第五章控制电机实验Word格式文档下载.docx

1、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

2、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序 号预置步数实际转子偏转角度理论电机偏转角度12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

3、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

4、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6-2f（HZ）n（r/min）345h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6-3T（N.m）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-1

5、3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6-4I（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。六实验报告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

6、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。实验二 力矩式自整角机实验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

7、原理和应用知识。 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的测试方法。3力矩式自整角机比整步转矩的测量方法。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测定力矩式自整角机比整步转矩（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。1电机系统教学实验台主控制屏；2自整角机实验仪。五实验方法1测定力矩式自整角发送机的零位误差0测量线路如图6-2所示。励磁绕组两端L1L2施加额定激励电压UN（220V）；将整步绕组T2-T3端接数字式交流电压表，测输出电压。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。从基准电气零位开始，刻

8、度盘每转过60，整步绕组中有一线间电势为零的位置。此位置称作理论电气零位。整步绕组三线间共有6个零位。实验时，对应T2-T3，转子从基准电气零位正方向转动0、180；则T3-T1转至60、240；T1-T2转至120、300。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6-5中。表6-5理论上应转角度基准电气零位+180+60+240+120+300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

9、（）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）表中:T=GR式中 G砝码重量，单位为（g） R园盘半径=2cm3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

10、，单位为gcm/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按下式计算式中 T=G R整步转矩，单位为（gcm）; 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

11、-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20406080100120140160接收机转角180200220240260280300320340接收机转角超前为正误差，滞后为负误差，正、负最大误差绝对值之和的一半为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

12、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。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0。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T的数值。4此次实验所用接收机的阻尼时间tn的实测数值是多少？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jt。实验三 正余弦旋转变压器实验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

13、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。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。3了解正余弦旋转变压器应用中的注意事项。1测定正余弦旋转变压器在空载时的输出特性。2测定负载对输出特性的影响。3二次侧补偿后负载时的输出特性。4一次侧补偿后负载时的输出特性。5正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图。1MEL系列电机系统教学实验台主控制屏2旋转变压器实验仪3400Hz稳压电源4三相可调电阻900（NMEL-03）5波形测试及开关板（NMEL-05B）1测定正余弦旋转变压器空载时的输出特性接线如图6-7所示。R、RL均采用NMEL-03上900串联90

14、0共1800电阻，并调定在1200阻值。开关S1、S2、S3采用MEL-05上单刀双掷开关。D1、D2为激磁绕组，D3、D4为补偿绕组，Z1、Z2为余弦绕组，Z3、Z4为正弦绕组。aS1、S2、S3均断开。b定子激磁励磁绕组D1、D2两端施加额定电压UN（60V、400Hz）且保持恒定c用手柄缓慢旋转刻度盘，找出正弦输出绕组输出电压为最小值的位置，此位置即为起始零位，使刻度盘的0对准该起始零位位置。d在0180间刻度盘，每转角10，测量转子正弦空载输出电压Ur10与刻度盘转角的数值并记录于表6-9中。 表6-91030507090Ur10（v）1101301501702测定负载对输出特性的影响

15、在接线图7-7中，把开关S3闭合，开关S1、S2仍打开，使正余弦旋转变压器带负载电阻RL运行。按上述实验1的方法测量正弦负载输出电压UR1与转角的数值并记录于表6-10中。 表6-10UR1（v）3测量二次侧补偿后负载时的输出特性在接线图6-7中，开关S1断开，S3闭合接通负载电阻RL，S2闭合，使二次侧余弦输出绕组Z3、Z4经补偿电阻R闭合。仍按上述实验1的方法测量正弦负载输出电压Ur1与转角的数值并记录于表6-11中。在实验时注意一次侧输入电流的变化。 表6-11Ur1（v）4测量一次侧补偿后负载时的输出特性在接线图6-7中，开关S2断开，S3闭合接通负载电阻RL，S1闭合，使一次侧接成补

16、偿电路。仍按上述实验1的方法测量正弦负载输出电压Ur1与转子转角的数值并记录于表6-12中。在实验中注意一次侧输入电流的变化。 表6-12Ur1（v）5正余弦旋转变压器作线性应用接线如图6-8所示。仍按上述实验1的方法，在090间，每转角10记录输出电压Ur与转角的数值并记录于表6-13中。 表6-13Ur（v）1根据表6-9的实验记录数据，绘制正余弦旋转变压器空载时输出电压Ur10与转子转角的关系曲线，即Ur10=f（）。2根据表6-10的实验记录数据，绘制负载时输出电压Ur1与转子转角的关系曲线，即Ur1=f（）。3根据表6-11的实验记录数据，绘制二次侧补偿后负载时的输出电压Ur1与转子

17、转角的关系曲线，即Ur1=f（）。4根据表6-12的实验记录数据，绘制一次侧补偿后负载时的输出电压Ur1与转子转角的关系曲线，即Ur1=f（）特性。5根据表6-13的实验结果，绘制一次侧补偿的线性旋转变压器带负载时的输出电压Ur与转子转角的关系曲线，即Ur=f（）特性。分析正余弦旋转变压器作一次侧补偿线性旋转变压器运行情况。实验四 交流伺服电机实验1掌握用实验方法配圆磁场。2掌握交流伺服电动机机械特性及调节特性的测量方法。1为什么三相调压器输出的线电压Uuw与相电压Uvn在相位上相差90？2二相交流伺服电动机在什么条件下可达到圆形旋转磁场？3对交流伺服电动机有什么技术要求？在制造与结构上采取什

18、么相应措施。4交流伺服电动机有几种控制方式？5何为交流伺服电动机调节特性。1观察伺服电动机有无“自转”现象。2测定交流伺服电动机采用幅值控制时的调节特性。3用实验方法配堵转圆形磁场4测定交流伺服电动机采用幅值相位控制时的调节特性。1NMEL-II电机系统教学实验台主控制屏2电机导轨及转速转矩测量（NMEL-13A）3交流伺服电机M134三相可调电阻90（NMEL-04） 5旋转指示灯及开关板（NMEL-05B） 6交流伺服电机电源（含单相起动电机电容NMEL-21）7万用表（自备）8示波器（自备）实验线路见图69。图中，交流伺服电机采用M13，额定功率PN=25W, 额定控制电压UN=220V

19、，额定激磁电压UN=220V，堵转转矩M=3000g.cm,空载转速=2700 r/min。隔离变压器输出的固定电压（V相调压器的输入电压）UVN接至交流伺服电机的励磁绕组。三相调压器输出的线电压Uuw经过开关S（NMEL05B）接交流伺服电机的控制绕组。1观察交流伺服电动机有无“自转”现象测功机和交流伺服电机暂不联接（联轴器脱开），调压器旋钮逆时针调到底，使输出位于最小位置。合上开关S。器，接通交流电源，调节三相调压使输出电压增加，此时电机应启动运转，继续升高电压直到控制绕组Uc=127V。待电机空载运行稳定后，打开开关S，观察电机有无“自转”现象。将控制电压相位改变180电角度，观察电动机

20、转向有无改变。2测定交流伺服电动机采用幅值控制时的调节特性（1）测定调节特性保持电机的励磁电压Uf=220V。调节调压器，使电机控制绕组的电压Uc从220V逐渐减小至到0V，记录电机空载运行的转速n及相应的控制绕组电压Uc，并填入表615中表615 Uf=UfN=220V Uc（V）3用实验方法配堵转园磁场实验线路见图610。A1、A2选用交流电流表0.75A档。V1、V2、V3选用交流电压表300V档。R1、R2选用NMEL04中90并联90共45阻值，并用万用表调定在5阻值。可变电容选用电机电容箱，位于下组件NMEL-21。调压器T2选用下组件NMEL-21。示波器两探头的地线应接N线，X

21、踪和Y踪幅值量程一致。a使电机堵转。b接通交流电源，调节T1、T2使V1、V2电压指示为220V。c改变电容Cf（约为4Uf），使A1、A2电流接近相等，示波器显示的两个电流波形相位相差90（或Y2改接X端子，示波器显示为圆图）。1）测定调节特性接线仍如图610所示。调节调压器T1，使U1127V。调节调压器T2，使U2220V。保持U1127V，逐渐减小Uc值，记录电机转速n及控制绕组电压Uc并填入表619中。表619 U1127V 1根据幅值控制实验测得的数据作出交流伺用电动机的调节特性n=f（Uc）曲线。2根据幅值相位控制实验测得的数据作出交流伺服电动机调节特性n=f（Uc）曲线。3分析

22、实验过程中发生的现象。实验五 交流测速发电机一概述测速发电机是一种测量转速信号的元件，它将转入的机械转速变换为电压信号转出，且转出电压与转速成正比。在自动控制系统中用作测量元件和反馈元件，用以测量转速或调节和稳定转速。测速发电机有交直流两大类，交流测速发电机有异步和同步之分，直流测速发电机根据励磁方式不同，又可分为永磁式和他励磁式之分。本处使用的是交流测速发电机。二实验设备及所选用组件箱1NMCL系列电力电子与电机拖动教学实验台2电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13A）3直流并励电动机M034直流电机仪表、电源（NMEL-18A）（位于实验台主控制屏的下部）5三相可调电阻900（NM

23、EL-03）6三相可调电阻90（NMEL-04）7直流电压、毫安、安培表8波形测试板及开关板（NMEL-05B）9交流测速发电机M21三实验内容1按图7-2接线。图中直流电动机M选用M03作他励接法，TG选用导轨上的永磁式直流测速发电机，Rf1选用NMEL-09上3000阻值，R1选用NMEL-09上100阻值，Rz选用NMEL-03上6只900电阻串联共5400阻值，并把Rf1调至最小，R1调至最大，Rz调至最大，A表选用20mA档，开关S断开。2先接通励磁电源，再接通电枢电源，电动机M运行后将R1调至最小，并调节转速达2000r/min，减小电枢电源输出电压并调节R1和Rf1逐渐使电机减速。记录对应的转速和输出电压。3共测取89组，记录于表1中。4合上开关S，重复上面步骤，记录89组数据于表2中。表3U（V）表4