電機控制與拖動實驗指導書樣本

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目錄TOC\o"1-1"\h\z\u目錄 1實驗一三相異步電動機的起動與調(diào)速 2實驗二異步電機的M-S曲線測繪 5實驗三三相同步電動機 7實驗四直流她勵電動機 10實驗五交流伺服電機實驗 14實驗六直流伺服電機實驗 19實驗七步進電動機實驗 22

實驗一三相異步電動機的起動與調(diào)速一．實驗目的1．學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。2．經(jīng)過實驗掌握異步電動機的起動和調(diào)速的方法。二．預習要點1．復習異步電動機有哪些起動方法和起動技術指標。2．復習異步電動機的調(diào)速方法。三．實驗項目1．了解教學實驗臺中的直流穩(wěn)壓電源、渦流測功機、變阻器、多量程直流電壓表、電流表、毫安表及各種電動機的使用方法。2．異步電動機的直接起動。3．異步電動機星形——三角形(Y-△)換接起動。4．自耦變壓器起動。5．繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器起動。6．繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器調(diào)速。四．實驗設備及儀器1．MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏(含交流電壓表)。2．指針式交流電流表。3．電機導軌及測功機、轉矩轉速測量(MEL-13、MEL-14)。4．電機起動箱(MEL-09)。5．鼠籠式異步電動機(M04)。6．繞線式異步電動機(M09)。五．實驗方法1．由實驗指導人員講解電機實驗的基本要求,實驗臺各面板的布置及使用方法,注意事項。2．三相籠型異步電動機直接起動試驗。按圖1-1接線,電機繞組為△接法。起動前,把轉矩轉速測量實驗箱(MEL-13)中”轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調(diào)到底,”轉速控制”、”轉矩控制”選擇開關扳向”轉矩控制”,檢查電機導軌和MEL-13的連接是否良好。儀表的選擇:交流電壓表為數(shù)字式或指針式均可,交流電流表則為指針式。a．把三相交流電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)到底,合上綠色”閉合”按鈕開關。調(diào)節(jié)調(diào)壓器,使輸出電壓達電機額定電壓220伏,使電機起動旋轉。(電機起動后,觀察MEL-13中的轉速表,如出現(xiàn)電機轉向圖1-1異步電機直接起動實驗接線圖不符合要求,則須切斷電源,調(diào)整次序,再重新起動電機。)圖1-1異步電機直接起動實驗接線圖b．斷開三相交流電源,待電動機完全停止旋轉后,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。注:按指針式電流表偏轉的最大位置所對應的讀數(shù)值計量。電流表受起動電流沖擊,電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數(shù),但用它可和下面幾種起動方法的起動電流作定性的比較。c．斷開三相交流電源,將調(diào)壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔中,將測功機定轉子堵住。d．合上三相交流電源,調(diào)節(jié)調(diào)壓器,觀察電流表,使電機電流達2~3倍額定電流,讀取電壓值UK、電流值IK、轉矩值TK,填入表1-1中,注意試驗時,通電時間不應超過10秒,以免繞組過熱。對應于額定電壓的起動轉矩TST和起動電流I比按下式計算:式中Ik:起動試驗時的電流值,A;TK:起動試驗時的轉矩值,N.m;式中UK:起動試驗時的電壓值,V;UN:電機額定電壓,V;表1-1測量值計算值UK(V)IK(A)TK(N.m)Tst(N.m)Ist(A)圖1-2異步電機星形-三角形起動3．星形——三角形(Y-△)起動圖1-2異步電機星形-三角形起動按圖1-2接線,電壓表、電流表的選擇同前,開關S選用MEL-05。a．起動前,把三相調(diào)壓器退到零位,三刀雙擲開關合向右邊(Y)接法。合上電源開關,逐漸調(diào)節(jié)調(diào)壓器,使輸出電壓升高至電機額定電壓UN=220V,斷開電源開關,待電機停轉。b．待電機完全停轉后,合上電源開關,觀察起動瞬間的電流,然后把S合向左邊(△接法),電機進入正常運行,整個起動過程結束,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。4．自耦變壓器降壓起動按圖1-1接線。電機繞組為△接法。a．先把調(diào)壓器退到零位,合上電源開關,調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕,使輸出電壓達110伏,斷開電源開關,待電機停轉。b．待電機完全停轉后,再合上電源開關,使電機就自耦變壓器,降壓起動,觀察電流表的瞬間讀數(shù)值,經(jīng)一定時間后,調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電機達電機額定電壓UN=220伏,整個起動過程結束。圖1-3繞線式異步電機轉子繞組串電阻起動實驗接線圖5．繞線式異步電動機轉繞組串入可變電阻器起動圖1-3繞線式異步電機轉子繞組串電阻起動實驗接線圖實驗線路如圖1-3,電機定子繞組Y形接法。轉子串入的電阻由刷形開關來調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)電阻采用MEL-09的繞線電機起動電阻(分0,2,5,15,∞五檔),MEL-13中”轉矩控制”和”轉速控制”開關扳向”轉速控制”,”轉速設定”電位器旋鈕順時針調(diào)節(jié)到底。a．起動電源前,把調(diào)壓器退至零位,起動電阻調(diào)節(jié)為零。b．合上交流電源,調(diào)節(jié)交流電源使電機起動。注意電機轉向是否符合要求。c．在定子電壓為180伏時,逆時針調(diào)節(jié)”轉速設定”電位器到底,繞線式電機轉動緩慢(只有幾十轉),讀取此時的轉矩值Ist和Ist。d．用刷形開關切換起動電阻,分別讀出起動電阻為2Ω、5Ω、15Ω的起動轉矩Tst和起動電流Ist,填入表1-2中。注意:試驗時通電時間不應超過20秒的以免繞組過熱。表1-2U=180伏Rst(Ω)02515Tst(N.m)Ist(A)6．繞線式異步電動機繞組串入可變電阻器調(diào)速實驗線路同前。MEL-13中”轉矩控制”和”轉速控制”選擇開關扳向”轉矩控制”,”轉矩設定”電位器逆時針到底,”轉速設定”電位器順時針到底。MEL-09”繞線電機起動電阻”調(diào)節(jié)到零。a．合上電源開關,調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓至UN=220伏,使電機空載起動。b．調(diào)節(jié)”轉矩設定”電位器調(diào)節(jié)旋鈕,使電動機輸出功率接近額定功率并保持輸出轉矩T2不變,改變轉子附加電阻,分別測出對應的轉速,記錄于表1-3中。表1-3U=220伏T2= N.mRst(Ω)02515n(r/min)六．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)求下述三種情況下的起動電流和起動轉矩:(1)外施額定電壓UN。(直接法起動)(2)外施電壓為UN/。(Y—Δ起動)(3)外施電壓為UK/KA,式中KA為起動用自耦變壓器的變比。(自耦變壓器起動)。3．繞線式異步電動機轉子繞組串入電阻對起動電流和起動轉矩的影響。4．繞線式異步電動機轉子繞組串入電阻對電機轉速的影響。七．思考題1．起動電流和外施電壓正比,起動轉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?

實驗二異步電機的M-S曲線測繪一．實驗目的用本電機教學實驗臺的測功機轉速閉環(huán)功能測繪各種異步電機的轉矩~轉差曲線,并加以比較。二．預習要點1．復習電機M-S特性曲線。2．M-S特性的測試方法。三．實驗項目1．鼠籠式異步電機的M-S曲線測繪測。2．繞線式異步電動機的M-S曲線測繪。四．實驗原理圖2-1異步電機的機械特性異步電機的機械特性的圖2圖2-1異步電機的機械特性在某一轉差率Sm時,轉矩有一最大值Tm,稱為異步電機的最大轉矩,Sm稱為臨界轉差率。Tm是異步電動機可能產(chǎn)生的最大轉矩。如果負載轉矩Tz＞Tm,電動機將承擔不了而停轉。起動轉矩Tst是異步電動機接至電源開始起動時的電磁轉矩,此時S=1(n=0)。對于繞線式轉子異步電動機,轉子繞組串聯(lián)附加電阻,便能改變Tst,從而可改變起動特性。異步電動機的機械特性可視為兩部分組成,即當負載功率轉矩Tz≤TN時,機械特性近似為直線,稱為機械特性的直線部分,又可稱為工作部分,因電動機不論帶何種負載均能穩(wěn)定運行;當S≥Sm時,機械特性為一曲線,稱為機械特性的曲線部分,對恒轉矩負載或恒功率負載而言,因為電動機這一特性段與這類負載轉矩特性的配合,使電機不能穩(wěn)定運行,而對于通風機負載,則在這一特性段上卻能穩(wěn)定工作。在本實驗系統(tǒng)中,經(jīng)過對電機的轉速進行檢測,動態(tài)調(diào)節(jié)施加于電機的轉矩,產(chǎn)生隨著電機轉速的下降,轉矩隨之下降的負載,使電機穩(wěn)定地運行了機械特性的曲線部分。經(jīng)過讀取不同轉速下的轉矩,可描繪出不同電機的M-S曲線。五．實驗設備1．MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏;2．電機導軌及測功機、轉矩轉速測量(MEL-13、MEL-14);3．電機起動箱(MEL-09);4．三相鼠籠式異步電動機M04;5．三相繞線式異步電動機M09。六．實驗方法1．鼠籠式異步電機的M-S曲線測繪被試電機為三相鼠籠式異步電動機M04,Y接法。圖2-2鼠籠式異步電機的M-S測繪接線圖G為渦流測功機,與M04電機同軸安裝。圖2-2鼠籠式異步電機的M-S測繪接線圖按圖2-2接線,其中電壓表采用指針式或數(shù)字式均可,量程選用300V檔,電流表采用數(shù)字式,可選0.75A量程檔。起動電機前,將三相調(diào)壓器旋鈕逆時針調(diào)到底,并將MEL-13中”轉矩控制”和”轉速控制”選擇開關扳向”轉速控制”,并將”轉速設定”調(diào)節(jié)旋鈕順時針調(diào)到底。實驗步驟:(1)按下綠色”閉合”按鈕開關,調(diào)節(jié)交流電源輸出調(diào)節(jié)旋鈕,使電壓輸出為220V,起動交流電機。觀察電機的旋轉方向,是之符合要求。(2)逆時針緩慢調(diào)節(jié)”轉速設定”電位器經(jīng)過一段時間的延時后,M04電機的負載將隨之增加,其轉速下降,繼續(xù)調(diào)節(jié)該電位器旋鈕電機由空載逐漸下降到200轉/分左右(注意:轉速低于200轉/分時,有可能造成電機轉速不穩(wěn)定。)(3)在空載轉速至200轉/分范圍內(nèi),測取8-9組數(shù)據(jù),其中在最大轉矩附近多測幾點,填入表2-1。表2-1 UN=220V Y接法序號123456789轉速(r/min)轉矩(n.M)(4)當電機轉速下降到200轉/分時,順時針回調(diào)”轉速設定”旋鈕,轉速開始上升,直到升到空載轉速為止,在這范圍內(nèi),讀出8-9組異步電機的轉矩M,轉速n,填入表2-2。表2-2 UN=220V Y接法序號123456789轉速(r/min)轉矩(N.M)七．實驗報告1．在方格紙上,逐點繪出各種電機的轉矩、轉速,并進行擬合,作出被試電機的M-S曲線。2．對這些電機的特性作一比較和評價。八．思考題電機的降速特性和升速特性曲線不重合的原因何在?

實驗三三相同步電動機一．實驗目的1．掌握三相同步電動機的異步起動方法。2．測取三相同步電動機的V形曲線。3．測取三相同步電動機的工作特性。二．預習要點1．三相同步電動機異步起動的原理及操作步驟。2．三相同步電動機的V形曲線是怎樣的?怎樣作為無功發(fā)電機(調(diào)相機)?3．三相同步電動機的工作特性怎樣?怎樣測取?三．實驗項目1．三相同步電動機的異步起動。2．測取三相同步電動機輸出功率P2≈0時的V形曲線。3．測取三相同步電動機輸出功率P2=0.5倍額定功率時的V形曲線。4．測取三相同步電動機的工作特性。四．實驗設備及儀器1．實驗臺主控制屏;2．電機導軌及轉速測量;3．功率、功率因數(shù)表(NMCL-001);4．同步電機勵磁電源(含在主控制屏左下方,NMEL-19);5．直流電機儀表、電源(含在主控制屏左下方,NMEL-18);6．三相可調(diào)電阻器900Ω(NMEL-03);7．三相可調(diào)電阻器90Ω(NMEL-04);8．旋轉指示燈及開關板(NMEL-05A);9．三相同步電機M08;10．直流并勵電動機M03。五．實驗方法被試電機為凸極式三相同步電動機M08。1．三相同步電動機的異步起動實驗線路圖如圖3-1。實驗開始前,MEL-13中的”轉速控制”和”轉矩控制”選擇開關扳向”轉矩控制”,”轉矩設定”旋鈕逆時針到底。R的阻值選擇為同步發(fā)電機勵磁繞組電阻的10倍(約90歐姆),選用NMEL-04中的90Ω電阻。開關S選用NMEL-05。圖3-1三相同步電動機接線圖(MCL-11、MEL-11B)同步電機勵磁電源(NMEL-19)固定在控制屏的右下部。圖3-1三相同步電動機接線圖(MCL-11、MEL-11B)a．把功率表電流線圈短接,把交流電流表短接,先將開關S閉合于勵磁電流源端,啟動勵磁電流源,調(diào)節(jié)勵磁電流源輸出大約0.7A左右,然后將開關S閉合于可變電阻器R(圖示左端)。b．把調(diào)壓器退到零位,合上電源開關,調(diào)節(jié)調(diào)壓器使升壓至同步電動機額定電壓220伏,觀察電機旋轉方向,若不符合則應調(diào)整相序使電機旋轉方向符合要求。c．當轉速接近同步轉速時,把開關S迅速從左端切換閉合到右端,讓同步電動機勵磁繞組加直流勵磁而強制拉入同步運行,異步起動同步電動機整個起動過程完畢,接通功率表、功率因數(shù)表、交流電流表。2．測取三相同步電動機輸出功率P2≈0時的V形曲線a．按1方法異步起動同步電動機。使同步電動機輸出功率P2≈0。b．調(diào)節(jié)同步電動機的勵磁電流If并使If增加,這時同步電動機的定子三相電流亦隨之增加,直至電流達同步電動機的額定值,記錄定子三相電流和相應的勵磁電流、輸入功率。c．調(diào)節(jié)同步電動機的勵磁電流If使If使逐漸減小,這時定子三相電流亦隨之減小,直至電流過最小值,記錄這時的相應數(shù)據(jù),d．繼續(xù)調(diào)小同步電動機的勵磁電流,這時同步電動機的定子三相電流反而增大直到電流達額定值,在這過勵和欠勵范圍內(nèi)讀取9～11組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄于表3-1。表3-1n=1500r／min;U=220V;P2≈0序號三相電流(A)勵磁電流(A)輸入功率(W)IAIBICIIfPIPIIP12345表中I=(IA+IB+IC)／3P=PⅠ+PⅡ3．測取三相同步電動機輸出功率P2≈0.5倍額定功率時的V形曲線。a．按1方法異步起動同步電動機,調(diào)節(jié)測功機”轉矩設定”旋鈕使之加載,使同步電動機輸出功率改變,輸出功率按下式計算:P2=0.105nT2式中n——電機轉速,r／min;T2——由轉矩表讀出,N·m。b．使同步電動機輸出功率接近于0.5倍額定功率且保持不變,調(diào)節(jié)同步電動機的勵磁電流If使If增加,這時同步電動機的定子三相電流亦隨之增加直到電流達同步電動機的額定電流,記錄定子三相電流和相應的勵磁電流、輸入功率。c．調(diào)節(jié)同步電動機的勵磁電流If,使If逐漸減小,這時定子三相電流亦隨之減小直至電流達最小值,記錄這時的相應數(shù)據(jù),繼續(xù)調(diào)小同步電動機的勵磁電流,這時同步電動機的定子三相電流反而增大直到電流達額定值,在過勵和欠勵范圍內(nèi)讀取9～11組數(shù)據(jù)并記錄于表3-2中。表3-2n=1500r／min;U=220V;P2≈0.5PN序號三相電流(A)勵磁電流(A)輸入功率(W)IAIBICIIfPIPIIP12345表中I=(IA+IB+IC)／3P=PⅠ+PⅡ4．測取三相同步電動機的工作特性a．按1方法異步起動同步電動機,按3方法改變負載電阻,使同步電動機輸出功率改變,輸出功率按下式計算:P2=0.105nT2式中n——電機轉速,r／min;T2——由直流發(fā)電機的電樞電流．轉矩表讀出,N·mb．同時調(diào)節(jié)同步電動機的勵磁電流使同步電動機輸出功率達額定值時,且功率因數(shù)為1。c．保持此時同步電動機的勵磁電流恒定不變,逐漸減小負載,使同步電動機輸出功率逐漸減小直至為零,讀取定子電流、輸入功率、功率因數(shù)、輸出轉矩、轉速,共取6～7組數(shù)據(jù)并記錄于表3-3中。表3-3U=UN=220V;If=A;n=1500r／min序號同步電動機輸入同步機輸出IA(A)IB(A)IC(A)I(A)PI(W)PⅡ(W)P(W)cosφT2(N.m)P2(W)η(％)123456表中I=(IA+IB+IC)／3P=PⅠ+PⅡP2=0.105nT2六．實驗報告1．作P2≈0時同步電動機的V形曲線I=f(If),并說明定子電流的性質(zhì)。2．作P2≈0.5倍額定功率時同步電動機的V形曲線I=f(If),并說明定子電流的性質(zhì)。3．作同步電動機的工作特性曲線:I、P、cosφ、T2、η=f(P2)七．思考題1．同步電動機異步起動時先把同步電動機的勵磁繞組經(jīng)一可調(diào)電阻組成回路,這可調(diào)電阻的阻值調(diào)節(jié)在同步電動機的勵磁繞值的10倍約90歐姆,這電阻在起動過程中的作用是什么?若這電阻為零時又將怎樣?2．在保持恒功率輸出測取V形曲線時輸入功率將有什么變化?為什么?3．對這臺同步電動機的工作特性作。

實驗四直流她勵電動機一.實驗目的1．掌握用實驗方法測取直流她勵電動機的工作特性和機械特性。2．掌握直流她勵電動機的調(diào)速方法。二.預習要點1．什么是直流電動機的工作特性和機械特性?2．直流電動機調(diào)速原理是什么?三.實驗項目1．工作特性和機械特性保持U=UN和If=IfN不變,測取n、T2、n=f(Ia)及n=f(T2)。2．調(diào)速特性(1)改變電樞電壓調(diào)速保持U=UN、If=IfN=常數(shù),T2=常數(shù),測取n=f(Ua)。(2)改變勵磁電流調(diào)速保持U=UN,T2=常數(shù),R1=0,測取n=f(If)。(3)觀察能耗制動過程四．實驗設備及儀器1．電機教學實驗臺的主控制屏;2．電機導軌及渦流測功機、轉矩轉速測量(NMEL-13C3．可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(含直流電壓、電流、毫安表);4．直流電壓、毫安、安培表(NMEL-06);5．直流她勵電動機;6．波形測試及開關板(NMEL-05);7．三相可調(diào)電阻900Ω(NMEL-03);8．電機起動箱(NMEL-09)。五．實驗方法1．她勵電動機的工作特性和機械特性。實驗線路如圖4-1所示。U1:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。R1、Rf:電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻,位于NMEL-09。mA、A、V2:直流毫安、電流、電壓表(NMEL-06)。G:渦流測功機。IS:渦流測功機勵磁電流調(diào)節(jié),位于NMEL-13C圖4-1直流她勵電動機接線圖a．將R1調(diào)至最大,Rf調(diào)至最小,毫安表量程為200mA,電流表量程為2A檔,電壓表量程為300V檔,檢查渦流測功機與NMEL-13是否相連,將NMEL-13C圖4-1直流她勵電動機接線圖b．直流電機正常起動后,將電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零,調(diào)節(jié)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出至220V,再分別調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻Rf和”轉矩設定”電位器,使電動機達到額定值:U=UN=220V,Ia=IN,n=nN=1600r/min,此時直流電機的勵磁電流If=IfN(額定勵磁電流)。c．保持U=UN,If=IfN不變的條件下,逐次減小電動機的負載,即逆時針調(diào)節(jié)”轉矩設定”電位器,測取電動機電樞電流Ia、轉速n和轉矩T2,共取數(shù)據(jù)7-8組填入表4-1中。表4-1U=UN=220VIf=IfN=AKa=Ω實驗數(shù)據(jù)Ia(A)n(r/min)T2(N.m)計算數(shù)據(jù)P2(w)P1(w)η(%)△n(%)2．調(diào)速特性(1)改變電樞端電壓的調(diào)速a．按上述方法起動直流電機后,將電阻R1調(diào)至零,并同時調(diào)節(jié)負載,電樞電壓和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf,使電機的U=UN,Ia=0.5IN,If=IfN,記錄此時的T2b．保持T2不變,If=IfN不變,逐次增加R1的阻值,即降低電樞兩端的電壓Ua,R1從零調(diào)至最大值,每次測取電動機的端電壓Ua,轉速n和電樞電流Ia,共取7-8組數(shù)據(jù)填入表4-2中。表4-2If=IfN=A,T2=N.mUa(V)n(r/min)Ia(A)(2)改變勵磁電流的調(diào)速a．直流電動機起動后,將電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至零,調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源的輸出為220V,調(diào)節(jié)”轉矩設定”電位器,使電動機的U=UN,Ia=0.5IN,記錄此時的T2b．保持T2和U=UN不變,逐次增加磁場電阻Rf阻值,直至n=1.3nN,每次測取電動機的n、If和Ia,共取7-8組數(shù)據(jù)填寫入表4-3中。表4-3U=UN=220V,T2=N.mn(r/min)If(A)Ia(A)(3)能耗制動按圖4-2接線。圖4-2直流她勵電動機能耗制動接線圖圖4-2直流她勵電動機能耗制動接線圖U1:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。R1、Rf:直流電機電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻(NMEL-09)。RL:采用NMEL-03中兩只900Ω電阻并聯(lián)。S:雙刀雙擲開關(NMEL-05)。a．將開關S合向”1”端,R1調(diào)至最大,Rf調(diào)至最小,起動直流電機。b．運行正常后,從電機電樞的一端撥出一根導線,使電樞開路,電機處于自由停機,記錄停機時間。c．重復起動電動機,待運轉正常后,把S合向”2”端記錄停機時間。d．選擇不同RL阻值,觀察對停機時間的影響。六．注意事項1．直流她勵電動機起動時,須將勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf調(diào)到最小,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,然后方可接通電源,使電動機正常起動,起動后,將起動電阻R1調(diào)至最小,使電機正常工作。2．直流她勵電機停機時,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)電阻R1調(diào)回最大值,勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf調(diào)到最小值,給下次起動作好準備。3．測量前注意儀表的量程及極性,接法。七．實驗報告1．由表4-1計算出P2和η,并繪出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線。電動機輸出功率P2=0.105nT2式中輸出轉矩T2的單位為N·m,轉速n的單位為r／min。電動機輸入功率P1=UI電動機效率η=×100％電動機輸入電流I=Ia+IfN由工作特性求出轉速變化率:Δn=×100％2．繪出并勵電動機調(diào)速特性曲線n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒轉矩負載時兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點。3．能耗制動時間與制動電阻RL的阻值有什么關系?為什么?該制動方法有什么缺點?八．思考題1．她勵電動機的速率特性n=f(Ia)為什么是略微下降?是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象?為什么?上翹的速率特性對電動機運行有何影響?2．當電動機的負載轉矩和勵磁電流不變時,減小電樞端壓,為什么會引起電動機轉速降低?3．當電動機的負載轉矩和電樞端電壓不變時,減小勵磁電流會引起轉速的升高,為什么?4．她勵電動機在負載運行中,當磁場回路斷線時是否一定會出現(xiàn)”飛速”?為什么?

實驗五交流伺服電機實驗一．實驗目的1．掌握用實驗方法配圓磁場。2．掌握交流伺服電動機機械特性及調(diào)節(jié)特性的測量方法。二．預習要點1．為什么三相調(diào)壓器輸出的線電壓Uuw與相電壓Uvn在相位上相差90°?2．二相交流伺服電動機在什么條件下可達到圓形旋轉磁場?3．對交流伺服電動機有什么技術要求?在制造與結構上采取什么相應措施。4．交流伺服電動機有幾種控制方式?5．何為交流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性。三．實驗項目1．觀察伺服電動機有無”自轉”現(xiàn)象。2．測定交流伺服電動機采用幅值控制時的機械特性和調(diào)節(jié)特性。3．用實驗方法配堵轉圓形磁場4．測定交流伺服電動機采用幅值――相位控制時的機械特性和調(diào)節(jié)特性。四．實驗設備及儀器1．MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏(MEL-I、MEL-IIA、B);2．電機導軌及測功機、轉速轉矩測量(MEL-13);3．交流伺服電機M13;4．三相可調(diào)電阻90Ω(MEL-04);5．波形測試及開關板(MEL-05);6．單相調(diào)壓器(MEL-08或單配);7．電機電容箱;8．萬用表;9．示波器。五．實驗方法實驗線路見圖5-1。圖5-1交流伺服電機幅值控制接線圖圖中,交流伺服電機采用M13,額定功率PN=25W,額定控制電壓UN=220V,額定激磁電壓UN=220V,堵轉轉矩M=3000g.cm,空載轉速=2700r/min。圖5-1交流伺服電機幅值控制接線圖隔離變壓器輸出的固定電壓(V相調(diào)壓器的輸入電壓)UV′N接至交流伺服電機的勵磁繞組。三相調(diào)壓器輸出的線電壓Uuw經(jīng)過開關S(MEL—05)接交流伺服電機的控制繞組。G為測功機,經(jīng)過航空插座與MEL—13相連。1．觀察交流伺服電動機有無”自轉”現(xiàn)象測功機和交流伺服電機暫不聯(lián)接(聯(lián)軸器脫開),調(diào)壓器旋鈕逆時針調(diào)到底,使輸出位于最小位置。合上開關S。接通交流電源,調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器,使輸出電壓增加,此時電機應啟動運轉,繼續(xù)升高電壓直到控制繞組Uc=127V。待電機空載運行穩(wěn)定后,打開開關S,觀察電機有無”自轉”現(xiàn)象。將控制電壓相位改變180°電角度,觀察電動機轉向有無改變。2．測定交流伺服電動機采用幅值控制時的機械特性和調(diào)節(jié)特性(1)測定交流伺服電動機a=1(即Uc=UN=220V)時的機械特性把測功機和交流伺服電動機同軸聯(lián)接,調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器,使Uc=Ucn=220V,保持Uf、Uc電壓值,調(diào)節(jié)測功機負載,記錄電動機從空載到接近堵轉時的轉速n及相應的轉矩T并填入表5-1中表5-1Uf=UfN=220VUc=Ucn=220Vn(r/min)T(N.m)(2)測定交流伺服電動機a=0.75(即Uc=0.75UN=165V)時的機械特性調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器,使Uc=0.75Ucn=165V,保持Uf、Uc電壓值,調(diào)節(jié)測功機負載,記錄電動機從空載到接近堵轉時的轉速n及相應的轉矩T并填入表5-2中表5-2Uf=UfN=220VUc=Ucn=220Vn(r/min)T(N.m)(3)測定調(diào)節(jié)特性保持電機的勵磁電壓Uf=220V,測功機不加勵磁。調(diào)節(jié)調(diào)壓器,使電機控制繞組的電壓Uc從220V逐漸減小至到0V,記錄電機空載運行的轉速n及相應的控制繞組電壓Uc,并填入表5-3中表5-3Uf=UfN=220VT=0N.mn(r/min)T(N.m)仍保持Uf＝220V,調(diào)節(jié)調(diào)壓器使Uc為220V,調(diào)節(jié)測功機負載,使電機輸出轉矩T＝0.03N.m并保持不變,重復上述步驟,記錄轉速n及相應控制繞組電壓Uc并填入表5-4中。表5-4Uf=Ufn=220VT=0.03N.mn(r/min)Uc(V)3．用實驗方法配堵轉園磁場圖5-2交流伺服電機幅值-相位控制接線圖實驗線路見圖5-2。圖5-2交流伺服電機幅值-相位控制接線圖A1、A2選用交流電流表0.75A檔。V1、V2、V3選用交流電壓表300V檔。R1、R2選用MEL—04中90Ω并聯(lián)90Ω共45Ω阻值,并用萬用表調(diào)定在5Ω阻值。可變電容選用電機電容箱,位于下組件。調(diào)壓器T2選用MEL—08或單配。示波器兩探頭的地線應接N線,X蹤和Y蹤幅值量程一致。a．使電機堵轉。b．接通交流電源,調(diào)節(jié)T1、T2使V1、V2電壓指示為220V。c．改變電容Cf(約為4Uf),使A1、A2電流接近相等,示波器顯示的兩個電流波形相位相差90°(或Y2改接X端子,示波器顯示為園圖)。4．測定交流伺服電動機采用幅值――相位控制時的機械特性和調(diào)節(jié)特性1)測定機械特性接線仍如圖5-2所示。接通交流電源,調(diào)節(jié)調(diào)壓器T1,使V1指示為127V。調(diào)節(jié)T2使V2指示為220V。保持V1、V2值不變,改變測功機負載,記錄電機從空載到接近堵轉時的轉速n及轉矩T并填入表5-5中.表5-5U1＝127U2＝220Vn(r/min)T(N.m)調(diào)節(jié)T2使Uc＝0.75Ucn＝165V,重復上述實驗,記錄電機轉速n及轉矩T并填入表5-6中。表5-6U1＝127VU2＝165VN(r/min)T(N.m)2)測定調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)調(diào)壓器T1,使U1＝127V。調(diào)節(jié)調(diào)壓器T2,使U2＝220V。調(diào)節(jié)測功機負載使電機輸出轉矩T＝0.03N.m,保持U1＝127V及T＝0.03N.m不變,逐漸減小Uc值,記錄電機轉速n及控制繞組電壓Uc并填入表5-7中。表5-7U1＝127VT＝0.03N.mn(r/min)Uc(V)使測功機和交流伺服電機脫開,調(diào)節(jié)U1＝127V,調(diào)節(jié)U2＝220V,逐漸減小Uc值,記錄電機空載轉速n及電壓Uc并填入表5-8中。表5U1＝127VT＝0N.mn(r/min)Uc(V)六．實驗報告1．根據(jù)幅值控制實驗測得的數(shù)據(jù)作出交流伺用電動機的機械特性n=f(t)和調(diào)節(jié)特性n=f(Uc)曲線。2．根據(jù)幅值―相位控制實驗測得的數(shù)據(jù)作出交流伺服電動機的機械特性n=f(T)和調(diào)節(jié)特性n=f(Uc)曲線。3．分析實驗過程中發(fā)生的現(xiàn)象。

實驗六直流伺服電機實驗一．實驗目的1．經(jīng)過實驗測出直流伺服電動機的參數(shù)ra、、。2．掌握直流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性的測量方法。二．預習要點1．對直流伺服電動機有什么技術要求。2．直流伺服電動機有幾種控制方式。3．何隅直流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性。三．實驗項目1．用伏安法測出直流伺服電動機的電樞繞組電阻ra。2．保持Uf=UfN=220V,分別測取Ua=220V及Ua＝110V的機械特性n=f(T)。3．保持Uf=UfN=220V,分別測取T2＝0.8N.m及T2＝0的調(diào)節(jié)特性n=f(Ua)。4．測直流伺服電動機的機電時間常數(shù)。四．實驗設備及儀器1．MEL系列電機系統(tǒng)教學實驗臺主控制屏(MEL-I、MEL-IIA、B);2．電機導軌及測功機、轉速轉矩測量(MEL-13);3．直流并勵電動機M03(作直流伺服電機);4．220V直流可調(diào)穩(wěn)壓電源(位于實驗臺主控制屏的下部);5．三相可調(diào)電阻900Ω(MEL-03);6．三相可調(diào)電阻90Ω(MEL-04);7．直流電壓、毫安、安培表(MEL-06);圖6-1測電樞繞組直流電阻接線圖8．波形測試及開關板(MEL-05)。圖6-1測電樞繞組直流電阻接線圖五．實驗說明及操作步驟1．用伏安法測電樞的直流電阻ra接線原理圖見圖6-1。U:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。R:1800Ω磁場調(diào)節(jié)電阻(MEL-03)。V:直流電壓表(MEL-06)。A:直流安培表(MEL-06)M:直流電機電樞(1)經(jīng)檢查接線無誤后,逆時針調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻R使至最大。直流電壓表量程選為300V檔,直流安培表量程選為2A檔。(2)按順序按下主控制屏綠色”閉合”按鈕開關,可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的船形開關以及復位開關,建立直流電源,并調(diào)節(jié)直流電源至220V輸出。調(diào)節(jié)R使電樞電流達到0.2A(如果電流太大,可能由于剩磁的作用使電機旋轉,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UM和電流Ia。將電機轉子分別旋轉三分之一和三分之二周,同樣測取UM、Ia,填入表6-1。取三次測量的平均值作為實際冷態(tài)電阻值Ra=。表6-1室溫℃序號UM(V)Ia(A)R(Ω)Raref(Ω)1Ra1Ra2Ra23Ra3表中Ra=(Ra1+Ra2+Ra3)/3(3)計算基準工作溫度時的電樞電阻由實驗測得電樞繞組電阻值,此值為實際冷態(tài)電阻值,冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值:Raref=Ra式中Raref——換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻。(Ω)Ra——電樞繞組的實際冷態(tài)電阻。(Ω)θref——基準工作溫度,對于E級絕緣為75℃θa——實際冷態(tài)時電樞繞組的溫度。(℃)2．測直流伺服電動機的機械特性實驗線路如圖6-2所示。R1:180電阻(MEL-04中兩只90相串聯(lián))。Rf:900電阻(MEL-03中兩只900相串聯(lián))。R2:采用MEL-03最上端900電阻,為電位器接法。開關S選用MEL-05。M:直流伺服電動機M03。G:渦流測功機。IS:電流源,位于MEL-13,由”轉矩設定”電位器進行調(diào)節(jié)。實驗開始時,將MEL-13”轉速控制”和”轉矩控制”選擇開關板向”轉矩控制”,”轉矩設定”電位器逆時針旋到底。V1:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電壓表。V2:直流電壓表,量程為300V檔,位于MEL-06。A:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電流表。mA:毫安表,位于直流電機勵磁電源部。a．操作前先把R1置最大值,Rf置最小值,R2逆時針調(diào)到底,使UR3R4的電壓為零,而且開關S斷開。測功機的的勵磁電流調(diào)到最小。b．先接通直流電機勵磁電源。c．再接通直流穩(wěn)壓電源,電機運轉后把R1調(diào)到最小值,調(diào)節(jié)電樞繞組兩端的Ua＝UN＝220V并保持不變。圖6-2直流伺服電動機接線圖d．調(diào)節(jié)測功機負載,使電機輸出轉矩增加,并調(diào)節(jié)Rf,使n=1600r/min,Ia＝IaN,此時電機勵磁電流為額定電流。圖6-2直流伺服電動機接線圖保持此額定電流不變,調(diào)節(jié)測功機負載,記錄空載到額定負載的T、n、Ia,并填入表6-2中。表6-2Uf=UfN=220VUa=UN=220VT(N·m)n(r/min)Ia(A)e．調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源,使Ua=0.5UN=110V,重復上述實驗步驟,記錄空載到額定負載的T、n、Ia,并填入表6-3中表6-3Uf=UfN=220VUa=0.5UN=110VT(N.m)n(r/min)Ia(A)3．測直流伺服電動機的調(diào)節(jié)特性按上述方法起動電機,電機運轉后,調(diào)節(jié)電動機軸上的輸出轉矩T＝0.8N.m,保持該轉矩及If＝IfN不變,調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源(或R1阻值)使Ua從UN值逐漸減小,記錄電機的n、Ua、Ia并填入表6-4中。表6-4Uf=UfN=220VT=0.8N.mn(r/min)Ua(V)Ia(A)使電動機和測功機脫開,仍保持If＝IfN,在電機空載狀態(tài),調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源(或R1阻值),使Ua從UN逐漸減小,記錄電動機的n、Ua、Ia并填入表6-5中。表6-5Uf=UfN=220VT=0N.mn(r/min)Ua(V)Ia(A)3．測空載始動電壓操作前先把R1置最小值,Rf置最小值,R2順時針調(diào)到底,使UR2R3的電壓為零,而且開關S閉合。斷開測功機的勵磁電流。啟動電機前先接通勵磁電源,調(diào)節(jié)Uf=220V,再接通電樞電源,調(diào)節(jié)R2使輸出電壓緩慢上升,直到轉軸開始連續(xù)轉動,這時的電壓為空載始動電壓Ua。正反二個方向各做三次,取其平均值作為該電機始動電壓,將數(shù)據(jù)記錄于表6-6。表66次數(shù)123平均正向Ua(V)反向Ua(V)六．實驗報告1．根據(jù)實驗記錄,計算75℃時電樞繞組電阻ra752．根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),作出電樞控制時電機的機械特性n=f(t)和調(diào)節(jié)特性n=f(Ua)曲線。并求出電機空載時的始動電壓。3．分析實驗數(shù)值及現(xiàn)象。

實驗七步進電動機實驗一．實驗目的1．加深了解步進電動機的驅(qū)動電源和電機的工作情況。2．步進電動機基本特性的測定。二．預習要點1．了解步進電動機的驅(qū)動電源和工作情況2．步進電動機有基本特性?怎樣測定?三．實驗項目1．單步運行狀態(tài)。2．角位移和脈沖數(shù)的關系。3．空載實跳頻率的測定。4．空載最高連續(xù)工作頻率的測定。5．轉子振蕩狀態(tài)的觀察。6．定子繞組中電流和頻率的關系。7．平均轉速和脈沖頻率的關系。8．矩頻特性的測定及最大靜力矩特性的測定。四．實驗設備及儀器1．MEL系列電機教學實驗臺主控制屏;2．電機導軌及測功機(MEL-B、MEL-14);3．步機電機驅(qū)動電源(MEL-10);4．步進電機M10;5．雙蹤示波器;6．直流電流表(MEL-06或含在主控制屏)。五．實驗方法及步驟1．驅(qū)動波形觀察a．合上控制電源船形開關,分別按下”連續(xù)”控制開關和”正轉/反轉”、”三拍/六拍”,”啟動/停止”開關,使電機處于三拍正轉連續(xù)運行狀態(tài)。b．用示波器觀察電脈沖信號輸出波形(CP波形),改變”調(diào)頻”電位器旋鈕,頻率變化范圍應不小于5HZ~1KHZ,可從頻率計上讀出此頻率。c．用示波器觀察環(huán)形分配器輸出的三相A、B、C波形之間的相序及其與CP脈沖波形之間的關系。d．改變電機運行方式,使電機處于正轉、六拍運行狀態(tài),重復C的實驗。(注意,每次改變電機運行,均需先彈出”啟動/停止”開關,再按下”復位”按鈕,再重新起動。)e．再次改變電機運行方式,使電機處于反轉狀態(tài),重復C的實驗。2．步進電機特性的測定和動態(tài)觀察圖6-2步進電機實驗接線圖按圖6-1接線,注意接線不可接錯,測功機和步進電機脫開,且接線時需斷開控制電源。圖6-2步進電機實驗接線圖a．單步運行狀態(tài)接通電源,按下述步驟操作:按下”單步”琴鍵開關,”復位”按鈕,”清零”按鈕,最后按下”單步”按鈕。每按一次