機電傳動與控制指導(dǎo)書

1、機電傳動與控制實驗指導(dǎo)書實驗一：直流電機電樞繞組直流電阻測量實驗 一、實驗?zāi)康?1、學(xué)習(xí)電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。2、認(rèn)識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件及使用方法。 二、實驗項目 1、了解DD01電源控制屏中的電樞電源、勵磁電源、校正直流測功機、變阻器、多量程直流電壓表、電流表及直流電動機的使用方法。 2、用伏安法測直流電動機和直流發(fā)電機的電樞繞組的冷態(tài)電阻。 三、實驗設(shè)備及控制屏上掛件排列順序1、實驗設(shè)備 序 號型 號名 稱數(shù) 量1DD03導(dǎo)軌、測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表1 臺2DJ23校正直流測功機1 臺3DJ15直流并勵電動機1 臺4D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表2

2、 件5D42三相可調(diào)電阻器1 件6D44可調(diào)電阻器、電容器1 件7D51波形測試及開關(guān)板1 件2、控制屏上掛件排列順序 D31、D42、D51、D31、D44 四、實驗說明及操作步驟 1、由實驗指導(dǎo)人員介紹DDSZ-1型電機及電氣技術(shù)實驗裝置各面板布置及使用方法，講解電機實驗的基本要求，安全操作和注意事項。2、用伏安法測電樞的直流電阻 圖2-1 測電樞繞組直流電阻接線圖 （1）按圖2-1接線，電阻R用D44上1800和180串聯(lián)共1980阻值并調(diào)至最大。A表選用D31上的直流安培表。開關(guān)S選用D51掛箱上的雙刀雙擲開關(guān)。1 / 13 （2）經(jīng)檢查無誤后接通電樞電源，并調(diào)至220V。調(diào)節(jié)R使電樞

3、電流達(dá)到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機旋轉(zhuǎn)，測量無法進行；如果此時電流太小，可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差），迅速測取電機電樞兩端電壓U和電流I。將電機轉(zhuǎn)子分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二周，同樣測取U、I三組數(shù)據(jù)列于表2-1中。 （3）增大R使電流分別達(dá)到0.15A和0.1A，用同樣方法測取六組數(shù)據(jù)列于表1-1中。 取三次測量的平均值作為實際冷態(tài)電阻值表1-1 室溫 序號U（V）I（A）R（ 平均）（）Ra（）1Ra11=Ra1=Ra12=Ra13=2Ra21=Ra2=Ra22=Ra23=3Ra31=Ra3=Ra32=Ra33=表中： ， ， 五、注意事項 1、直流他勵電動機起動

4、時，須將勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf1調(diào)至最小，先接通勵磁電源,使勵磁電流最大,同時必須將電樞串聯(lián)起動電阻R1調(diào)至最大,然后方可接通電樞電源。使電動機正常起動。起動后，將起動電阻R1調(diào)至零，使電機正常工作。 2、直流他勵電動機停機時，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源。同時必須將電樞串聯(lián)的起動電阻R1調(diào)回到最大值，勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf1調(diào)回到最小值。給下次起動作好準(zhǔn)備。 3、測量前注意儀表的量程、極性及其接法，是否符合要求。 2 / 13實驗二： 三相異步電動機起動與調(diào)速一、實驗?zāi)康?通過實驗掌握異步電動機的起動和調(diào)速的方法。二、預(yù)習(xí)要點 1、異步電動機有哪些起動方法和起動技術(shù)指標(biāo)。 2、異步電

5、動機的調(diào)速方法。三、實驗項目 1、直接起動 2、星形三角形(Y-)換接起動。四、實驗方法1、 實驗設(shè)備表2-1序 號型 號名 稱數(shù) 量1DD03導(dǎo)軌、測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表1件2DJ16三相鼠籠異步電動機1件3DJ23校正直流測功機1件4D31直流電壓、毫安、安培表1件5D32數(shù)/模交流電流表1件6D33數(shù)/模交流電壓表1件7D43三相可調(diào)電抗器（可選）1件8D51波形測試及開關(guān)板1件9DJ17-1起動與調(diào)速電阻箱1件 2、屏上掛件排列順序 D33、D32、D51、D31、D43 3、三相鼠籠式異步電機直接起動試驗圖2-1 異步電動機直接起動 (1) 按圖2-1接線。電機繞組為接法。異步電動機直接

6、與測速發(fā)電機同軸聯(lián)接，不聯(lián)接校正直流測功機DJ23。電流表用D32上的指針表。4 / 13 (2) 把交流調(diào)壓器退到零位，開啟鑰匙開關(guān)，按下“啟動”按鈕，接通三相交流電源。 (3) 調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓達(dá)電機額定電壓220伏，使電機起動旋轉(zhuǎn)，(如電機旋轉(zhuǎn)方向不符合要求需調(diào)整相序時，必須按下“停止”按鈕，切斷三相交流電源)。 (4)再按下“停止”按鈕，斷開三相交流電源，待電動機停止旋轉(zhuǎn)后，按下“啟動”按鈕，接通三相交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值(按指針式電流表偏轉(zhuǎn)的最大位置所對應(yīng)的讀數(shù)值定性計量)。4、星形三角形(Y-)起動 圖2-2 三相鼠籠式異步電機星形三角形起動 (1)

7、 按圖2-2接線。線接好后把調(diào)壓器退到零位。 (2) 三刀雙擲開關(guān)合向右邊(Y接法)。合上電源開關(guān)，逐漸調(diào)節(jié)調(diào)壓器使升壓至電機額定電壓220伏，使電機旋轉(zhuǎn)，然后斷開電源開關(guān)，待電機停轉(zhuǎn)。 (3) 合上電源開關(guān)，觀察起動瞬間電流，然后把S合向左邊，使電機()正常運行，整個起動過程結(jié)束。觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。五、實驗報告 1、比較異步電動機不同起動方法的優(yōu)缺點。 2、由起動試驗數(shù)據(jù)求下述兩種情況下的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩： (1) 外施額定電壓UN。(直接法起動) (2) 外施電壓為 。(Y-起動) 3、線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入電阻對電機轉(zhuǎn)速的影響。六、思考題 1、

8、起動電流和外施電壓成正比，起動轉(zhuǎn)矩和外施電壓的平方成正比在什么情況下才能成立？ 2、起動時的實際情況和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？4 / 13實驗三：三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制線路 一、實驗?zāi)康?1、通過對三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制線路的接線，掌握由電路原理圖接成實際操作電路的方法。 2、掌握三相異步電動機正反轉(zhuǎn)的原理和方法。 3、掌握手動控制正反轉(zhuǎn)控制、接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的不同接法，并熟悉在操作過程中有哪些不同之處。 二、選用組件 1、實驗設(shè)備序 號型 號名 稱數(shù) 量1WDJ24三相鼠籠異步電動機(/220V)1件2D61繼電接觸控制掛箱（一）1件 2、屏上掛件排列順序：D

9、61 三、實驗方法1、倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路： (1) 旋轉(zhuǎn)控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕將三相調(diào)壓電源U、V、W輸出線電壓調(diào)到220V，按下“停止”按鈕切斷交流電源。(2) 按圖3-1接線。圖中Q1（用以模擬倒順開關(guān)）、FU1 、FU2、FU3選用D62掛件（由于本實驗室中未購買D62模塊，本部分可不用接入電路中），電機選用WDJ24（/220V）。(3) 啟動電源后，把開關(guān)Q1合向“左合”位置，觀察電機轉(zhuǎn)向。(4) 運轉(zhuǎn)半分鐘后，把開關(guān)Q1合向“斷開”位置后，再扳向“右合”位置，觀察電機轉(zhuǎn)向。圖3-1 倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路5 / 132、接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路：(1) 按下“停止”按鈕切斷交流電

10、源。按圖3-2接線。圖中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR1選用D61掛件，Q1、FU1、FU2 、FU3、FU4選用D62掛件（由于本實驗室中未購買D62模塊，本部分可不用接入電路中），電機選用WDJ24（/220V）。經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無誤后，按下“啟動”按鈕通電操作。(2) 合上電源開關(guān)Q1，接通220V三相交流電源。(3) 按下SB1，觀察并記錄電動機M的轉(zhuǎn)向、接觸器自鎖和聯(lián)鎖觸點的吸斷情況。(4) 按下SB3，觀察并記錄M運轉(zhuǎn)狀態(tài)、接觸器各觸點的吸斷情況。(5) 再按下SB2，觀察并記錄M的轉(zhuǎn)向、接觸器自鎖和聯(lián)鎖觸點的吸斷情況。圖3-2 接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路四、討論題 1、

11、在圖3-1中，欲使電機反轉(zhuǎn)為什么要把手柄扳到“停止”使電動機M停轉(zhuǎn)后，才能扳向“反轉(zhuǎn)”使之反轉(zhuǎn)，若直接扳至“反轉(zhuǎn)”會造成什么后果？2、接觸器和按鈕的聯(lián)鎖觸點在繼電接觸控制中起到什么作用？6 / 13實驗四：步進電動機實驗 步進電機使用說明：步進電動機又稱脈沖電機，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種重要的執(zhí)行元件，它是將電脈沖信號變換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速的執(zhí)行電動機，其角位移量與輸入電脈沖數(shù)成正比；其轉(zhuǎn)速與電脈沖的頻率成正比。在負(fù)載能力范圍內(nèi)，這些關(guān)系將不受電源電壓、負(fù)載、環(huán)境、溫度等因素的影響，還可在很寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)調(diào)速，快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。隨著數(shù)字技術(shù)和電子計算機的發(fā)展，使步進電機的控制更加簡便、靈活和智能化

12、?，F(xiàn)已廣泛用于各種數(shù)控機床、繪圖機、自動化儀表、計算機外設(shè)，數(shù)、模變換等數(shù)字控制系統(tǒng)中作為元件。 1、步進電機智能控制箱 本控制箱用以控制步進電機的各種運行方式，它的控制功能是由單片機來實現(xiàn)的。通過鍵盤的操作和不同的顯示方式來確定步進電機的運行狀況。 本控制箱可適用于三相、四相、五相步進電動機各種運行方式的控制。 因?qū)嶒炑b置僅提供三相反應(yīng)式步進電動機，故控制箱只提供三相步進電動機的驅(qū)動電源，面板上也只裝有三相步進電動機的繞組接口。（1）面板示意圖 （2）技術(shù)指標(biāo) 功 能：能實現(xiàn)單步運行、連續(xù)運行和預(yù)置數(shù)運行；能實現(xiàn)單拍、雙拍及電機的可逆運行。 電脈沖頻率：5Hz1KHz 工作條件：供電電源 A

13、C220V±10%，50Hz環(huán)境溫度 -540相對濕度80%7 / 13 重 量：6kg 尺 寸：390×200×230mm3 （3）使用說明 1)開啟電源開關(guān)，面板上的三位數(shù)字頻率計將顯示“000”；由六位LED數(shù)碼管組成的步進電機運行狀態(tài)顯示器自動進入“9999888877776666555544443333222211110000”動態(tài)自檢過程，而后停顯在系統(tǒng)的初態(tài)“.3”。 2)控制鍵盤功能說明 設(shè)置鍵：手動單步運行方式和連續(xù)運行各方式的選擇。 拍數(shù)鍵：單三拍、雙三拍、三相六拍等運行方式的選擇。 相數(shù)鍵：電機相數(shù)(三相、四相、五相)的選擇。 轉(zhuǎn)向鍵：電機正

14、、反轉(zhuǎn)選擇。 數(shù)位鍵：預(yù)置步數(shù)的數(shù)據(jù)位設(shè)置。 數(shù)據(jù)鍵：預(yù)置步數(shù)位的數(shù)據(jù)設(shè)置。 執(zhí)行鍵：執(zhí)行當(dāng)前運行狀態(tài)。 復(fù)位鍵：由于意外原因?qū)е孪到y(tǒng)死機時可按此鍵，經(jīng)動態(tài)自檢過程后返回系統(tǒng)初態(tài)。 3)控制系統(tǒng)試運行 暫不接步進電機繞組，開啟電源進入系統(tǒng)初態(tài)后，即可進入試運行操作。 a單步操作運行：每按一次“執(zhí)行鍵”，完成一拍的運行，若連續(xù)按執(zhí)行鍵，狀態(tài)顯示器的末位將依次循環(huán)顯示“BCAB”；由五只LED發(fā)光二極管組成的繞組通電狀態(tài)指示器的B、C、A將依次循環(huán)點亮，以示電脈沖的分配規(guī)律。 b連續(xù)運行：按設(shè)置鍵，狀態(tài)顯示器顯示“3000”,稱此狀態(tài)為連續(xù)運行的初態(tài).此時,可分別操作“拍數(shù)”、“轉(zhuǎn)向”和“相數(shù)”三

15、個鍵，以確定步進電機當(dāng)前所需的運行方式。最后按“執(zhí)行”鍵，即可實現(xiàn)連續(xù)運行。三個鍵的具體操作如下（注：在狀態(tài)顯示器顯示“3000”狀態(tài)下操作）： a) 按“拍數(shù)”鍵：狀態(tài)顯示器首位數(shù)碼管顯示在“”、“ ”、“ ”之間切換，分別表示三相單拍、三相六拍和三相雙三拍運行方式。 b) 按“相數(shù)”鍵：狀態(tài)顯示器的第二位，在“3、4、5”之間切換，分別表示為三相、四相、五相步進電機運行。 c) 按“轉(zhuǎn)向”鍵：狀態(tài)顯示器的首位在“”與“”之間切換，“”表示正轉(zhuǎn)，“”表示反轉(zhuǎn)。 c預(yù)置數(shù)運行：設(shè)定“拍數(shù)”、“轉(zhuǎn)向”和“相數(shù)”后，可進行預(yù)置數(shù)設(shè)定，其步驟如下： a) 操作“數(shù)位”鍵，可使?fàn)顟B(tài)顯示器逐位顯示“0.

16、”，出現(xiàn)小數(shù)點的位即為選中位。 b）操作“數(shù)據(jù)”鍵，寫入該位所需的數(shù)字。 c）根據(jù)所需的總步數(shù)，分別操作“數(shù)位”和“數(shù)據(jù)”鍵，將總步數(shù)的各位寫入顯示器的相應(yīng)位。至此，預(yù)置數(shù)設(shè)定操作結(jié)束。 9 / 13 d）按“執(zhí)行”鍵，狀態(tài)顯示器作自動減1運算，直減至0后，自動返回連續(xù)運行的初態(tài)。 d步進電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與電脈沖頻率顯示 調(diào)節(jié)面板上的“速度調(diào)節(jié)”電位器旋鈕，即可改變電脈沖的頻率，從而改變了步進電機的轉(zhuǎn)速。同時，由頻率計顯示出輸入序列脈沖的頻率。 e脈沖波形觀測 在面板上設(shè)有序列脈沖和步進電機三相繞組驅(qū)動電源的脈沖波形觀測點，分別將各觀測點接到示波器的輸入端，即可觀測到相應(yīng)的脈沖波形。 一、實驗?zāi)?/p>

17、的 1、通過實驗加深對步進電動機的驅(qū)動電源和電機工作情況的了解。 2、掌握步進電動機基本特性的測定方法。 二、預(yù)習(xí)要點 1、了解步進電動機的工作情況和驅(qū)動電源。 2、步進電動機有哪些基本特性？怎樣測定？ 三、實驗項目 1、單步運行狀態(tài)2、平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系四、實驗線路及操作步驟1、實驗設(shè)備序 號型 號名 稱數(shù) 量備注1D54(BSZ-1)步進電機控制箱1臺2BSZ-1步進電機實驗裝置1臺3D41三相可調(diào)電阻器1件4D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表1件5DD05測功圓盤及測功支架1件2、屏上掛件排列順序 D54、D31、D41 3、基本實驗電路的外部接線 圖4-1表示了基本實驗電路的外部接

18、線。9 / 13圖4-1 步進電機實驗接線圖4、步進電機組件的使用說明及實驗操作步驟(1) 單步運行狀態(tài)接通電源，將控制系統(tǒng)設(shè)置于單步運行狀態(tài)，或復(fù)位后，按執(zhí)行鍵，步進電機走一步距角，繞組相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)亮，再不斷按執(zhí)行鍵，步進電機轉(zhuǎn)子也不斷作步進運動。改變電機轉(zhuǎn)向，電機作反向步進運動。(2) 角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系控制系統(tǒng)接通電源，設(shè)置好預(yù)置步數(shù)，按執(zhí)行鍵，電機運轉(zhuǎn)，觀察并記錄電機偏轉(zhuǎn)角度，再重設(shè)置另一置數(shù)值，按執(zhí)行鍵，觀察并記錄電機偏轉(zhuǎn)角度于表4-1、表4-2中，并利用公式計算電機偏轉(zhuǎn)角度與實際值是否一致。表4-1 步數(shù)= 步 序 號實際電機偏轉(zhuǎn)角度理論電機偏轉(zhuǎn)角度表4-2 步數(shù)= 步序 號實際電機偏轉(zhuǎn)角度理論電機偏轉(zhuǎn)角度 (3) 平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系接通電源，將電機設(shè)為單三拍連續(xù)運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下。先設(shè)定步進電機運行的步數(shù)N，最好為120的整數(shù)倍。利用控制屏上定時兼報警記錄儀記錄時間t（單位：分鐘），按下復(fù)位鍵時鐘停止計時，松開復(fù)位鍵時鐘繼續(xù)計時，可以得到。改變速度調(diào)節(jié)旋鈕，測量頻率f與對應(yīng)的轉(zhuǎn)速n，即n=f（f）。記錄56組于表4-3