【導(dǎo)讀】工作及取得的研究成果；得其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料；設(shè)計(jì)一個(gè)高壓異步電機(jī)特性測(cè)試微機(jī)控制系統(tǒng)。要求該系統(tǒng)能準(zhǔn)確測(cè)試被試高壓電機(jī)的。各項(xiàng)性能，并能自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成以下工作：。2月21日至3月12日：查閱資料；撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告；熟悉相關(guān)知識(shí)。3月28日至4月9日：畢業(yè)實(shí)習(xí)。

　　

【正文】 載試驗(yàn)的結(jié)果，打印報(bào)表。 數(shù)據(jù)計(jì)算分析 試驗(yàn)時(shí)，用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n1（ r/min） ，并同時(shí)測(cè)量電源的頻率，轉(zhuǎn)差率按式 （ ） 計(jì)算，輸入功率按式 （ ）計(jì)算， 輸出功率按式 （ ）計(jì)算。 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????212n nnS ?? ??????????????????????????????（ ） ???????????? cba PPPP 1111 ??? ???????????????????????????????????????? Xxx IUP ?? 31 ?????????????（ ）???????????????????????????????????????????????????????????????????????12PP?? ????????????????????????????（ ） ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????求出不同負(fù)載點(diǎn)的 效率，作效率曲線 )( 2Pf?? ，然后取負(fù)載上升和下降兩條曲線作為所求的效率曲線。 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的測(cè)量 試驗(yàn)?zāi)康? 為了求得被試電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，從而考核該電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載性能及過載能力。 122 nTP ??p fn ?? 602高壓異步電機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 試驗(yàn)過程 1. 運(yùn)用智能儀表（激光轉(zhuǎn)速計(jì)）測(cè)量轉(zhuǎn)速，讀入計(jì)算機(jī) 2. 最大轉(zhuǎn)矩的測(cè)量： 初始參數(shù)： （ 1）直流電阻測(cè)定已求得換算至基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的電阻值 refR1 （ 2）由空載試驗(yàn)求得的參數(shù)，可得： 空載電流的有功分 量： 300 103 ??? n fwr U PPI 空載電流的無功分量： 20200 rx III ?? （ 3）由堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)求得的參數(shù)，可得： 堵轉(zhuǎn)電流：knkkn UUII ? 堵轉(zhuǎn)功率： 2?????????knkkn UUPP 堵轉(zhuǎn)電流的有功分量：nknkr UPI 3? 堵轉(zhuǎn)電流的無功分量： 22 krknkx III ?? 計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩 rkr IIK 0?? xkx IIH 0?? ???????? ?? HKHr 221 222 HKI k ?? nrefkURIK 1221 ? 由 KHtg ?? 求出 ? 、 2?tg 23 ?tgrUTn? refsfwnm S PPPP ? ??? 1 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)： mt PTcK ?? 式中：對(duì) 10kW 及以上的籠型電機(jī)，取 c=；對(duì)繞線式轉(zhuǎn)子電機(jī)和小于 10kW 的籠型電機(jī)，取 c=。 湖南工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 15 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 高壓試驗(yàn)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 試驗(yàn)用電源對(duì)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)及電機(jī)性能的影響很大，為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，對(duì)試驗(yàn)電源要有一定的要求。試驗(yàn)用交流電源設(shè)備包括電力變壓器、調(diào)壓器、交 流發(fā)電機(jī)組等，它們又可分為單相和三相、電壓固定或可調(diào)、單頻率、多頻率和可調(diào)頻率、工頻、中頻等多種類型。 GB 755 指出試驗(yàn)電源的電壓波形正弦性畸變率應(yīng)不超過 5%，在進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)應(yīng)不超過 %。電壓的負(fù)序分量和零序分量均不超過正序分量的 1%；在進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)，負(fù)序分量不超過正序分量的 %，零序分量的影響予以消除。試驗(yàn)電源的頻率與額定頻率之差應(yīng)在額定頻率的177。 1%范圍內(nèi)。試驗(yàn)電源的額定容量應(yīng)為被試電機(jī)額定功率的 2倍以上，電壓的調(diào)節(jié)范圍應(yīng)為電機(jī)額定電壓的 5%— 130%。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：在 電機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)時(shí)，負(fù)序分量應(yīng)不超過正序分量的 %，零序分量的影響應(yīng)予排除（在三相三線制供電系統(tǒng)不出現(xiàn)零序分量）；其他試驗(yàn)，負(fù)序分量和零序分量均不應(yīng)超過正序分量的 1%。 試驗(yàn)電源 組的選擇 試驗(yàn)電源一般采用直流電動(dòng)機(jī) 同步發(fā)電機(jī)組。調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁可以調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的頻率。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制，可以保證試驗(yàn)電源頻率的穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁可以調(diào)節(jié)輸出電壓，采用電壓負(fù)反饋閉環(huán)控制，可以保證試驗(yàn)電源電壓的穩(wěn)定性。 如果電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，二試驗(yàn)電源的頻率又不需要調(diào)節(jié)，也可采 用同步電動(dòng)機(jī)作為電源機(jī)組的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 1）直接負(fù)載法（ 50Hz 回饋法） 高壓異步電機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 380V 500V/20xxA 電壓 17DP 反饋 6000V K1 K4 K2 K3 N N 11TD 11TF 11ZF 12ZF 12TF 被試機(jī) 陪試機(jī) 圖 41 50Hz回饋法試驗(yàn)電源機(jī)組原理圖 50Hz 回饋法試驗(yàn)電源機(jī)組原理圖： 11TD(電動(dòng) )→ 11TF（發(fā)電）→被試 M（電動(dòng)）→陪試 P（發(fā)電）→ 12TF（電動(dòng)） n=N K1 斷開 ,K K3 閉合 K1 合 17DP→ 11ZF（發(fā)電） 12ZF（發(fā)電） 原理說明： 11TD 通電并網(wǎng)，使得 11TD 處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，經(jīng)連軸器帶動(dòng)同步電機(jī) 11TF轉(zhuǎn)動(dòng)，先不給 11TF 加勵(lì)磁電流。由于 11TD 是異步電動(dòng)機(jī)，剛開始轉(zhuǎn)速不能達(dá)到同步轉(zhuǎn)P M LV 可控 整流 湖南工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 17 速（ f=50HZ），就要通過外界補(bǔ)給 11TF：即經(jīng)過連軸器連接到另一臺(tái)直流電機(jī) 11ZF， 11ZF的電源是由 380V 的三相線路經(jīng) 17DP 整流成直流后再接入電機(jī)， 11ZF 作發(fā)電，先不加勵(lì)磁， 利用剩磁起動(dòng)，再調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流使整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速達(dá)到同步額定轉(zhuǎn)速。此時(shí)再給11TF 加上勵(lì)磁電流，使其工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 發(fā)出來的電再輸送到被試電機(jī) M中，使其工作于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，被試電機(jī)的負(fù)載是利用另外一臺(tái)一模一樣的電機(jī)作為陪試品，被試品和陪試品利用連軸器連接起來，一臺(tái)處于電動(dòng)狀態(tài)，另一臺(tái)就為發(fā)電狀態(tài)，也就是說，此時(shí)陪試電機(jī) P將作為發(fā)電機(jī)用。 P發(fā)出來的電輸送給電機(jī) 12TF， 12TF 處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，電機(jī) 12TF 又經(jīng)連軸器與直流電機(jī) 12ZF 連接起來，使直流電機(jī) 12ZF 處于發(fā)電 機(jī)狀態(tài)，此時(shí)斷開 K1， KK3 合上，電機(jī) 12ZF 與電機(jī) 11ZF 連接成功，由電機(jī) 12ZF 發(fā)出來的電再送給電機(jī) 11ZF，從而形成一個(gè)循環(huán)。 ，使能量有一部分在循環(huán)的過程中被損耗掉，所以，在試驗(yàn)的過程中 K4 一直不斷開，電動(dòng)機(jī) 11TD 一直向系統(tǒng)補(bǔ)充能量。 17DP 利用本身的輸出電壓來作其閉環(huán)反饋控制； 12ZF 利用被試機(jī)的輸入電流來作其閉環(huán)電流反饋控制； 11TD、 11ZF、 12TF 利用本身的勵(lì)磁電流來進(jìn)行閉環(huán)電流反饋控制； 11TF 利用本身的輸出電壓（電樞電壓）來進(jìn)行閉環(huán)電壓反饋控制。 高壓異步電機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 2)低頻堵轉(zhuǎn)試驗(yàn) 380V 380V 轉(zhuǎn)速反饋 80V/600A 500V/20xxA 17DP K1 K2 N 11TF 11ZF 電壓反饋 圖 42 低頻堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)電源機(jī)組原理圖 低頻堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)試驗(yàn)電源機(jī)組原理圖： 11TD(電動(dòng) )→ 11TF（發(fā)電）→被試 M（堵轉(zhuǎn)） n=N K K2 合 17DP→ 11ZF（發(fā)電） 原理說明： 11TD 通電并網(wǎng)，使得 11TD 處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，經(jīng)連軸器帶動(dòng)同步電機(jī) 11TF轉(zhuǎn)動(dòng)，先不給 11TF 加勵(lì)磁電流。由于 11TD 是異步電動(dòng)機(jī)，剛開始轉(zhuǎn)速不能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速（ f=50HZ），就要通過外界補(bǔ)給 11TF：即經(jīng)過連軸器連接到另一臺(tái)直流電機(jī) 11ZF， 11ZFM LV LV 可 控 整 流 可 控 整 流 湖南工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 19 的電源是由 380V 的三相線路經(jīng) 17DP 整流成直流后再接入電機(jī)， 11ZF 作發(fā)電，先不加勵(lì)磁，利用剩磁起動(dòng)，再調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流使整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速達(dá)到同步額定轉(zhuǎn)速。此時(shí)再給11TF 加上勵(lì)磁電流，使其工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 11TF 發(fā)出來的電直接給被試電機(jī) M供電，而被試電機(jī)讓其堵轉(zhuǎn) ,不帶負(fù)載。 17DP 利用 11ZF 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)轉(zhuǎn)速反饋控制； 11ZF 利用本身的勵(lì)磁電流來進(jìn)行閉環(huán)電流反饋控制； 11TF 利用本身的輸出電壓（電樞電壓）來進(jìn)行閉環(huán)電壓反饋 控制。 3)疊頻法 溫升試驗(yàn) 380V 500V/20xxA 電壓 17DP 反饋 6000V K1 K4 K2 K3 N N 11TD 11TF 11ZF 12ZF 12TF MMMM 被試機(jī) 圖 43 疊頻法試驗(yàn)電源機(jī)組原理圖 疊頻變壓器 M LV 可控 整流 高壓異步電機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 疊頻法試驗(yàn)電源機(jī)組原理圖： 11TD(電動(dòng) )→ 11TF（發(fā)電）→疊頻變壓器← 12TF(發(fā)電 ) ← 12ZF(電動(dòng) ) f=50HZ f=60HZ K K2 合 17DP→ 11ZF（發(fā)電） 調(diào)勵(lì)磁電流 K K3 合， 17DP 被試 M 原理說明： 11TD 通電并網(wǎng)，使得 11TD 處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，經(jīng)連軸器帶動(dòng)同步電機(jī) 11TF轉(zhuǎn)動(dòng)，先不給 11TF 加勵(lì)磁電流。由于 11TD 是異步電動(dòng)機(jī)，剛開始轉(zhuǎn)速不能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速（ f=50HZ），就要通過外界補(bǔ)給 11TF：即經(jīng)過連軸器連接到另一臺(tái)直流電機(jī) 11ZF， 11ZF的電源是由 380V 的三相線路經(jīng) 17DP 整流成直流后再接入電機(jī)， 11ZF 作發(fā)電，先不加勵(lì)磁，利用剩磁起動(dòng)，再調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流使整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速達(dá)到同步額定轉(zhuǎn)速。此時(shí)再給11TF 加上勵(lì)磁電流，使其工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。 b. 電機(jī) 12ZF的電源也由 380V的三相線路經(jīng) 17DP整流成直流后再接入電機(jī)， 12ZF和 12TF 由連軸器連接起來，再調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流使整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速達(dá)到（ f=60HZ）同步轉(zhuǎn)速，此時(shí)再給 12TF 加上勵(lì)磁電流，使其工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。此時(shí)它發(fā)出來的電的頻率為 60HZ。 （ f=50HZ）和 12TF（ f=60HZ）兩臺(tái)電機(jī)發(fā)出來的電分兩路輸送到疊頻變壓器中，疊頻后再輸入到被試電機(jī) M中。 17DP 利用本身的輸出電壓來作其閉環(huán)反饋控制； 11TF 利用本身的輸出電壓（電樞電壓）來進(jìn)行閉環(huán)電壓反饋控制； 11TD、 11ZF、 12TF、 12ZF 利用本身的勵(lì)磁電流來進(jìn)行閉環(huán)電流反饋控制。 試驗(yàn)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 該部分設(shè)計(jì)分為主電路和輔助電路兩部分，由于整流負(fù)載容量較大，要求直流電壓脈動(dòng)較小，所以，應(yīng)采用三相整流電路 (6)。 電源主電路均采用帶續(xù)流二極管的三相橋 式整流電路，整流元件的散熱采用強(qiáng)迫風(fēng)冷方式，并用 PID 調(diào)節(jié)閉環(huán)控制，其電源整流變壓器采用 Y/D11 接法。電流及電壓的檢測(cè)選用霍爾傳感器，具有精度高、速度快等特點(diǎn)，并有隔離作用。 湖南工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 21 設(shè)計(jì)采用一套可控硅控制柜（ 500V,20xxA），利用閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)兩臺(tái)直流電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)速控制――直流自動(dòng)調(diào)速裝置 17DP。 17DP 為帶續(xù)流二極管的三相全控橋式整流電源柜，整流電源變壓器容量 1000KVA、 380V/400A，輸出直流為 500V/20xxA。根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不同，選擇電壓反饋或轉(zhuǎn)速反饋形成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 穩(wěn)壓或調(diào)速。 輔助電源的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)直流可控整流柜（ 220V,100A）；兩套同步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)可控硅勵(lì)磁柜（ 600A,80V）；一套同步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)可控整流柜（ 600A,80V）；以控制兩臺(tái)直流機(jī)和三臺(tái)同步機(jī)的勵(lì)磁。 ⑴ 1CP 為三相半控橋式可控整流電源柜，整流變壓器為 25KVA、 380V/180V,輸出直流為 220V/100A，供給 11ZF 勵(lì)磁，根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不同，選擇電流反饋或轉(zhuǎn)速反饋，觸發(fā)控制板采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 ⑵ 2CP 為三相 半控橋式可控整流電源柜，整流變壓器為 25KVA、 380V/180V,輸出直流為 220V/100A，供給 12ZF 后勵(lì)磁，根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不同，選擇勵(lì)磁電流反饋或被試電機(jī) M的電流反饋，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、穩(wěn)定勵(lì)磁電流或被試電機(jī)電流，觸發(fā)控制板采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 ⑶ 3CP 為三相半控橋式可控整流電源柜，整流變壓器為 60KVA、 380V/70V,供給 11TF勵(lì)磁，采用電樞電壓反饋，通過閉環(huán)控制可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定發(fā)電機(jī)電樞電壓。 ⑷ 4CP 為三相半控橋式可控整流電源柜，整流變 壓器為 60KVA、 380V/70V,輸出直流為 80V/600A，供給 12TF 勵(lì)磁回路，采用電樞電壓或勵(lì)磁電流反饋形成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)定電樞電壓或勵(lì)磁電流。 ⑸ 5CP 為三相半控橋式可控整流電源柜，整流變壓器為 60KVA、 380V/70V,輸出直流為 80V/600A，供給 11TD 勵(lì)磁，采用電流反饋形成閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)流。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 迄今為止，儀表的產(chǎn)生發(fā)展經(jīng)歷了三代。第一代是模擬式儀表，如沿用至今的動(dòng)圈式指示調(diào)節(jié)儀、萬用表、電壓表、彈簧管壓力計(jì)等。這類儀表不管其原理和結(jié)構(gòu)如何，都 有一個(gè)共同的 特征，就是直接對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和控制，最終以指針的運(yùn)動(dòng)來顯示測(cè)量結(jié)果。第二代儀表是數(shù)字式的儀表，如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計(jì)、數(shù)字式溫度顯示調(diào)節(jié)儀等等。數(shù)字式儀表與模擬式儀表相比，在原理、結(jié)構(gòu)上發(fā)生了根本性變化，基本原理是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測(cè)量或控制，數(shù)字集成電路被大量采用， A/D、D/A 和十進(jìn)制數(shù)碼顯示技術(shù)是其最明顯的特征標(biāo)志。數(shù)字式儀表給人以直觀的感覺，響高壓異步電機(jī)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 應(yīng)速度和測(cè)控精度也比模擬式儀表提高許多。盡管如此，這一代儀表的實(shí)時(shí)功能仍然十分簡(jiǎn)單，不具備記憶、對(duì)數(shù)據(jù)分析處理、可控程序以及人 機(jī)對(duì) 話這樣的高級(jí)功能。第三代儀表便是近來發(fā)展迅速的智能儀表。所謂智能儀表實(shí)質(zhì)上是以微型計(jì)算機(jī)為主體代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表中常規(guī)電子電路而設(shè)計(jì)制造出來的一代新型儀表，即 meter based microputer（基于微型計(jì)算機(jī)的儀表）由于將微型機(jī)置入測(cè)量控制儀表中，使得它不但能夠解