直流伺服电机实验报告材料.docx
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直流伺服电机实验报告材料
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
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(MEL-03)。
V:
直流电压表(MEL-06)。
A:
直流安培表(MEL-06)
M:
直流电机电枢
(1)经检查接线无误后,逆时针调节磁场调节电阻R使至最大。
直流电压表量程选为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),迅速测取电机电枢两端电压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6-1。
取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=
。
室温20℃
序号
UM(V)
Ia(A)
R(Ω)
Raref(Ω)
1
4.63
0.198
Ra1=
23.38
Ra=23.26
Raref=28.28
2
4.49
0.200
Ra2=
22.45
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
实验线路如图6-2所示。
R1:
180W电阻(MEL-04中两只90W相串联)。
Rf:
900W电阻(MEL-03中两只900W相串联)。
R2:
采用MEL-03最上端900W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