电动轮椅电机测试实验报告五0801.docx

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电动轮椅电机测试实验报告五0801

电动轮椅电机测试实验报告五

——转矩与转速关系实验

一．实验概述

在本实验中，我们将控制器依次调到5个档位的最大转速，通过不断增加励磁电流来增加电机的负载。

理论上，在带负载能力范围内，转速保持恒定，若超过带负载能力范围，转速会随着转矩的增加而降低，以维持恒功率状态，此时转速曲线的拐点相对应的转矩值即为该速度下的最大转矩。

通过几个速度点相应的最大转矩的测定，看能否出绘制恒转矩-恒功率曲线图。

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。

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，此时最大转速为43rpm，待转速稳定后，保持手柄位置不变，打开软件进行通讯，控制磁粉测功机以每4秒增加5A励磁电流的速度增加负载，观察此时电机转速、转矩和功率变化，并记录数据和曲线图。

图1为1档时的电机特性曲线，图中横坐标为转矩，绿色曲线为转速，粉色曲线为功率（下同）；图2为1档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图；表1为实验中采集的数据。

图1控制器在1档的电机特性曲线

表1控制器在1档的数据

图21档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图

曲线分析：

由实际曲线图可以看出，转速曲线并不是像理论分析中先呈平稳趋势然后突然下降形成一个拐点（对应于最大转矩点），而是以微小波动呈线性下降。

功率曲线随着转矩上升呈线性（微小波动）上升，并且在转矩达到18.43N·m时达到最大功率点（26rpm,50.18W），功率趋势平稳状态。

2、实验2

实验步骤：

将控制器档位调至2档，此时最大转速为59rpm，待转速稳定后，保持手柄位置不变，打开软件进行通讯，控制磁粉测功机以每4秒增加5A励磁电流的速度增加负载，观察此时电机转速、转矩和功率变化，并记录数据和曲线图。

图3为2档时的电机特性曲线；图4为2档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图；表2为实验中采集的数据。

图3控制器在2档的电机特性曲线

表2控制器在2档的数据

图42档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图

曲线分析：

由实际曲线图可以看出，转速曲线并不是像理论分析中先呈平稳趋势然后突然下降形成一个拐点（对应于最大转矩点），而是以微小波动呈线性下降。

功率曲线随着转矩上升呈线性（微小波动）上升，并且在转矩达到30.41N·m时达到最大功率点（35rpm,111.50W），功率趋势平稳状态。

3、实验3

实验步骤：

将控制器档位调至3档，此时最大转速为82rpm，待转速稳定后，保持手柄位置不变，打开软件进行通讯，控制磁粉测功机以每4秒增加5A励磁电流的速度增加负载，多做几次实验并记录数据和曲线图。

图5为3档时的电机特性曲线；图6为3档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图；表3为实验中采集的数据。

图5控制器在3档的电机特性曲线

表3控制器在3档的数据

图63档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图

曲线分析：

由实际曲线图可以看出，转速曲线并不是像理论分析中先呈平稳趋势然后突然下降形成一个拐点（对应于最大转矩点），而是以微小波动呈线性下降。

功率曲线随着转矩上升呈线性（微小波动）上升，并且在转矩达到34.04N·m、转速52rpm、功率214W之后，功率趋势平稳状态。

4、实验4

实验步骤：

将控制器档位调至4档，此时最大转速为108rpm，待转速稳定后，保持手柄位置不变，打开软件进行通讯，控制磁粉测功机以每4秒增加5A励磁电流的速度增加负载，观察此时电机转速、转矩和功率变化，并记录数据和曲线图。

图7为4档时的电机特性曲线；图8为4档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图；表4为实验中采集的数据。

图7控制器在4档的电机特性曲线

表4控制器在4档的数据

图84档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图

曲线分析：

由实际曲线图可以看出，转速曲线并不是像理论分析中先呈平稳趋势然后突然下降形成一个拐点（对应于最大转矩点），而是以微小波动呈线性下降。

功率曲线随着转矩上升呈线性（微小波动）上升，并且在转矩达到33.51N·m时达到最大功率点（80rpm,280.7W），功率趋势平稳状态。

5、实验5

实验步骤：

将控制器档位调至5档，此时最大转速为132rpm，待转速稳定后，保持手柄位置不变，打开软件进行通讯，控制磁粉测功机以每4秒增加5A励磁电流的速度增加负载，观察此时电机转速、转矩和功率变化，并记录数据和曲线图。

图9为5档时的电机特性曲线；图10为5档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图；表5为实验中采集的数据。

图9控制器在5档的电机特性曲线

表5控制器在5档的数据

图105档时转速、转矩、输出功率随时间变化趋势图

曲线分析：

由实际曲线图可以看出，转速曲线并不是像理论分析中先呈平稳趋势然后突然下降形成一个拐点（对应于最大转矩点），而是以微小波动呈线性下降。

功率曲线随着转矩上升呈线性（微小波动）上升，并且在转矩达到32.06N·m时达到最大功率点（81rpm,272.00W），功率趋势平稳状态。

三．实验分析

我们据此分析，控制转速于某一特定值时，通过增加励磁不断增加负载，在带负载范围内，功率随转矩增大而呈线性增加。

达到功率最大点后通过进一步拉低转速来维持一个恒功率状态。

但在实验中，能是由于电机和控制器的某些原因，转速呈线性下降，没有得出标准的曲线。

我们推测该电机为直流有刷电机，直流有刷电机在外部负载增大时，电机的转速就会随之下降；相反外部负载减小时，电机的转速就会随之上升。

两者成线性相关，当外部负载增大到某一值时，电机就会停止转动。

由于可能是因为控制器没有速度反馈造成的，我们又使用了具有速度反馈的AQMD3630NS直流电机驱动器。

由于现有电位器的操纵杆无法准确设定转速，只能使用与此驱动器配套的AQMDDemo软件进行速度设置，用RS485通讯模块进行串口通讯，但是电机仍然无法转动。

分析原因可能是该电机的刹车线需要与适配的控制器连接，而新的驱动器并没有相应的刹车连接。