特种电机实验指导书Word文档格式.docx

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序号

型号

名称

数量

1

HK01

电源控制屏

1件

2

HK02

实验桌

3

HK03

涡流测功系统导轨

4

DJ25

直流电机

5

HK10

永磁式直流测速发电机

2、按图1-1接线。

图中直流电机M选用DJ25作他励接法，永磁式直流测速发电机为HK45，Rf1选用1800Ω阻值，RZ选用10KΩ/2W电阻，把Rf1调至最小，A表选用直流毫安表，V表选择直流电压表，开关S断开。

图1-1直流测速发电机接线图

3、先接通励磁电源，再接通电枢电源，并调至DC220V，使电动机M运行，调节电阻Rf1使转速达2400r/min，减小电枢电源输出电压和Rf1逐渐使电机减速，每300r/min记录对应的转速和输出电压。

4、共测取8-9组，记录于表1-1中。

5、合上开关S，重复上面步骤，记录8-9组数据于表1-2中。

表1-1

n（r/min）

U（V）

表1-2

二、实验报告

1、∵

∴

式中：

Ra――电枢回路总电枢

Rz――负载电阻

E0=CeΦn――电枢总电势

2、作出U=f（n）曲线。

三、思考题

1、直流测速发电机的误差主要由哪些因素造成？

2、在自动控制系统中主要起什么作用？

二交流测速发电机实验

一、实验目的

1、通过实验加深对交流测速发电机工作原理及其运行情况的理解。

2、掌握交流测速发电机的输出特性及其线性误差的测定方法。

3、通过实验了解负载性质和大小对交流测速发电机输出特性的影响。

二、预习要点

1、纯电阻负载及纯电容负载对交流测速发电机输出特性有何影响？

2、交流测速发电机产生线性误差的原因是什么？

如何测定其线性误差？

三、实验项目

1、测定交流测速发电机的剩余电压。

2、测定交流测速发电机带纯电阻负载时的输出特性n=f（U2）。

3、测定交流测速发电机带纯电容负载时的输出特性n=f（U2）。

四、实验方法

HK27

交流测速发电机

HK46

交流测速发电机负载箱（电阻、电容）

6

示波器

自备

2、测空载时的输出特性和n=0时的剩余电压

按图接线，经调压器保持U1=U1N=110V，求空载时输出特性n=f（U2）及n=0时的剩余电压。

原动机DJ25起动前，交流测速发电机TG转子不旋转，即n=0。

TG的励磁绕组经调压器接交流电源，并使U1=U1N=110V；

使TG的输出绕组W2开路，这时测定输出电压U2为一个很小数值U2=Ur，此值即为剩余电压。

也可用示波器观察剩余电压波形。

当交流测速发电机转子位置在一周内变化时，剩余电压最大值与最小值之差即为剩余电压的波动值。

在测定剩余电压时，输出绕组为开路。

U2（V）

3、带负载时的输出特性n=f（U2）

1）带纯电阻负载

保持U1=U1N，当ZL=R=1500

时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表a中。

表a电阻性负载U1=U1N=110V

保持U1=U1N，当ZL=R=750

时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表b

表b电阻性负载U1=U1N=110V

保持U1=U1N，当ZL=R=300

时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表c

表c电阻性负载U1=U1N=110V

2）带纯电容负载

保持U1=U1N，当ZL为C=1

时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表d中。

表d电容性负载U1=U1N=110V

保持U1=U1N，当ZL为C=2

时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表e中。

表e电容性负载U1=U1N=110V

保持U1=U1N，当ZL为C=3

时，测n=f（U2），共测取5~6组数据,记录于表f中。

表f电容性负载U1=U1N=110V

4、交流测速发电机线性误差的测定

交流测速发电机线性误差是指电机在额定频率、额定激磁电压下，电机在最大线性工作转速范围内，以补偿点转速时的输出电压为基准电压，输出电压之差对最大理想输出电压之比。

测定线性误差时，电机应安装在规定的温升实验散热板上，在额定励磁条件下，将其输出绕组开路。

使电机驱动至补偿点转速ncp，待电机及数字电压表稳定后，在最大线性工作转速范围内，用数字电压表分别测量正、负转向5~6个转速点的输出电压，测得线性输出特性U2=f（

）。

为交流测速发电机的相对速度，即

。

式中n—实际转速，单位为r/min；

nc—同步转速，单位为r/min；

Umax—实际输出特性与线性输出特性的最大偏差，单位为V。

为了便于衡量实际输出特性的线性度，一般取实际输出特性的最大相对转速

的

这一点与坐标原点的连线来作为线性输出特性。

线性误差

按下式计算

交流测速发电机正、反转的线性误差均应符合标准规定。

五、实验报告

1、记录实验所用设备，并抄录被测试交流测速发电机铭牌数据。

2、在同一坐标纸上绘出不同性质负载时的输出特性曲线n=f（U2），并进行分析比较。

3、根据实验结果求出U1=U1N、转速n=0时，交流测速发电机的剩余电压值Ur。

4、分析交流测速发电机的线性误差。

三旋转编码器实验

旋转编码器是一种旋转式脉冲发生器，它把机械转角变成电脉冲信号，是一种常用的角位移传感器，脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式，本书实验中采用的是光电式旋转编码器，其精度和可靠性好，在控制系统中常作为判断方向、测量转速及检测转角位置的测量元件。

一、实验项目：

1．波形观察及方向的判断

2．转速、频率的函数关系n=f（f）

3．转角、脉冲数的函数关系Q（度）=f（N）

二、实验设备

HK47

旋转编码器测试箱（频率计数器）

双踪示波器

三、实验内容：

1、波形观察及方向的判断（不带电机）

用于缓慢转动轴部，用双踪示波器观测每相波形及任两相波形并依次判断转向，记录波形在下面：

2、转速、频率的函数关系

调节电机转速，n从0至2400r/min，每300r/min用频率计得到频率f，填入下表

表2-1

f

3、转角、脉冲数的函数关系

调节指针到零刻度，向一个方向旋转编码器，每30度用计数器记录其脉冲数，填入下表

Q（度）

N

四、实验报告：

1.绘制波形；

2.绘制转速、频率的函数关系n=f（f），验证函数关系；

3.绘制转角、脉冲数的函数关系Q（度）=f（N），验证函数关系。

四力矩式自整角机

自整角机是一种对角位移或角速度的偏差有自整步能力的控制电机，他广泛用于显示装置和随动系统中，使机械上互不相连的两根或多根转轴能自动保持相同的转角变化或同步旋转，在系统中通常是两台或多台自整角机组合使用。

产生信号的一方称发送机，接收信号的一方称为接收机。

使用说明：

1、自整角机技术参数

发送机型号BD-404A-2

接收机型号BS-404A

激磁电压220V±

5%

激磁电流0.2A

次级电压49V

频率50HZ

2、发送机的刻度盘及接收机的指针调准在特定位置的方法

旋松电机轴头螺母，拧紧电机后轴头，旋转刻度盘（或手拨指针圆盘）至某要求的刻度值位置，保持该电机转轴位置并旋紧轴头螺母。

3、接线柱的使用方法

本装置将自整角机的五个输出端分别与接线柱对应相连，激磁绕组用L1、L2（L1′、L2′）表示；

次级绕组用T1、T2、T3、（T1′、T2′、T3′）表示。

使用时根据实验接线图要求用手枪插头线分别将接线柱连结，即可完成实验要求。

（注：

电源线、连接导线出厂配套）。

4、发送机的刻度盘上边和接收机的指针两端均有20小格的刻度线，每一小格为3′，转角按游标尺方法读数。

5、接收机的指针圆盘直径为4cm，测量静态整步转矩=砝码重力×

圆盘半径=砝码重力×

2cm。

6、将固紧滚花螺钉拧松后，便可用手柄轻巧旋转发送机的刻度盘（不允许用力向外拉，以防轴头变形）。

如需固定刻度盘在某刻度值位置不动，可用手旋紧滚花螺钉。

7、需吊砝码实验时，将串有砝码勾的线端在指针小圆盘的小孔上，将线绕过小圆盘上边凹槽，在砝码勾上吊砝码即可。

8、每套自整角机实验装置中的发送机、接收机均应配套，按同一编号配套。

9、自整角机变压器用力矩式自整角接收机代用。

10、需要测试激磁绕组的信号，在该部件的电源插座上插上激磁绕组测试线即可。

（一）、实验目的

1、了解力矩式自整角机精度和特性的测定方法

2、掌握力矩式自整角机系统的工作原理和应用知识

（二）、预习要点

1、力矩式自整角机的工作原理

2、力矩式自整角机精度与特性测试方法

3、力矩式自整角机比整步转矩的测量方法

（三）、实验项目

1、测定力矩式自整角发送机的零位误差。

2、测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系曲线。

3、测定力矩式自整角比整步转矩（又称比力矩）及阻尼时间。

4、测定力矩式自整角机的静态误差。

（四）、实验方法

序号

备注

ZSZ-1

自整角机实验装置

圆盘半径为2cm

2、测定力矩式自整角发送机的零位误差Δθ

1）按图3-1接线。

励磁绕组L1、L2接额定激励电压UN（220V），整步绕组T2—T3端接电压表。

2）旋转刻度盘，找出输出电压为最小的位置作为基准电气零位。

图3-1测定力矩式自整角机零位误差接线图

3）整步绕组三线间共有六个零位，刻度盘转过60o，即有两线端输出电压为最小值。

4）实测整步绕组三线间6个输出电压为最小值的相应位置角度与电气角度，并记录于表3-1中。

表3-1

理论上应转角度

基准电气零位

+180o

+60o

+240o

+120o

+300o

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，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Δθ，以角分表示。

2、测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系T=f（θ）

图3-2力矩式自整角机实验接线图

1）确保断电情况下，按图3-2接线。

2）将发送机和接收机的励磁绕组加额定激励电压220V，待稳定后，发送机和接收机均调整到0o位置。

固紧发送机刻度盘在该位置。

3）在接收机的指针圆盘上吊砝码，记录砝码重量以及接收机转轴偏转角度。

在偏转角从零至90o之间取7～9组数据并记录于表3-2中。

表3-2

T（gf.cm）

θ（deg）

（1）实验完毕后，应先取下砝码，再断开励磁电源。

（2）表中T=G×

R

式中G——砝码重量（gf）；

R——圆盘半径2cm

3、测定力矩式自整角机的静态误差Δθjt

1）接线图仍按图3-2。

2）发送机和接收机的励磁绕组加额定电压220V，发送机的刻度盘不固紧，并将发送机和接收机均调整到0o位置。

3）缓慢旋转发送机刻度盘，每转过20o，读取接收机实际转过的角度并记录于表3-3中。

表3-3

发送机转角

0o

20o

40o

60o

80o

100o

120o

140o

160o

180o

接收机转角

接收机转角超前为正误差，滞后为负误差，正、负最大误差值之和的一半为力矩式接收机的静态误差。

4、测定力矩式自整角机的比整步转矩Tθ

（1）比整步转矩是指在力矩式自整角机系统中，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的比整步转矩。

（2）测定接收机的比整步转矩时，可按图3-2接线，T2′、T3′用导线短接，在励磁绕组L1—L2两端上施加额定电压，在指针圆盘上加砝码，使指针偏转5o左右，测得整步转矩。

（3）实验在正、反两个方向各测一次，两次测量的平均值应符合标准规定。

将数据记录于表3-4中。

表3-4

方向

G（gf）

T=GR（gf.cm）

Tθ=T/2θ（gf.cm）

正向

反向

比整步转矩Tθ按下式计算：

Tθ=T/2θ

式中T=GR——整步转矩，单位为（gf.cm）克厘米

θ——指针偏转的角度，单位为（deg）度

G——砝码重量，单位为（g）

R——轮盘半径，为2（cm）

5、阻尼时间的测定

（1）阻尼时间tm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3-3接线。

（2）将发送机和接收机的励磁绕组加上额定电压，使发送机的刻度盘和接收机的指针指在0o位置并固紧发送机的刻度盘在该位置。

旋转接收机指针圆盘使系统失调角为177o，然后松手使接收机趋向平衡位置，用光线示波器拍摄（或慢扫描示波器观察）取样电阻R（5Ω）两端的电流波形，记录接收机阻尼时间

图3-3测定力矩式自整角机阻尼时间接线图。

（五）、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Δθ。

2、作出静态整步转矩与失调角的关系曲线T=f（θ）。

3、实测比整步转矩和接收机的阻尼时间数值为多少？

4、求出被试力矩式自整角机的静态误差Δθjt。

五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

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（θ）

2、测定比电压Uθ和零位电压U0

2、测定控制式自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f（θ）

1）按图4-1接线。

发送机加额定电压，旋转发送机刻度盘至0o位置并固紧。

2）用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，接在L1′、L2′两端的数字电压表就有相应读数，找到输出电压为最小值的位置，即为起始零点。

3）然后，用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，在指针每转过10o时测量一次自整角变压器的输出电压U2。

测取各点U2及θ值并记录于表4-1中。

表4-1

角度θ（deg）

10o

30o

50o

70o

90o

电压U2（V）

110o

130o

150o

170o

图4-1控制式自整角机实验接线图

2、测定比电压Uθ

比电压是指自整角变压器在失调角为1o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输出电压与失调角关系的实验时，用手缓慢旋转自转角变压器的指针圆盘，使指针转过起始零点5o，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1o时的输出电压。

3、测定零位电压U0

1）按图4-2接线。

调压器输出电压为最小位置，绕组T2′、T3′两端点短接。

图4-2测定控制式自整角机零位电压接线图

2）合上交流电源，缓慢调节调压器使输出电压为49V，并保持不变。

3）用手缓慢旋转指针圆盘，找出控制式自整角机输出电压为最小的位置，即为基准电气零位。

指针转过180o，仍找出零位电压位置。

4）同样方法，改接绕组（使T1′、T3′短接，T1′、T2′短接），找出零位电压位置，测量六个位置的零位电压值并记录于表4-2中。

表4-2

绕组接法

T1′-T2′T3′

T2′-T1′T3′

T3′-T1′T2′

理论零位电压位置

240o

300o

实际刻度值

零位电压大小

1、作自整角变压器的输出电压与失调角的关系曲线U2=f（θ）。

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？

六旋转变压器

旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。

当激磁绕组以一定频率的交流电激励时，输出绕组的电压可与转角的正弦、余弦成函数关系，或在一定范围内可以成线性关系。

它广泛用于自动控制系统中的三角运算、传输角度数据等，也可以作为移相器用。

一、使用说明

HK54旋转变压器实验装置由旋转变压器中频电源和旋转变压器实验仪两部分组成。

（一）实验仪

1、旋转变压器技术指标

型号：

36XZ20-5

电压比：

0.56

电压：

60V

频率：

400Hz

激励方：

定子

空载阻抗；

2000Ω

绝缘电阻：

≥100MΩ

精度：

1级

2、刻度盘

1）本装置将旋转变压器转轴与刻度盘固紧连接，使用时旋转刻度盘手柄即可完成转轴旋转。

2）刻度盘上的分尺有20小格刻度线，每小格为3＇，转角按游标尺读数。

3）将固紧滚花螺母拧松后，便可轻松旋转刻度盘（不允许用力向外拉，以防轴头变形）。

需固定刻度盘时，可旋紧滚花螺母。

3、接线柱

本装置将旋转变压器的引线端与接线柱一一对应连接，使用时根据实验接线图用手枪插头（或鳄鱼夹），将接线柱连结即可完成实验要求。

（二）中频电源

1、技术参数

波形：

正弦波

400Hz±

5Hz

0～70V

失真度：

1%

负载：

36XZ20-5旋转变压器

2、电原理框图

二、正余弦旋转变压器实验

（一）实验目的

1、研究测定正余弦旋转变压器的空载输出特性和负载输出特性。

2、研究测定二次侧补偿、一次侧补偿的正余弦旋转变压器的输出特性。

3、了解正余弦旋转变压器的几种应用情况。

（二）预习要点

1、正余弦旋转变压器的工作原理。

2、正余弦旋转变压器的主要特性及其实验方法。

（三）实验项目

1、测定正余弦旋转变压器的空载时的输出特性

2、测定负载对输出特性的影响