电动轮椅电机测试实验报告三0707.docx
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电动轮椅电机测试实验报告三0707
电动轮椅电机测试实验报告三
——固定励磁、增大转速实验
1.实验概述
在本实验中,我们将控制器调至1档,并将励磁电流依次设置为50A、100A、150A的固定值,打开实验软件电机“通讯”后以平稳的速度将手柄推至该档位的最大值处。
然后依次切换档位至2档、3档、4档、5档进行上述实验,观察转速和功率负载特性曲线的变化情况,根据电机负载特性曲线,总结出其中有利的规律和结论。
电机的转矩、转速和输出功率之间的关系式为:
M=9550*P/n(M:
转矩,单位:
N.m;P:
输出功率,单位:
kW;n:
转速,单位:
rpm)。
二.实验内容及分析
1、实验1
实验步骤:
将控制器档位调至1档,点击软件中“通讯”按钮后,缓慢推至最大位置,待转速稳定一小段时间后,点击软件中的“停止”按钮,松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化,记录并保存数据和曲线图。
图1、图3和图5分别为励磁电流为1档下50A、100A和150A时电机特性曲线,其中横坐标为转速,紫色曲线为转矩,粉色曲线为功率(下同);图2、图4和图6分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线;表1-表3为对应的采样数据。
(1)励磁设置为50A
图1控制器在1档的电机特性曲线(励磁电流为50A)
表1控制器在1档的数据(励磁电流为50A)
图2输出功率、转矩随转速的变化图
(2)励磁设置为100A
图3控制器在1档的电机特性曲线(励磁电流为100A)
表2控制器在1档的数据(励磁电流为100A)
图4输出功率、转矩随转速的变化图
(3)励磁设置为150A的情况
图5控制器在1档的电机特性曲线(励磁电流为150A)
表3控制器在1档的数据(励磁电流为150A)
图6输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析:
控制器调至1档情况下,在转速达到最大位置稳定后,随着励磁的增加,转矩和功率呈不断上升趋势。
转速基本维持在30rpm。
表4为稳定后转速、转矩和功率的数据;图7为1档下输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图。
表4三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流(A)
50
100
150
转速(rpm)
32
28
30
转矩(N·m)
2.7
6.45
11.3
功率(W)
9
18.8
36
图7输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图(1档)
2、实验2
实验步骤:
将控制器档位调至2档,点击软件中“通讯”按钮后,缓慢推至最大位置,待转速稳定一小段时间后,点击软件中的“停止”按钮,松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化,记录并保存数据和曲线图。
图8、图10和图12分别为2档下励磁电流为50A、100A和150A时电机特性曲线;图8、图11和图13分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线;表5-表7为对应的采样数据。
(1)励磁设置为50A的情况:
图8控制器在2档的电机特性曲线(励磁电流为50A)
表5控制器在2档的数据(励磁电流为50A)
图9输出功率、转矩随转速的变化图
(2)励磁设置为100A的情况:
图10控制器在2档的电机特性曲线(励磁电流为100A)
表6控制器在2档的数据(励磁电流为100A)
图11输出功率、转矩随转速的变化图
(3)励磁设置为150A的情况:
图12控制器在2档的电机特性曲线(励磁电流为150A)
表7控制器在2档的数据(励磁电流为150A)
图13输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析:
控制器调至2档情况下,在转速达到最大位置稳定后,随着励磁的增加,转矩和功率
呈不断上升趋势。
转速基本维持在55rpm。
表8为稳定后转速、转矩和功率的数据;图14为2档下输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图。
表8三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流(A)
50
100
150
转速(rpm)
55
55
54
转矩(N·m)
2.83
6.45
11.52
功率(W)
16.3
37.83
64
图14输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图(2档)
3、实验3
实验步骤:
将控制器档位调至3档,点击软件中“通讯”按钮后,缓慢推至最大位置,待转速稳定一小段时间后,点击软件中的“停止”按钮,松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化,记录并保存数据和曲线图。
图15、图17和图19分别为3档下励磁电流为50A、100A和150A时电机特性曲线;图16、图18和图20分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线;表9-表11为对应的采样数据。
(1)励磁设置为50A的情况:
图15控制器在3档的电机特性曲线(励磁电流为50A)
表9控制器在3档的数据(励磁电流为50A)
图16输出功率、转矩随转速的变化图
(2)励磁设置为100A的情况:
图17控制器在3档的电机特性曲线(励磁电流为100A)
表10控制器在3档的数据(励磁电流为100A)
图18输出功率、转矩随转速的变化图
(3)励磁设置为150A的情况:
图19控制器在3档的电机特性曲线(励磁电流为150A)
表11控制器在3档的数据(励磁电流为150A)
图20输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析:
控制器调至3档情况下,在转速达到最大位置稳定后,随着励磁的增加,转矩和功率呈不断上升趋势。
转速基本维持在80rpm。
表12为稳定后转速、转矩和功率的数据;图21为3档下输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图。
表12三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流(A)
50
100
150
转速(rpm)
82
80
76
转矩(N·m)
2.76
6.6
11.8
功率(W)
23.7
55.71
94
图21输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图(3档)
4、实验4
实验步骤:
将控制器档位调至4档,点击软件中“通讯”按钮后,缓慢推至最大位置,待转速稳定一小段时间后,点击软件中的“停止”按钮,松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化,记录并保存数据和曲线图。
图22、图24和图26分别为励磁电流为4档下50A、100A和150A时电机特性曲线;图23、图25和图27分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线;表13-表15为对应的采样数据。
(1)励磁设置为50A的情况:
图22控制器在4档的电机特性曲线(励磁电流为50A)
表13控制器在4档的数据(励磁电流为50A)
图23输出功率、转矩随转速的变化图
(2)励磁设置为100A的情况:
图24控制器在4档的电机特性曲线(励磁电流为100A)
表14控制器在4档的数据(励磁电流为100A)
图25输出功率、转矩随转速的变化图
(3)励磁设置为150A的情况:
图26控制器在4档的电机特性曲线(励磁电流为150A)
表15控制器在4档的数据(励磁电流为150A)
图27输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析:
控制器调至4档情况下,在转速达到最大位置稳定后,随着励磁的增加,转矩和功率呈不断上升趋势。
转速基本维持在96rpm。
表16为稳定后转速、转矩和功率的数据;图28为4档下输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图。
表16三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流(A)
50
100
150
转速(rpm)
96
100
94
转矩(N·m)
2.83
6.8
11.9
功率(W)
28.75
72
118
图28输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图(4档)
5、实验5
实验步骤:
将控制器档位调至5档,点击软件中“通讯”按钮后,缓慢推至最大位置,待转速稳定一小段时间后,点击软件中的“停止”按钮,松开手柄。
观察此时电机转速、转矩和功率变化,记录并保存数据和曲线图。
图29、图31和图33分别为励磁电流为4档下50A、100A和150A时电机特性曲线;图30、图32和图34分别为励磁电流为50A、100A和150A时输出功率、转矩随转速的变化曲线;表17-表19为对应的采样数据。
(1)励磁设置为50A的情况:
图29控制器在5档的电机特性曲线(励磁电流为50A)
表17控制器在5档的数据(励磁电流为50A)
图30输出功率、转矩随转速的变化图
(2)励磁设置为100A的情况:
图31控制器在5档的电机特性曲线(励磁电流为100A)
表18控制器在5档的数据(励磁电流为100A)
图32输出功率、转矩随转速的变化图
(3)励磁设置为150A的情况:
图33控制器在5档的电机特性曲线(励磁电流为150A)
表19控制器在5档的数据(励磁电流为150A)
图34输出功率、转矩随转速的变化图
曲线分析:
控制器调至5档情况下,在转速达到最大位置稳定后,随着励磁的增加,转矩和功率呈不断上升趋势。
三次最大转速差别比较大。
表20为稳定后转速、转矩和功率的数据;图35为五档下参数变化曲线。
表20三种励磁下转速、转矩、功率值
励磁电流(A)
50
100
150
转速(rpm)
100
124
111
转矩(N·m)
2.7
6.91
11.78
功率(W)
28.6
90
138
图35输出功率、转矩和转速随励磁电流的变化图(5档)
曲线纵向分析:
(1)在同一励磁电流的情况下,随着档位的增加,最大速度增加(除了励磁电流为50A时的第5档),功率不断增加,转矩基本不变。
(2)励磁电流越大,随着档位的增加,每档的功率增加量越大。
(3)在励磁电流为150A的情况下,从2档到5档的功率增加量分别为30w,24w,20w,可以看出增加量越来越小;而在励磁电流为50A和100A的各自情况下,每档功率的变化量都差不多。
图36-图38为励磁电流依次为50A、100A、150A时输出功率、转矩和转速随档位的变化图。
图36输出功率、转矩和转速随档位的变化图(励磁电流50A)
图37输出功率、转矩和转速随档位的变化图(励磁电流100A)
图38输出功率、转矩和转速随档位的变化图(励磁电流150A)