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实验一 力矩式自整角机实验(实际做四个实验)

发布时间:

实验一
一.实验目的

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原理和应用知识。

二.预*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的测试方法。 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的静态误差。

四.实验设备及仪器
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

五.实验方法
1.测定力矩式自整角发送机的零位误差?θ0 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 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 刻度盘实际转角 基准电气零位 +180° +60° +240° +120° +300°

交 流 电 源 输 出

图6-2 测定力矩式自整角机零位误差

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

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?θ0,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.测定力矩式自整角机的静态误差?θjt 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?θjt, 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 接收机转角 误差 发送机转角 接收机转角 误差 注意: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。 180° 200° 220° 240° 260° 280° 300° 320° 340° 0° 20° 40° 60° 80° 100° 120° 140° 160°

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?θ0。 2.根据实验结果,求出被试力矩式自整角接收机的静态误差?θjt。

实验二
一.实验目的

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*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。

三.实验项目
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。 3.测定零位电压 u0。

四.实验设备及仪器
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

五.实验方法
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(θ) 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θ值并记录于表 6-7 中。 表 6-7
θ(deg)



10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

U2(v)
θ(deg)

100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180°

U2(v) 2.测定比电压 Uθ 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
发送机 自整角变压器

U2=f(θ)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。 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
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 位置。 测取六个位置的零位电

图6-6 测定控制式自整角机零位电压实验接线图
绕组接法 理论零位电压位置 实际刻度值 零位电压大小 T1′──T3′T2′ 0° 180° T2′──T1′T3′ 60°

压值并记录于表 6-8 中。 表 6-8 T3′──T1′T2′ 120° 300° 240°

六.实验报告
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?

实验三
一.实验目的

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 ra、 κ e 、 κ T 2.掌握起流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法 3.测直流伺服电动机的机电时间常数,求传递函数

二.预*要点
1.对直流伺服电动机有什么技术要求 2.直流伺服电动机有几种控制方式 3.直流伺服电动机的机械特性和调节特性

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.实验设备及仪器
1.MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏(NMEL-II) 2.电机导轨及测功机、转速转矩测量(NMEL-13) 3.直流并励电动机 M03(作直流伺服电机) 4.直流电机仪表、电源(NMEL-18) (位于实验台主控制屏的下部) 5.三相可调电阻 900?(NMEL-03) 6.三相可调电阻 90?(NMEL-04) 7.直流电压、毫安、安培表(NMEL-06) 。 8.波形测试及开关板(NMEL-05)

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:1800? 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
图6-11 测电枢绕组直流电阻接线图

(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 6-21。 取三次测量的*均值作为实际冷态电阻值 Ra= 表 6-21 序号 1 2 3 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: Raref=Ra 235 + θ ref
235 + θ a

Ra1 + Ra 2 + Ra 3 。 3

室温 UM(V) Ia(A) Ra1 Ra2 Ra3 Ra R(?)



Raref(?)

式中 Raref——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。 (?) (?) Ra ——电枢绕组的实际冷态电阻。 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, MEL-13“转 将 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

图6-12 直流伺服电动机接线图
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 6 -22 中。 表 6-22 T(N·m) n(r/min) Ia(A) 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 6-23 Uf=UfN=220V Ua=0.5UN=110V T(N.m) n(r/min) Ia(A) Uf=UfN=220V Ua=UN=220V

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 6-24 n(r/min) Ua(V) Ia(A) 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 6-25 Uf=UfN=220V T=0N.m n(r/min) Ua(V) Ia(A) 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*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 正向 Ua(V) 反向 Ua(V) 1 2 3 *均 Uf=UfN=220V T=0.8N.m

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。 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
一.实验目的

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。

二.预*要点
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?

三.实验项目
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

四.实验设备及仪器
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。

CP

A

B

C
G

转 矩 、 转 速 的 测 量 与 控 制

La

Lb

Lc

Ri
ON

M: 步进电机
OFF

图6-1 步进电机实验接线图

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*聪隆暗ゲ健 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 序 1 2 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。 号 预置步数 实际转子偏转角度 理论电机偏转角度

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*闯鱿植浇缁恼竦醋刺

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.角位移和脉冲数关系: 4.空载突跳频率: 5.空载最高连续工作频率:

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?

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。



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