电机与电力拖动论文.doc

班级 学号 指导老师 2011 年 6 月 I 摘要摘要 关键词 II 目录目录 第一章 绪论 1 第二章 变压器联结组及参数测定 2 第三章 直流电动机的调速及机械特性实验 8 一 实验目的 一 实验目的 8 二 实验仪器设备 二 实验仪器设备 8 三 实验方法及步骤 三 实验方法及步骤 8 转矩特性 转矩特性 10 四 四 注意事项 注意事项 11 五 五 思考题 思考题 11 第四章 三相异步电动机的首尾端判别及参数测定 13 一 实验目的 一 实验目的 13 二 实验内容 二 实验内容 13 三 实验仪器 设备 三 实验仪器 设备 13 四 注意事项 四 注意事项 13 五 实验原理 五 实验原理 13 六 实验步骤 六 实验步骤 14 第五章 交流伺服电动机实验 17 2 2 作交流伺服电动机幅值 作交流伺服电动机幅值 相位控制时的机械特性相位控制时的机械特性 19 六 思考题 六 思考题 19 第六章 步进电动机实验 20 一 使用说明一 使用说明 20 一 步进电机智能控制箱 一 步进电机智能控制箱 20 二 二 BSZ 1BSZ 1 型步进电机型步进电机 21 二 步进电动机实验 二 步进电动机实验 21 一一 实验目的实验目的 21 二 预习要点 二 预习要点 22 三 实验项目 三 实验项目 22 四 实验线路及操作步骤 四 实验线路及操作步骤 22 1 1 单步运行状态单步运行状态 22 2 2 角位移和脉冲数的关系角位移和脉冲数的关系 22 III 4 4 空载最高连续工作频率的测定空载最高连续工作频率的测定 22 5 5 转子振荡状态的观察转子振荡状态的观察 23 6 6 定子绕组中电流和频率的关系定子绕组中电流和频率的关系 23 第七章 XS2 L旋转变压器控制与运用 25 XS2 1XS2 1 旋转变压器实验箱实验指导书旋转变压器实验箱实验指导书 27 一 实验目的一 实验目的 27 二 预习要点二 预习要点 27 三 实验项目三 实验项目 27 四 实验方法四 实验方法 27 六 思考题六 思考题 30 第八章 力矩式自整角机实验 31 1 第一章第一章 绪论绪论 1 1XXX 1 2 XXX 2 第二章第二章 变压器联结组及参数测定变压器联结组及参数测定 一 实验目的 1 掌握用实验方法测定三相变压器的极性 2 掌握用实验方法判别三相变压器的联结组 二 实验项目 1 测定相间极性 2 测定一 二次侧绕组极性 3 连接并判定以下联结组 Y y2 Y y6 Y y8 Y d3 Y d 5 三 实验仪器与设备 1 三相变压器 1 台 2 三相调压器 1 台 3 三相闸刀开关 1 把 4 交流电压表 1 只 5 万用表 1 只 6 电源插头电缆 1 件 7 导线 若干 四 实验步骤及方法 1 测定相间极性 用万用表欧姆档测出三相变压器 12 个出线端间的通断情况和电阻的大小 找出高压绕组和低压绕组 并做好标记 AX BY CZ ax by cz 高压绕组 的电阻大于低压绕组的电阻 按图 1 接线 Y 与 Z 短接 在 A 相施加一单相低电压 约 50 U相 用电压表 最好是高内阻电压表 测取 UBC UBY UCZ 若 UBC UBY UCZ 则 B C 相的标记正确 若 UBC UBY UCZ 则 B C 相的标记错误 应将 B C 相的任一相 不能同时两相 的标记互换 如将 B Y 换为 Y B 用同样方 法测量 B 相 C 相 并测后 给每相绕组的首末端按国家标准做出标记 图 1 测定相间极性接线图 2 测定一 二次侧绕组极性 测定相间极性时 给一次侧某一相绕组施加低电压时 同时测二次侧三 个绕组的相电压 感应电压最大的那一个绕组既是与一次侧绕组处在同一铁芯 U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1 三 相 调 压 交 流 电 源 3 柱的二次绕组 如在一次侧 BY 绕组上施加低电压 则在二次侧感应电压最大的 那个绕组即为 by 且在同一铁芯柱上 据此原则 确定二次绕组 ax by cz 按图 2 接线 将一 二次绕组中点用导线连接起来 在一次侧绕组上施 加三相低电压 50 U相 测量 UAX UBY UCZ Uax Uby Ucz UAa UBb UCc 若 UAa UAX Uax 则 UAX与 Uax同相 并且 A 与 a 端极性相同 即为同 名端 若 UAa UAX Uax则 UAX与 Uax相反 据此原则 判别 B C 两相 并把 绕组的首末端按国家标准做好标记 图 2 测定原 副方极性接线图 A 相 UAXUaxUAaUAa UAX Uax 同 反 相 备注 B 相 UBYUbyUBbUBb UBY Uby 同 反 相 备注 C 相 UCZUczUCcUCc UCZ Ucz 同 反 相 备注 3 校验联结组 Y y0联结组 按图 3 接线 将三相变压器接成 Y y0联结组 A 与 a 端用 导线连接起来 然后经调压器在一次侧施加 50 的额定电压 分别测量 UAB Uab UBb UCc UBc 如果所测得数据符合公式 UBb UCc k 1 Uab k UAB Uab UBc Uab k2 k 1 则表示绕组连接正确 属于 Y y0联结组 U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1 三 相 调 压 交 流 电 源 X Y Z A B C c b Eab EAB U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1 三 相 调 压 交 流 电 源 b 4 图 3 实验数据 计算数据 UAB VUab VUBb VUCc VUBc vkUBb VUCc VUBc v Y y6联结组 按图 4 接线 将三相变压器接成 Y y6联结组 A 与 a 端用导 线连接起来 然后经调压器在一次侧施加 50 的额定电压 分别测量 UAB Uab UBb UCc UBc 如果所测得数据符合公式 UBb UCc k 1 Uab k UAB Uab UBc Uab k2 k 1 则表示绕组连接正确 属于 Y y6联结组 图 4 实验数据 计算数据 UAB VUab VUBb VUCc VUBc vkUBb VUCc VUBc v Y y8联结组 按图 5 接线 将三相变压器接成 Y y8联结组 A 与 a 端用导 线连接起来 然后经调压器在一次侧施加 50 的额定电压 分别测量 UAB Uab UBb UCc UBc 如果所测得数据符合公式 UBb UCc Uab k2 k 1 k UAB Uab UBc k 1 Uab 则表示绕组连接正确 属于 Y y8 联结组 实验数据 计算数据 UAB VUab VUBb VUCc VUBc vkUBb VUCc VUBc v Y d11 联结组 按图 6 接线 将三相变压器接成 Y d11 联结组 A 与 a 端用 导线连接起来 然后经调压器在一次侧施加 50 的额定电压 分别测量 UAB Uab UBb UCc UBc 如果所测得数据符合公式 UBb UCc Uab k2 3 k 1 k UAB Uab UBc Uab k2 3 k 1 X Y Z B C bE ab EAB U V W A B C X Y Z x y a c D D 0 1 三 相 调 压 交 流 电 源 a A c z a b 5 则表示绕组连接正确 属于 Y d11 联结组 图 6 Y 11 联接组 接线图 电势相量图 实验数据 计算数据 UAB VUab VUBb VUCc VUBc vkUBb VUCc VUBc v Y d5 联结组 按图 7 接线 将三相变压器接成 Y d5 联结组 A 与 a 端用导 线连接起来 然后经调压器在一次侧施加 50 的额定电压 分别测量 UAB Uab UBb UCc UBc 如果所测得数据符合公式 UBb UCc Uab k2 3 k 1 k UAB Uab UBc Uab k2 3 k 1 则表示绕组连接正确 属于 Y d5 联结组 图 7 Y d 5 联接组 接线图 电势相量图 实验数据 计算数据 UAB VUab VUBb VUCc VUBc vkUBb VUCc VUBc v X Y Z B C b EAB U V W A B C X Y Z a c D D 0 1 三 相 调 压 交 流 电 源 a A c a b Eab X Y Z B C b Eab EAB U V W U V W A B C X Y Z a c D D 0 1 三 相 调 压 交 流 电 源 a A c a b 6 第三章第三章 直流电动机的调速及机械特性实验直流电动机的调速及机械特性实验 一 实验目的 1 了解直流电动机 变阻器 转速表等实验仪器设备的结构及 使用方法 2 进一步加深电枢电路串电阻调速 弱磁调速 降低电枢电压 调速原理的理解 3 掌握和学会直流电动机的启动 调速方法和原理接线 4 初步学会机械特性的测试方法 二 实验仪器设备 1 直流电源整流板 2 块 2 闸刀开关 2 把 3 三相变阻器 1 台 4 滑线变阻器 2 只 5 直流发电机 电动机组 1 套 6 转速表 1 只 7 模拟负载 灯泡 1 套 8 导线 若干 9 尖嘴钳 起子等工具 1 套 三 实验方法及步骤 1 实验原理接线图 如图接线 当合上 K 后 直流电压同时加在电枢回路和励磁回路上 7 K 1 2 3 4 200 R1 200 R2 120 R3 M H2 A2 H1 Ia If V1 A1 I I Ia If 220V B1 电动机空载时 分别调节 R1 R2 R3时 电动机的转速有一定的变 化 但变化不是很明显 当电动机带上摸拟负载 用发电机加上励 磁电压并带一只 100W 的灯炮 时 电动机的转速变化很大 2 启动 按图接线后 将 R1 R2 R3调至最大植 合上开 关 K 测量转速 n0 调节 R3 60 测量 n 0 R3 0 测量 n 0 将 R3调至最大值 120 分别调节 R1 R2 使致等于 0 测量 n 0 3 接上模拟负载 发电机再带上一只或多只 100W 的灯泡 实验时的接线如上图 图中 R3为启动电阻 R1 R2为磁场调节电 阻 在 U UN时 调节电动机的负载和励磁电流 使输出功率为额定功率 PN 转速为额定转速 nN 此时的励磁电流为额定励磁电流 IfN 保持 U UN If IfN不变 改变电动机的负载 调整 100W 灯泡 测得相应 的转速 n 电枢电流 Ia和输出功率 P2 这里近似为发电机所带灯泡 功率 据此参数即可绘制出电动机的转速调整特性 转矩特性 转速调整特性 8 由直流电动机的电枢电动势 Ea Ce n 可得到转速公式 n Ne aaN C RIU 上式对各种励磁方式的电机都适用 对于一定的电机 Ce 为一常 数 则当 U Un 时 影响转速的因素有两个 一是电枢回路的电阻压 降 IaRa 一是磁通 因为 If IfN 常数 因此磁通仅受电枢反应的 影响 当负载增加时 电枢电流 Ia增大 电枢压降 IaRa也随之增大 使转速下降 而电枢反应的去磁作用却使转速上升 这两个因素的 相反作用 结果使电机的转速变化很小 若 IaRa的影响很大 则转 速随负载增大而下降 反之若电枢反应的去磁作用影响大 则转速 将随负载的增大而上升 但这是一种不稳定的运行情况 实际上在 设计电机时 同时考虑了上述两个因素的影响 而使电机具有略为 下降的转速调整特性 某些并励电机 为了使之工作稳定 有时在 主极铁心上加上一个匝数很少的串励绕组 称为稳定绕组 以补偿 电枢反应的去磁作用 但仍然称为并励电机 电机从空载到满载转速变化的程度 用空载转速 n0与额定转速 nN之差与额定转速的百分比表示 称为电机的额定转速调整率 n n 100 0 N N n nn 并励电机的转速调整率很小 只有 2 8 基本上可以认为是恒速 电机 转矩特性 因为输出功率 P2 TZ 所以 TZ P2 因此 60 2 2 n P 当转速不变时 TZ f P2 为一通过原点的直线 实际上 当 P2 增加时转速 n 有所下降 因此 TZ f P2 的关系曲线稍有向上弯 曲 4 分别测量固有 人为改变电枢回路电阻 改变励磁电流时的 机械特性参数填入表 1 2 3 中 四 四 注意事项 注意事项 1 按图接好线后 必须先自检 再老师检查后 方能试车 9 2 初试车时 将开关 K 试合一下就立即断开 看是否有接线错 误和不当之处 3 测量转速时 注意接触良好及安全 发现问题应立即断电 五 五 思考题 思考题 1 调 R3 时 n0 怎样变化 R3 减小时 n0 是增大还是减小 说明原理 2 调整 R1 R2 时 转速怎样变化 R1 或 R2 减小时 n0 是增 大还是减小 为什么 表 1 自然机械特性测定 U UN V IfM If MN A I A n r min Tem N m 表 2 电枢回路串电阻时的人为机械特性 U UN V I M A R3 I A n r min Tem N m 表 3 改变励磁电流时的人为机械特性 U UN V IfM A I A n r min Tem N m 10 第四章 第四章 三相异步电动机的首尾端判别及参数测定三相异步电动机的首尾端判别及参数测定 一 实验目的 1 掌握三相异步电动机的首尾端判别方法 2 掌握三相异步电动机的参数测定方法 二 实验内容 1 三相异步电动机的首尾端判别 2 短路实验 3 空载试验 三 实验仪器 设备 1 三相笼式异步电动机 2 单相调压器 3 三相调压器 4 交流电压 电流表 5 万用表 6 工具及导线 四 注意事项 1 测量三相异步电动机的功率可以采用 三表法 或 两表法 采用 两 表法 时 功率表读数可能会有正负 使用时要注意功率表连接极性 2 进行短路实验时 定子绕组所加电压不能过高 实验速度要快 以免绕组 过热 五 实验原理 1 三相异步电动机的首尾端判别是根据电磁感应原理进行的 2 短路实验的目的是确定异步电动机的短路参数 RK PK 短路实验是在转 子堵转的情况下进行的 根据短路实验数据可绘出短路特性曲线 IK f UK PK f UK 可计算出短路参数 按照国家标准及基准工作温度折算后 可以认为 转子电阻的折算值为 1 2 RRR K 转子漏电抗为 3 空载试验的目的是测定电动机的励磁参数 RM XM ZM 铁损 pFE及机械损耗 p 空载功率 P0减去定子铜耗 3R1I20 即为铁损 pFE及机械损耗 p 可以做出曲线 K K K I U Z 2 3 K K K I P R 22 KKK RZX 2 1 2 K X XX 11 pFE p f U20 将该曲线延长与纵轴的交点即为机械损耗 p 对应于 UN2 点即为 铁损 pFE 所以可求 六 实验步骤 1 三相异步电动机首尾端的判断 1 交流电压表法 测定三相异步电动机定子绕组首尾端的线路如附图 3 3 所示 图 3 3 按图将电动机三相定子 绕组的 6 个出线端子的任意两相 绕组串联 接至单相调压器的输出端 闭合电源开关 QS 调压器输出电压为 80 100 伏 注意输入电流不要 超过绕组的额定电流 以免绕组过热或烧毁 用电压表测量未串联的另一相绕组两端的电压 若电压表有一定读数 说明所串两绕组为尾端与首端相连 若电压表读数 U 0 则表明所串联的两相 绕组为尾端与尾端 或首与首端 相连 用同样的方法可以确定第三相绕组的首端或尾端 2 毫安表剩磁法 将三相绕组的 6 个端子任意并联 用万用表毫安档串接于两端 如附图 3 4 测试时用手转动电动机的转子轴 如绕组的首尾端连接有误 则指针摆动 若指针不摆动 则说明连接在一起的三个端钮 同为各相 三相 绕组的首端 或同为各相 三相 绕组的尾端 图 3 4 2 短路 堵转 实验 接线如附图 3 5 所示 测量时注意选择仪表的量程 先通电观察电动机的转 向 然后切断电源 根据旋转方向在轴上加制动工具 要防止制动工具伤害周 围人员 将调压器调至零位 然后闭合电源开关 缓慢调节调压器的输出电压 监视电流表读数 调到额定电流为止 在此期间读取 4 5 组数据 含 IN点 0 1 0 I U Z 2 0 0 0 3I p R 2 0 2 00 RZX 2 0 3I p R Fe m 10 XXXm 22 mmm RXZ 12 测量短路电压 短路电流和短路损耗 并记录于附表 3 2 中 附表 3 2 短路实验数据 电压U V 电流I A 功率P W 序号 UUV Uvw Uwu UK平均 Iu Iv 1w IK 平均 Pl P2 PK Pl Pe 3 空载实验 仍按附图 3 5 接线 接通电源 调节调压器启动电动机 让电动机空转一 段时间 使机械损耗稳定 调节调压器使电压从 1 2UN开始逐渐降低 同时记 录空载电压 U 空载电流 I0 空载损耗 必测 U1 一 UN UN 附近多测几点 般测量 7 9 点 记录于附表 3 3 中 当电压降到使电动机转速发生明显下降 或定子电流稍有回升 时停止实验 电压U V 电流I A 功率P W 序号 UUV Uvw Uwu U0平均 Iu Iv 1w I0 平均 Pl P2 P0 Pl P2 七 实验报告 1 将定子绕组冷态电阻换算到规定工作温度 75C0时的电阻值 2 绘制三相电动机短路特性曲线图 IK f UK 和 PK f UK 并计算短路参 数 3 绘制三相电动机空载特性曲线图 I0 f U0 和 p0 f U0 分离铁耗 机 械损耗 并计算空载参数 4 仿照变压器绕组极性的测定方法 分析用直流感应法测定电动机定子绕组 的首尾端 13 第五章 交流伺服电动机实验 一 实验目的 1 观察交流伺服电动机的自制动过程 2 掌握用实验方法配圆形磁场 3 掌握交流伺服电动机的机械特性及调节特性的测量方法 二 预习要点 对交流伺服电动机有什么技术要求 交流伺服电动机有几种控制方式 何谓 交流伺服电动机的机械特性和调节特性 三 实验项目 1 用实验方法配堵转圆形磁场 2 测交流伺服电动机幅值控制时的机械特性和调节特性 3 测交流伺服电动机幅值 相位控制时的机械特性 4 观察自转现象 四 实验方法 1 实验设备 序号型 号名 称数 量备 注 1JSZ 1 交流伺服电机控制仪1 件 2JSZ 1 交流伺服电机实验装置1 件转盘半径为 3cm 3 台式万用表2 台自备 4 双踪示波器1 台自备 5 光电转速表一台自备 图 1 交流伺服电动机幅值控制接线图 1 实测交流伺服电动机 1 即 Uc UN 220V 时的机械特性用光电计测 转速之前 先在黑色转盘上贴上一条白色的胶布或纸条 1 关断三相交流电源 按图 1 接线 图中 T1 T2 选用交流伺服电动 机控制仪的变压器和单项自偶调压器 电压表选用控制仪上的电压表 表 1 U1 V Uc V 14 2 通过三相四线插头将控制仪接入电网 按下启动按钮接通三相交流 电源 调节调压器 使 U1 220V 再调节单项调压器 T2 使 Uc UN 220V 3 调节棘轮机构 逐次增大力矩 T T F10 F2 3 将弹簧称读数及 电机转速记录于表 1 中 2 实测交流伺服电动机 0 75 即 UC 0 75UN 165V 时的机械特性 1 保持 U1 220V 不变 调节单项调压器 T2 使 UC 0 75UN 165V 2 重复上述步 骤 将所测数据记录于表 2 中 表 2 Uf V Uc V 序号 F10 N F2 N T F10 F2 3 N cm n r min 3 实测交流伺服电动机的调节特性 1 调节三相调压器 U1 220V 松开棘轮机构 即电机空载 逐次调节单 项调压器 T2 使控制电压 UC 从 220V 逐次减少直到 0V 2 将每次所测的控制电压 UC 与电动机转速 n 记录于表 3 中 表 3 U1 220V U V n r min 4 幅值 相位控制 1 用实验方法使电机堵转时的旋转磁场为圆形磁场 1 关断三相交流电源 按图 2 接线 图中 T1 T2 C 选用交流伺服 电机控制仪的变压器 单相自偶调压器 V2 选用控制仪的电压表 V1 与 V3 可 以不接入电路中间 电流表可以选用台式万用表 R1 R2 选用控制仪上两个相 同的电阻 示波器两探头地线应接图中 N 线 X 踪和 Y 踪幅值量程一致 并设 在迭加状态 序号 F10 N F2 N T F10 F2 3 N cm n r min 15 图 2 交流伺服电动机幅值 相位控制接线图 2 合上三相交流电源 此时 U1 127V 调节单项调压器 T2 使 Uc U1 127V 调节棘轮机构使电机堵转 3 调节可变电容 C 观察 A1 和 A2 表 使 If Ic 此时观察示波器轨迹 应为圆形旋转磁场 并且此时 Uf 应等于 Uc 2 实测交流伺服电机 U1 127V 1 即 Uc UN 220V 时的机械特性 1 调节单项调压器 T2 使 Uc UN 220V 松开棘轮机构 再调节棘轮机构 手柄逐次增大力矩 2 记录电机从空载 至堵转时 10N 弹簧称和 2N 弹簧称读数及电机转速 于表 4 中 表 4 U1 V Uc V 序号 F10 N F2 N T F10 F2 3 N cm n r min 3 实测交流伺服电机 U1 127V 0 75 即 Uc 0 75UN 165V 时的机 械特性 1 调节单项自藕调节器使 Uc 0 75UN 165V 重复上面实验 将数据记 录于表 5 中 表 5 U1 V Uc V 序号 F10 N F2 N T F10 F2 3 N cm n r min 5 观察交流伺服电动机 自转 现象 1 接线图同 2 一样 调节调压器使 U1 127V Uc 220V 再将 Uc 开路 观 察电机有无 自转 现象 16 2 接线图同 2 一样 调节调压器使 U1 127V Uc 220V 再将 Uc 调到 0V 观察电机有无 自转 现象 五 实验报告 五 实验报告 1 作交流伺服电动机幅值控制时的机械特性和调节特性 2 作交流伺服电动机幅值 相位控制时的机械特性 3 分析实验数据及实验过程中发生地现象 六 思考题 六 思考题 1 分析无 自转 现象的原因 怎样消除 自转 现象 2 幅值 相位控制时的交流伺服电动机 什么条件下电机气隙磁场为圆 形磁场 其理想空载转速是多大 第六章 第六章 步进电动机实验 步进电动机又称脉冲电机 是数字控制系统中的一种重要的执行元件 它 是将电脉冲信号变换成转角或转速的执行电动机 其角位移量与输入电脉冲数 成正比 其转速与电脉冲的频率成正比 在负载能力范围内 这些关系将不受 电源电压 负载 环境 温度等因素的影响 还可在很宽的范围内实现调速 快速启动 制动和反转 随着数字技术和电子计算机的发展 使步进电机的控 制更加简便 灵活和智能化 现已广泛用于各种数控机床 绘图机 自动化仪 表 计算机外设 数 模变换等数字控制系统中作为元件 一 使用说明一 使用说明 HK54 步进电机实验装置由步进电机智能控制箱和电机两部分构成 17 一 步进电机智能控制箱 本控制箱用以控制步进电机的各种运行方式 它的控制功能是由单片机来 实现的 通过键盘的操作和不同的显示方式来确定步进电机的运行状况 本控制箱可适用于三相 四相 五相步进电动机各种运行方式的控制 因实验装置仅提供三相反应式步进电动机 故控制箱只提供三相步进电动 机的驱动电源 面板上也只装有三相步进电动机的绕组接口 1 技术指标 功 能 能实现单步运行 连续运行和预置数运行 能实现单拍 双拍及 电机的可逆运行 电脉冲频率 5Hz 1KHz 工作条件 供电电源 AC220V 10 50Hz 环境温度 5 40 相对湿度 80 重 量 6kg 尺 寸 390 200 230mm3 2 使用说明 1 开启电源开关 面板上的三位数字频率计将显示 000 由六位 LED 数 码管组成的步进电机运行状态显示器自动进入 9999 8888 7777 6666 5555 4444 3333 2222 1111 0000 动态自 检过程 而后停止在系统的初态 3 2 控制键盘功能说明 设置键 手动单步运行方式和连续运行各方式的选择 拍数键 单三拍 双三拍 三相六拍等运行方式的选择 相数键 电机相数 三相 四相 五相 的选择 转向键 电机正 反转选择 数位键 预置步数的数据位设置 数据键 预置步数位的数据设置 执行键 执行当前运行状态 复位键 由于意外原因导致系统死机时可按此键 经动态自检过程后返回 系统初态 3 控制系统试运行 暂不接步进电机绕组 开启电源进入系统初态后 即可进入试运行操作 1 单步操作运行 每按一次 执行键 完成一拍的运行 若连续按执行键 状态显示器的末位将依次循环显示 B C A B 由五只 LED 发光二极管组 成的绕组通电状态指示器的 B C A 将依次循环点亮 以示电脉冲的分配规律 2 连续运行 按设置键 状态显示器显示 3000 称此状态为连续运行 的初态 此时 可分别操作 拍数 转向 和 相数 三个键 以确定步进电 18 机当前所需的运行方式 最后按 执行 键 即可实现连续运行 三个键的具 体操作如下 注 在状态显示器显示 3000 状态下操作 a 按 拍数 键 状态显示器首位数码管显示在 之间切换 分别表示三相单拍 三相六拍和三相双三拍运行方式 b 按 相数 键 状态显示器的第二位 在 3 4 5 之间切换 分别 表示为三相 四相 五相步进电机运行 c 按 转向 键 状态显示器的首位在 与 之间切换 表示正转 表示反转 3 预置数运行 设定 拍数 转向 和 相数 后 可进行预置数设定 其步骤如下 a 操作 数位 键 可使状态显示器逐位显示 0 出现小数点的位即 为选中位 b 操作 数据 键 写入该位所需的数字 c 根据所需的总步数 分别操作 数位 和 数据 键 将总步数的各位 写入显示器的相应位 至此 预置数设定操作结束 d 按 执行 键 状态显示器作自动减 1 运算 直减至 0 后 自动返回连 续运行的初态 4 步进电机转速的调节与电脉冲频率显示 调节面板上的 速度调节 电位器旋钮 即可改变电脉冲的频率 从而改 变了步进电机的转速 同时 由频率计显示出输入序列脉冲的频率 5 脉冲波形观测 在面板上设有序列脉冲和步进电机三相绕组驱动电源的脉冲波形观测点 分别将各观测点接到示波器的输入端 即可观测到相应的脉冲波形 经控制系统试运行无误后 即可接入步进电机的实验装置 以完成实验指 导书所规定的各项实验内容 二 BSZ 1 型步进电机 1 步进电动机技术数据 型号 70BF10C 相数 三相 每相绕组电阻 1 2 每相静态电流 3A 直流励磁电压 24V 最大静力矩 6kgf cm 2 装置结构 1 步进电动机转轴上固定有红色指针及刻度盘 刻度盘的最小分度为 1 二 步进电动机实验 二 步进电动机实验 一一 实验目的实验目的 1 通过实验加深对步进电动机的驱动电源和电机工作情况的了解 19 2 掌握步进电动机基本特性的测定方法 二 预习要点 二 预习要点 了解步进电动机的工作情况和驱动电源 步进电动机有哪些基本特性 怎 样测定 三 实验项目 三 实验项目 1 单步运行状态 2 角位移和脉冲数的关系 3 空载突跳频率的测定 4 空载最高连续工作频率的测定 5 转子振荡状态的观察 6 定子绕组中电流和频率的关系 7 平均转速和脉冲频率的关系 8 矩频特性的测定及最大静力矩特性的测定 四 实验线路及操作步骤 四 实验线路及操作步骤 1 实验设备 序 号型 号名 称数 量备注 1PMT01 电源控制屏1 件 2HK54 步进电机控制箱1 件 3BSZ 1 步进电机1 件 双踪示波器1 台自备 2 基本实验电路的外部接线 图 6 13 表示了基本实验电路的外部接线 3 步进电机组件的使用说明及实验操作步骤 1 单步运行状态 接通电源 将控制系统设置于单步运行状态 或复位后 按执行键 步进电机走一步距角 绕组相应的发光管发亮 再不断按执行键 步进电机转子也不断作步进运动 改变电机转向 电机作反向步进运动 图 6 13 步进电机实验接线图 2 角位移和脉冲数的关系 控制系统接通电源 设置好预置步数 按执行键 电机运转 观察并记录 电机偏转角度 再重设置另一置数值 按执行键 观察并记录电机偏转角度于 表 6 1 表 6 2 中 并利用公式计算电机偏转角度与实际值是否一致 表 6 1 步数 步 序 号实际电机偏转角度理论电机偏转角度 表 6 2 步数 步 序 号实际电机偏转角度理论电机偏转角度 A B C 24V A B C 0 20 3 空载突跳频率的测定 控制系统置连续运行状态 按执行键 电机连续运转后调节速度调节旋钮 使频率提高至某频率 自动指示当前频率 按设置键让步进电机停转 再按执 行键重新启动电机 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 4 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速度调节旋钮使频率提高 仔细观察电 机是否不失步 如不失步则再缓慢提高频率 直至电机能连续运转的最高频率 则该频率为步进电机空载最高连续工作频率 记为 Hz 5 转子振荡状态的观察 步进电机空载连续运转后 调节并降低脉冲频率 直至步进电机声音异常 或出现电机转子来回偏摆即为步进电机的振荡状态 6 定子绕组中电流和频率的关系 在步进电机电源的输出端串接一只直流电流表 注意 端 使步进电机 连续运转 由低到高逐渐改变步进电机的频率 读取并记录 5 6 组电流表的平 均值 频率值于表 6 3 中 观察示波器波形 并作好记录 表 6 3 序 号 f Hz I A 7 平均转速和脉冲频率的关系 接通电源 将控制系统设置于连续运行状态 再按执行键 电机连续运转 改变速度调节旋钮 测量频率 f 与对应的转速 n 即 n f f 记录 5 6 组于表 6 4 中 表 6 4 序 号 f Hz n r min 8 矩频特性的测定 置步进电机为逆时针转向 连接涡流测功机 控制电路工作于连续方式 设定频率后 使步进电机启动运转 调节涡流测功机施加制动力矩 仔细测定 对应设定频率的最大输出动态力矩 电机失步前的力矩 改变频率 重复上述 过程得到一组与频率 f 对应的转矩 T 值 即为步进电机的矩频特性 T f f 记录于表 6 5 中 表 6 5 序 号 f Hz T N cm 9 静力矩特性 T f I 21 关闭电源 控制电路工作于单步运行状态 将屏上的两只 90 电阻单独并 接后再并接 阻值为 45 电流 2 6A 把可调电阻及一只 5 安直流电流表串 入 A 相绕组回路 注意 端 并使涡流测功机堵转 接通电源 使 A 相绕组通过电流 缓慢旋转手柄 读取并记录弹簧秤的最 大值即为对应电流 I 的最大静力矩 Tmax值 改变可调电阻并使 2 max D FT 阻值逐渐增大 重复上述过程 可得一组电流 I 值及对应 I 值的最大静力矩 Tmax值 即为 Tmax f I 静力矩特性 共取 4 5 组记录于表 5 6 中 表 6 6 序 号 I A Tmax N cm 五 实验报告 五 实验报告 经过上述实验后 须对照实验内容写出数据总结并对电机试验加以小结 1 步进电机驱动系统各部分的功能和波形试验 1 方波发生器 2 状态选择 3 各相绕组间 的电流关系 2 步进电机的特性 1 单步运行状态 步矩角 2 角位移和脉冲数 步数 关系 3 空载突跳频率 4 空载最高连续工作频率 5 绕组电流的平均值与频率之间的关系 6 平均转速和脉冲频率的 特性 n f f 7 矩频特性 T f f 8 最大静力矩特性 Tmax f I 22 第七章 第七章 XS2 l 旋转变压器控制与运用 一 实验箱简介 旋转变压器实验箱是由旋转变压器 旋转变压器使用的中频电源 旋转变 压器的负载 测量仪表及刻度盘五部分构成 该实验箱通过黑色三芯电塬引入 电源 电船形开关控制电源的通断 并且旋转变压器各绕组端子引至面板上 接通电源后按照实验指导书接线图所示进行进线即可完成实验项目 旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件 当激磁绕组以一 定频率的交流电激励时 输出绕组的电压可与转角的正弦 余弦成函数关系 或在一定范围内可以成线性关系 它广泛用于自动控制系统中的三角运算 传 输数据等 也可以移相器用 1 旋转变压器技术指标 型号 36XZ20 5 电压比 0 56 电压 60V 频率 400Hz 激励方 定子 空载阻抗 2000 绝缘电阻 100M 精度 1 级 2 中频电源 1 技术参数 波形 正弦波 频率 400Hz 5Hz 电压 0 70v 失真度 1 负载 36XZ20 5 旋转变压器 在面板右侧中间有一电位器旋钮 顺时针调节旋转为增大中频电源输出幅 度 逆时针旋转力减小输出幅度 右侧是 400Hz 中频电源的输出端口 2 电原理框图 3 旋转变压器负载 23 试验箱中频电源输出端口下方有两组 1200 8W 的功率电阻作为旋转变 压器的负载 4 测量仪表 前面板上有一个 4 1 4 电压表用于测量交流电压 钮子开关拨至内侧 方向时可以测量中频电源输出的电压 实验箱内部已经将中频电源输出端接至 钮子开关一侧 不再需要外部连接 当钮子开关拨至外侧方向时 将外部待 测电压接至电压表输入端子即可测量外部电压 此时转换钮子开关的位置即可 以在中频电源电压 与外部待测电压之间进行切换 加快了实验进程 5 刻度盘 1 本装置将旋转变压器转轴与刻度盘固紧连接 使用时旋转刻度盘指针即 可完成转轴旋转 2 可轻松旋转刻度盘 但不允许用外力向外拉 以防轴头变形 3 接线柱 本装置将旋转变压器的引线端与接线柱一一对应连接 使用时根据实验接 线图用手枪插头 或鳄鱼夹 将接线柱连结即可完成实验要求 24 XS2 1XS2 1 旋转变压器实验箱实验指导书旋转变压器实验箱实验指导书 一 实验目的 1 研究测定正余弦旋转变压器的空载输出特性和负载输出特性 2 研究测定二次侧补偿 一次侧补偿的正余弦旋转变压器的输出特性 3 了解正余弦旋转变压器的几种应用情况 二 预习要点 l 正余弦旋转变压器的工作原理 2 正余弦旋转变压器的主要特性及其实验方法 三 实验项目 1 测定正余弦旋转变压器的空载时的输出特性 2 测定负载对输出特性的影响 3 二次侧补偿后负载时的输出特性 4 一次侧补偿后负载时的输出特性 5 正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图 四 实验方法 1 测定正余弦旋转变压器空载时的输出特性 图 1 正余弦旋转变压器空载及负载实验接线图 1 按图 1 接线 电压表选用控制箱上的电压表 用钮子开关控制电压表 的测量状态 D1 D2 为激磁绕组 D3 D4 为补偿绕组 Z1 Z2 为余弦绕组 Z3 Z4 为正弦绕组 然后插上黑色三芯电源插座 打开船形开关进行实验 2 定子励磁绕组两端 D1 D2 施加额定电压 U1N 60V 400Hz 且保持不 变 3 用手缓慢旋转刻度盘 找出余弦输出绕组输出电压为最小值的位置 此位置即为起始零位 4 在 0 180 间每转角 10 测量转子余弦空载输出电压 Ur0 与刻度盘 转角 的数值 并记录于表 1 中 表 1 deg 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ur0 V 25 deg 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Ur0 V 2 测定负载对输出特性影响 图 2 负载对输出特性影响接线图 1 在图 2 中 RL 选用控制箱 上的 1200 8W 的功率电阻 RL 使 正余弦旋转变压器带负载电阻 RL 运行 2 重复实验方法 1 中 2 3 4 的步骤 记录余弦负载输出电压 UrL 与转角 的数值并记录于表 2 中 表 2 deg 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ur0 V deg 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Ur0 V 5 测量二次补偿后负载时的输出特性 图 3 二次侧外补偿后负载时的输出特性接线图 1 在图 3 中 接通负载电阻 RL 二次侧正弦输出绕组端 Z3 Z4 经补偿电 阻 R 1200 8W 闭合 2 重复实验方法 1 中 2 3 4 的步骤 记录余弦负载输出电压 UrL 与 转角 的数值井记录于表 3 中 实验时注意一次侧输出电流的变化 表 3 26 deg 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ur0 V deg 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Ur0 V 6 测量一次侧外补偿后负载时输出特性 图 4 一次侧补偿后负载时输出特性接线图 1 在图 4 中 4 接通负载电阻 RL 4 次侧接成补偿电路 D3 D4 接补偿 电阻 R 1200 8w 2 重复实验方法中 2 3 4 的步骤 记录余弦负载输出电压 UrL 与 转角 的数值并记录于表 4 中 表 4 deg 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ur0 V deg 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Ur0 V 7 正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图 图 5 正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图 按图 5 接线 重复实验方法 1 中 2 3 4 的步骤 在 600 6000间 27 每转角 100记录输出电阻压 U1 与转角 的数值并记录于表 5 中 表 5 deg 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ur0 V deg 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Ur0 V 五 实验报告 1 根据表 l 的实验记录数据 绘制正余弦旋转变压器空载时输出电压 Ur0 与转子转角 的关系曲线 即 Ur0 f 2 根据表 2 的实验记录数据 绘制负载时输出电压 UrL 与转子转角 的 关系曲线 即 UrL f 3 根据表 3 的实验记录数据 绘制二次侧补偿后负载时输出电压 Url 与 转子转角 的关系曲线 即 Ur f 4 根据表 4 的实验记录数据 绘制一次侧补偿后负载时输出电压 Url 与 转子转角 的关系曲线 即 Ur f 5 根据表 5 的实验记录数据 绘制正余弦旋转变压器作线性应用时输出电 压 Ur 与转子转角 的关系曲线 即 Ur f 注 1 要保持输出电压不变 可将转角固定 微调旋钮 2 负载 Rl 参考值为 1200