控制電機實驗實驗一步進電動機實驗一．實驗?zāi)康募由盍私獠竭M電動機的驅(qū)動電源和電機的工作情況步進電動機基本特性的測定。二．預(yù)習(xí)要點了解步進電動機的驅(qū)動電源和工作情況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1．MEL系列電機教學(xué)實驗臺主控制屏電機導(dǎo)軌及測功機（MEL-B、MEL-14）步機電機驅(qū)動電源（MEL-10）步進電機M10雙蹤示波器直流電流表（MEL-06或含在主控制屏）五．實驗方法及步驟圖6-1步進電機實驗接線圖轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的測量與控耕aHHHH1．驅(qū)動波形觀察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)。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5HZ?1KHZ，可從頻率計上讀出此頻率。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。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。）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。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。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，改變電機轉(zhuǎn)向，電機作反向步進運動。角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系按下“置數(shù)”琴鍵開關(guān)，給拔碼開關(guān)預(yù)置步數(shù)，分別按下“復(fù)位”、“清零”按鈕（操作以上步驟須讓電機處于停止?fàn)顟B(tài)），記錄電機所處位置。按下“啟動/停止”開關(guān)，電機運轉(zhuǎn)，觀察并記錄電機偏轉(zhuǎn)角度，填入表6-1。再重新預(yù)置步數(shù)，重復(fù)觀察并記錄電機偏轉(zhuǎn)角度，填入表6-1，并利用公式計算電機偏轉(zhuǎn)角度與實際值是否一致。表6-1序號預(yù)置步數(shù)實際轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)角度理論電機偏轉(zhuǎn)角度12進行上述實驗時，若電機處于失步狀態(tài)，則數(shù)據(jù)無法讀出，須調(diào)節(jié)“調(diào)頻”電位器，尋找合適的電機運轉(zhuǎn)速度，使電機處于正常工作狀態(tài)。c空載突跳頻率的測定電機處于連續(xù)運行狀態(tài)，按下“啟動/停止”開關(guān)，調(diào)節(jié)“調(diào)頻”電位器旋鈕使頻率逐漸提高。彈出“啟動/停止”開關(guān)，電機停轉(zhuǎn)，再重新起動電機，觀察電機能否運行正常，如正常，則繼續(xù)提高頻率，直至電機不失步啟動的最高頻率，則該頻率為步進電機的空載突跳頻率，記為 HZ?？蛰d最高連續(xù)工作頻率的測定。步進電機空載連續(xù)運轉(zhuǎn)后，緩慢調(diào)節(jié)“調(diào)頻”電位器旋鈕，使電機轉(zhuǎn)速升高，仔細觀察電機是否不失步，如不失步，則繼續(xù)緩慢提高頻率，直至電機停轉(zhuǎn)，則該頻率為步進電機最高連續(xù)工作頻率，記為為 HZ。轉(zhuǎn)子振蕩狀態(tài)的觀察。步進電機脈沖頻率從最低開始逐步上升，觀察電機的運行情況，有無出現(xiàn)電機聲音異?；螂姍C轉(zhuǎn)子來回偏轉(zhuǎn)，即出現(xiàn)步進電機的振蕩狀態(tài)。定子繞組中電流和頻率的關(guān)系。電機在空載狀態(tài)下連續(xù)運行，用示波器觀察取樣電阻R波形，即為控制繞組電流波形,改變頻率，觀察波形的變化。在停機條件下，將測功機和步進電機同軸聯(lián)接，起動步進電機，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。平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系電機處于連續(xù)運行狀態(tài)，改變“調(diào)頻”旋鈕，測量頻率f（由頻率計讀出）與對應(yīng)的轉(zhuǎn)速n則n=f（f），填入表6-2中。表6-2序 號f(HZ)n(r/min)1

電機處于連續(xù)空載運行狀態(tài)，緩慢順時針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕，對電機逐漸增大負載，直至電機失步，讀出此時的轉(zhuǎn)矩值。改變頻率，重復(fù)上述過程得到一組與頻率f對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩T值，即為步進電機的矩頻特性T=f(f),記錄于表6-3中。表6-3斷開電源，將直流安培表(5A量程檔)串入控制繞組回路中，將“單步”控制琴鍵開關(guān)和“三拍/六拍”開關(guān)按下，用起子將測功機堵住。合上船形開關(guān)，按下“復(fù)位”按鈕，使C相繞組通電，緩慢轉(zhuǎn)動步進電機手柄，觀察MEL-13轉(zhuǎn)矩顯示的變化，直至測功機發(fā)出“咔嚓”一聲，轉(zhuǎn)矩顯示開始變小，記錄變小前的力矩，即為對應(yīng)電流I的最大靜力矩T的值。max改變“電流調(diào)節(jié)”旋鈕，重復(fù)上述過程，可得一組電流I值及對應(yīng)I值的最大靜力矩T值，即為T=f(I)靜力矩特性?？扇?-5組記錄于表6-4中。maxmax表6-4孔中。六．實驗報告對上述實驗內(nèi)容進行總結(jié)，并加以分析1．步進電機處于三拍、六拍不同狀態(tài)時，驅(qū)動波形的關(guān)系。單步運行狀態(tài)：步距角= 3．角位移和脈沖數(shù)關(guān)系：空載突跳頻率：空載最高連續(xù)工作頻率：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Tma=xf(I)llldX七．思考題影響步進電機步距的因素有哪些？采用何種方法步距最?。科骄D(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系怎樣？為什么特別強調(diào)是平均轉(zhuǎn)速？最大靜力矩特性是怎樣的特性？如何對步進電機的矩頻特性進行改善？八．注意事項。步進電機驅(qū)動系統(tǒng)中控制信號部分電源和功放部分電源是不同的,絕不能將電機繞組接至控制信號部分的端子上,或?qū)⒖刂菩盘柌糠侄俗雍碗姍C繞組部分端子以任何形式連接。實驗二力矩式自整角機實驗一．實驗?zāi)康?．了解力矩式自整角機精度和特性的測定方法。2．掌握力矩式自整角機系統(tǒng)的工作原理和應(yīng)用知識。二．預(yù)習(xí)要點1．力矩式自整角機的工作原理。2．力矩式自整角機精度與特性的測試方法。3．力矩式自整角機比整步轉(zhuǎn)矩的測量方法。三．實驗項目1．測定力矩式自整角發(fā)送機的零位誤差。2．測定力矩式自整角機靜態(tài)整步轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系曲線。3．測定力矩式自整角機比整步轉(zhuǎn)矩（又稱比力矩）及阻尼時間。4．測定力矩式自整角機的靜態(tài)誤差。四．實驗設(shè)備及儀器1.MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2．自整角機實驗儀交流電源輸出圖6-2測定力矩式自整角機零位誤差五.實驗方法交流電源輸出圖6-2測定力矩式自整角機零位誤差測定力矩式自整角發(fā)送機的零位誤差A(yù)60測量線路如圖6-2所示。勵磁繞組兩端.打施加額定激勵電壓U（220V）；將整步繞組T-T端接數(shù)字式交N 2 3流電壓表，測輸出電壓。旋轉(zhuǎn)刻度盤，找出輸出電壓為最小的位置作為基準(zhǔn)電氣零位。從基準(zhǔn)電氣零位開始，刻度盤每轉(zhuǎn)過60。，整步繞組中有一線間電勢為零的位置。此位置稱作理論電氣零位。整步繞組三線間共有6個零位。實驗時，對應(yīng)T-T，轉(zhuǎn)子從基準(zhǔn)電氣零位正方向轉(zhuǎn)動230。、180。；則T3-T］轉(zhuǎn)至60。、240。；T-T?轉(zhuǎn)至120。、300。。實測整步繞組三線間6個輸出電壓為最小值的相應(yīng)位置角度與電氣角度并記錄于表6-5中。

表6-5理論上應(yīng)轉(zhuǎn)角度基準(zhǔn)電氣零位+180。+60。+240。+120。+300?？潭缺P實際轉(zhuǎn)角誤差注意：機械角度超前為正誤差，滯后為負誤差，取其正、負最大誤差絕對值之和的一半，此誤差值即為發(fā)送機的零位誤差A(yù)0o，以角分表示。力矩式自整角發(fā)送機的精度由零位誤差來確定。測定靜態(tài)整步轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系T=f（e）實驗接線如圖6-3所/示0將發(fā)送機和接收機的勵磁繞組加額定勵磁電壓220V，待穩(wěn)定后，把發(fā)送機和接收機調(diào)整在0。/示0在接收機的指針園盤上吊砝碼，記錄砝碼重量以及接收機指針偏轉(zhuǎn)角度。然后增加砝碼，逐次記錄砝碼重量以及接收機轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)角度。在偏轉(zhuǎn)角e從零至90。之間取7?9組數(shù)據(jù)，記錄于表6-5中0ULiI；T.'T.圖6-3力矩式自整角機實驗接線圖II衛(wèi)INULiI；T.'T.圖6-3力矩式自整角機實驗接線圖II衛(wèi)IN1I 1山 1II111111'1111F1111!Ti再斷開勵磁電源0表6-5式中G 砝碼重量，單位為（g） R 園盤半徑=2cm力矩式自整角機比整步轉(zhuǎn)矩、的測定在力矩式自整角系統(tǒng)中，接收機與發(fā)送機在協(xié)調(diào)位置附近，單位失調(diào)角所產(chǎn)生的整步轉(zhuǎn)矩稱為力矩式自整角機比整步轉(zhuǎn)矩，以Te表示，單位為g?cm/de&測定發(fā)送機或接收機的比整步轉(zhuǎn)矩時，可將電機安裝在分度盤上，軸伸端緊固帶有指針的輪盤，在勵磁繞組W兩端上施加額定電壓。實驗接線如圖6-3所示。將接收機整步繞組T「T3端短接，用細線將適當(dāng)重量的砝碼繞掛在指針園盤上，使指針偏轉(zhuǎn)5。左右，測得整步轉(zhuǎn)矩0實驗應(yīng)在正、反兩個方向各測一次，兩次測量的平均值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。比整步轉(zhuǎn)矩T薩下式計算I II II I式中T=GR 整步轉(zhuǎn)矩，單位為(g?cm);0 指針偏轉(zhuǎn)的角度，單位為deg；G 砝碼重量，單位為g；R 輪盤半徑，單位為cm。測定力矩式自整角機的靜態(tài)誤差A(yù)0.tjt在力矩式自整角機系統(tǒng)中，靜態(tài)協(xié)調(diào)時，接收機與發(fā)送機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角之差即靜態(tài)誤差A(yù)0，jt以角度表示。實驗接線仍如圖6-3所示。將發(fā)送機和接收機的勵磁繞組加額定勵磁電壓220V，待穩(wěn)定后，把發(fā)送機和接收機調(diào)整在0。位置，緩慢旋轉(zhuǎn)發(fā)送機刻度盤，每轉(zhuǎn)過20。，測取接收機實際轉(zhuǎn)過的角度并記錄于表6-6中。表6-6發(fā)送機轉(zhuǎn)角0。20。40。60。80。100。120。140。160。接收機轉(zhuǎn)角誤差發(fā)送機轉(zhuǎn)角180。200。220。240。260。280。300。320。340。接收機轉(zhuǎn)角誤差注意：接收機轉(zhuǎn)角超前為正誤差，滯后為負誤差，正、負最大誤差絕對值之和的一半為力矩式接收機的靜態(tài)誤差。阻尼時間的測定阻尼時間t是指n在力矩式自整角系統(tǒng)中，接收機自失調(diào)位置至協(xié)調(diào)位置，達到穩(wěn)定狀態(tài)所需時間。測定阻尼時間可按圖6-4接線。在發(fā)送機和接收機的勵磁繞組兩端.、L2施加額定電壓；使發(fā)送機的刻度盤和接收機的指針指在0。位置；固定發(fā)送機轉(zhuǎn)軸不動，用手旋轉(zhuǎn)接收機指針園盤，圖6-4測定力矩式自整角機阻尼時間接線圖使系統(tǒng)失調(diào)角為177。；然后，松手使接收機趨于平衡位置，用數(shù)字示波器拍攝(或慢掃描示波器觀察)取樣電阻兩端的電流波形，測得阻尼時間t。n六．實驗報告根據(jù)實驗結(jié)果，求出被試力矩式自整角發(fā)送機的零位誤差A(yù)00o作出靜態(tài)整步轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系曲線T=f(O)。3.根據(jù)實驗結(jié)果計算出該力矩式自整角機的比整步轉(zhuǎn)矩T。的數(shù)值。4.此次實驗所用接收機的阻尼時間t的實測數(shù)值是多少？n5?根據(jù)實驗結(jié)果，求出被試力矩式自整角接收機的靜態(tài)誤差A(yù)O。jt實驗三控制式自整角機參數(shù)的測定一．實驗?zāi)康?．通過實驗測定控制式自整角機的主要技術(shù)參數(shù)。2．掌握控制式自整角機的工作原理和運行特性。二．預(yù)習(xí)要點1．控制式自整角機的工作原理和運行特性。2．控制式自整角機的主要技術(shù)指標(biāo)。三．實驗項目測自整角變壓器輸出電壓與失調(diào)角的關(guān)系u2=f(o)。測定比電壓u。0測定零位電壓u0。四．實驗設(shè)備及儀器MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏(MEL-I、MEL-IIA、B)自整角機實驗儀五．實驗方法1．測定控制式自整角變壓器輸出電壓與失調(diào)角的關(guān)系U2=f(0)接線如圖6-5所示。在自整角發(fā)送機的L、L繞組兩端施加額定電壓U。12N旋轉(zhuǎn)發(fā)送機刻度盤至00位置并固定不動。用手緩慢旋轉(zhuǎn)自整角變壓器的指針園盤，接在.'、l2‘兩端的數(shù)字電壓表就會有相應(yīng)讀數(shù)，找到輸出電壓為最小值的位置，即為起始零點。然后，旋轉(zhuǎn)自整角變壓器的指針園盤，每轉(zhuǎn)過io。測量一次自整角變壓器輸出電壓u2。測取各點U2及0值并記錄于表6-7中。表6-70(deg)0。10。20。30。40。50。60。70。80。90。U2(v)O(deg)100。110。120。130。140。150。160。170。180。U(v)

2.測定比電壓U0比電壓是指自整角變壓器在失調(diào)角為1。時的輸出電壓，單位為V/deg。在剛才測定控制式自整角變壓器的U2=f（0）實驗時，用手緩慢旋轉(zhuǎn)自整角變壓器的指針園盤，使指針轉(zhuǎn)過起始零點5。，在這位置記錄自整角變壓器的輸出電壓U2值。計算失調(diào)角為1。時的輸出電I|~發(fā)送機 ||~自整角■變壓器圖6-5控制式自整角機實驗接線圖壓，即為比電壓。I|~發(fā)送機 ||~自整角■變壓器圖6-5控制式自整角機實驗接線圖壓，即為比電壓。3?測定零位電壓接線如圖6-6所示。為最小值位置，把繞組t3'、t2'兩端點短接。接通交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電壓為36V并保持不變。用手緩慢旋轉(zhuǎn)指針園盤，找出控制式自整角機輸出電壓為最小的位置，即為基準(zhǔn)電氣零位。指針轉(zhuǎn)過180。，仍找出零位電壓位置。同理，改接相應(yīng)的繞組端點（使二、.短接，I、驚短接）找出輸出零位電壓的位置。測取六個位置的零位電壓值并記錄于表6-8中。表6-8繞組接法T'一T『t'T'——T『t'T'——T『t『理論零位電壓位置0。180。60。240。120。12300。實際刻度值零位電壓大小六．實驗報告1．作自整角變壓器的輸出電壓與失調(diào)角的關(guān)系曲線U2=f()2．該自整角變壓器的比電壓為多少？3．被測試自整角變壓器的零位電壓數(shù)值為多少？實驗四正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器實驗一．實驗?zāi)康?．研究測定正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的空載輸出特性和負載輸出特性。2．研究測定二次側(cè)補償、一次側(cè)補償?shù)恼嘞倚D(zhuǎn)變壓器的輸出特性。3．了解正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的幾種應(yīng)用情況。二．預(yù)習(xí)要點1．正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理。2．正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的主要特性及其實驗方法。3．了解正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用中的注意事項。三．實驗項目1．測定正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器在空載時的輸出特性。2．測定負載對輸出特性的影響。3．二次側(cè)補償后負載時的輸出特性。4．一次側(cè)補償后負載時的輸出特性。5．正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器作線性應(yīng)用時的接線圖。四．實驗設(shè)備及儀器1.MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2．旋轉(zhuǎn)變壓器實驗儀400Hz穩(wěn)壓電源三相可調(diào)電阻900Q（MEL-03）波形測試及開關(guān)板（MEL-05）五．實驗方法1．測定正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器空載時的輸出特性接線如圖6-7所示。R、R均采用MEL-03上900Q串聯(lián)900Q共1800Q電阻，并調(diào)定在1200阻值。開關(guān)片、虧S3采用MEL-05上單刀雙擲開關(guān)。D、D為激磁繞組，D、D為補償繞組，Z、Z為余弦繞組，Z、Z為正弦繞組。1 2 3 4 1 2 3 4

b定子激磁勵磁繞組D、D兩端施加額定電壓U(60V、400Hz)且保持恒定12N用手柄緩慢旋轉(zhuǎn)刻度盤，找出正弦輸出繞組輸出電壓為最小值的位置，此位置即為起始零位，使刻度盤的0。對準(zhǔn)該起始零位位置。在0。?180。間刻度盤，每轉(zhuǎn)角10。，測量轉(zhuǎn)子正弦空載輸出電壓U與刻度盤轉(zhuǎn)角ar10的數(shù)值并記錄于表6-9中。表6-9在接線圖7-7中，把開關(guān)辺閉合，開關(guān)S2仍打開，使正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器帶負載電阻Rl運行。按上述實驗1的方法測量正弦負載輸出電壓U與轉(zhuǎn)角a的數(shù)值并記錄于表6-10中。R1表6-10a(deg)0。10。20。30。40。50。60。70。80。90。UR1(v)a(deg)100。110。120。130。140。150。160。170。180。UR1(V)3．測量二次側(cè)補償后負載時的輸出特性在接線圖6-7中，開關(guān)S1斷開，S3閉合接通負載電阻Rl，S2閉合，使二次側(cè)余弦輸出繞組Z、Z經(jīng)補償電阻R閉合。34仍按上述實驗1的方法測量正弦負載輸出電壓U與轉(zhuǎn)角a的數(shù)值并記錄于表6-11中。r1在實驗時注意一次側(cè)輸入電流的變化。表6-11a(deg)0。10。20。30。40。50。60。70。80。90。

U,v)a(deg)100。110。120