電機控制與拖動實驗指導(dǎo)書

1、 電機控制與拖動實驗指導(dǎo)書浙江大學(xué)機械電子控制研究所2014.12目錄目錄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 直流他勵電動機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?zāi)康?學(xué)習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。2通過實驗掌握異步電動機的起動和調(diào)速的方法。二預(yù)習要點1復(fù)習異步電動機有哪些起動方法和起動技術(shù)指標。2復(fù)習異步電動機的調(diào)速方法。三實驗項目1了解教學(xué)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

2、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(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器起動。6繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器調(diào)速。四實驗設(shè)備及儀器1MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)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(dǎo)軌及測功機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)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(dǎo)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

3、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量實驗箱（MEL-13）中“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器旋鈕逆時針調(diào)到底，“轉(zhuǎn)速控制”、“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制”，檢查電機導(dǎo)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(guān)。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(zhuǎn)。（電機起動后，觀察MEL-13中的轉(zhuǎn)速表，如出現(xiàn)電機轉(zhuǎn)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。）b斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉(zhuǎn)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

4、流值。注：按指針式電流表偏轉(zhuǎn)的最大位置所對應(yīng)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(zhuǎn)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1-1中，注意試驗時，通電時間不應(yīng)超過10秒，以免繞組過熱。對應(yīng)于額定電壓的起動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩值，N.m；式中UK：起動試驗時的電壓值，V；

5、 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-）起動按圖1-2接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關(guān)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(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，使輸出電壓升高至電機額定電壓UN=220V，斷開電源開關(guān)，待電機停轉(zhuǎn)。b待電機完全停轉(zhuǎn)后，合上電源開關(guān)，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(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。4自耦變壓器降壓起動按圖1

6、-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(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使輸出電壓達110伏，斷開電源開關(guān)，待電機停轉(zhuǎn)。b待電機完全停轉(zhuǎn)后，再合上電源開關(guān)，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(jié)束。圖1-3 繞線式異步電機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動實驗接線圖5繞線式異步電動機轉(zhuǎn)繞組串入可變電阻器起動實驗線路如圖1-3，電機定子繞組Y形接法。轉(zhuǎn)子串入的電阻由刷形開關(guān)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(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)速控制”

7、，“轉(zhuǎn)速設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速設(shè)定”電位器到底，繞線式電機轉(zhuǎn)動緩慢（只有幾十轉(zhuǎn)），讀取此時的轉(zhuǎn)矩值Ist和Ist。d用刷形開關(guān)切換起動電阻，分別讀出起動電阻為2、5、15的起動轉(zhuǎn)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(yīng)超過20秒的以免繞組過熱。表1-2 U=180伏Rst（）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(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制

8、”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針到底，“轉(zhuǎn)速設(shè)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(guān)，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(zhuǎn)矩設(shè)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(zhuǎn)矩T2不變，改變轉(zhuǎn)子附加電阻，分別測出對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，記錄于表1-3中。表1-3 U=220伏 T2= N.mRst（）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(zhuǎn)矩：(1)外施額定電壓UN。（直接法起動）(2)外施電壓為UN/。(Y起動)(3)外施電

9、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(zhuǎn)子繞組串入電阻對起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的影響。4繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入電阻對電機轉(zhuǎn)速的影響。 七思考題1起動電流和外施電壓正比，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？ 實驗二 異步電機的M-S曲線測繪一實驗?zāi)康挠帽倦姍C教學(xué)實驗臺的測功機轉(zhuǎn)速閉環(huán)功能測繪各種異步電機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差曲線，并加以比較。二預(yù)習要點1復(fù)習電機M-S特性曲線。2M-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

10、。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2-1所示。在某一轉(zhuǎn)差率Sm時，轉(zhuǎn)矩有一最大值Tm，稱為異步電機的最大轉(zhuǎn)矩，Sm稱為臨界轉(zhuǎn)差率。Tm是異步電動機可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。如果負載轉(zhuǎn)矩TzTm，電動機將承擔不了而停轉(zhuǎn)。起動轉(zhuǎn)矩Tst是異步電動機接至電源開始起動時的電磁轉(zhuǎn)矩，此時S=1（n=0）。對于繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩TzTN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SSm時，機械特性為一曲線，稱為

11、機械特性的曲線部分，對恒轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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，通過對電機的轉(zhuǎn)速進行檢測，動態(tài)調(diào)節(jié)施加于電機的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生隨著電機轉(zhuǎn)速的下降，轉(zhuǎn)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。通過讀取不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩，可描繪出不同電機的M-S曲線。五實驗設(shè)備1MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏；2電機導(dǎo)軌及測功機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)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

12、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。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(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)速控制”，并將“轉(zhuǎn)速設(shè)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(guān)，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(zhuǎn)方向，是之符合要求。（2）逆時針緩慢調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器經(jīng)過一段時間的延時后，

13、M04電機的負載將隨之增加，其轉(zhuǎn)速下降，繼續(xù)調(diào)節(jié)該電位器旋鈕電機由空載逐漸下降到200轉(zhuǎn)/分左右（注意：轉(zhuǎn)速低于200轉(zhuǎn)/分時，有可能造成電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。）（3）在空載轉(zhuǎn)速至200轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)，測取8-9組數(shù)據(jù)，其中在最大轉(zhuǎn)矩附近多測幾點，填入表2-1。 表2-1UN=220VY接法序號123456789轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩（n.M）（4）當電機轉(zhuǎn)速下降到200轉(zhuǎn)/分時，順時針回調(diào)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”旋鈕，轉(zhuǎn)速開始上升，直到升到空載轉(zhuǎn)速為止，在這范圍內(nèi)，讀出8-9組異步電機的轉(zhuǎn)矩M，轉(zhuǎn)速n，填入表2-2。表2-2UN=220VY接法序 號123456789轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩（N.M）七實驗報告1

14、在方格紙上，逐點繪出各種電機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)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?zāi)康?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(yù)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??？ 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P20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

15、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(shè)備及儀器1實驗臺主控制屏；2電機導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)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900（NMEL-03）；7三相可調(diào)電阻器90（NMEL-04）；8旋轉(zhuǎn)指示燈及開關(guān)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(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)扳向

16、“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)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90電阻。開關(guān)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。a把功率表電流線圈短接，把交流電流表短接，先將開關(guān)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(guān)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(guān)，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(zhuǎn)方向，若不符合則應(yīng)調(diào)整相序使電機旋轉(zhuǎn)方向符合要求。c當轉(zhuǎn)速接近

17、同步轉(zhuǎn)速時，把開關(guān)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P20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P20。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(yīng)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(yīng)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

18、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911組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄于表3-1。表3-1 n=1500rmin； U=220V；P20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 = P+ P3測取三相同步電動機輸出功率P20.5 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(zhuǎn)矩設(shè)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(zhuǎn)速，rmin； T2由轉(zhuǎn)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

19、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(yīng)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(yīng)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911組數(shù)據(jù)并記錄于表3-2中。表3-2 n=1500rmin； U=220V；P20.5PN序號三相電流(A)勵磁電流(A)輸入功率（W）IAIBICIIfPIPIIP12345 表中 I = (IA + IB

20、 + IC)3 P = P+ P4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(zhuǎn)速，rmin； T2由直流發(fā)電機的電樞電流轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，共取67組數(shù)據(jù)并記錄于表3-3中。表3-3 U=UN=220V； If= A； n=1500rmin序號

21、同 步 電 動 機 輸 入同 步 機 輸 出IA(A)IB(A)IC(A)I(A)PI(W)P(W)P(W)cosT2(N.m)P2(W)()123456表中 I = (IA + IB + IC)3 P = P+ P P2=0.105nT2 六實驗報告1作P20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P20.5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、cos、T2、=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

22、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 直流他勵電動機一.實驗?zāi)康?掌握用實驗方法測取直流他勵電動機的工作特性和機械特性。2掌握直流他勵電動機的調(diào)速方法。二.預(yù)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

23、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(shè)備及儀器1電機教學(xué)實驗臺的主控制屏；2電機導(dǎo)軌及渦流測功機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量（NMEL-13C）；3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直流他勵電動機；6波形測試及開關(guān)板（NMEL-05）；7三相可調(diào)電阻900（NMEL-03）；8電機起動箱（NMEL-09）。五實驗方法1他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、

24、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 直流他勵電動機接線圖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“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針旋到底，打開船形開關(guān)，起動直流電源，使電機旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整電機的旋轉(zhuǎn)方向，使電機正轉(zhuǎn)。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(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機達到額定值：U=U

25、N=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(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，測取電動機電樞電流Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2，共取數(shù)據(jù)7-8組填入表4-1中。表4-1 U=UN=220V If=IfN= A Ka= 實驗數(shù)據(jù)Ia（A）n（r/min）T2（N.m）計算數(shù)據(jù)P2（w）P1（w）（%）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

26、，記錄此時的T2= N.mb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(zhuǎn)速n和電樞電流Ia，共取7-8組數(shù)據(jù)填入表4-2中。表4-2 If=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(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機的U=UN，Ia=0.5IN，記錄此時的T2= N.mb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

27、7-8組數(shù)據(jù)填寫入表4-3中。表4-3 U=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 直流他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900電阻并聯(lián)。S：雙刀雙擲開關(guān)（NMEL-05）。a將開關(guān)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(dǎo)線，使電樞開路，電機處于自由停機，記錄停機時間。c重復(fù)起動電動機，待運轉(zhuǎn)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

28、的影響。六注意事項1直流他勵電動機起動時，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直流他勵電機停機時，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，并繪出n、T2、=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(zhuǎn)矩T2 的單位為N·m，轉(zhuǎn)

29、速n的單位為rmin。電動機輸入功率P1=UI電動機效率=×100電動機輸入電流I =Ia +IfN由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：n= ×1002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(zhuǎn)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(guān)系？為什么？該制動方法有什么缺點？八思考題1他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(zhuǎn)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(zhuǎn)速降低？3當電動機的負載轉(zhuǎn)矩和電樞端

30、電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？4他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?zāi)康?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(yù)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(zhuǎn)磁場？3對交流伺服電動機有什么技術(shù)要求？在制造與結(jié)構(gòu)上采取什么相應(yīng)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(zhuǎn)”現(xiàn)象。2測定交流伺服電動機采用幅值控制時的機

31、械特性和調(diào)節(jié)特性。3用實驗方法配堵轉(zhuǎn)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(shè)備及儀器1MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；2電機導(dǎo)軌及測功機、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量（MEL-13）；3交流伺服電機M13；4三相可調(diào)電阻90（MEL-04）； 5波形測試及開關(guān)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩M=

32、3000g.cm,空載轉(zhuǎn)速=2700 r/min。隔離變壓器輸出的固定電壓（V相調(diào)壓器的輸入電壓）UVN接至交流伺服電機的勵磁繞組。三相調(diào)壓器輸出的線電壓Uuw經(jīng)過開關(guān)S（MEL05）接交流伺服電機的控制繞組。G為測功機，通過航空插座與MEL13相連。1觀察交流伺服電動機有無“自轉(zhuǎn)”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(guān)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(yīng)啟動運轉(zhuǎn)，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(guān)S，觀察電機有無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。將控制電壓相位改變180°電角度，觀

33、察電動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速n及相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩T并填入表5-1中表5-1 Uf=UfN=220V Uc=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

34、堵轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速n及相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩T并填入表5-2中表5-2 Uf=UfN=220V Uc=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(zhuǎn)速n及相應(yīng)的控制繞組電壓Uc，并填入表5-3中表5-3 Uf=UfN=220V T=0N.mn(r/min)T(N.m)仍保持Uf220V，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(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5-4中。表5-4 Uf=Ufn=220

35、V T=0.03N.mn(r/min)Uc(V)3用實驗方法配堵轉(zhuǎn)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。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，并用萬用表調(diào)定在5阻值?？勺冸娙葸x用電機電容箱，位于下組件。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。a使電機堵轉(zhuǎn)。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

36、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(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速n及轉(zhuǎn)矩T并填入表5-5中.表5-5 U1127 U2220Vn(r/min)T(N.m)調(diào)節(jié)T2使Uc0.75Ucn165V，重復(fù)上述實驗，記錄電機轉(zhuǎn)速n及轉(zhuǎn)矩T并填入表5-6中。表5-6 U1127V U2165VN(r/min)T(N.m)2）測定調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)調(diào)壓器T1，使U1127V。調(diào)節(jié)調(diào)壓器T2，使U2220V

37、。調(diào)節(jié)測功機負載使電機輸出轉(zhuǎn)矩T0.03N.m，保持U1127V及T0.03N.m不變，逐漸減小Uc值，記錄電機轉(zhuǎn)速n及控制繞組電壓Uc并填入表5-7中。表5-7 U1127V T0.03N.mn(r/min)Uc(V)使測功機和交流伺服電機脫開，調(diào)節(jié)U1127V，調(diào)節(jié)U2220V，逐漸減小Uc值，記錄電機空載轉(zhuǎn)速n及電壓Uc并填入表5-8中。表5 U1127V T0N.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(

38、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?zāi)康?通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(yù)習要點1對直流伺服電動機有什么技術(shù)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Ua110V的機械特性n=f(T)。3保持Uf=UfN=220V，分別測取T20.8N.m及T20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(shè)備及儀器1MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)

39、實驗臺主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；2電機導(dǎo)軌及測功機、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量（MEL-13）；3直流并勵電動機M03（作直流伺服電機）；4220V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900（MEL-03）；6三相可調(diào)電阻90（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(guān)板（MEL-05）。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：1800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（

40、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(guān)，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的船形開關(guān)以及復(fù)位開關(guān)，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(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UM和電流Ia。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（）Raref（）

41、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。（）Ra 電樞繞組的實際冷態(tài)電阻。（）ref基準工作溫度，對于E級絕緣為75。a 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。R1：180W電阻（MEL-04中兩只90W相串聯(lián)）。Rf：900W電阻（MEL-03中兩只900W相串聯(lián)）。R2：采用MEL-03最上端900W電阻，為電位器

42、接法。開關(guān)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(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器進行調(diào)節(jié)。實驗開始時，將MEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)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，并且開關(guān)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(zhuǎn)后把R1調(diào)到最小

43、值，調(diào)節(jié)電樞繞組兩端的UaUN220V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(zhuǎn)矩增加，并調(diào)節(jié)Rf，使n=1600r/min，IaIaN，此時電機勵磁電流為額定電流。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6-2 Uf=UfN=220V Ua=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(fù)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6-3 Uf=UfN=220V Ua=0.5UN=110VT(N.m)n(r/min)Ia(A

44、)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(zhuǎn)后，調(diào)節(jié)電動機軸上的輸出轉(zhuǎn)矩T0.8N.m，保持該轉(zhuǎn)矩及IfIfN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6-4 Uf=UfN=220V T=0.8N.mn(r/min)Ua(V)Ia(A)使電動機和測功機脫開，仍保持IfIfN，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6-5 Uf=UfN=220V T=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

45、，R2順時針調(diào)到底，使UR2R3的電壓為零，并且開關(guān)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(zhuǎn)軸開始連續(xù)轉(zhuǎn)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ra75數(shù)值；Ke、Kt等參數(shù)。2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?zāi)康?/p>

46、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(yù)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(guān)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(zhuǎn)子振蕩狀態(tài)的觀察。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矩頻特性的測定及最大靜力矩特性的測定。四實驗設(shè)備及儀器1MEL系列電機教學(xué)實驗臺主控制屏；2電機導(dǎo)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

47、及步驟1驅(qū)動波形觀察a合上控制電源船形開關(guān)，分別按下“連續(xù)”控制開關(guān)和“正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)”、“三拍/六拍”，“啟動/停止”開關(guān)，使電機處于三拍正轉(zhuǎn)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(yīng)不小于5HZ1KHZ，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(guān)系。d改變電機運行方式，使電機處于正轉(zhuǎn)、六拍運行狀態(tài)，重復(fù)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(guān)，再按下“復(fù)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(zhuǎn)狀態(tài)，重復(fù)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。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(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，步進電機將走一步距角，繞組相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)亮，不斷按下“單步”按鈕，電機轉(zhuǎn)子也不斷作步進運行