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測定一、實驗目的

1熟悉晶閘管直流調速系統(tǒng)的組成及其基本結構。

2掌握晶閘管直流調速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定方法。二、實驗原理

晶閘管直流調速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流跳水裝置、平波電抗器、電動機-發(fā)電機組等組成。在本實驗中，整流裝置的主電路喂三相橋式電路，控制電路可直接由給定電壓Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓Ua。改變Ug的大小即可改變控制角a，從而獲得可調的直流電壓，以滿足實驗要求。實驗系統(tǒng)的組成原理如圖5.1所示。

三．實驗內容

1測定晶閘管直流調速系統(tǒng)主電路總電阻值R。2測定晶閘管直流系統(tǒng)電路電感值L..

3測定直流電機-直流發(fā)電機-測速發(fā)電機的飛輪慣量GD的平方。4測定晶閘管直流調速系統(tǒng)主電路電磁時間常數(shù)Td。5測定直流電動機電勢常數(shù)Ce和轉矩常數(shù)Cm。6測定晶閘管直流調速系統(tǒng)機電時間常數(shù)Tm。7測定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f（Ue）。8測定測速發(fā)電機特性Utg=f（n）。

四．實驗仿真

晶閘管直流調速系統(tǒng)的原理如圖5.1所示。該系統(tǒng)由給定信號、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機等部分組成。圖5.2勢采用面向電氣原理圖方法構成的晶閘管直流系統(tǒng)的仿真模型。下面介紹各部分建模與參數(shù)設置過程。

1．系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設置

系統(tǒng)的建模包括主電路的建模和控制電路的建模倆部分。1）主電路的建模和參數(shù)設置

由圖5.2可見，開環(huán)直流調速系統(tǒng)的主電路由三相對稱交流電壓器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機等部分組成。由于同步脈沖與晶閘管整流橋是不可分割的兩個環(huán)節(jié)，通常作為一個組合體討論，所以將觸發(fā)器歸到主電路進行建模。

2）三相整流橋時，橋臂數(shù)取3，A，B，C三相交流電源接到整流橋的輸入端，電力電子元件選擇晶閘管，參數(shù)設置的原則是：如果是針對某個具體的變流裝置進行參數(shù)設置，對話框中的Cs,Ron,Ion,Vf應取該裝置中晶閘管元件的實際值；如果是一般情況，不針對某個具體的變流裝置，這些參數(shù)可先取默認值，若仿真結果理想，就可認可這些參數(shù)，這一參數(shù)設置原則對其他原價的參數(shù)設置也是實用的。

3）平波電抗器的建模和參數(shù)設置。

首先從元件模塊組中選取“SeriesRLCBranch”模塊，并將模塊標簽改為“平波電抗器”。然后打開平波電抗器參數(shù)設置對話框，參數(shù)設置如圖5.5所示，平波電抗器的電感值是通過仿真實驗比較后得到的優(yōu)化參數(shù)，

4）直流電動機的建模和參數(shù)設置。

首先從電動機系統(tǒng)模塊組中選取“DCMachine”�？欤�并將模塊標簽改為直流電動機。直流電動機的勵磁繞組“F+-F-”接直流恒頂勵磁電源，勵磁電源可從電源模塊組中選取直流電壓源模塊，并將電壓參數(shù)設置為220V，電樞繞組“A+-A-”經平波電抗器接晶閘管整流橋的輸出，電動機經TL端口接恒轉矩負載，直流電動機的輸出參數(shù)有轉速n，電樞電流Ia勵磁電流It,電磁轉矩Ｔｔ，通過“示波器”模塊可觀察仿真輸出圖形。

進行直流電動機參數(shù)設置時，先雙擊直流電動機圖標，打開直流電動機的參數(shù)對話框，直流電動機的參數(shù)設置如圖５．６所示，其參數(shù)設置的原則與晶閘管整流橋相同。

圖5.5平波電抗器參數(shù)設置

圖５．６直流電動機參數(shù)設置

5）同步脈沖觸發(fā)器的建模和參數(shù)設置。

同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和6脈沖觸發(fā)器兩部分。

根據圖5.1主電路的連接關系，即可建立起如圖5.2所示的主電路仿真模型。圖中觸發(fā)器開關信號為“0”時，開放觸發(fā)器；開關信號為“1”時，封鎖觸發(fā)器。

2）控制電路的建模和參數(shù)設置

晶閘管直流調速系統(tǒng)的控制電路只有一個定環(huán)節(jié)，它從輸入源模塊組中選取“Constant”模塊，并將模塊標簽改為“給定信號”，然后雙擊該模塊圖標，打開參數(shù)設置對話筐，將參數(shù)設置為50rad/s。實際調速時，給定信號是在一定范圍內變化的，讀者可通過仿真實驗，確定給定信號允許的變化范圍。

將主電路和控制電路的仿真模型圖5.1所示系統(tǒng)原理圖的連接關系進行模型連接，即可得到圖5.2所示的晶閘管直流調速系統(tǒng)仿真模型。

2.系統(tǒng)的仿真參數(shù)設置

在MATLAB的模型窗口打開“Simulatiom”菜單，進行“SimulatiomParameters”設置，如圖5.7所示。

圖5.7仿真參數(shù)設置

單擊“SimulatiomParameters”菜單后，得到仿真參數(shù)設置對話框，參數(shù)設置如圖5.8所示。仿真中所選擇的算法為odc23s。由于實際系統(tǒng)的多樣性，不同的系統(tǒng)需要采用不同的仿真算法，到底采用哪一種算法，可通過仿真實驗進行比較選擇。仿真的“Starttime”一般設為0，“Stoptime”根據實際需要而定。

圖5.8仿真參數(shù)設置對話框及參數(shù)設置

3．系統(tǒng)的仿真、仿真結果的輸出及結果分析

當建模和參數(shù)設置完成后，即可開始進行仿真。在MATLAB的模型窗口打開“Simulation”

菜單，單擊“Start”命令后，系統(tǒng)開始仿真，仿真結束后可輸出結果，單擊“示波器”命令后，通過“示波器”模塊觀察仿真輸出圖形，如圖5.9所示，其中圖5.9（a）、（b）、（c）、（d）分別表示直流電動機的電磁轉矩Te曲線、電樞電流Ia曲線、角頻率ω曲線和角頻率與電樞電流Ia的關系曲線曲線。

根據圖5.2的仿真模型，只要在系統(tǒng)模型圖上雙擊“示波器”圖標即可觀察仿真輸出結果，并可對其輸出圖形進行編輯。最終可得編輯后的輸出圖形如圖5.10所示。

（a）直流電動機的電磁轉矩Te曲線

（b）直流電動機的電樞電流Ia曲線

（c）直流電動機的角頻率ω曲線

（d）直流電動機的角頻率ω與電樞電流Ia的關系曲線曲線

圖5.10顯示的分別是晶閘管直流調速系統(tǒng)的電流曲線和轉速曲線�？梢钥闯觯�這個結果和實際電動機運行的結果相似，系統(tǒng)的建模與仿真時成功的。

圖5.10編輯后的晶閘管直流調速系統(tǒng)的電流曲線和轉速曲線

4.建模與參數(shù)設這的原理和方法

（1）系統(tǒng)建模時，將其分成主電路和控制電路兩部分分別建模。

（2）在進行參數(shù)設置時，晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機等裝置（固有環(huán)節(jié)）的參數(shù)設置原則是：如果針對某個具體的裝置進行參數(shù)設置，則對話框中的有關參數(shù)應該為裝置的實際值。如果不針對某個具體裝置的一般情況，課先去這些裝置的參數(shù)默認值進行仿真。若仿真結果理想，可以認可這些設置的參數(shù)；若結果不理想，則通過仿真實驗，不斷進行西安書優(yōu)化，最后確定其參數(shù)。

（3）給定信號的變化范圍、調節(jié)器的的參數(shù)和反饋檢測環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)（閉環(huán)系統(tǒng)中使用）等可調參數(shù)的設置，其一般方法是通過仿真實驗，不斷進行參數(shù)優(yōu)化。具體方法是分別設置這些參數(shù)的一個較大值個較小值進行仿真，弄清他們對系統(tǒng)性能影響的趨勢，據此逐步將參數(shù)進行優(yōu)化。（4）仿真時間根據實際需要確定，已能夠仿真出完整的波形為前提。

（5）由于實驗系統(tǒng)的多樣性，沒有一種仿真算法是萬能的。不同的系統(tǒng)采用不同仿真算法，到底采用

哪一種算法更好，這需要通過仿真實驗，從仿真能否進行，仿真的速度，仿真的精度等方面進行比較選擇。

上述內容具有一般指導意義，在討論后面各種系統(tǒng)時，遇到類似問題就不再細述。（1）作出實驗所得的各種曲線，計算有關參數(shù)。（2）由Ksf(Ug)特性，分析晶閘管裝置的非線性現(xiàn)象

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