控制微电机实验

1、第七章 控制微电机实验7-1 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、 实验目的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静态整步转矩与失调角的关系曲线。3、 测定力矩式自整角机比整步转矩（又称比力矩）及阻尼时间。4、 测定力矩式自整角机的静态误差。四、 实验方法1、 测定力矩式自整角发送机的零位误差。1） 按图7-1接线。励磁绕组L1、L2接额定激励电

2、压UN（220V），整步绕组T2-T3端接数字式电压表。 图7-1 测定力矩式自整角机零位误差接线图2） 旋转刻度盘，找出输出电压为最小值的位置作为基准电气零位。3） 整步绕组三线间共有六个零位，刻度盘转过60°，即有两线端输出电压为最小值。4） 实测整步绕组三线间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7-1中。 表7-1 理论上应转角度基准电气零位+180°+60°+240°+120°+300°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，正负最大误差绝对值之和的一半，即为发送机的零位误差，以角分

3、表示。2、 测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系曲线T=f（）1） 按图7-2接线。2） 将发送机和接收机的励磁绕组加额定激励电压220V，待稳定后，发送机和接收机均调整到0°位置，固紧发送机刻度盘在该位置。 3）在接收机的圆盘上吊砝码，记录砝码重量以及接收机转轴偏转角度。在偏转角从零值90°之间取79组数据并记录于表7-2中。注意：（1）实验完毕后，应先取下砝码，再断开励磁电源。 (2)表中T=G×R 式中G砝码重量(gf)；R圆盘半径(cm)。 图7-2 力矩式自整角机实验接线图表7-2T（gf.cm） (deg) 3、 测定力矩式自整角机比整步转矩（

4、又称比力矩）及阻尼时间jt1） 仍按图7-2接线。2） 发送机和接收机的励磁绕组加额定电压220V，发送机的刻度盘不固紧，并将发送机和接收机均调整到0°位置。3） 缓慢旋转发送机刻度盘，每转过20°，读取接收机实际转过的角度并记录于表7-3中。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。表7-3发送机转角0°20°. . . . . .340°接收机转角误 差4、 测定力矩式自整角机的静态误差比整步转矩是指在力矩式自整角机系统中，在协调位置附近，单位失调角所产生的整步转矩称为力矩式自整角机

5、的比整步转矩。测定接收机的比整步转矩时，可按图7-1接线，但T2、T3作为接收机使用时，T2、T3用导线短接，在励磁绕组L1-L2两端上施加额定电压，在指针圆盘上加砝码，使指针偏转5°左右，测得整步转矩。实验在正、负两个方向各测一次，两次测量的平均值应符合标准规定。比整步转矩按下式计算： 式中：T=GR整步转矩，单位为（gf.cm）克厘米 -指针偏转的角度，单位为（deg）度 G砝码重量，单位为（g） R转盘半径，为2（cm）。5、 阻尼时间的测定阻尼时间tm是指在力矩式自整角系统中，接收机自失调位置至协调位置，达到稳定状态所需时间。测定阻尼时间可按图7-3接线。 图7-3 测定力矩

6、式自整角机阻尼时间接线图将发送机和接收机的励磁绕组加上额定电压，使发送机的刻度盘和接收机的指针指在0°位置并固紧发送机的刻度盘在该位置。旋转接收机指针圆盘使系统失调角为177°，然后松手使接收机趋向平衡位置，用光线波器拍摄（或慢扫描示波器观察）取样电阻R两端的电流波形，记录接收机阻尼时间。五、 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。2、 作出静态整步转矩与失调角的关系曲线T=f（）。3、 实测比整步转矩和接收机的阻尼时间数值为多少？4、 求出被试力矩式自整角机的静态误差。7-2 正余弦旋转变压器实验一、 实验目的1、 研究测定正余弦旋转变压器的空

7、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1、 正余弦旋转变压器在空载时的输出特性。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在空载时的输出特性。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在空载时的输出特性1） 按图7-4接线。 图7-4 正余弦旋转变压器空载及负载实验接线图2） 开关S1、S2、S3都

8、在打开位置。3） 定子励磁绕组两端D1、D2施加额定电压UfN（60V、400Hz）且保持不变。4） 用手缓慢旋转刻度盘，找出正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置。5） 在0°180°间每转角10°测量转子正弦空载输出电压Ur10与刻度盘转角的数值,并记录于表7-4中。表7-4（deg）0°10°. . . . . .180°Ur10（V）2、 测定负载对输出特性的影响1） 在图7-4中，开关S1、S2仍打开，开关S3闭合，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重要3）、4）、5）的步骤，记录正

9、弦负载输出电压UR1与转角的数值并记录于表7-5中。 表7-5（deg）0°10°. . . . . .180°Ur1（V）3、 测量二次侧补偿后负载时的输出特性1） 在图7-4中，开关S1打开，S3闭合接通负载电阻RL，开关S2也闭合，使二次侧余弦输出绕组两端Z3、Z4经补偿电阻R闭合。 2）重复实验方法1中3）、4）、5）的步骤，记录正弦负载输出电压Ur1与转角的数值并记录于表7-6中。4、 测量一次侧补偿后负载时的输出特性 1）在图7-4中，开关S3闭合后接通负载电阻RL，S1也闭合，使一次侧接成补偿电路，开关S2打开。表7-6（deg）0°10&

10、#176;. . . . . .180°Ur1（V）2） 重复实验方法1中3）、4）、5）的步骤，记录正弦负载输出电压Ur1与转角的数值并记录于表7-7中。3） 实验中，注意一次侧输入电流的变化。表7-7（deg）0°10°. . . . . .180°Ur1（V）5、 正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图1） 按图7-5接线。 图7-5 一次侧补偿的线性旋转变压器实验接线图2） 重复实验方法1中3）、4）和5）的步骤，在0°60°间，每转角10°记录输出电压Ur与转角的数值并记录于表7-8中。 表7-8（deg）0

11、6;10°20°30°40°50°60°Ur（V）五、 实验报告1、 根据表7-4的实验记录数据，绘制正余弦旋转变压器空载时输出电压Ur10与转子转角的关系曲线，即Ur10=f（）。2、 根据表7-5的实验记录数据，绘制负载时输出电压Ur1与转子转角的关系曲线，即Ur1=f（）。3、 根据表7-6的实验记录数据，绘制二次补偿后负载时输出电压Ur1与转子转角的关系曲线，即Ur1=f（）。4、 根据表7-7的实验记录数据，绘制一次补偿后负载时输出电压Ur1与转子转角的关系曲线，即Ur1=f（）。5、 根据表7-8的实验记录数据，绘制一次补

12、偿的线性旋转变压器带负载时输出电压Ur与转子转角的关系曲线，即Ur=f（）。7-3 直流伺服电动机特性的测定一、 实验目的1、 掌握测定直流伺服电动机在电枢控制时的机械特性和调节特性。2、 了解直流伺服电动机的调速方法。二、 预习要点1、 直流伺服电动机的运行特性。2、 直流伺服电动机的调速方法。三、 实验项目1、 测定励磁绕组电阻rf及电枢绕组电阻ra。2、 测定直流伺服电动机的理想空载转速n0。3、 测定直流伺服电动机电枢控制时的机械特性，即当Uf=常数，Ua=UN、0.8UN、0.5UN时的n=f（T）。 4、测定直流伺服电动机电枢控制时的调节特性，即当T=0或T=0.2TN时n=f(U

13、a)。 5、观察直流伺服电动机磁场控制调速及电枢控制调速的方法。四、 实验方法1、 可用电桥或数字式万用表测定励磁绕组电阻rf及电枢绕组电阻ra的数值，并同时记下室温。2、 测定直流伺服电动机的理想空载转速n0。实验步骤1） 实验接线如图7-6所示。 图7-6 直流伺服电动机实验接线图2） 合上开关S1，调节可变电阻器R1，使Uf=UfN=常数。使电机处于空载状态，即T=0。3） 合上开关S2，将任意电压Ua（使UaUN）加至控制绕组，并读取此时的Ua、Ia，测出电机转速n0。4） 调节可变电阻器R2，使Ua分别等于三个不同数值，每次记下Ua、Ia、n数值记录于表7-9中。 表7-9测量值计算

14、值Ua（V）Ia（A）n（r/min）n0（r/min）n0（平均值）1233、 测定机械特性1） 实验接线如图7-6所示。2） 调节可变电阻器R1，使Uf=UfN=常数。 3） 调节可变电阻器R2，使Ua=UN。4） 调节电机轴上的转矩T至电枢电流Ia=IaN为止。5） 测量Ua、Ia、T、n等，共测取56组数据，记录于表7-10（a）中。6） 调节可变电阻器R2，使Ua=0.8UN,重复上述实验步骤,读数记录于表7-10(b)中。7） 调节可变电阻器R2，使Ua=0.5UN,重复上述实验步骤,读数记录于表7-10(c)中。表7-10（a） Uf=UfN= V，Ua=UN= VIa（A）T（

15、gf.cm）n(r/min)表7-10（a） Uf=UfN= V，Ua=0.8UN= VIa（A）T（gf.cm）n(r/min)表7-10（a） Uf=UfN= V，Ua=0.5UN= VIa（A）T（gf·cm）n(r/min)表中:1gf·cm=9.81×10-5N·M4、 测定调节特性（1）空载时调节特性1） 保持励磁电压Uf=UfN，使电机处于空载状态，即T=0。2） 调节可变电阻器R2，改变电枢电压Ua，测量电动机转速n。3） 共测取56组数据，记录于表7-11中。表7-11 Uf=UfN= V，T=0Ua（V）n（r/min）（2）负载时调

16、节特性1） 保持励磁电压Uf=UfN，使电机轴上的转矩T=T1=常数。2） 调节可变电阻器R2，改变Ua，测量电动机转速n。3） 共测取56组数据，记录于表7-12（a）中。4） 保持Uf=UfN，使电机轴上的转矩T=T2=常数，重复上述实验步骤，数据记录于表7-12（b）中。 表7-12（a） Uf=UfN= V，T=T1= gf·cmUa（V）n（r/min） 表7-12（b） Uf=UfN= V，T=T2= gf·cmUa（V）n（r/min） 5、观察直流伺服电动机磁场控制调速的方法*按图7-6接线。将Ua调节到额定值并保持不变，即使Ua=UN=常数，调节可变电阻器

17、R1，改变Uf，观察电机转速的变化情况。同样，可作出在磁场控制下直流伺服电动机的机械特性即调节特性。五、 实验报告1、 根据实测数据，计算75时励磁绕组电阻rf75及电枢绕组电阻ra75数值。2、 根据表7-9实验数据，计算电机的理想空载转速。3、 根据表7-10（a）（b）（c）实验数据，作出电枢控制时电机的机械特性n=f（T）。4、 根据表7-11，表7-12（a）（b）空载和负载调节特性实验数据，作出电枢控制时电机的调节特性n=f（Ua），并求出在不同负载下的始动电压Ua0，Ua1，Ua2（即T=0，T=T1，T=T2时电机开始转动时的电压）。7-4 交流测速发电机实验一、 实验目的 1

18、、通过实验加深对交流测速发电机工作原理及其运行情况的理解。 2、掌握交流测速发电机的输出特性及其线性误差的测定方法。4、 通过实验了解负载性质和大小对交流测速发电机输出特性的影响。二、 预习要点1、 纯电阻负载及纯电容负载对交流测速发电机输出特性有何影响？2、 交流测速发电机产生线性误差的原因是什么？如何测定其线性误差？三、 实验项目1、测定交流测速发电机的剩余电压。2、测定交流测速发电机带纯电阻负载时的输出特性n=f（U2）。3、测定交流测速发电机带纯电容负载时的输出特性n=f（U2）。 四、实验说明 1、根据本实验室的设备自拟实验线路图 这里以直流伺服电动机为原动机与交流测速发电机连轴为例

19、，拟出实验线路图，如图7-7所示。以数字式电压标及数字式转速表测量电压及转速。 图7-7 交流测速发电机实验接线图 2、测空载时的输出特性和n=0时的剩余电压按图7-7接线，经调压器保持U1=U1N，求空载时（即将S3断开）输出特性n=f（U2）及n=0时的剩余电压。原动机SM起动前，交流测速发电机TG转子不旋转，即n=0。TG的励磁绕组Wf经调压器接交流电源，并使U1=U1N=常数；使TG的输出绕组W2开路（即将S3开路），这时测定输出电压U2为一个很小数值U2=Ur，此值即为剩余电压。也可用示波器观察剩余电压波形。当交流测速发电机转子位置在一周内变化时，剩余电压最大值与最小值之差即为剩余电

20、压的波动值。在测定剩余电压时。输出绕组为开路，可接入相敏电压表或其他内阻抗不小于100k的电压表。3、 用外接补偿装置补偿交流测速发电机的剩余电压可采用图7-8接线方式，测量交流测速发电机经补偿后的剩余电压为多少。 图7-8 交流测速发电机外剩磁电压接补偿装置实验接线图4、交流测速发电机输出斜率的测定*交流测速发电机输出斜率是指电机在额定频率，额定励磁电压下，转速n=1000r/min时，所产生的输出电压。输出斜率的大小受电机温升的影响。在测定交流测速发电机的输出斜率时，应将电机安装在规定的温升实验散热板上，并在额定激磁条件下，将其输出绕组W2开路。使电机在规定的补偿点以转速ncp旋转，当电机

21、的发热达到温升实验规定的热稳定状态后，测量正、反转向的输出电压U2cp，则输出斜率为，单位为V（kr/min）式中 ncp补偿点转速，单位为kr/min； U2cp补偿点转速时电机输出电压，单位为V。5、交流测速发电机线性误差的测定交流测速发电机线性误差是指电机在额定频率、额定激磁电压下，电机在最大线性工作转速范围内，以补偿点转速时的输出电压为基准电压，输出电压之差对最大理想输出电压之比。测定线性误差时，电机应安装在规定的温升实验散热板上，在额定励磁条件下，将其输出绕组W2开路。使电机驱动至补偿点转速ncp，待电机及数字电压表稳定后，在最大线性工作转速范围内，用数字电压表分别测量正、负转向56个转速点的输出电压，测得线性输出特性U2=f（）。为交流测速发电机的相对速度，即。式中 n 实际转速，单位为r/min； nc 同步转速，单位为r/min； Umax 实际输出特性与线性输出特性的最大偏差，单位为V。为了便于衡量实际输出特性的线性度，一般取实际输出特性的最大相对转速的这一点与坐标原点的连线来作为线性输出特性。如图7-9所示。线性误差按下式计算 交流测速发电机正、反转的线性误差均应符合标准规定。 图7-9 交流测速发 电机