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

PAGEPAGE19一永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速信號(hào)的元件，它將轉(zhuǎn)入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號(hào)轉(zhuǎn)出，且轉(zhuǎn)出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作測(cè)量元件和反饋元件，用以測(cè)量轉(zhuǎn)速或調(diào)節(jié)和穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。測(cè)速發(fā)電機(jī)有交、直流兩大類(lèi)，交流測(cè)速發(fā)電機(jī)有異步和同步之分，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式不同，又可分為永磁式和他勵(lì)磁式之分，本書(shū)使用的是永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)。一、實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)名稱(chēng)數(shù)量1HK01電源控制屏1件2HK02實(shí)驗(yàn)桌1件3HK03渦流測(cè)功系統(tǒng)導(dǎo)軌1件4DJ25直流電機(jī)1件5HK10永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)1件2、按圖1-1接線(xiàn)。圖中直流電機(jī)M選用DJ25作他勵(lì)接法，永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)為HK45，Rf1選用1800Ω阻值，RZ選用10KΩ/2W電阻，把Rf1調(diào)至最小，A表選用直流毫安表，V表選擇直流電壓表，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)。圖1-1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)接線(xiàn)圖3、先接通勵(lì)磁電源，再接通電樞電源，并調(diào)至DC220V，使電動(dòng)機(jī)M運(yùn)行，調(diào)節(jié)電阻Rf1使轉(zhuǎn)速達(dá)2400r/min，減小電樞電源輸出電壓和Rf1逐漸使電機(jī)減速，每300r/min記錄對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速和輸出電壓。4、共測(cè)取8-9組，記錄于表1-1中。5、合上開(kāi)關(guān)S，重復(fù)上面步驟，記錄8-9組數(shù)據(jù)于表1-2中。表1-1n(r/min)U(V)表1-2n(r/min)U(V)二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、∵∴式中：Ra――電樞回路總電樞Rz――負(fù)載電阻E0=CeΦn――電樞總電勢(shì)2、作出U=f(n)曲線(xiàn)。三、思考題1、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差主要由哪些因素造成？2、在自動(dòng)控制系統(tǒng)中主要起什么作用？二交流測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理及其運(yùn)行情況的理解。2、掌握交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性及其線(xiàn)性誤差的測(cè)定方法。3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解負(fù)載性質(zhì)和大小對(duì)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性的影響。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)純電阻負(fù)載及純電容負(fù)載對(duì)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性有何影響？交流測(cè)速發(fā)電機(jī)產(chǎn)生線(xiàn)性誤差的原因是什么？如何測(cè)定其線(xiàn)性誤差？三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、測(cè)定交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的剩余電壓。2、測(cè)定交流測(cè)速發(fā)電機(jī)帶純電阻負(fù)載時(shí)的輸出特性n=f（U2）。3、測(cè)定交流測(cè)速發(fā)電機(jī)帶純電容負(fù)載時(shí)的輸出特性n=f（U2）。四、實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)名稱(chēng)數(shù)量1HK01電源控制屏1件2HK02實(shí)驗(yàn)桌1件3HK03渦流測(cè)功系統(tǒng)導(dǎo)軌1件4HK27交流測(cè)速發(fā)電機(jī)1件5HK46交流測(cè)速發(fā)電機(jī)負(fù)載箱（電阻、電容）1件6示波器自備2、測(cè)空載時(shí)的輸出特性和n=0時(shí)的剩余電壓按圖接線(xiàn)，經(jīng)調(diào)壓器保持U1=U1N=110V，求空載時(shí)輸出特性n=f（U2）及n=0時(shí)的剩余電壓。原動(dòng)機(jī)DJ25起動(dòng)前，交流測(cè)速發(fā)電機(jī)TG轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)，即n=0。TG的勵(lì)磁繞組經(jīng)調(diào)壓器接交流電源，并使U1=U1N=110V；使TG的輸出繞組W2開(kāi)路，這時(shí)測(cè)定輸出電壓U2為一個(gè)很小數(shù)值U2=Ur，此值即為剩余電壓。也可用示波器觀(guān)察剩余電壓波形。當(dāng)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置在一周內(nèi)變化時(shí)，剩余電壓最大值與最小值之差即為剩余電壓的波動(dòng)值。在測(cè)定剩余電壓時(shí)，輸出繞組為開(kāi)路。序號(hào)123456n（r/min）U2（V）帶負(fù)載時(shí)的輸出特性n=f（U2）帶純電阻負(fù)載保持U1=U1N，當(dāng)ZL=R=1500時(shí)，測(cè)n=f（U2），共測(cè)取5~6組數(shù)據(jù)，記錄于表a中。表a電阻性負(fù)載U1=U1N=110V序號(hào)123456n（r/min）U2（V）保持U1=U1N，當(dāng)ZL=R=750時(shí)，測(cè)n=f（U2），共測(cè)取5~6組數(shù)據(jù)，記錄于表b表b電阻性負(fù)載U1=U1N=110V序號(hào)123456n（r/min）U2（V）保持U1=U1N，當(dāng)ZL=R=300時(shí)，測(cè)n=f（U2），共測(cè)取5~6組數(shù)據(jù)，記錄于表c表c電阻性負(fù)載U1=U1N=110V序號(hào)123456n（r/min）U2（V）帶純電容負(fù)載保持U1=U1N，當(dāng)ZL為C=1時(shí)，測(cè)n=f（U2），共測(cè)取5~6組數(shù)據(jù)，記錄于表d中。表d電容性負(fù)載U1=U1N=110V序號(hào)123456n（r/min）U2（V）保持U1=U1N，當(dāng)ZL為C=2時(shí)，測(cè)n=f（U2），共測(cè)取5~6組數(shù)據(jù)，記錄于表e中。表e電容性負(fù)載U1=U1N=110V序號(hào)123456n（r/min）U2（V）保持U1=U1N，當(dāng)ZL為C=3時(shí)，測(cè)n=f（U2），共測(cè)取5~6組數(shù)據(jù),記錄于表f中。表f電容性負(fù)載U1=U1N=110V序號(hào)123456n（r/min）U2（V）交流測(cè)速發(fā)電機(jī)線(xiàn)性誤差的測(cè)定交流測(cè)速發(fā)電機(jī)線(xiàn)性誤差是指電機(jī)在額定頻率、額定激磁電壓下，電機(jī)在最大線(xiàn)性工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，以補(bǔ)償點(diǎn)轉(zhuǎn)速時(shí)的輸出電壓為基準(zhǔn)電壓，輸出電壓之差對(duì)最大理想輸出電壓之比。 測(cè)定線(xiàn)性誤差時(shí)，電機(jī)應(yīng)安裝在規(guī)定的溫升實(shí)驗(yàn)散熱板上，在額定勵(lì)磁條件下，將其輸出繞組開(kāi)路。使電機(jī)驅(qū)動(dòng)至補(bǔ)償點(diǎn)轉(zhuǎn)速ncp，待電機(jī)及數(shù)字電壓表穩(wěn)定后，在最大線(xiàn)性工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，用數(shù)字電壓表分別測(cè)量正、負(fù)轉(zhuǎn)向5~6個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)的輸出電壓，測(cè)得線(xiàn)性輸出特性U2=f（）。為交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的相對(duì)速度，即。式中n—實(shí)際轉(zhuǎn)速，單位為r/min；nc—同步轉(zhuǎn)速，單位為r/min；Umax—實(shí)際輸出特性與線(xiàn)性輸出特性的最大偏差，單位為V。為了便于衡量實(shí)際輸出特性的線(xiàn)性度，一般取實(shí)際輸出特性的最大相對(duì)轉(zhuǎn)速的這一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線(xiàn)來(lái)作為線(xiàn)性輸出特性。線(xiàn)性誤差按下式計(jì)算交流測(cè)速發(fā)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)的線(xiàn)性誤差均應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告記錄實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備，并抄錄被測(cè)試交流測(cè)速發(fā)電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)。在同一坐標(biāo)紙上繪出不同性質(zhì)負(fù)載時(shí)的輸出特性曲線(xiàn)n=f（U2），并進(jìn)行分析比較。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果求出U1=U1N、轉(zhuǎn)速n=0時(shí)，交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的剩余電壓值Ur。分析交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的線(xiàn)性誤差。三步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)脈沖電機(jī)，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(hào)變換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，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(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。隨著數(shù)字技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)的控制更加簡(jiǎn)便、靈活和智能化?，F(xiàn)已廣泛用于各種數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)外設(shè)，數(shù)、模變換等數(shù)字控制系統(tǒng)中作為元件。一、使用說(shuō)明HK54步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置由步進(jìn)電機(jī)智能控制箱和電機(jī)兩部分構(gòu)成。（一）步進(jìn)電機(jī)智能控制箱本控制箱用以控制步進(jìn)電機(jī)的各種運(yùn)行方式，它的控制功能是由單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)鍵盤(pán)的操作和不同的顯示方式來(lái)確定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀況。本控制箱可適用于三相、四相、五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行方式的控制。因?qū)嶒?yàn)裝置僅提供三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，故控制箱只提供三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源，面板上也只裝有三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組接口。1、技術(shù)指標(biāo)功能：能實(shí)現(xiàn)單步運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行和預(yù)置數(shù)運(yùn)行；能實(shí)現(xiàn)單拍、雙拍及電機(jī)的可逆運(yùn)行。電脈沖頻率：5Hz～1KHz工作條件：供電電源AC220V±10%，50Hz環(huán)境溫度-5℃～40相對(duì)濕度≥80%重量：6kg尺寸：390×200×230mm32、使用說(shuō)明(1)開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)，面板上的三位數(shù)字頻率計(jì)將顯示“000”；由六位LED數(shù)碼管組成的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)顯示器自動(dòng)進(jìn)入“9999→8888→7777→6666→5555→4444→3333→2222→1111→0000”動(dòng)態(tài)自檢過(guò)程，而后停止在系統(tǒng)的初態(tài)“┤(2)控制鍵盤(pán)功能說(shuō)明設(shè)置鍵：手動(dòng)單步運(yùn)行方式和連續(xù)運(yùn)行各方式的選擇。拍數(shù)鍵：?jiǎn)稳?、雙三拍、三相六拍等運(yùn)行方式的選擇。相數(shù)鍵：電機(jī)相數(shù)(三相、四相、五相)的選擇。轉(zhuǎn)向鍵：電機(jī)正、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(yùn)行狀態(tài)。復(fù)位鍵：由于意外原因?qū)е孪到y(tǒng)死機(jī)時(shí)可按此鍵，經(jīng)動(dòng)態(tài)自檢過(guò)程后返回系統(tǒng)初態(tài)。(3)控制系統(tǒng)試運(yùn)行暫不接步進(jìn)電機(jī)繞組，開(kāi)啟電源進(jìn)入系統(tǒng)初態(tài)后，即可進(jìn)入試運(yùn)行操作。1)單步操作運(yùn)行：每按一次“執(zhí)行鍵”，完成一拍的運(yùn)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“B→C→A→B…”；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(diǎn)亮，以示電脈沖的分配規(guī)律。2)連續(xù)運(yùn)行：按設(shè)置鍵，狀態(tài)顯示器顯示“┤3000”,稱(chēng)此狀態(tài)為連續(xù)運(yùn)行的初態(tài).此時(shí),可分別操作“拍數(shù)”、“轉(zhuǎn)向”和“相數(shù)”三個(gè)鍵，以確定步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前所需的運(yùn)行方式。最后按“執(zhí)行”鍵，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。三個(gè)鍵的具體操作如下（注：在狀態(tài)顯示器顯示“┤3000a、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(yùn)行方式。b、按“相數(shù)”鍵：狀態(tài)顯示器的第二位，在“3、4、5”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)。3）預(yù)置數(shù)運(yùn)行：設(shè)定“拍數(shù)”、“轉(zhuǎn)向”和“拍數(shù)”后，可進(jìn)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.”，出現(xiàn)小數(shù)點(diǎn)的位即為選中位。b、操作“數(shù)據(jù)”鍵，寫(xiě)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(xiě)入顯示器的相應(yīng)位。至此，預(yù)置數(shù)設(shè)定操作結(jié)束。d、按“執(zhí)行”鍵，狀態(tài)顯示器作自動(dòng)減1運(yùn)算，直減至0后，自動(dòng)返回連續(xù)運(yùn)行的初態(tài)。4）步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，由頻率計(jì)顯示出輸入序列脈沖的頻率。5）脈沖波形觀(guān)測(cè)在面板上設(shè)有序列脈沖和步進(jìn)電機(jī)三相繞組驅(qū)動(dòng)電源的脈沖波形觀(guān)測(cè)點(diǎn)，分別將各觀(guān)測(cè)點(diǎn)接到示波器的輸入端，即可觀(guān)測(cè)到相應(yīng)的脈沖波形。經(jīng)控制系統(tǒng)試運(yùn)行無(wú)誤后，即可接入步進(jìn)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)裝置，以完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)所規(guī)定的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。（二）BSZ-1型步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)：70BF10C相數(shù)：三相每相繞組電阻：1.2Ω每相靜態(tài)電流：3A直流勵(lì)磁電壓：24V最大靜力矩：6kgf.cm2、裝置結(jié)構(gòu)（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上固定有紅色指針及刻度盤(pán)（刻度盤(pán)的最小分度為1o）。二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源和電機(jī)工作情況的了解。2、掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基本特性的測(cè)定方法。（二）預(yù)習(xí)要點(diǎn)1、了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作情況和驅(qū)動(dòng)電源。2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有哪些基本特性？怎樣測(cè)定？（三）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、單步運(yùn)行狀態(tài)2、角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系3、空載突跳頻率的測(cè)定4、空載最高連續(xù)工作頻率的測(cè)定5、轉(zhuǎn)子振蕩狀態(tài)的觀(guān)察6、定子繞組中電流和頻率的關(guān)系7、平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系8、矩頻特性的測(cè)定及最大靜力矩特性的測(cè)定（四）實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及操作步驟1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)名稱(chēng)數(shù)量備注1HK01電源控制屏1件2HK02實(shí)驗(yàn)桌1件3HK03渦流測(cè)功系統(tǒng)導(dǎo)軌1件4HK54步進(jìn)電機(jī)控制箱1件5HK54步進(jìn)電機(jī)1件6堵轉(zhuǎn)手柄1件7雙蹤示波器1臺(tái)自備2、屏上掛件排列順序HK543、基本實(shí)驗(yàn)電路的外部接線(xiàn)圖3-1表示了基本實(shí)驗(yàn)電路的外部接線(xiàn)。圖3-1步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖4、步進(jìn)電機(jī)組件的使用說(shuō)明及實(shí)驗(yàn)操作步驟(1)單步運(yùn)行狀態(tài)接通電源，將控制系統(tǒng)設(shè)置于單步運(yùn)行狀態(tài)，或復(fù)位后，按執(zhí)行鍵，步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子也不斷作步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，電機(jī)作反向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。(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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀(guān)察并記錄電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度，再重設(shè)置另一置數(shù)值，按執(zhí)行鍵，觀(guān)察并記錄電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度于表3-1、表3-2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3-1步數(shù)=步序號(hào)實(shí)際電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度理論電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度表3-2步數(shù)=步序號(hào)實(shí)際電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度理論電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度(3)空載突跳頻率的測(cè)定控制系統(tǒng)置連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，按執(zhí)行鍵，電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后，調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)旋鈕使頻率提高至某頻率（自動(dòng)指示當(dāng)前頻率）。按設(shè)置鍵讓步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)，再重新啟動(dòng)電機(jī)（按執(zhí)行鍵），觀(guān)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Hz。(4)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)速度調(diào)節(jié)旋鈕使頻率提高，仔細(xì)觀(guān)察電機(jī)是否不失步，如不失步，則再緩慢提高頻率，直至電機(jī)能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高頻率，則該頻率為步進(jìn)電機(jī)空載最高連續(xù)工作頻率。記為Hz。(5)轉(zhuǎn)子振蕩狀態(tài)的觀(guān)察步進(jìn)電機(jī)空載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后，調(diào)節(jié)并降低脈沖頻率，直至步進(jìn)電機(jī)聲音異常或出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)回偏擺即為步進(jìn)電機(jī)的振蕩狀態(tài)。(6)定子繞組中電流和頻率的關(guān)系在步進(jìn)電機(jī)電源的輸出端串接一只直流電流表（注意+、-端）使步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，由低到高逐漸改變步進(jìn)電機(jī)的頻率，讀取并記錄5-6組電流表的平均值、頻率值于表3-3中，觀(guān)察示波器波形，并作好記錄。表3-3序號(hào)f（Hz）I（A）(7)平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系接通電源，將控制系統(tǒng)設(shè)置于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，再按執(zhí)行鍵，電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，改變速度調(diào)節(jié)旋鈕，測(cè)量頻率f與對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速n，即n=f（f）。記錄5-6組于表3-4中。表3-4序號(hào)f（Hz）n（r/min）(8)矩頻特性的測(cè)定置步進(jìn)電機(jī)為逆時(shí)針轉(zhuǎn)向，連接渦流測(cè)功機(jī)，控制電路工作于連續(xù)方式，設(shè)定頻率后，使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)渦流測(cè)功機(jī)施加制動(dòng)力矩，仔細(xì)測(cè)定對(duì)應(yīng)設(shè)定頻率的最大輸出動(dòng)態(tài)力矩（電機(jī)失步前的力矩）。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）。記錄于表3-5中。表3-5序號(hào)f（Hz）T（N.cm）(9)靜力矩特性T=f（I）關(guān)閉電源，控制電路工作于單步運(yùn)行狀態(tài)，將屏上的兩只900Ω電阻單獨(dú)并接后再并接（阻值為45Ω，電流2.6A），把可調(diào)電阻及一只5安直流電流表串入A相繞組回路（注意+、-端），并使渦流測(cè)功機(jī)堵轉(zhuǎn)。接通電源，使A相繞組通過(guò)電流，緩慢旋轉(zhuǎn)手柄，讀取并記錄彈簧秤的最大值即為對(duì)應(yīng)電流I的最大靜力矩Tmax值（），改變可調(diào)電阻并使阻值逐漸增大，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。共取4-5組記錄于表3-6中。表3-6序號(hào)I（A）Tmax（N.cm）（五）實(shí)驗(yàn)報(bào)告經(jīng)過(guò)上述實(shí)驗(yàn)后，須對(duì)照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容寫(xiě)出數(shù)據(jù)總結(jié)并對(duì)電機(jī)試驗(yàn)加以小結(jié)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部分的功能和波形試驗(yàn)。(1)方波發(fā)生器(2)狀態(tài)選擇(3)各相繞組間的電流關(guān)系步進(jìn)電機(jī)的特性(1)單步運(yùn)行狀態(tài)：步矩角(2)角位移和脈沖數(shù)（步數(shù)）關(guān)系(3)空載突跳頻率(4)空載最高連續(xù)工作頻率(5)繞組電流的平均值與頻率之間的關(guān)系(6)平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的特性n=f（f）(7)矩頻特性T=f（f）(8)最大靜力矩特性Tmax=f（I）（六）思考題1、影響步進(jìn)電機(jī)步距的因素有哪些？對(duì)實(shí)驗(yàn)用步進(jìn)電機(jī)，采用何種方法步距最小？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？最大靜力矩特性是怎樣的特性？由什么因素造成？4、對(duì)該步進(jìn)電機(jī)矩頻特性加以評(píng)價(jià)，能否再進(jìn)行改善？若能改善應(yīng)從何處著手？5、各種通電方式對(duì)性能的影響？四交流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱(chēng)為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣?。它的運(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，加上控制信號(hào)它應(yīng)當(dāng)立即旋轉(zhuǎn)，去掉控制電壓它應(yīng)當(dāng)立即停轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速高低與控制信號(hào)成正比。（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀(guān)察交流伺服電動(dòng)機(jī)的自制動(dòng)過(guò)程2、掌握用實(shí)驗(yàn)方法配圓形磁場(chǎng)3、掌握交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及調(diào)節(jié)特性的測(cè)量方法（二）預(yù)習(xí)要點(diǎn)1、對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)有什么技術(shù)要求？2、交流伺服電動(dòng)機(jī)有幾種控制方式？3、何謂交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性？（三）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、用實(shí)驗(yàn)方法配堵轉(zhuǎn)圓形磁場(chǎng)2、測(cè)交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性3、測(cè)交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值——相位控制時(shí)的機(jī)械特性4、觀(guān)察自轉(zhuǎn)現(xiàn)象（四）實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)名稱(chēng)數(shù)量備注1HK01電源控制屏1件2HK02實(shí)驗(yàn)桌1件3HK03渦流測(cè)功系統(tǒng)導(dǎo)軌1件4HK57交流伺服電機(jī)控制箱1件5HK57交流伺服電機(jī)1件6示波器1臺(tái)自備2、屏上掛件排列順序HK573、幅值控制圖4-1交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制接線(xiàn)圖1）實(shí)測(cè)交流伺服電動(dòng)機(jī)α=1（即UC=UN=220V）時(shí)的機(jī)械特性關(guān)斷三相交流電源，按圖4-1接線(xiàn)。圖中T1、T2選用HK57掛件啟動(dòng)三相交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使Uf=220V，再調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器T2使UC=UN=220V。調(diào)節(jié)渦流測(cè)功機(jī)，將力矩T及電機(jī)轉(zhuǎn)速記錄于表4-1中。表7-1Uf=VUC=V序號(hào)T=（N.cm）n（r/min）2）實(shí)測(cè)交流伺服電動(dòng)機(jī)α=0.75（即UC=0.75UN=165V）時(shí)的機(jī)械特性（1）保持Uf=220V不變，調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器T2使UC=0.75UN=165V。（2）重復(fù)上述步驟，將所測(cè)數(shù)據(jù)記錄于表4-2中。表4-2Uf=VUC=V序號(hào)T（N.cm）n（r/min）3）實(shí)測(cè)交流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性（1）調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使Uf=220V，電機(jī)空載。逐次調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器T2。使控制電壓UC從220V逐次減小直到0V。（2）將每次所測(cè)的控制電壓UC與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n記錄于表4-3中。表4-3Uf=220VU（V）n（r/min）4、幅值——相位控制1）用實(shí)驗(yàn)方法使電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為圓形磁場(chǎng)（1）關(guān)斷三相交流電源，按圖4-2接線(xiàn)。圖中T1、T2、C選用HK57掛件。A、V。R1、R2選用屏上兩個(gè)900Ω各自并聯(lián)，用萬(wàn)用表調(diào)定在5Ω阻值。示波器兩探頭地線(xiàn)應(yīng)接圖中N線(xiàn)，X蹤和Y蹤幅值量程一致，并設(shè)在迭加狀態(tài)。v圖4-2交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值——相位控制接線(xiàn)圖（2）合上三相交流電源，調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器使U1=127V，再調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器T2使UC=U1=127V，調(diào)節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)使電機(jī)堵轉(zhuǎn)。（3）調(diào)節(jié)可變電容C，觀(guān)察A1和A2表，使If=IC，此時(shí)觀(guān)察示波器軌跡應(yīng)為圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。并且此時(shí)Uf應(yīng)等于UC。2）實(shí)測(cè)交流伺服電機(jī)U1=127V，α=1（即UC=UN=220V）時(shí)的機(jī)械特性。（1）調(diào)節(jié)單相調(diào)壓器T2使UC=UN=220V。松開(kāi)棘輪機(jī)構(gòu)，再調(diào)節(jié)棘輪機(jī)構(gòu)手柄逐次增大力矩。（2）記錄電機(jī)從空載至堵轉(zhuǎn)時(shí)，10N彈簧稱(chēng)和2N彈簧稱(chēng)讀數(shù)及電機(jī)轉(zhuǎn)速于表4-4中。表4-4U1=VUC=V序號(hào)T（N.cm）n（r/min）3）實(shí)測(cè)交流伺服電機(jī)U1=127V，α=0.75（即UC=0.75UN=165V）時(shí)的機(jī)械特性。（1）調(diào)節(jié)三相交流電源和單相調(diào)壓器使UC=0.75UN=165V，重復(fù)上面實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)記錄于表4-5中。表4-5Uf=VUC=V序號(hào)T（N.cm）n（r/min）5、觀(guān)察交流伺服電動(dòng)機(jī)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象1）接線(xiàn)圖同4-1一樣，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使U1=127V，UC=220V，再將UC開(kāi)路，觀(guān)察電機(jī)有無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。2）接線(xiàn)圖同4-1一樣，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使U1=127V，UC=220V，再將UC調(diào)到0V，觀(guān)察電機(jī)有無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。（五）實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、作交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性2、作交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值——相位控制時(shí)的機(jī)械特性3、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的現(xiàn)象（六）思考題1、分析無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的原因？怎樣消除“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？2、幅值——相位控制時(shí)的交流伺服電動(dòng)機(jī)，什么條件下電機(jī)氣隙磁場(chǎng)為圓形磁場(chǎng)？其理想空載轉(zhuǎn)速是多大？五直流伺服電動(dòng)機(jī)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出直流伺服電動(dòng)機(jī)的參數(shù)ra、Ke、KT。2、掌握直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的測(cè)量方法。（二）預(yù)習(xí)要點(diǎn)1、分析掌握直流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理。2、如何測(cè)量直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)，并求傳遞函數(shù)。（三）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、測(cè)直流伺服電動(dòng)機(jī)的電樞電阻。2、測(cè)直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性T=f（n）。3、測(cè)直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性n=f（Ua）。4、測(cè)定空載始動(dòng)電壓和檢查空載轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定性。5、測(cè)量直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)。（四）實(shí)驗(yàn)方法1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)名稱(chēng)數(shù)量備注1HK01電源控制屏1件2HK02實(shí)驗(yàn)桌1件3HK03渦流測(cè)功系統(tǒng)導(dǎo)軌1件4DJ25直流電動(dòng)機(jī)1件9記憶示波器1件自備2、用伏安法測(cè)直流伺服電動(dòng)機(jī)電樞的直流電阻圖5-1測(cè)電樞繞組直流電阻接線(xiàn)圖(1)按圖5-1接線(xiàn)，電阻R用屏上1800Ω和1800Ω串聯(lián)共3600Ω阻值。(2)經(jīng)檢查無(wú)誤后接通可調(diào)直流電源，并調(diào)至220V，合上開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)R使電樞電流達(dá)到0.2A，迅速測(cè)取電機(jī)電樞兩端電壓U和電流I，再將電機(jī)軸分別旋轉(zhuǎn)三分之一周和三分之二周。同樣測(cè)取U、I，記錄于表5表5-1序號(hào)U（V）I（A）Ra（Ω）Raref（Ω）(3)計(jì)算基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的電樞電阻由實(shí)驗(yàn)直接測(cè)得電樞繞組電阻值，此值為實(shí)際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫，按下式換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的電樞繞組電阻值。式中：Raref——換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)電樞繞組電阻，（Ω）Ra——電樞繞組的實(shí)際冷態(tài)電阻，（Ω）θref——基準(zhǔn)工作溫度，對(duì)于E級(jí)絕緣為75θa——實(shí)際冷態(tài)時(shí)電樞繞組溫度，（℃）4、測(cè)取直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖5-2直流伺服電動(dòng)機(jī)接線(xiàn)圖(1)按圖5-2接線(xiàn)，圖中Rf1選用屏上1800Ω阻值，開(kāi)關(guān)S選用D51，A1、A2選用毫安表、安培表。(2)把Rf1調(diào)至最小，開(kāi)關(guān)S1打開(kāi)，先接通勵(lì)磁電源，再接通可調(diào)直流電源并調(diào)至220V。(3)合上開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)渦流測(cè)功機(jī)給電機(jī)加載。調(diào)節(jié)Rf1阻值，使n=nN=1600r/min，Ia=IN=0.8A，U=UN=220V，此時(shí)電機(jī)勵(lì)磁電流為額定勵(lì)磁電流。(4)保持此額定勵(lì)磁電流不變，逐漸減載，從額定負(fù)載到空載（斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S），測(cè)取其機(jī)械特性n=f（T），記錄n、Ia、T7-8組于表5-2中。表5-2U=UN=220VIf=IfN=mAn(r/min)Ia(A)T(N.m)(5)調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源電壓為U=160V，調(diào)節(jié)Rf1，保持電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的額定電流If=IfN，調(diào)節(jié)渦流測(cè)功機(jī)使Ia=1A，，再調(diào)節(jié)渦流測(cè)功機(jī)一直到空載，其間記錄7-8組于表5-3中。表5-3U=160VIf=IfN=mAn(r/min)Ia(A)T(N.m)(6)調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源電壓為U=110V，調(diào)節(jié)