实验一力矩式自整角机实验实际做四个实验.docx
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实验一力矩式自整角机实验实际做四个实验
实验一力矩式自整角机实验
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6-3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
0
20
40
60
80
100
120
140
160
接收机转角
误差
发送机转角
180
200
220
240
260
280
300
320
340
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。
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0。
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jt。
实验二控制式自整角机参数的测定
一．实验目的
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．预习要点
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（）。
2．测定比电压u。
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（）
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及值并记录于表6-7中。
表6-7
（deg）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
U2（v）
（deg）
100
110
120
130
140
150
160
170
180
U2（v）
2．测定比电压U
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U2=f（）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压值并记录于表6-8中。
表6-8
绕组接法
T1′──T3′T2′
T2′──T1′T3′
T3′──T1′T2′
理论零位电压位置
0
180
60
240
120
300
实际刻度值
零位电压大小
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（）
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？
实验三直流伺服电机实验
一．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．预习要点
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900Ω（NMEL-03）
6．三相可调电阻90Ω（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：
1800Ω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
（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。
取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=
。
表6-21室温℃
序号
UM（V）
Ia（A）
R（Ω）
Raref（Ω）
1
Ra1
Ra
2
Ra2
3
Ra3
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
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6－12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，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NMEL-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6－22中。
表6－22Uf=UfN=220VUa=UN=220V
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6－23Uf=UfN=220VUa=0.5UN=110V
T（N.m）
n（r/min）
Ia（A）
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6－24Uf=UfN=220VT=0.8N.m
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6－25Uf=UfN=220VT=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，取其平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
1
2
3
平均
正向Ua（V）
反向Ua（V）
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。
实验四步进电动机实验
一．实验目的
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．预习要点
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。
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
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。
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。
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。
（注：
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