力矩式自整角机实验

一．实验目的

1．了解力矩式自整角机精度和特性的测定方法。 2．掌握力矩式自整角机系统的工作原理和应用知识。

二．预习要点

1．力矩式自整角机的工作原理。

2．力矩式自整角机精度与特性的测试方法。 3．力矩式自整角机比整步转矩的测量方法。

三．实验项目

1．测定力矩式自整角发送机的零位误差。 2．测定力矩式自整角机的静态误差。

四．实验设备及仪器

1．NMEL系列电机系统教学实验台主控制屏（NMEL-II） 2．自整角机实验仪

五．实验方法 1．测定力矩式自整角发送机的零位误差0 测量线路如图6-2所示。 励磁绕组两端L1L2施加额定激励电压UN(220V)；将整步绕组T2-T3端接数字式交流电压表，测输出电压。 旋转刻度盘，找出输出电压为最小的位置作为基准电气零位。从基准电气零位开始，刻度盘每转过60，整步绕组中有一线间电势为零的位置。此位置称作理论电气零位。 整步绕组三线间共有6个零位。实验时，对应T2-T3，转子从基准电气零位正方向转动0、180；则T3-T1转至60、240；T1-T2转至120、300。实测整交流电源输出图6-2 测定力矩式自整角机零位误差步绕组三线间6个输出电压为最小值的相应位置角度与电气角度并记录于表6-5中。 表6-5 理论上应转角度 基准电气零位 +180 +60 +240 +120 +300 Word 资料 刻度盘实际转角 误差 注意：机械角度超前为正误差，滞后为负误差，取其正、负最大误差绝对值之和的一半，此误差值即为发送机的零位误差0，以角分表示。力矩式自整角发送机的精度由零位误差来确定。

2．测定力矩式自整角机的静态误差jt

在力矩式自整角机系统中，静态协调时，接收机与发送机转子转角之差即静态误差jt，以角度表示。

实验接线仍如图6-3所示。将发送机和接收机的励磁绕组加额定励磁电压220V，待稳定后，把发送机和接收机调整在0位置，缓慢旋转发送机刻度盘，每转过20，测取接收机实际转过的角度并记录于表6-6中。 表6-6 发送机转角 接收机转角 误差 发送机转角 接收机转角 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 误差 注意：接收机转角超前为正误差，滞后为负误差，正、负最大误差绝对值之和的一半为力矩式接收机的静态误差。

六．实验报告

1．根据实验结果，求出被试力矩式自整角发送机的零位误差0。 2．根据实验结果，求出被试力矩式自整角接收机的静态误差jt。

Word 资料

实验二 控制式自整角机参数的测定

一．实验目的

1．通过实验测定控制式自整角机的主要技术参数。 2．掌握控制式自整角机的工作原理和运行特性。

二．预习要点

1．控制式自整角机的工作原理和运行特性。 2．控制式自整角机的主要技术指标。

三．实验项目

1．测自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f()。 2．测定比电压u。 3．测定零位电压u0。

四．实验设备及仪器

1．NMEL系列电机系统教学实验台主控制屏（NMEL-II） 2．自整角机实验仪

五．实验方法

1．测定控制式自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f() 接线如图6-5所示。

在自整角发送机的L1、L2绕组两端施加额定电压UN。 旋转发送机刻度盘至00位置并固定不动。

用手缓慢旋转自整角变压器的指针园盘，接在L1′、L2′两端的数字电压表就会有相应读数，找到输出电压为最小值的位置，即为起始零点。

然后，旋转自整角变压器的指针园盘，每转过10测量一次自整角变压器输出电压U2。测取各点U2及值并记录于表6-7中。 表6-7 (deg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 U2(v) U2(v) (deg) 100 110 120 130 140 150 160 170 180 2．测定比电压U

Word 资料

比电压是指自整角变压器在失调角为10时的输出电压，单位为V/deg。 在刚才测定控制式自整角变压器的U2=f()实验时，用手缓慢旋转自整角变压器的指针园盘，使指针转过起始零点5，在这位置记录自整角变压器的输出电压U2值。计算失调角为1时的输出电压，即为比电压。 3．测定零位电压U0 接线如图6-6所示。先将调压器调在输出电压为最小值位置，把绕组T3′、T2′两端点短接。 接通交流电源，调节调压器使输出电压为36V并保持不变。 用手缓慢旋转指针园盘，找出控制式自整角机输出电压为最小的位置，即为基图6-5 控制式自整角机实验接线图发送机自整角变压器准电气零位。指针转过180，仍找出零位电压位置。 同理，改接相应的绕组端点（使T3′、T1′短接，T1′、T2′短接）找出输出零位电压的位置。 测取六个位置的零位电压值并记录于表6-8中。 表6-8 T3′──T1′T2′ 120 300 240 图6-6 测定控制式自整角机零位电压实验接线图绕组接法 理论零位电压位置 实际刻度值 零位电压大小 T1′──T3′T2′ 0 180 T2′──T1′T3′ 60 六．实验报告

1．作自整角变压器的输出电压与失调角的关系曲线U2=f() 2．该自整角变压器的比电压为多少？

3．被测试自整角变压器的零位电压数值为多少？

Word 资料

一．实验目的

实验三 直流伺服电机实验

1．通过实验测出直流伺服电动机的参数ra、e、T 2．掌握起流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法 3．测直流伺服电动机的机电时间常数，求传递函数

二．预习要点

1．对直流伺服电动机有什么技术要求 2．直流伺服电动机有几种控制方式 3．直流伺服电动机的机械特性和调节特性

三．实验项目

1．用伏安法测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻ra

2．保持Uf=UfN=220V，分别测取Ua =220V及Ua＝110V的机械特性n=f(T) 3．保持Uf=UfN=220V，分别测取T2＝0.8N.m及T2＝0的调节特性n=f(Ua) 4．测直流伺服电动机的机电时间常数

四．实验设备及仪器

1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（NMEL-II） 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13） 3．直流并励电动机M03（作直流伺服电机）

4．直流电机仪表、电源（NMEL-18）（位于实验台主控制屏的下部） 5．三相可调电阻900Ω（NMEL-03） 6．三相可调电阻90Ω（NMEL-04） 7．直流电压、毫安、安培表（NMEL-06）。 8．波形测试及开关板（NMEL-05）

五．实验说明及操作步骤 1．用伏安法测电枢的直流电阻ra 接线原理图见图6-11。 U：可调直流稳压电源 R：1800Ω磁场调节电阻（NMEL-03） V：直流电压表（NMEL-06） A：直流安培表（NMEL-06） 图6-11 测电枢绕组直流电阻接线图Word 资料

M：直流电机电枢

（1）经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻R使至最大。直流电压表量程选为300V档，直流安培表量程选为2A档。

（2）按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出。

调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行，如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压UM和电流Ia。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表6-21。

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=

Ra1Ra2Ra3。

3表6-21 室温 ℃ 序号 1 2 3 UM（V） Ia（A） Ra1 Ra2 Ra3 Ra R（Ω） Raref（Ω） 表中Ra=（Ra1+Ra2+Ra3）/3

（3）计算基准工作温度时的电枢电阻

由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：

Raref=Ra235ref

235a式中Raref——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）

Ra ——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω） θref——基准工作温度，对于E级绝缘为75℃。 θa ——实际冷态时电枢绕组的温度。（℃） 2．测直流伺服电动机的机械特性 实验线路如图6－12所示。

R1：180电阻（NMEL-04中两只90相串联） Rf：900电阻（NMEL-03中两只900相串联） R2：采用NMEL-03最上端900电阻，为电位器接法 开关S选用NMEL-05 M：直流伺服电动机M03： G：涡流测功机

IS：电流源，位于NMEL-13，由“转矩设定”电位器进行调节。实验开始时，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底。

Word 资料

V1：可调直流稳压电源自带电压表 V2：直流电压表，量程为300V档，位于NMEL-06 图6-12 直流伺服电动机接线图A：可调直流稳压电源自带电流表 mA：毫安表，位于直流电机励磁电源部。 a．操作前先把R1置最大值，Rf置最小值，R2逆时针调到底，使UR3R4的电压为零，并且开关S断开。测功机的的励磁电流调到最小。 b．先接通直流电机励磁电源。 c．再接通直流稳压电源，电机运转后把R1调到最小值，调节电枢绕组两端的Ua＝UN

＝220V并保持不变。

d．调节测功机负载，使电机输出转矩增加，并调节Rf，使n=1600r/min，Ia＝IaN，此时电机励磁电流为额定电流。

保持此额定电流不变，调节测功机负载，记录空载到额定负载的T、n、Ia，并填入表6－22中。

表6－22 Uf=UfN=220V Ua=UN=220V T(N·m) n（r/min） Ia(A) e．调节直流稳压电源，使Ua=0.5UN=110V，重复上述实验步骤，记录空载到额定负载的T、n、Ia，并填入表6－23中

表6－23 Uf=UfN=220V Ua=0.5UN=110V T(N.m) Word 资料

n(r/min) Ia(A) 3．测直流伺服电动机的调节特性

按上述方法起动电机，电机运转后，调节电动机轴上的输出转矩T＝0.8N.m，保持该转矩及If＝IfN不变，调节直流稳压电源（或R1阻值）使Ua从UN值逐渐减小，记录电机的n、Ua、Ia并填入表6－24中。

表6－24 Uf=UfN=220V T=0.8N.m n(r/min ) Ua(V) Ia(A) 使电动机和测功机脱开，仍保持If＝IfN，在电机空载状态，调节直流稳压电源（或R1

阻值），使Ua从UN逐渐减小，记录电动机的n、Ua、Ia并填入表6－25中。

表6－25 Uf=UfN=220V T=0N.m n(r/min) Ua(V) Ia(A) 3．测空载始动电压

操作前先把R1置最小值，Rf置最小值，R2顺时针调到底，使UR2R3的电压为零，并且开关S闭合。断开测功机的励磁电流。

启动电机前先接通励磁电源，调节Uf=220V，再接通电枢电源，调节R2使输出电压缓慢上升，直到转轴开始连续转动，这时的电压为空载始动电压Ua。

正反二个方向各做三次，取其平均值作为该电机始动电压，将数据记录于表6—26。 表6-26 次数 正向Ua（V） 反向Ua（V）

1 2 3 平均 六．实验报告

1．根据实验记录，计算75℃时电枢绕组电阻ra75℃数值；Ke、Kt等参数。

2．根据实验测得的数据，作出电枢控制时电机的机械特性n=f(t)和调节特性n=f（Ua）曲线。并求出电机空载时的始动电压。

3．分析实验数值及现象。

Word 资料

实验四 步进电动机实验

一．实验目的

1．加深了解步进电动机的驱动电源和电机的工作情况。 2．步进电动机基本特性的测定。

二．预习要点

1．了解步进电动机的驱动电源和工作情况 2．步进电动机有基本特性？怎样测定？

三．实验项目

1．单步运行状态 2．角位移和脉冲数的关系 3．空载实跳频率的测定 4．空载最高连续工作频率的测定 5．转子振荡状态的观察

四．实验设备及仪器

1．教学实验台主控制屏

2．电机导轨及测功机（NMEL-13、NMEL-14） 3．步机电机驱动电源（NMEL-10） 4．步进电机M10 5．双踪示波器

6．直流电流表（NMCL-001）

五．实验方法及步骤

1．驱动波形观察

a．合上控制电源船形开关，分别按下“连续”控制开关和“正转/反转”、“三拍/六拍”，“启动/停止”开关，使电机处于三拍正转连续运行状态。

b．用示波器观察电脉冲信号输出波形（CP波形），改变“调频”电位器旋钮，频率变化范围应不小于5HZ~1KHZ，可从频率计上读出此频率。

c．用示波器观察环形分配器输出的三相A、B、C波形之间的相序及其与CP脉冲波形之间的关系。

Word 资料

CPABCG转矩、转速的测量与控制LaLbLcRiONOFFM:步进电机图6-1 步进电机实验接线图d．改变电机运行方式，使电机处于正转、六拍运行状态，重复C的实验。（注意，每次改变电机运行，均需先弹出“启动/停止”开关，再按下“复位”按钮，再重新起动。）

e．再次改变电机运行方式，使电机处于反转状态，重复C的实验。 2．步进电机特性的测定和动态观察。

按图6-1接线，注意接线不可接错，测功机和步进电机脱开，且接线时需断开控制电源。 a．单步运行状态

接通电源，按下述步骤操作：按下“单步”琴键开关，“复位”按钮，“清零”按钮，最后按下“单步”按钮。

每按一次“单步”按钮，步进电机将走一步距角，绕组相应的发光管发亮，不断按下“单步”按钮，电机转子也不断作步进运行，改变电机转向，电机作反向步进运动。

b．角位移和脉冲数的关系

按下“置数”琴键开关，给拔码开关预置步数，分别按下“复位”、“清零”按钮（操作以上步骤须让电机处于停止状态），记录电机所处位置。

按下“启动/停止”开关，电机运转，观察并记录电机偏转角度，填入表6-1。 再重新预置步数，重复观察并记录电机偏转角度，填入表6-1，并利用公式计算电机偏

Word 资料

转角度与实际值是否一致。

表6-1 序 号 1 2 预置步数 实际转子偏转角度 理论电机偏转角度 进行上述实验时，若电机处于失步状态，则数据无法读出，须调节“调频”电位器，寻找合适的电机运转速度，使电机处于正常工作状态。

c．空载突跳频率的测定

电机处于连续运行状态，按下“启动/停止”开关，调节“调频”电位器旋钮使频率逐渐提高。

弹出“启动/停止”开关，电机停转，再重新起动电机，观察电机能否运行正常，如正常，则继续提高频率，直至电机不失步启动的最高频率，则该频率为步进电机的空载突跳频率，记为 HZ。

d．空载最高连续工作频率的测定。

步进电机空载连续运转后，缓慢调节“调频”电位器旋钮，使电机转速升高，仔细观察电机是否不失步，如不失步，则继续缓慢提高频率，直至电机停转，则该频率为步进电机最高连续工作频率，记为为 HZ。

e．转子振荡状态的观察。

步进电机脉冲频率从最低开始逐步上升，观察电机的运行情况，有无出现电机声音异常或电机转子来回偏转，即出现步进电机的振荡状态。

六．实验报告

对上述实验内容进行总结，并加以分析

1．步进电机处于三拍、六拍不同状态时，驱动波形的关系。 2．单步运行状态：步距角= 3．角位移和脉冲数关系： 4．空载突跳频率： 5．空载最高连续工作频率：

七．思考题

1．影响步进电机步距的因素有哪些？采用何种方法步距最小？

八．注意事项。

步进电机驱动系统中控制信号部分电源和功放部分电源是不同的,绝不能将电机绕组接至控制信号部分的端子上,或将控制信号部分端子和电机绕组部分端子以任何形式连接。

Word 资料

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