实验一力矩式自整角机实验Word格式文档下载.docx
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刻度盘实际转角
误差
注意:
机械角度超前为正误差,滞后为负误差,取其正、负最大误差绝对值之和的一半,
此误差值即为发送机的零位误差0,以角分表示。
力矩式自整角发送机的精度由零位误差
来确定。
2.测定静态整步转矩与失调角的关系T=f()
实验接线如图6-3所示。
将发送机和接收机的励磁绕组加额定励磁电压220V,待稳定后,把发送机和接收机调整在0位置,固定发送机刻度盘在该位置不动。
在接收机的指针园盘上吊砝码,记录砝码重量以及接收机指针偏转角度。
然后增加砝码,逐次记录砝码重量以及接收机转轴偏转角度。
在偏转角从零至90之间取79组数据,记录于表6-5中。
实验完毕后,应先取下砝码,再断开励磁电源。
T(g.cm)
(deg)
图6-3力矩式自整角机实验接线图
表中:
T=G×
R
3.力矩式自整角机比整步转矩T的测定在力矩式自整角系统中,接收机与发送机在协调位置附近,单位失调角所产生的整步转矩称为力矩式自整角机比整步转矩,以T表示,单位为g·
cm/deg。
测定发送机或接收机的比整步转矩时,可将电机安装在分度盘上,轴伸端紧固带有指针的轮盘,在励磁绕组Wf两端上施加额定电压。
将接收机整步绕组T1、T3端短接,用细线将适当重量的砝码绕挂在指针园盘上,使指针偏转5左右,测得整步转矩。
实验应在正、反两个方向各测一次,两次测量的平均值应符合标准规定。
比整步转矩T按下式计算
T2T
式中T=GR──整步转矩,单位为(g·
cm);
──指针偏转的角度,单位为deg;
G──砝码重量,单位为g;
R──轮盘半径,单位为cm。
4.测定力矩式自整角机的静态误差jt
在力矩式自整角机系统中,静态协调时,接收机与发送机转子转角之差即静态误差jt,
以角度表示。
实验接线仍如图6-3所示。
将发送机和接收机的励磁绕组加额定励磁电压220V,待稳定后,把发送机和接收机调整在0位置,缓慢旋转发送机刻度盘,每转过20,测取接收机实际转过的角度并记录于表6-6中。
表6-6
发送机转角
20
40
60
80
100
120
140
160
接收机转角
180
200
220
240
260
280
300
320
340
滞后为负误差,正、负最大误差绝对值之和的一半为
接收机转角超前为正误差,
力矩式接收机的静态误差。
5.阻尼时间的测定
阻尼时间tn是指在力矩式自整角系统中,接收机自失调位置至协调位置,达到稳定状态所需时间。
测定阻尼时间可按图6-4接线。
在发送机和接收机的励磁绕组两端L1、L2施加额定电压;
使发送机的刻度盘和接收机的指针指在0位置;
固定发送机转轴不动,用手旋转接收机指针园盘,使系统失调角为177;
然后,松手使接收机趋于平衡位置,用数字示波器拍摄(或慢扫描示波器观察)取样电阻两端的电流波形,测得阻尼时间tn。
图6-4测定力矩式自整角机阻尼时间接线图
六.实验报告
1.根据实验结果,求出被试力矩式自整角发送机的零位误差2.作出静态整步转矩与失调角的关系曲线T=f()。
3.根据实验结果计算出该力矩式自整角机的比整步转矩4.此次实验所用接收机的阻尼时间tn的实测数值是多少?
0。
T的数值。
jt。
5.根据实验结果,求出被试力矩式自整角接收机的静态误差
实验二控制式自整角机参数的测定
1.通过实验测定控制式自整角机的主要技术参数。
2.掌握控制式自整角机的工作原理和运行特性。
二.预习要点
1.控制式自整角机的工作原理和运行特性。
2.控制式自整角机的主要技术指标。
1.测自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f()。
2.测定比电压u。
3.测定零位电压u0。
1.NMEL系列电机系统教学实验台主控制屏(NMEL-II)2.自整角机实验仪
1.测定控制式自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f()
接线如图6-5所示。
在自整角发送机的L1、L2绕组两端施加额定电压UN。
旋转发送机刻度盘至00位置并固定不动。
用手缓慢旋转自整角变压器的指针园盘,接在L1′、L2′两端的数字电压表就会有相应读
数,找到输出电压为最小值的位置,即为起始零点。
然后,旋转自整角变压器的指针园盘,每转过10测量一次自整角变压器输出电压U2。
测取各点U2及值并记录于表6-7中。
表6-7
10
30
50
70
90
U2(v)
110
130
150
170
2.测定比电压U
比电压是指自整角变压器在失调角为10时的输出电压,单位为V/deg。
在刚才测定控制式自整角变压器的U2=f()实验时,用手缓慢旋转自整角变压器的指针园盘,使指针转过起始零点5,在这位置记录自整角变压器的输出电压U2值。
计算失调角为1时的输出电压,即为比电压。
3.测定零位电压U0接线如图6-6所示。
先将调压器调在输出电压为最小值位置,把绕组T3′、T2
两端点短接。
接通交流电源,调节调压器使输出电压为36V并保持不变。
图6-5控制式自整角机实验接线图
准电气零位。
指针转过180,仍找出零位电压位置。
同理,改接相应的绕组端点(使T3′、T1′短接,T1′、T2′短接)找出输出零位电压的
测取六个位置的零位电压值并记录于表6-8中。
表6-8
用手缓慢旋转指针园盘,找出控制式自整角机输出电压为最小的位置,即为基
绕组接法
T1──T3T2
T2──T1T3
T3──T1T2
理论零位电压位置
实际刻度值
零位电压大小
图6-6测定控制式自整角机零位电压实验接线图
1.作自整角变压器的输出电压与失调角的关系曲线U2=f()
2.该自整角变压器的比电压为多少?
3.被测试自整角变压器的零位电压数值为多少?
实验三直流伺服电机实验
1.通过实验测出直流伺服电动机的参数
五.实验说明及操作步骤
1.用伏安法测电枢的直流电阻ra接线原理图见图6-11。
U:
可调直流稳压电源
R:
1800Ω磁场调节电阻(NMEL-03)
V:
直流电压表(NMEL-06)
A:
直流安培表(NMEL-06)M:
直流电机电枢
300V档,直流安培表量程选为2A档。
(2)按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关,可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关,建立直流电源,并调节直流电源至220V输出。
调节R使电枢电流达到0.2A(如果电流太大,可能由于剩磁的作用使电机旋转,测量
,迅速测取电机电枢两
无法进行,如果此时电流太小,可能由于接触电阻产生较大的误差)
端电压UM和电流Ia。
将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周,同样测取UM、Ia,填入
表6-21。
取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值
Ra1Ra2Ra3
Ra=。
3
表6-21室温℃
序号
UM(V)
Ia(A)
R(Ω)
Raref(Ω)
1
Ra1
Ra
2
Ra2
Ra3
表中Ra=(Ra1+Ra2+Ra3)/3
(3)计算基准工作温度时的电枢电阻
由实验测得电枢绕组电阻值,此值为实际冷态电阻值,冷态温度为室温。
按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值:
R=R235ref
Raref=Ra
235a
式中Raref——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。
(Ω)
Ra——电枢绕组的实际冷态电阻。
(Ω)θref——基准工作温度,对于E级绝缘为75℃。
θa——实际冷态时电枢绕组的温度。
(℃)2.测直流伺服电动机的机械特性实验线路如图6-12所示。
R1:
180电阻(NMEL-04中两只90相串联)
Rf:
900电阻(NMEL-03中两只900相串联)R2:
采用NMEL-03最上端900电阻,为电位器接法开关S选用NMEL-05
M:
直流伺服电动机M03:
G:
涡流测功机
IS:
电流源,位于NMEL-13,由“转矩设定”电位器进行调节。
实验开始时,将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”,“转矩设定”电位器逆时针旋到底。
V1:
可调直流稳压电源自带电压表V2:
直流电压表,量程为300V档,位于NMEL-06
可调直流稳压电源自带电流表
mA:
毫安表,位于直流电机励磁电源部。
a.操作前先把R1置最大值,Rf置最小值,R2逆时针调到底,使UR3R4的电压为零,并且开关S断开。
测功机的的励磁电流调到最小。
b.先接通直流电机励磁电源。
c.再接通直流稳压电源,电机运转后把R1调到最小值,调节电枢绕组两端的Ua=UN
=220V并保持不变。
d.调节测功机负载,使电机输出转矩增加,并调节Rf,使n=1600r/min,Ia=IaN,此
时电机励磁电流为额定电流。
保持此额定电流不变,调节测功机负载,记录空载到额定负载的T、n、Ia,并填入表6
-22中。
表6-22Uf=UfN=220VUa=UN=220V
T(N·
m)
n(r/min)
e.调节直流稳压电源,使Ua=0.5UN=110V,重复上述实验步骤,记录空载到额定负载的T、n、Ia,并填入表6-23中
表6-23Uf=UfN=220VUa=0.5UN=110V
T(N.m)
n(r/min)
3.测直流伺服电动机的调节特性按上述方法起动电机,电机运转后,调节电动机轴上的输出转矩T=0.8N.m,保持该
转矩及If=IfN不变,调节直流稳压电源(或R1阻值)使Ua从UN值逐渐减小,记录电机的
n、Ua、Ia并填入表6-24中。
表6-24Uf=UfN=220VT=0.8N.m
Ua(V)
使电动机和测功机脱开,仍保持If=IfN,在电机空载状态,调节直流稳压电源(或R1
阻值),使Ua从UN逐渐减小,记录电动机的n、Ua、Ia并填入表6-25中。
表6-25Uf=UfN=220VT=0N.m
3*.测直流伺服电动机的机电时间常数
先接通励磁电源,调节Rf,使If=IfN,再接通直流稳压电源,并调节输出电压,使电机能启动运转,利用数字示波器拍摄直流伺服电动机空载起动时的电时间常数e和机械时间常数m,从而求出传递函数。
4.测空载始动电压
操作前先把R1置最小值,Rf置最小值,R2顺时针调到底,使UR2R3的电压为零,并且开关S闭合。
断开测功机的励磁电流。
启动电机前先接通励磁电源,调节Uf=220V,再接通电枢电源,调节R2使输出电压缓
慢上升,直到转轴开始连续转动,这时的电压为空载始动电压Ua。
正反二个方向各做三次,取其平均值作为该电机始动电压,将数据记录于表6—26。
表6-26
次数
平均
正向Ua(V)
反向Ua(V)
1.根据实验记录,计算75℃时电枢绕组电阻ra75℃数值;
Ke、Kt等参数。
2.根据实验测得的数据,作出电枢控制时电机的机械特性n=f(t)和调节特性n=f(Ua)
曲线。
并求出电机空载时的始动电压。
3.分析实验数值及现象。
实验四步进电动机实验
1.加深了解步进电动机的驱动电源和电机的工作情况。
2.步进电动机基本特性的测定。
1.了解步进电动机的驱动电源和工作情况2.步进电动机有基本特性?
怎样测定?
1.单步运行状态
2.角位移和脉冲数的关系3.空载实跳频率的测定4.空载最高连续工作频率的测定
5.转子振荡状态的观察6.定子绕组中电流和频率的关系7.平均转速和脉冲频率的关系8.矩频特性的测定及最大静力矩特性的测定
1.教学实验台主控制屏
2.电机导轨及测功机(NMEL-13、NMEL-14)
3.步机电机驱动电源(NMEL-10)
4.步进电机M10
5.双踪示波器
6.直流电流表(NMCL-001)
五.实验方法及步骤
1.驱动波形观察a.合上控制电源船形开关,分别按下“连续”控制开关和“正转/反转”、“三拍/六拍”,“启
动/停止”开关,使电机处于三拍正转连续运行状态。
b.用示波器观察电脉冲信号输出波形(CP波形),改变“调频”电位器旋钮,频率变化
范围应不小于5HZ~1KHZ,可从频率计上读出此频率。
c.用示波器观察环形分配器输出的三相A、B、C波形之间的相序及其与CP脉冲波形
之间的关系。
图6-1步进电机实验接线图
矩
转速的测量与控制
d.改变电机运行方式,使电机处于正转、六拍运行状态,重复C的实验。
(注意,每
次改变电机运行,均需先弹出“启动/停止”开关,再按下“复位”按钮,再重新起动。
)e.再次改变电机运行方式,使电机处于反转状态,重复C的实验。
2.步进电机特性的测定和动态观察。
按图6-1接线,注意接线不可接错,测功机和步进电机脱开,且接线时需断开控制电源。
a.单步运行状态
接通电源,按下述步骤操作:
按下“单步”琴键开关,“复位”按钮,“清零”按钮,最后按下“单步”按钮。
每按一次“单步”按钮,步进电机将走一步距角,绕组相应的发光管发亮,不断按下“单步按钮,电机转子也不断作步进运行,改变电机转向,电机作反向步进运动。
b.角位移和脉冲数的关系
按下“置数”琴键开关,给拔码开关预置步数,分别按下“复位”、“清零”按钮(操作以上
步骤须让电机处于停止状态),记录电机所处位置。
按下“启动/停止”开关,电机运转,观察并记录电机偏转角度,填入表6-1。
再重新预置步数,重复观察并记录电机偏转角度,填入表6-1,并利用公式计算电机偏
转角度与实际值是否一致。
表6-1
预置步数
实际转子偏转角度
理论电机偏转角度
进行上述实验时,若电机处于失步状态,则数据无法读出,须调节“调频”电位器,寻找
合适的电机运转速度,使电机处于正常工作状态。
c.空载突跳频率的测定
电机处于连续运行状态,按下“启动/停止”开关,调节“调频”电位器旋钮使频率逐渐提高。
弹出“启动/停止”开关,电机停转,再重新起动电机,观察电机能否运行正常,如正常,则继续提高频率,直至电机不失步启动的最高频率,则该频率为步进电机的空载突跳频率,记为HZ。
d.空载最高连续工作频率的测定。
步进电机空载连续运转后,缓慢调节“调频”电位器旋钮,使电机转速升高,仔细观察电机是否不失步,如不失步,则继续缓慢提高频率,直至电机停转,则该频率为步进电机最高连续工作频率,记为为HZ。
e.转子振荡状态的观察。
步进电机脉冲频率从最低开始逐步上升,观察电机的运行情况,有无出现电机声音异常或电机转子来回偏转,即出现步进电机的振荡状态。
f.定子绕组中电流和频率的关系。
电机在空载状态下连续运行,用示波器观察取样电阻R波形,即为控制绕组电流波形,改变频率,观察波形的变化。
在停机条件下,将测功机和步进电机同轴联接,起动步进电机,并调节MEL-13的“转矩设定”电位器,观察定子绕组电流波形。
g.平均转速和脉冲频率的关系
电机处于连续运行状态,改变“调频”旋钮,测量频率f(由频率计读出)与对应的转速n,则n=f(f),填入表6-2中。
表6-2
f(HZ)
4
5
h.矩频特性的测定。
电机处于连续空载运行状态,缓慢顺时针调节“转矩设定”旋钮,对电机逐渐增大负载,直至电机失步,读出此时的转矩值。
改变频率,重复上述过程得到一组与频率f对应的转矩T值,即为步进电机的矩频特性T=f(f),记录于表6-3中。
表6-3
i.静力矩特性T=f(I)
断开电源,将直流安培表(5A量程档)串入控制绕组回路中,将“单步”控制琴键开关和“三拍/六拍”开关按下,用起子将测功机堵住。
合上船形开关,按下“复位”按钮,使C相绕组通电,缓慢转动步进电机手柄,观察MEL-13转矩显示的变化,直至测功机发出“咔嚓”一声,转矩显示开始变小,记录变小前的力矩,即为对应电流I的最大静力矩Tmax的值。
改变“电流调节”旋钮,重复上述过程,可得一组电流I值及对应I值的最大静力矩Tmax值,即为Tmax=f(I)静力矩特性。
可取4-5组记录于表6-4中。
表6-4
I(A)
Tmax(N.m)
实验时,为提高精确度,同一电流下,可重复3次取其转矩的平均值,每次转动步进电机手柄前,应先前测功机堵转起子拿出,待测功机回零后,再重新将起子插入测功机堵转孔中。
对上述实验内容进行总结,并加以分析1.步进电机处于三拍、六拍不同状态时,驱动波形的关系。
2.单步运行状态:
步距角=3.角位移和脉冲数关系:
4.空载突跳频率:
5.空载最高连续工作频率:
6.平均转速和脉冲频率的特性n=f(f)
7.矩频特性T=f(f)
8.最大静力矩特性Tmax=f(I)
七.思考题
1.影响步进电机步距的因素有哪些?
采用何种方法步距最小?
2.平均转速和脉冲频率的关系怎样?
为什么特别强调是平均转速?
3.最大静力矩特性是怎样的特性?
4.如何对步进电机的矩频特性进行改善?
八.注意事项。
步进电机驱动系统中控制信号部分电源和功放部分电源是不同的,绝不能将电机绕组接
至控制信号部分的端子上,或将控制信号部分端子和电机绕组部分端子以任何形式连接。