1、交直流调速系统交直流调速系统 -直流调速直流调速任务六任务六 煤矿副提绞车双闭环直流调速系统维修与调试煤矿副提绞车双闭环直流调速系统维修与调试一、学习目标一、学习目标1能掌握双闭环直流调速系统的优点。2能掌握双闭环直流调速系统的组成及工作过程。3能独立完成双闭环直流调速系统的接线。4能独立完成双闭环直流调速系统维修调试操作。二、学习情境描述二、学习情境描述双河煤矿副提绞车原来由交流电动机拖动，由于调速范围窄、系统稳定性差等缺点，现改为直流电动机拖动，为提高稳定性，采用转速、电流双闭环直流调速系统，现学校委托电气工程系完成这项任务，要求在一周内交付使用。学习活动1 明确任务学习活动2 学习相关知
2、识学习活动3 制定工作计划学习活动4 任务实施学习活动5 总结评价任务三 煤矿副提绞车双闭环直流调速系统维修与调试工作情景描述工作情景描述 在单闭环调速系统，转速调节器采用PI调节器后不仅能够保证动态稳定，而且可以消除静态误差，另外通过引入电流截止负反馈，还能限制电流冲击。但是，系统的动态性能还是不能令人满意，因为这种单闭环调速系统不能在充分利用直流电动机过载能力的条件下获得快速响应，对扰动的抑制能力也较差，因此其应用范围受到一定的限制。转速、电流双闭环调速系统，把转速、电流分开控制，设置转速、电流两个调节器，具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。学习活动学习活动1 明确工作任务明确工作任务 双
3、闭环直流调速系统是在单闭环调速系统的基础上，增加电流负反馈，构成双闭环控制系统。本任务以煤矿副提绞车双闭环直流调速系统维修与调试为例，学习转速、电流双闭环直流调速系统。引导问题引导问题1、为什么应用双闭环直流调速控制系统？2、双闭环包括哪两个环？资料咨询资料咨询本活动讨论的转速、电流双闭环调速系统，把转速、电流分开控制，因而设置转速、电流两个调节器，并以外环转速调节器的输出作为内环电流调节器的给定，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。这种双环系统与单环系统相比，具有动态响应快、抗干扰能力强等优点，是自动调速系统的一种基本形式。返回学习活动学习活动2 2 相关知识学习相关知识学习一、双闭环直流调
4、速系统一、双闭环直流调速系统（一）引导问题（一）引导问题1、转速、电流双闭环直流调速系统的组成？2、ASR、ACR各代表什么意义？3、双闭环直流调速系统的反馈采用的是正反馈还是负反馈？4、转速调节器和电流调节器的输入和输出分别是什么？MLTGUct图6-1 双闭环直流调速系统原理图RP2UgdUfnUfiASRACR 该系统由转速给定、速度反馈装置、电流反馈装置、速度调节器、电流调节器、触发电路、可控整流电路、电动机发动机机组组成。图5-20 电流互感器二次输出端图5-21 电流变换器（二）相关资料（二）相关资料1、转速、电流双闭环直流调速系统的应用在电动机最大电流（转矩）受限的条件下，希望充
5、分利用电动机的允许过载能力，最好是在过渡过程中，始终保持电流（转矩）为允许的最大值，是电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳态转速后，又让电流立即降低下来，使电动机的转矩马上与负载转矩相平衡，从而转入稳态运行。2、转速、电流双闭环直流调速系统的组成由图6-1可知，该系统由转速给定、速度反馈装置、电流反馈装置、速度调节器、电流调节器、触发电路、可控整流电路、电动机发动机机组组成。速度调节器和电流调节器采用PI调节，在稳态时输入偏差信号为零，即给定信号与反馈信号的差值为零，属无静差调节。为了使转速、电流双闭环直流调速系统具有良好的静、动态性能，电流、转速两个调节器一般采用PI调节器，且均采用
6、负反馈。考虑触发装置的控制电压为正电压，运算放大器又具有倒相作用，图中标出了相应信号的实际极性。速度调节器的输入为转速给定信号Ugd和转速反馈信号Ufn，比较后的偏差信号U=Ugd-Ufn。速度调节器的输出作为电流给定信号Ugi，与电流反馈信号比较后得偏差信号Ui=Ugi-Ufi。其电流调节器的输出信号Uct为触发移相电路的控制信号。（三）技能训练（三）技能训练 1、实训器材 （1）实训操作台：THPDC1型电力电子及电气传动实训装置2台。2、实训内容（1）在实训台上找出主路中的电流互感器，并且找出电流互感器的二次输出端TA1、TA2、TA3，如图6-4。（2）在实训台上找出电流负反馈上整流电
7、路，找出电流负反馈的输入端TA1、TA2、TA3，电流负反馈的输出端3，如图6-5。（3）完成电源线路上的电流互感器二次输出TA1、TA2、TA3到电流负反馈整流电路的输入端TA1、TA2、TA3。（4）完成调节器的输出端7到调节器的输入端Ugi的连线。（5）完成电流负反馈整流输出端3到调节器的输入端2的连线。（6）完成调节器的输出端11到移相控制电压Uct的连线。3、送电程序操作电动机运行后，调节给定电压旋钮，观察转速表变化，观察电压表、电流表的变化，分析为什么。4、停电程序操作先把给定电压旋钮逆时针旋到底，看转速表值、电压表值、电流表值，分析为什么。图6-4 电流互感器二次输出端图6-5
8、电流变换器评价内容分值评分自我评价小组评价教师评价能分析常见故障原因30 能对常见故障进行检修30 安全意识10 团结协作10 自主学习能力10 语言表达能力10 合计 （四）评价标准（四）评价标准二、双闭环直流调速系统的调节过程分析二、双闭环直流调速系统的调节过程分析（一）引导问题（一）引导问题 1、双闭环直流调速系统的启动过程分几个阶段？2、在第阶段电流是怎样变化的？Id=？时电动机开始转动？3、在第阶段哪个调节器在起调节作用？4、在第阶段电流是怎样变化？转速怎样变化？ttInn0OOIdId1Idmt1t2t3t4图6-7 双闭环直流调速系统启动时的转速和电流的波形（二）相关资料（二）相
9、关资料为了使系统在启、制动的动态过程中，在最大电流约束条件下，获得直流电动机最佳速度调节过程，根据自控原理的提示，对那些希望获得最佳控制的物理量也实行负反馈控制。转速、电流双闭环直流调速系统可以较好地提高动态稳定性，因此，可以对电动机的转速及电枢电流都进行负反馈。三、双闭环直流调速系统调试三、双闭环直流调速系统调试（一）引导问题（一）引导问题1、双闭环系统调试主要内容和步骤有哪些？2、双闭环系统调试主要注意事项？（二）相关资料双闭环系统调试主要内容和步骤1、调试前的检查根据电气图纸，检查主电路各部件及控制电路各部件间的连线是否正确，线头标号是否符合图纸要求，连接点是否牢固，焊接点是否有虚焊，连
10、接导线规格是否符合要求，接插件的接触是否良好等。2、继电控制电路的通电调试 取下各插接板，然后通电，检查继电器的工作状态和控制顺序等，用万用表查验电源是否通过变压器和控制触头送到了整流电路的输入端。3、系统开环调试（带电阻性负载）（1）控制电源测试：插上电源板，用万用表校验送至其所供各处电源电压是否正确，电压值是否符合要求。（2）触发脉冲检测：插入触发板，调节斜率值，使其为6V左右。调节初相位角，在感性负载时，初始相位原在=90位置，调节Up，使得Ud在给定最大时能达到300V，给定为0时，Ud=0。（3）调节板的测试：插上调节板，将调节板处于开环位置。（4）反馈极性的测定：从零逐渐增加给定电
11、压，Ud应从0300变化，将Ud调节到额定电压220V，用万用表电压档测量W2电位器的中间点（对L），看其极性是否为正，如正则正确，将电压值调为最大。断开电源，将电机励磁，电枢接好，测速发电机接好，接通电源，接通主电路，给定回路，缓慢调节给定电位器，增加给定电压，电机从零速逐渐上升，调到某一转速，用万用表电压档测量电位器W1的中间点，看其值是否为负极性，将电压值调为最大。4系统闭环调试（带电机负载）（1）将调节板K1跳线置于闭环位置。（2）接通系统电源，缓慢增加给定电压，由于设计原因，电机转速不会达到额定值。此时，调节W1电位器，减小转速反馈系数，使系统达到电机额定转速。（此时Ud=220V左
12、右）。速度环ASR即调好。（3）去掉电机励磁，使电机堵转（电机加励磁时，转矩很大，不容易堵住）。缓慢调节W2，使电枢电流为电机额定电流的1.52倍，本系统调为截流值为1.8A左右。电流环即调好。（4）过电流的整定。电机堵转，将W4调为反馈最弱（逆时针旋到头），稍微给一点。调节W2使电枢电流为额定电流的22.5倍，本系统取2.5A左右，调节W4使系统保护，Ud=0V，延时后主电路断开，故障灯亮。（5）重复（3）的工作，将系统调为正常值（Id=1.8A）。（三）技能训练（三）技能训练 1、实训器材 （1）实训操作台：DSC32直流调速（调压）实训控制柜3台。2、实训内容（1）对调速柜进行调试，写出
13、调试报告。评价内容分值评分自我评价小组评价教师评价能分析常见故障原因30 能对常见故障进行检修30 安全意识10 团结协作10 自主学习能力10 语言表达能力10 合计 （四）评价标准（四）评价标准四、直流调速系统故障检修四、直流调速系统故障检修（一）引导问题（一）引导问题1、电动机转速过高，分析原因？如何检修？2、电动机转速快慢不均匀，分析原因？如何检修？3、转速周期性快慢变化，分析原因？如何检修？4、起动电流过大，电动机发热，分析原因？如何检修？MLTGUct图6-1 双闭环直流调速系统原理图RP2UgdUfnUfiASRACR 该系统由转速给定、速度反馈装置、电流反馈装置、速度调节器、电
14、流调节器、触发电路、可控整流电路、电动机发动机机组组成。序号故障现象故障原因检修方法1电动机转速过高速度反馈信号线断或电动机励磁弱检查速度反馈信号及电路元器件、检查电动机励磁回路2 电动机转速快慢不均匀给定电压不稳，速度反馈信号时有时无，测速发电机有故障，有干扰信号检查给定电位器及其电源、检查测速发电机机械连接，电刷等部位、控制及反馈信号线远离干扰源（如强电流传输线），或加以屏蔽等3转速周期性快慢变化系统产生震荡，一是由于系统的超调引起的，二是由于放大器产生自激振荡引起的减小速度反馈信号、减小放大器的放大倍数4起动电流过大，电动机发热截止电流限幅值过大重新调整电流截止限幅值（二）相关资料（二）
15、相关资料（三）技能训练三）技能训练 1、实训器材（1）实训操作台：DSC32直流调速（调压）实训控制柜3台。2、实训内容（1）对调速柜进行调试，对调试中出现的故障进行检修，写出调试检修报告。评价内容分值评分自我评价小组评价教师评价能分析常见故障原因30 能对常见故障进行检修30 安全意识10 团结协作10 自主学习能力10 语言表达能力10 合计 （四）评价标准（四）评价标准返回学习活动学习活动3 制定工作计划制定工作计划一、制定工作计划一、制定工作计划1、列出任务完成时间表2、制定工作项目组织措施制定出项目负责人、安全负责人、质量验收负责人。3、制定出工作项目人员分工。二、画出双河煤矿副提绞
16、车双闭环直流调速系统结构框图二、画出双河煤矿副提绞车双闭环直流调速系统结构框图我们在学习活动2中，学习了双闭环直流调速系统的组成，参考明确任务中给出的图纸，画出双河煤矿副提绞车双闭环直流调速系统结构框图。序号名称规格型号数量备注 三、列出材料计划清单三、列出材料计划清单根据你设计的电路图，列出所需材料清单。返回学习活动学习活动4 4 任务实施任务实施一、安全技术措施一、安全技术措施1、变压器、电动机在投入运行前要进行外观检查，各部结构没有缺陷。2、变压器、电动机投入使用运行前必须进行各种绝缘测试。绝缘等级符合要求，方可使用。3、停送电联系必须是专人负责，任何人无权下令停送电。4、停电后，必须认
17、真执行验电、放电，并做好三相短路接地措施。5、各部分电路必须有过电压、过电流、短路保护措施。6、电器元件在使用前必须进行测试，技术参数符合技术要求，方可使用。二、工艺要求二、工艺要求1、元器件布置要合理。2、电路连线工艺要美观，走线横平竖起，尽量减少跨线。3、截面大的电缆对接要用专用的接线装置。4、测速发电机与直流电动机轴的同心度不能超过安装要求。三、技术规范三、技术规范1、主电路输出的直流电压要满足现场工艺要求。2、触发电路控制角控制在0-30度之间。3、整流变压器和控制变压器二次测输出电压波动不能超过5%。4、励磁电流必须是额定值，不能出现波动。5、直流稳压电源输出的15V、24V必须是恒
18、定值。6、调试前应将给定调节电位器调至最小，逐渐加大给定电压。7、直流测速发电机输出的反馈电压范围调节符合要求。8、转速反馈量和电流反馈量的调节应符合系统的运行参数。四、任务实施四、任务实施1、按直流电机双闭环调速系统原理图正确连接各单元，并检查线路。2、继电控制电路的检查。4、电源板、触发板、隔离板、调节板调试。5、开环调试。6、闭环调试。7、系统保护环节调试，完毕后切断电源。8、对调试过程中出现的故障进行排除。检修步骤过程记录观察到的故障现象 分析故障现象原因 确定故障范围，找到故障点 排除故障五、故障检查修复记录五、故障检查修复记录评价内容分值评分自我评价小组评价教师评价能正确连接各单元
19、20 能进行继电控制电路的检查4、电源板、触发板调试20 能进行电源板、触发板、隔离板、调节板调调试20 能进行闭开环系统运行调试10 出现故障正常排除10 遵守安全文明生产规程10 施工完成后认真清理现场10 合计 六、评价标准六、评价标准返回评价项目评价内容评价标准评价主体自我 同学教师职业素养安全意识责任意识A作风严谨、自觉遵守纪律、出色完成任务B能够遵守规章制度，较好完成工作任务C遵守规章制度，没完成工作任务D不遵守规章制度，没完成工作任务 学习态度A积极参与学习活动，全勤B缺勤达到任务总学时的10%C缺勤达到任务总学时的20%D缺勤达到任务总学时的30%团队合作A与同学协作融洽，团队
20、合作意识强B与同学能沟通，协同工作能力较强C与同学能沟通，协同工作能力一般D与同学沟通困难，协同工作能力较差 学习活动学习活动5 总结评价总结评价评价项目评价内容评价标准评价主体自我同学教师专业能力学习活动1明确任务A学习活动评价成绩为90100分B学习活动评价成绩为75089分C学习活动评价成绩为6074分D学习活动评价成绩为059分 学习活动2学习相关知识A学习活动评价成绩为90100分B学习活动评价成绩为75089分C学习活动评价成绩为6074分D学习活动评价成绩为059分 学习活动3制定工作计划A学习活动评价成绩为90100分B学习活动评价成绩为75089分C学习活动评价成绩为6074
21、分D学习活动评价成绩为059分 学习活动4任务实施A学习活动评价成绩为90100分B学习活动评价成绩为75089分C学习活动评价成绩为6074分D学习活动评价成绩为059分 创新能力 学习过程中提出具有创新性、可行性的建议加分班级 姓名 综合评价等级学习活动学习活动5 总结评价总结评价返回总结评价总结评价1、双闭环指的是那两个闭环，用几个调节器，分别是比例还是比例积分调节器。2、双闭环调速系统的组成。3、速度调节器电流调节器的输入、输出各是什么。4、双闭环调速较单闭环调速的优点。5、故障分析（1）电动机转速过高。（2）起动电流过大，电动机发热。实操考试评分标准：项目内容配分评分标准扣分得分 接线10分1、接线正确 每漏或接错一根线扣2分2、工艺美观 连接导线杂乱扣2分 运行5分1、起动操作顺序 起动操作顺序不正确扣3分2、停止操作顺序 停止操作顺序不正确扣3分答辩5分答错一题 扣3分 安全操作1、仪器设备完好无损 损坏仪器设备从总分扣5分2、安全规范无事故发生 违反操作安全扣510分 发生事故取消考试资格合计20分时间要求10分钟强调：随意下地走动一次扣2分 大声喧哗、打闹一次扣2分
