《機(jī)電傳動(dòng)控制》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、機(jī)電傳動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：機(jī)械四班學(xué)號(hào)：201106040429姓名：劉明成實(shí)驗(yàn)組：1實(shí)驗(yàn)日期：2014.5.1實(shí)驗(yàn)一 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)（2節(jié)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求與安全操作注意事項(xiàng)。2、 掌握他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的接線方法，以及啟動(dòng)、換向、調(diào)速和制動(dòng)的方法。3、 掌握相關(guān)儀器儀表測(cè)量他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、 MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。2、 電機(jī)導(dǎo)軌及渦流測(cè)功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量MEL-13或電機(jī)導(dǎo)軌及編碼器、轉(zhuǎn)速表。3、 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源NMEL-18A（含直流電壓、電流、毫安表）4、 直流電壓、毫安、安培

2、表（MEL-06或NMCL-001）。5、 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)M03。6、 波形測(cè)試及開(kāi)關(guān)板MEL-05。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路圖M：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)M03。U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源NMEL-18A，為電樞繞組供電。Uf：直流穩(wěn)壓電源NMEL-18A，為勵(lì)磁繞組供電。R1、Rf：電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻，位于MEL-09。S：能耗制動(dòng)開(kāi)關(guān)，位于MEL-05。RL：能耗制動(dòng)限流電阻，位于MEL-03中的900可變電阻。V1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶直流電壓表，位于NMEL-18A。V2：量程300V的直流電壓表，位于MEL-06或NMCL-001。mA：直流毫安電流表，位于直流電機(jī)勵(lì)磁電源部NMEL-18A

3、A：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶直流電流表NMEL-18A。G：渦流測(cè)功機(jī)。IS：渦流測(cè)功機(jī)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)，位于MEL-13。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)（先勵(lì)磁通電，后電樞通電）（1） 按實(shí)驗(yàn)電路圖接線，檢查M、G之間是否用聯(lián)軸器接好，電機(jī)導(dǎo)軌和MEL-13的連接線是否接好，電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路是否牢靠，儀表的極性是否連接正確。（2） 將R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，毫安電流表量程為200mA，直流電流表量程為2A檔，直流電壓表V2量程為300V檔，將MEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開(kāi)關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時(shí)針旋到底。（3） 開(kāi)啟控制屏的總電源開(kāi)關(guān)，先按下紅色斷開(kāi)按

4、鈕，然后按下綠色“閉合”按鈕開(kāi)關(guān)。打開(kāi)勵(lì)磁電源U2和可調(diào)直流電源U1船形開(kāi)關(guān)，按下復(fù)位按鈕后，直流電原的綠色發(fā)光二極管亮，表明直流電源接通工作，然后旋轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)電位器，使可調(diào)直流穩(wěn)壓電源U1輸出220V直流電壓。（4） 減小R1至最小使電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，觀察旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速。2、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（1） 改變電樞電流大小，通過(guò)調(diào)節(jié)R1的大小實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)時(shí)觀察轉(zhuǎn)速的變化。（2） 改變勵(lì)磁電流If大小，通過(guò)調(diào)節(jié)Rf的大小實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)時(shí)觀察轉(zhuǎn)速的變化。（3） 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩設(shè)定電位器（假負(fù)載），觀察轉(zhuǎn)速的變化。注意轉(zhuǎn)矩不要超過(guò)1.1N.m，以免發(fā)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。3、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的換向（1） 將R1調(diào)至最大，“轉(zhuǎn)

5、矩設(shè)定”電位器逆時(shí)針調(diào)到零，先斷開(kāi)電樞回路的可調(diào)直流電源開(kāi)關(guān)，再斷開(kāi)勵(lì)磁電源開(kāi)關(guān)，使電動(dòng)機(jī)停車(chē)。（2） 將電樞繞組或勵(lì)磁回路的兩端接線對(duì)調(diào)后，再按前述啟動(dòng)方法啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，觀察電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速。4、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)（1） 將開(kāi)關(guān)S合向“1”端，R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，啟動(dòng)直流電機(jī)。（2） 運(yùn)行正常后，從電機(jī)電樞的一端撥出一根導(dǎo)線，使電樞開(kāi)路，電機(jī)處于自由停機(jī)，記錄停機(jī)時(shí)間。（3） 重復(fù)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，把S合向“2”端記錄停機(jī)時(shí)間。（4） 在選擇不同RL阻值（900和450），觀察對(duì)停機(jī)時(shí)間的影響。5、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性（1） 直流電機(jī)正常啟動(dòng)后，將R1

6、調(diào)至零，調(diào)節(jié)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的直流電壓U1=220V，再分別調(diào)節(jié)Rf和“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定值：Ua=UN=220V、Ia=IN、n=nN=1600r/min、If=IfN。（2） 在U=UN，If=IfN不變的條件下，逆時(shí)針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，逐次減小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，讀取電動(dòng)機(jī)電樞電流Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2的測(cè)量值，共取7-8組數(shù)據(jù)填入表1中。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia（A）0.470.390.330.270.210.150.080.05n（r/min）16001612162016301640165216651670T2（N.m）0.380.330.300.270.240.200.160.

7、10計(jì)算數(shù)據(jù)P2（w）63.8455.8651.0346.2141.3234.6927.9717.54P1（w）121.8104.391.177.8865.3451.4836.0829.48（%）52.453.556.159.3363.2467.577.5259.50n（%）00.751.251.8752.53.254.064.375表1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性Ua=UN=220V If=IfN=0.083 A Ka= 06、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性（1） 改變電樞電壓調(diào)速第一步，啟動(dòng)電機(jī)后，將電阻R1調(diào)至零，并同時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載（調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器）、電樞電壓和Rf，使電機(jī)的Ua=UN，I

8、a=0.5IN，If=IfN，記錄此時(shí)的T2= N.m。第二步，保持T2和If=IfN不變，逐次增加R1的阻值（降低電樞兩端的電壓Ua），R1從零調(diào)至最大值，每次讀取電動(dòng)機(jī)的端電壓Ua，轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia的測(cè)量值，共取7-8組數(shù)據(jù)填入表2中。表2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的改變電樞電壓調(diào)速特性Ua（V）220209200191180170159140n（r/min）160015161448137312801202112952Ia（A）0.550.560.580.600.640.670.710.80 If=IfN= 0.085A T2= 0.45N.m（2） 改變勵(lì)磁電流調(diào)速第一步，啟動(dòng)電機(jī)后，將R1和

9、Rf調(diào)至零，調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源的輸出電壓，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動(dòng)機(jī)的Ua=UN=220V,Ia=0.5IN，記錄此時(shí)的T2= N.m。第二步，保持T2和Ua=UN不變，逐次增加Rf阻值，直至n=1.3nN，每次讀取電動(dòng)機(jī)的n、If和Ia的測(cè)量值，共取7-8組數(shù)據(jù)填寫(xiě)入表3中。表3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的改變勵(lì)磁電流調(diào)速特性n（r/min）16001700175018001850190019502000If（A）0.0820.0680.0630.0580.0550.0520.0490.047Ia（A）0.550.590.600.620.640.660.680.70 U=UN=220V，T2= 0

10、.46 N.m五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1、 由表1計(jì)算出P2和，并繪出n、T2、=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線。電動(dòng)機(jī)輸出功率：P2=0.105nT2（輸出轉(zhuǎn)矩T2的單位為N·m，轉(zhuǎn)速n的單位為rmin）電動(dòng)機(jī)輸入功率：P1=UI電動(dòng)機(jī)效率：=×100電動(dòng)機(jī)輸入電流：I=Ia+IfN由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：n=×100n0.40.30.2 T22、 繪出電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性曲線n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)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(diǎn)。IfUa3、六、思考題1、什么是直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性？答：表征電動(dòng)機(jī)軸上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩M和相應(yīng)

11、的運(yùn)行轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的特性。2、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理是什么？答：1弱磁調(diào)速，改變歷磁電壓，降壓就升速，升壓就降速。2改變電樞電壓，升壓就升速，降壓就降速，這個(gè)采用得很多。3耗制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)電阻RL的阻值有什么關(guān)系？為什么？該制動(dòng)方法有什么缺點(diǎn)？答：根據(jù)公式可知，在弱磁調(diào)速時(shí)，人為機(jī)械特性在固有機(jī)械特性上方，而且特性變軟，故減小勵(lì)磁電流會(huì)引起轉(zhuǎn)速的升高。4、 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，當(dāng)勵(lì)磁回路斷線時(shí)是否一定會(huì)出現(xiàn)“飛速”？為什么？答：在弱磁調(diào)速時(shí)，當(dāng)磁場(chǎng)回路斷線時(shí)轉(zhuǎn)速會(huì)突然增大，有可能會(huì)出現(xiàn)飛車(chē)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二 三相異步電動(dòng)機(jī)（2節(jié)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、換向和調(diào)速方法。2、

12、測(cè)取三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、 MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。2、 電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)G、矩矩轉(zhuǎn)速測(cè)量（MEL-13、MEL-14）。3、 交流功率、功率因數(shù)表（MEL-20或MEL-24或含在實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏NMCL-001上）。4、 交流電壓、毫安、安培表（MEL-06或含在實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏NMCL-001上）。5、 三相可調(diào)電阻器900（MEL-03）。6、 三相轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電阻器（MEL-04）7、 波形測(cè)試及開(kāi)關(guān)板（MEL-05）。8、 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)M04。9、 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)M09三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)（全壓?jiǎn)?dòng)）實(shí)驗(yàn)電路圖

13、1（1） 按實(shí)驗(yàn)電路圖1所示接線，開(kāi)關(guān)S扳向左邊（電機(jī)繞組為接線）。交流電壓表和電流表數(shù)字式或指針式均可。（2） 啟動(dòng)前，把“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器（MEL-13上）旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，“轉(zhuǎn)速控制”、“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開(kāi)關(guān)（MEL-13上）扳向“轉(zhuǎn)矩控制”，并檢查電機(jī)導(dǎo)軌和MEL-13的連接是否良好。（3） 把三相交流電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋到底，合上“閉合”開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)旋鈕使交流輸出電壓達(dá)到電機(jī)額定電壓220V，使電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)（觀察MEL-13的轉(zhuǎn)速表，如電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不符合要求，則須切斷電源，對(duì)換任意兩根與電機(jī)繞組連接的相線，再重新啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)）。（4） 斷開(kāi)三相交流電源，待電機(jī)完全停轉(zhuǎn)后，再接通三相交流電源

14、，使電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)，觀察電機(jī)啟動(dòng)瞬間電流值。（5） 啟動(dòng)電流IST、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST的測(cè)算：斷開(kāi)三相交流電源，將調(diào)壓器調(diào)至零位，用起子插入測(cè)功機(jī)堵轉(zhuǎn)孔中，然后合上三相交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使電機(jī)電流達(dá)到23倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK、轉(zhuǎn)矩值TK填入表1中。最后按照表1中的公式計(jì)算出啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。注意，通電時(shí)間不超過(guò)10s，以免繞組過(guò)熱燒毀。表1 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)的啟動(dòng)值測(cè)算測(cè)量值計(jì)算值UK（V）IK（A）TK（N.m）IST（A），UN=220VTST（N.m）1201.00.171.830.312、 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的Y-降壓?jiǎn)?dòng)（1） 啟動(dòng)前，把三相調(diào)壓器調(diào)至零位

15、，開(kāi)關(guān)S扳向右邊（電機(jī)繞組為Y接線）。合上電源開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓升高至電機(jī)額定電壓UN=220V，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，待電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。（2） 電機(jī)完全停轉(zhuǎn)后，合上電源開(kāi)關(guān)，觀察啟動(dòng)瞬間電流，與全壓?jiǎn)?dòng)方式的啟動(dòng)瞬間電流作定性比較。然后把開(kāi)關(guān)S扳向左邊（電機(jī)繞組為接線），電機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。3、 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)（1） 按圖1所示接線，開(kāi)關(guān)S扳向左邊（電機(jī)繞組為接線）。啟動(dòng)前，把“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器（MEL-13上）旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，“轉(zhuǎn)速控制”、“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開(kāi)關(guān)（MEL-13上）扳向“轉(zhuǎn)矩控制”，并檢查電機(jī)導(dǎo)軌和MEL-13的連接是否良好。（2） 把三相交流電源調(diào)節(jié)

16、旋鈕逆時(shí)針旋到底，合上“閉合”開(kāi)關(guān)。調(diào)節(jié)旋鈕使交流輸出電壓達(dá)到電機(jī)額定電壓220V，使電機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，注意觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向（順時(shí)針還是逆時(shí)針）。（3） 切斷電源，對(duì)換任意兩根與電機(jī)繞組連接的相線，再重新啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。注意觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向（順時(shí)針還是逆時(shí)針）。4、 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)?。?） 按實(shí)驗(yàn)電路圖1所示連接線路，被測(cè)電機(jī)為三相籠型異步電動(dòng)機(jī)M04，G為渦流測(cè)功機(jī)，與M04電機(jī)同軸安裝。電壓表和電流表采用指針式或數(shù)字式均可。（2） 啟動(dòng)電機(jī)前，將開(kāi)關(guān)S板向右邊（電機(jī)為Y接法），將三相調(diào)壓器旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，并將MEL-13中“轉(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”選擇開(kāi)關(guān)扳向“轉(zhuǎn)速控制”，并將“

17、轉(zhuǎn)速設(shè)定”調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針調(diào)到底。（3） 按下綠色“閉合”按鈕，調(diào)節(jié)交流電源輸出調(diào)節(jié)旋鈕，使電壓輸出為380V，啟動(dòng)電機(jī)。觀察電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否符合要求。（4） 逆時(shí)針緩慢調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)后，電機(jī)的負(fù)載將隨之增加，其轉(zhuǎn)速下降，繼續(xù)調(diào)節(jié)該電位器旋鈕電機(jī)由空載逐漸下降到200r/min左右（注意：轉(zhuǎn)速低于200r/min，有可能造成電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。）（5） 在空載轉(zhuǎn)速至200r/min范圍內(nèi)，測(cè)取8-9組數(shù)據(jù)，其中在最大轉(zhuǎn)矩附近多測(cè)幾點(diǎn)，填入表2中。表2 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)取UN=380V Y接法序 號(hào)12345678序 號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min/p>

18、013601330128012001100轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩（N.m）00.120.220.310.320.340.350.37轉(zhuǎn)矩（N.m）（6） 按下紅色“斷電”按鈕，把開(kāi)關(guān)S扳向左邊（電機(jī)為接法），然后按下綠色“閉合”按鈕，調(diào)節(jié)交流電源輸出調(diào)節(jié)旋鈕，使輸出電壓為220V，啟動(dòng)電機(jī)。逆時(shí)針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”旋鈕，使轉(zhuǎn)速降至200r/min后，再順時(shí)針回調(diào)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”旋鈕，轉(zhuǎn)速開(kāi)始上升，直到升到空載轉(zhuǎn)速為止，在這范圍內(nèi)，讀出8-9組異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)速n，填入表3。表3 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)取UN=220V 接法序 號(hào)12345678序 號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min）1494144014

19、2014001380131012301098轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩（N.m）00.150.210.270.300.320.340.35轉(zhuǎn)矩（N.m）5、三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)取實(shí)驗(yàn)電路圖2（1） 按實(shí)驗(yàn)電路圖2連接線路，測(cè)試電機(jī)用三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)M09，Y接法。電壓表和電流表的選擇同前，轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電阻采用MEL-04中兩只90電阻相并聯(lián)（最大值為45）。MEL-13的開(kāi)關(guān)和旋鈕的設(shè)置同前，調(diào)壓器退至零位。（2） 繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電阻調(diào)到零（三只旋鈕順時(shí)針到底），順時(shí)針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使電壓升至180V，電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)至空載轉(zhuǎn)速。逆時(shí)針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”旋鈕，M09的負(fù)載隨之增加，電機(jī)

20、轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降，繼續(xù)逆時(shí)針調(diào)節(jié)該旋鈕，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降至200r/min左右。在空載轉(zhuǎn)速至200r/min范圍時(shí)，讀取8-9組繞線電機(jī)轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n記錄于表4中。表4 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)取 U=180V Y接法 RS=0序 號(hào)12345678序 號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min）14741442142013931336127011721081轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩（N.m）00.130.190.250.360.450.540.60轉(zhuǎn)矩（N.m）（3） 繞線型電機(jī)的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電阻調(diào)到5（斷開(kāi)電源，用萬(wàn)用表測(cè)量，三相需對(duì)稱(chēng)），重復(fù)以上步驟，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。表5 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)取U=180V

21、 Y接法 RS=5序 號(hào)12345678序 號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min）144314201388132812251088920840轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩（N.m）00.100.130.200.300.400.490.54轉(zhuǎn)矩（N.m）（4） 繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電阻調(diào)到10（斷開(kāi)電源，用萬(wàn)用表測(cè)量，三相需對(duì)稱(chēng)），重復(fù)以上步驟，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。表6 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性測(cè)取U=180V Y接法 RS=10序 號(hào)12345678序 號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min）141813751303122811201047850770轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩（N.m）00.100.150.190.260.300.390.4

22、4轉(zhuǎn)矩（N.m）四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1、 按照實(shí)驗(yàn)電路圖1所做的全壓?jiǎn)?dòng)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，可得出三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的全壓?jiǎn)?dòng)電流是額定電流的多少倍？啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的多少倍？2、 按照實(shí)驗(yàn)電路圖1所做的Y-降壓?jiǎn)?dòng)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)觀察的結(jié)果，對(duì)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的Y-降壓?jiǎn)?dòng)與全壓?jiǎn)?dòng)比較一下，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩有何變化？3、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖1 所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表2、表3，繪出三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的nf（T）曲線。4、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖2所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表4、表5、表6，繪出三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的nf（T）曲線。答：1、全壓?jiǎn)?dòng)電流是額定電流的1.83倍，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的3.35倍。2、對(duì)三相籠型異步

23、電動(dòng)機(jī)的Y-降壓?jiǎn)?dòng)與全壓?jiǎn)?dòng)比較一下，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩均有所減小。 3、 4、五、思考題1、 為什么對(duì)換任意兩根與三相異步電機(jī)繞組連接的相線可改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？答：交換兩根相線實(shí)質(zhì)上是改變了磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，也就改變了電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。2、 正在運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，發(fā)生堵轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)電流發(fā)生什么變化？為什么？答：電機(jī)堵轉(zhuǎn)，內(nèi)部轉(zhuǎn)子不運(yùn)轉(zhuǎn)，線圈就不會(huì)產(chǎn)生自感來(lái)阻礙通過(guò)線圈的電流，電壓加在線圈兩端，因線圈直流電阻非常小，所以會(huì)流過(guò)很大電流，即過(guò)電流。3、 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串聯(lián)附加電阻后，其機(jī)械特性將如何變化？為什么？答：電動(dòng)機(jī)串聯(lián)電阻R接到電源上，因R上有電壓降，所以加到電動(dòng)機(jī)上的電壓

24、減去R上的壓降，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流也就減小了。繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻啟動(dòng)，即在轉(zhuǎn)子繞組中串聯(lián)一級(jí)或若干級(jí)電阻，以達(dá)到減小啟動(dòng)電流的目的。在啟動(dòng)后逐級(jí)切除電阻，使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，改善了機(jī)械特性，提高了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，串聯(lián)電抗器的啟動(dòng)通常應(yīng)用于高壓電動(dòng)機(jī)。實(shí)驗(yàn)三 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（2節(jié)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 加深了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源和電機(jī)的工作情況。2、 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基本特性的測(cè)定。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、 MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。2、 電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)（MEL-13、MEL-14）3、 步機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源（MEL-10）4、 步進(jìn)電機(jī)M105、 雙蹤示波器6、 直流電流表（MEL-06或含在主控制屏

25、NMCL-001上）三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、 驅(qū)動(dòng)波形觀察（1） 在不接電機(jī)情況下，合上控制電源船形開(kāi)關(guān)，分別按下“連續(xù)”控制開(kāi)關(guān)和“正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)”、“三拍/六拍”，“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)，使電機(jī)處于正轉(zhuǎn)三拍連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。（2） 用示波器觀察電脈沖信號(hào)輸出波形（CP波形），改變“調(diào)頻”電位器旋鈕，頻率變化范圍應(yīng)不小于5Hz1KHz，也可從頻率計(jì)上讀出脈沖頻率。（3） 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(guān)系。（4） 使電機(jī)處于正轉(zhuǎn)六拍連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，重復(fù)（2）和（3）的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。注意，每次改變電機(jī)運(yùn)行，均需先彈出“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)，再按下“復(fù)位”按鈕，再重新起

26、動(dòng)。（5） 使電機(jī)處于反轉(zhuǎn)三拍連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，重復(fù)（2）和（3）的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。2、 步進(jìn)電機(jī)特性的測(cè)定和動(dòng)態(tài)觀察。（1） 按實(shí)驗(yàn)電路圖接線，注意接線不可接錯(cuò)，測(cè)功機(jī)和步進(jìn)電機(jī)脫開(kāi)，且接線時(shí)需斷開(kāi)控制電源。注意，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中控制信號(hào)部分電源和功放部分電源是不同的,絕不能將電機(jī)繞組接至控制信號(hào)部分的端子上,或?qū)⒖刂菩盘?hào)部分端子和電機(jī)繞組部分端子以任何形式連接。（2） 單步運(yùn)行狀態(tài)：分別“三拍”和“六拍”工作方式下，接通電源，按下“單步”琴鍵開(kāi)關(guān)，“復(fù)位”按鈕，“清零”按鈕，最后按下“單步”按鈕。每按一次“單步”按鈕，步進(jìn)電機(jī)將走一步距角，繞組相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)亮，不斷按下“單步”按鈕，電機(jī)轉(zhuǎn)子也不斷

27、作步進(jìn)運(yùn)行，改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，電機(jī)作反向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)電路圖（3） 角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系：按下“置數(shù)”琴鍵開(kāi)關(guān)，給拔碼開(kāi)關(guān)預(yù)置步數(shù)，分別按下“復(fù)位”、“清零”按鈕，記錄電機(jī)所處位置。按下“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察并記錄電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度，填入表1中。并利用公式計(jì)算電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度與實(shí)際值是否一致。表1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)角位移和脈沖數(shù)關(guān)系的測(cè)試序 號(hào)預(yù)置步數(shù)實(shí)際轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)角度理論電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度150（三拍）159°150°2100（六拍）148.5°150°進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，若電機(jī)處于失步狀態(tài)，則數(shù)據(jù)無(wú)法讀出，須調(diào)節(jié)“調(diào)頻”電位器，尋找合適的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度（可觀察電機(jī)是否能正

28、常實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)），使電機(jī)處于正常工作狀態(tài)。（4） 空載突跳頻率的測(cè)定：電機(jī)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，按下“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)“調(diào)頻”電位器旋鈕使頻率逐漸提高。彈出“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，再重新起動(dòng)電機(jī)，觀察電機(jī)能否運(yùn)行正常，如正常，則繼續(xù)提高頻率，直至電機(jī)不失步啟動(dòng)的最高頻率，則該頻率為步進(jìn)電機(jī)的空載突跳頻率，記為_(kāi)1050Hz。（5） 空載最高連續(xù)工作頻率的測(cè)定：步進(jìn)電機(jī)空載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后，緩慢調(diào)節(jié)“調(diào)頻”電位器旋鈕，使電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，仔細(xì)觀察電機(jī)是否不失步，如不失步，則繼續(xù)緩慢提高頻率，直至電機(jī)停轉(zhuǎn)，則該頻率為步進(jìn)電機(jī)最高連續(xù)工作頻率，記為_(kāi)400_Hz。（6） 轉(zhuǎn)子振蕩狀態(tài)的觀察：步進(jìn)電機(jī)脈沖

29、頻率從最低開(kāi)始逐步上升，觀察電機(jī)的運(yùn)行情況，有無(wú)出現(xiàn)電機(jī)聲音異常或電機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)回偏轉(zhuǎn)，即出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的振蕩狀態(tài)。（7） 定子繞組中電流和頻率的關(guān)系：電機(jī)在空載狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)行，用示波器觀察取樣電阻Ri波形，即為控制繞組電流波形，改變頻率，觀察波形的變化。（8） 在停機(jī)條件下，將測(cè)功機(jī)和步進(jìn)電機(jī)同軸聯(lián)接，起動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，并調(diào)節(jié)MEL-13的“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，觀察定子繞組電流波形。（9） 平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系：電機(jī)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，改變“調(diào)頻”旋鈕，測(cè)量頻率f（由頻率計(jì)讀出）與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速n，則n=f（f），填入表1中。表1 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與信號(hào)頻率特性序 號(hào)f（Hz）n(r/min)1805201

30、21054263315253804172143252006500（10） 矩頻特性的測(cè)量：電機(jī)處于連續(xù)空載運(yùn)行狀態(tài)，緩慢順時(shí)針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕，對(duì)電機(jī)逐漸增大負(fù)載，直至電機(jī)失步，記錄此時(shí)的轉(zhuǎn)矩值。改變頻率，重復(fù)上述過(guò)程得到一組與頻率f對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩T值，即為步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性T=f（f），填入表2中。（11） 靜力矩特性的測(cè)量：斷開(kāi)電源，將直流電流表（5A量程檔）串入控制繞組回路中，將“單步”控制琴鍵開(kāi)關(guān)和“三拍/六拍”開(kāi)關(guān)按下，用起子將測(cè)功機(jī)堵住。合上船形開(kāi)關(guān)，按下“復(fù)位”按鈕，使C相繞組通電，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)手柄，觀察MEL-13轉(zhuǎn)矩顯示的變化，直至測(cè)功機(jī)發(fā)出“咔嚓”一聲，轉(zhuǎn)矩顯示開(kāi)始變小

31、，記錄變小前的力矩，即為對(duì)應(yīng)電流I的最大靜力矩Tmax的值。改變“電流調(diào)節(jié)”旋鈕，重復(fù)上述過(guò)程，可得一組電流I值及對(duì)應(yīng)I值的最大靜力矩Tmax值，即為T(mén)max=f(I)靜力矩特性?？扇?-5組記錄于表3中。序 號(hào)f（Hz）T（N.m）112040.06220640.09330000.11435680.12545000.15表3 步進(jìn)電機(jī)的最大靜力矩特性序 號(hào)I（A）Tmax（N.m）10.0380.0420.0300.0230.0230.0440.0300.0550.0380.07為提高精確度，同一電流下，可重復(fù)3次取其轉(zhuǎn)矩的平均值，每次轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)手柄前，應(yīng)先將測(cè)功機(jī)堵轉(zhuǎn)起子拿出，待測(cè)功機(jī)回

32、零后，再重新將起子插入測(cè)功機(jī)堵轉(zhuǎn)孔中。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，步進(jìn)電機(jī)在三拍、六拍工作方式下，單步運(yùn)行的步距角各是多少。2、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，總結(jié)步進(jìn)電機(jī)的角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系。3、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，寫(xiě)出步進(jìn)電機(jī)的空載突跳頻率和空載最高連續(xù)工作頻率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，繪出n=f（f）、T=f（f）和Tmax=f（I）曲線答：1、步進(jìn)電機(jī)在三拍工作方式下，單步運(yùn)行的步距角理論3°，而實(shí)驗(yàn)3.18° 步進(jìn)電機(jī)在六拍工作方式下，單步運(yùn)行的步距角理論105°，而實(shí)驗(yàn)1.485°2、角位移=脈沖數(shù)*步距角3/ 步進(jìn)電機(jī)的空載突跳頻率10

33、5HZ空載最高連續(xù)工作頻率4000HZ.4、六、思考題1、 影響步進(jìn)電機(jī)步距的因素有哪些？采用何種方法步距最?。看穑?步距角計(jì)算公式：a=360/（m*z*k） m-定子繞組的相數(shù) z-轉(zhuǎn)子的齒數(shù)k-步進(jìn)電機(jī)的通電方式2采用改變細(xì)分的方法達(dá)到最小步距角。2、 平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系怎樣？為什么特別強(qiáng)調(diào)是平均轉(zhuǎn)速？答：1平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率成正比關(guān)系，脈沖頻率越高，步進(jìn)電機(jī)平均轉(zhuǎn)速越快。2由于可能采用的頻率過(guò)高。3、 最大靜力矩特性是怎樣的特性？答：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓與驅(qū)動(dòng)電源無(wú)關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激勵(lì)的匝數(shù)成正比

34、，與定齒間的氣隙有關(guān)，但過(guò)分采用減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。4、 如何對(duì)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性進(jìn)行改善？答：通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)分可以改善性能。實(shí)驗(yàn)四 交流伺服電動(dòng)機(jī)（2節(jié)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握用實(shí)驗(yàn)方法配圓磁場(chǎng)。2、 掌握交流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性及調(diào)節(jié)特性的測(cè)量方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1、 MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。2、 電機(jī)導(dǎo)軌及測(cè)功機(jī)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量（MEL-13）。3、 兩相交流伺服電機(jī)M13（額定功率PN=25W, 額定控制電壓UN=220V，額定激磁電壓UfN=220V，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩M=3000g.cm,空載

35、轉(zhuǎn)速=2700 r/min）。4、 三相可調(diào)電阻90（MEL-04）。5、 波形測(cè)試及開(kāi)關(guān)板（MEL-05）。6、 單相調(diào)壓器（MEL-08或單配）。7、 電機(jī)電容箱。8、 萬(wàn)用表。9、 示波器。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、兩相交流伺服電機(jī)的幅值控制實(shí)驗(yàn)電路圖1 兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的幅值控制（1） 隔離變壓器輸出的固定電壓（V相調(diào)壓器的輸入電壓）UVN接至交流伺服電機(jī)的勵(lì)磁繞組。三相調(diào)壓器輸出的線電壓UUW經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)S（MEL05）接交流伺服電機(jī)的控制繞組,測(cè)功機(jī)G通過(guò)航空插座與MEL13相連。（2） 測(cè)功機(jī)和交流伺服電機(jī)暫不聯(lián)接（聯(lián)軸器脫開(kāi)），調(diào)壓器旋鈕逆時(shí)針調(diào)到底，使輸出位于最小位置。合上開(kāi)關(guān)S。

36、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(shí)電機(jī)應(yīng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，繼續(xù)升高控制繞組電壓直到UUW=127V。待電機(jī)空載運(yùn)行穩(wěn)定后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)S，觀察電機(jī)有無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。（3） 將控制電壓UUW相位改變180°電角度，觀察電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向有無(wú)改變。（4） 測(cè)定交流伺服電動(dòng)機(jī)采用幅值控制時(shí)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性測(cè)定交流伺服電動(dòng)機(jī)a=1（即UUW=UN=220V）時(shí)的機(jī)械特性：把測(cè)功機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)接，調(diào)節(jié)控制電壓使UUW=220V，調(diào)節(jié)測(cè)功機(jī)負(fù)載，記錄電動(dòng)機(jī)從空載到接近堵轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速n及相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩T并填入表1中。表1 兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 Uf=UfN=220V UC=UUW=22

37、0Vn(r/min)2650250020001838174214001300T(N.m）00.030.080.120.180.240.28測(cè)定交流伺服電動(dòng)機(jī)a=0.75（即UUW=0.75UN=165V）時(shí)的機(jī)械特性：調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器，使UUW=165V，調(diào)節(jié)測(cè)功機(jī)負(fù)載，記錄電動(dòng)機(jī)從空載到接近堵轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速n及相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩T并填入表2中表2 兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 Uf=UfN=220V UC=UUW=165Vn(r/min)2630221218421700160015701525T(N.m）00.040.080.120.180.200.23測(cè)定交流伺服電動(dòng)機(jī)采用幅值控制時(shí)的調(diào)節(jié)特性：保持電機(jī)

38、的勵(lì)磁電壓Uf=220V，測(cè)功機(jī)不加勵(lì)磁。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使電機(jī)控制繞組的電壓UUW從220V逐漸減小至到0V，記錄電機(jī)空載運(yùn)行的轉(zhuǎn)速n及相應(yīng)的控制繞組電壓Uc，并填入表3中。表3 采用幅值控制的兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的空載調(diào)節(jié)特性 Uf=UfN=220V T=0N.mn(r/min)265425002000150010004000UUW（V）22018014010070400仍保持Uf220V，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使UUW為220V，調(diào)節(jié)測(cè)功機(jī)負(fù)載，使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩T0.03N.m并保持不變，重復(fù)上述步驟，記錄轉(zhuǎn)速n及相應(yīng)控制繞組電壓Uc并填入表4中。表4 采用幅值控制的兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載調(diào)節(jié)特性 Uf

39、=Ufn=220V T=0.03N.mn(r/min)250022321535123270000UUW（V）220180140100703002、兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的幅值相位控制實(shí)驗(yàn)電路圖2 兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的幅值相位控制（1） 用實(shí)驗(yàn)方法配堵轉(zhuǎn)園磁場(chǎng)按照實(shí)驗(yàn)電路圖2連接線路，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MEL04中90并聯(lián)90共45阻值，并用萬(wàn)用表調(diào)定在5阻值?？勺冸娙葸x用位于下組件的電機(jī)電容箱。調(diào)壓器T2選用MEL08或單配。示波器兩探頭的地線應(yīng)接N線，X蹤和Y蹤幅值量程一致。使電機(jī)堵轉(zhuǎn)，接通交流電源，調(diào)節(jié)T1、T2使V1、V2電壓指示為220V。改變電容Cf（約為34uF），使A1、A2電流接近相等，示波器顯示的兩個(gè)電流波形相位相差90°（或Y2改接X(jué)端子，示波器顯示為圓圖）。（2） 測(cè)定交流伺服電動(dòng)