直流伺服电机实验报告.docx
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直流伺服电机实验报告
直流伺服电机实验报告
实验六直流伺服电机实验
一、实验设备及仪器
被测电机铭牌参数：
PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，
使用设备规格（编号）：
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；
2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）；
3．直流并励电动机M03（作直流伺服电机）；
4．220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）；
5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）；
6．三相可调电阻90Ω（MEL-04）；
7．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）；
二、实验目的
1．通过实验测出直流伺服电动机的参数ra、
、
。
2．掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。
三、实验项目
1．用伏安法测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻ra。
2．保持Uf=UfN=220V，分别测取Ua=220V及Ua＝110V的机械特性n=f（T）。
3．保持Uf=UfN=220V，分别测取T2＝0.8N.m及T2＝0的调节特性n=f（Ua）。
4．测直流伺服电动机的机电时间常数。
四、实验说明及操作步骤
1．用伏安法测电枢的直流电阻Ra
3
4.79
0.200
Ra3=
23.95
表中Ra=（Ra1+Ra2+Ra3）/3;Raref=Ra*
（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：
Raref=Ra
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
自带
自带
300V
实验线路如图6-2所示。
R1：
180Ω电阻（MEL-04中两只90Ω相串联）。
Rf：
900Ω电阻（MEL-03中两只900Ω相串联）。
R2：
采用MEL-03最上端900Ω电阻，为电位器接法。
开关S选用MEL-05。
M：
直流伺服电动机M03。
G：
涡流测功机。
IS：
电流源，位于MEL-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MEL-06。
A：
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，并填入表中。
Uf=UfN=220VUa=UN=220V
T（N·m）
1.13
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
n（r/min）
1603
1619
1628
1635
1642
1651
Ia（A）
1.10
0.96
0.87
0.77
0.68
0.59
T（N·m）
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
n（r/min）
1660
1673
1690
1706
1721
1734
Ia（A）
0.50
0.41
0.33
0.25
0.17
0.10
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，并填入表中
Uf=UfN=220VUa=0.5UN=110V
T（N.m）
0
0.11
0.21
0.30
0.40
0.51
n（r/min）
827
814
806
797
784
769
Ia（A）
0.09
0.17
0.25
0.32
0.40
0.49
T（N.m）
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.11
n（r/min）
765
758
754
756
758
762
Ia（A）
0.57
0.66
0.76
0.86
0.97
1.10
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并填入表中。
Uf=UfN=220VT=0.8N・m
n（r/min）
1600
1470
1305
1154
1074
994
Ua（V）
218
201
180
161
150
140
Ia（A）
0.79
0.79
0.79
0.78
0.78
0.78
n（r/min）
919
840
756
678
599
518
Ua（V）
130
121
110
100
90
80
Ia（A）
0.78
0.77
0.78
0.78
0.77
0.77
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6-5中。
Uf=UfN=220VT=0N・m
n（r/min）
1758
1596
1434
1355
1273
1190
1107
Ua（V）
221
201
180
170
160
150
140
Ia（A）
0.1
0.1
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
n（r/min）
1030
949
869
791
711
624
594
Ua（V）
130
120
110
100
90
80
76
Ia（A）
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
0.09
3．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，将数据记录于表格
空载始动电压
次数
1
2
3
平均
正向Ua（V）
6.90
7.42
7.13
7.15
反向Ua（V）
7.00
7.20
7.38
7.19
六．实验报告
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。
Raref=28.28（Ω）;
Kt=Ct*φ=
=0.992；
Ke=Ce*φ=
=0.104；
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。
（1）机械特性n=f（t）
缩小尺度以后的图像如下图所示：
（2）调节特性n=f（Ua）
3.电机空载时的始动电压。
根据表格可得：
始动电压Ua0=
7.17V；
4．分析实验数值及现象
机械特性实验现象：
从图像可以看到，随着T的增大，n不断减少，且两条直线大致平行。
根据以下理论知识：
机械特性在图像中表现为一簇斜线，斜率k=
根据实验图像可得堵转转矩Tk和空载转速n0。
分析：
实验中出现两直线只是近似平行，但是不平行的原因经过分析之后，应该是实验仪器在测试过程中过热收到了干扰的缘故，因为第二次试验最后几组数据在图像中出现了“明显上翘”。
调节特性实验现象：
由图像2可以得到，随着Ua的增大，n不断增大，且两条直线大致平行。
根据以下理论知识：
调节特性在图像中表现为一簇斜线，始动电压Ua0=
根据实验图像可得随着负载的增大，从原点到始动电压点出现“死区”的现象。
分析：
实验所得到的数据与理论相对应，很好的证明了理论假设。
5．实验感想
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