电动轮椅电机测试实验报告三0707.docx
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电动轮椅电机测试实验报告三0707
电动轮椅电机测试实验报告三
——固定励磁、增大转速实验
1．实验概述
在本实验中，我们将控制器调至1档，并将励磁电流依次设置为50A、100A、150A的固定值，打开实验软件电机“通讯”后以平稳的速度将手柄推至该档位的最大值处。
然后依次切换档位至2档、3档、4档、5档进行上述实验，观察转速和功率负载特性曲线的变化情况，根据电机负载特性曲线，总结出其中有利的规律和结论。
电机的转矩、转速和输出功率之间的关系式为：
M=9550*P/n（M:
转矩，单位:
N.m;P:
输出功率，单位:
kW;n:
转速，单位:
rpm）。
二．实验内容及分析
1、实验1
实验步骤：
将控制器档位调至1档，点击软件中“通讯”按钮后，缓慢推至最大位置，待转速稳定一小段时间后，点击软件中的“停止”按钮，松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化，记录并保存数据和曲线图。
图1、图3和图5分别为励磁电流为1档下50A、100A和150A时电机特性曲线，其中横坐标为转速，紫色曲线为转矩，粉色曲线为功率（下同）；图2、图4和图6分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线；表1-表3为对应的采样数据。
（1）励磁设置为50A
图1控制器在1档的电机特性曲线（励磁电流为50A）
表1控制器在1档的数据（励磁电流为50A）
图2输出功率、转矩随转速的变化图
（2）励磁设置为100A
图3控制器在1档的电机特性曲线（励磁电流为100A）
表2控制器在1档的数据（励磁电流为100A）
图4输出功率、转矩随转速的变化图
（3）励磁设置为150A的情况
图5控制器在1档的电机特性曲线（励磁电流为150A）
表3控制器在1档的数据（励磁电流为150A）
图6输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析：
控制器调至1档情况下，在转速达到最大位置稳定后，随着励磁的增加，转矩和功率呈不断上升趋势。
转速基本维持在30rpm。
表4为稳定后转速、转矩和功率的数据；图7为1档下输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图。
表4三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流（A）
50
100
150
转速（rpm）
32
28
30
转矩（N·m）
2.7
6.45
11.3
功率（W）
9
18.8
36
图7输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图（1档）
2、实验2
实验步骤：
将控制器档位调至2档，点击软件中“通讯”按钮后，缓慢推至最大位置，待转速稳定一小段时间后，点击软件中的“停止”按钮，松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化，记录并保存数据和曲线图。
图8、图10和图12分别为2档下励磁电流为50A、100A和150A时电机特性曲线；图8、图11和图13分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线；表5-表7为对应的采样数据。
（1）励磁设置为50A的情况：
图8控制器在2档的电机特性曲线（励磁电流为50A）
表5控制器在2档的数据（励磁电流为50A）
图9输出功率、转矩随转速的变化图
（2）励磁设置为100A的情况：
图10控制器在2档的电机特性曲线（励磁电流为100A）
表6控制器在2档的数据（励磁电流为100A）
图11输出功率、转矩随转速的变化图
（3）励磁设置为150A的情况：
图12控制器在2档的电机特性曲线（励磁电流为150A）
表7控制器在2档的数据（励磁电流为150A）
图13输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析：
控制器调至2档情况下，在转速达到最大位置稳定后，随着励磁的增加，转矩和功率
呈不断上升趋势。
转速基本维持在55rpm。
表8为稳定后转速、转矩和功率的数据；图14为2档下输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图。
表8三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流（A）
50
100
150
转速（rpm）
55
55
54
转矩（N·m）
2.83
6.45
11.52
功率（W）
16.3
37.83
64
图14输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图（2档）
3、实验3
实验步骤：
将控制器档位调至3档，点击软件中“通讯”按钮后，缓慢推至最大位置，待转速稳定一小段时间后，点击软件中的“停止”按钮，松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化，记录并保存数据和曲线图。
图15、图17和图19分别为3档下励磁电流为50A、100A和150A时电机特性曲线；图16、图18和图20分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线；表9-表11为对应的采样数据。
（1）励磁设置为50A的情况：
图15控制器在3档的电机特性曲线（励磁电流为50A）
表9控制器在3档的数据（励磁电流为50A）
图16输出功率、转矩随转速的变化图
（2）励磁设置为100A的情况：
图17控制器在3档的电机特性曲线（励磁电流为100A）
表10控制器在3档的数据（励磁电流为100A）
图18输出功率、转矩随转速的变化图
（3）励磁设置为150A的情况：
图19控制器在3档的电机特性曲线（励磁电流为150A）
表11控制器在3档的数据（励磁电流为150A）
图20输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析：
控制器调至3档情况下，在转速达到最大位置稳定后，随着励磁的增加，转矩和功率呈不断上升趋势。
转速基本维持在80rpm。
表12为稳定后转速、转矩和功率的数据；图21为3档下输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图。
表12三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流（A）
50
100
150
转速（rpm）
82
80
76
转矩（N·m）
2.76
6.6
11.8
功率（W）
23.7
55.71
94
图21输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图（3档）
4、实验4
实验步骤：
将控制器档位调至4档，点击软件中“通讯”按钮后，缓慢推至最大位置，待转速稳定一小段时间后，点击软件中的“停止”按钮，松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化，记录并保存数据和曲线图。
图22、图24和图26分别为励磁电流为4档下50A、100A和150A时电机特性曲线；图23、图25和图27分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线；表13-表15为对应的采样数据。
（1）励磁设置为50A的情况：
图22控制器在4档的电机特性曲线（励磁电流为50A）
表13控制器在4档的数据（励磁电流为50A）
图23输出功率、转矩随转速的变化图
（2）励磁设置为100A的情况：
图24控制器在4档的电机特性曲线（励磁电流为100A）
表14控制器在4档的数据（励磁电流为100A）
图25输出功率、转矩随转速的变化图
（3）励磁设置为150A的情况：
图26控制器在4档的电机特性曲线（励磁电流为150A）
表15控制器在4档的数据（励磁电流为150A）
图27输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析：
控制器调至4档情况下，在转速达到最大位置稳定后，随着励磁的增加，转矩和功率呈不断上升趋势。
转速基本维持在96rpm。
表16为稳定后转速、转矩和功率的数据；图28为4档下输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图。
表16三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流（A）
50
100
150
转速（rpm）
96
100
94
转矩（N·m）
2.83
6.8
11.9
功率（W）
28.75
72
118
图28输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图（4档）
5、实验5
实验步骤：
将控制器档位调至5档，点击软件中“通讯”按钮后，缓慢推至最大位置，待转速稳定一小段时间后，点击软件中的“停止”按钮，松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化，记录并保存数据和曲线图。
图29、图31和图33分别为励磁电流为4档下50A、100A和150A时电机特性曲线；图30、图32和图34分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线；表17-表19为对应的采样数据。
（1）励磁设置为50A的情况：
图29控制器在5档的电机特性曲线（励磁电流为50A）
表17控制器在5档的数据（励磁电流为50A）
图30输出功率、转矩随转速的变化图
（2）励磁设置为100A的情况：
图31控制器在5档的电机特性曲线（励磁电流为100A）
表18控制器在5档的数据（励磁电流为100A）
图32输出功率、转矩随转速的变化图
（3）励磁设置为150A的情况：
图33控制器在5档的电机特性曲线（励磁电流为150A）
表19控制器在5档的数据（励磁电流为150A）
图34输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析：
控制器调至5档情况下，在转速达到最大位置稳定后，随着励磁的增加，转矩和功率呈不断上升趋势。
三次最大转速差别比较大。
表20为稳定后转速、转矩和功率的数据；图35为五档下参数变化曲线。
表20三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流（A）
50
100
150
转速（rpm）
100
124
111
转矩（N·m）
2.7
6.91
11.78
功率（W）
28.6
90
138
图35输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图（5档）
曲线纵向分析：
（1）在同一励磁电流的情况下，随着档位的增加，最大速度增加（除了励磁电流为50A时的第5档），功率不断增加，转矩基本不变。
（2）励磁电流越大，随着档位的增加，每档的功率增加量越大。
（3）在励磁电流为150A的情况下，从2档到5档的功率增加量分别为30w,24w,20w,可以看出增加量越来越小；而在励磁电流为50A和100A的各自情况下，每档功率的变化量都差不多。
图36-图38为励磁电流依次为50A、100A、150A时输出功率、转矩和转速随档位的变化图。
图36输出功率、转矩和转速随档位的变化图（励磁电流50A）
图37输出功率、转矩和转速随档位的变化图（励磁电流100A）
图38输出功率、转矩和转速随档位的变化图（励磁电流150A）
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