直流伺服电机实验报告

实验六直流伺服电机实验一、实验设备及仪器被测电机铭牌参数：PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，𝜇𝑁=1600𝑟𝑝𝑚使用设备规格(编号)：1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）；3．直流并励电动机M03（作直流伺服电机）；4．220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）；5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）；6．三相可调电阻90Ω（MEL-04）；7．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）；二、实验目的1．通过实验测出直流伺服电动机的参数ra、e、T。2．掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。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（MEL-03）。V：直流电压表（MEL-06）。A：直流安培表（MEL-06）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6-1。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=3132aaaRRR。室温20℃图6-11测电枢绕组直流电阻接线图图6-11测电枢绕组直流电阻接线图300V2A自带自带300V序号UM（V）Ia（A）R（Ω）Raref（Ω）14.630.198Ra1=23.38Ra=23.26Raref=28.2824.490.200Ra2=22.4534.790.200Ra3=23.95表中Ra=（Ra1+Ra2+Ra3）/3;Raref=Ra*aref235235（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=Raaref235235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6-2所示。图6-12直流伺服电动机接线图图6-2直流伺服电动机接线图R1：180电阻（MEL-04中两只90相串联）。Rf：900电阻（MEL-03中两只900相串联）。R2：采用MEL-03最上端900电阻，为电位器接法。开关S选用MEL-05。M：直流伺服电动机M03。G：涡流测功机。IS：电流源，位于MEL-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。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MEL-06。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，并填入表中。Uf=UfN=220VUa=UN=220VT(N·m)1.131.000.900.800.700.60n（r/min）160316191628163516421651Ia(A)1.100.960.870.770.680.59T(N·m)0.500.400.300.200.100.00n（r/min）166016731690170617211734Ia(A)0.500.410.330.250.170.10e．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，并填入表中Uf=UfN=220VUa=0.5UN=110VT(N.m)00.110.210.300.400.51n(r/min)827814806797784769Ia(A)0.090.170.250.320.400.49T(N.m)0.600.700.800.901.001.11n(r/min)765758754756758762Ia(A)0.570.660.760.860.971.103．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并填入表中。Uf=UfN=220VT=0.8N・mn(r/min)16001470130511541074994Ua(V)218201180161150140Ia(A)0.790.790.790.780.780.78n(r/min)919840756678599518Ua(V)1301211101009080Ia(A)0.780.770.780.780.770.77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6-5中。Uf=UfN=220VT=0N・mn(r/min)1758159614341355127311901107Ua(V)221201180170160150140Ia(A)0.10.10.090.090.090.090.09n(r/min)1030949869791711624594Ua(V)130120110100908076Ia(A)0.090.090.090.090.090.090.093．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，将数据记录于表格空载始动电压次数123平均正向Ua（V）6.907.427.137.15反向Ua（V）7.007.207.387.19六．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。Raref=28.28（Ω）;Kt=Ct*φ=𝑇𝑒𝑚𝐼𝑎=0.992；Ke=Ce*φ=𝐸𝑎𝑛≈𝐾𝑡9.55=0.104；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。（1）机械特性n=f(t)缩小尺度以后的图像如下图所示：（2）调节特性n=f（Ua）3.电机空载时的始动电压。根据表格可得：始动电压Ua0=7.15+7.192=7.17V；4．分析实验数值及现象机械特性实验现象：从图像可以看到，随着T的增大，n不断减少，且两条直线大致平行。根据以下理论知识：机械特性在图像中表现为一簇斜线，斜率k=𝑅𝑎𝐾𝑒𝐾𝑡,根据实验图像可得堵转转矩Tk和空载转速n0。分析：实验中出现两直线只是近似平行，但是不平行的原因经过分析之后，应该是实验仪器在测试过程中过热收到了干扰的缘故，因为第二次试验最后几组数据在图像中出现了“明显上翘”。调节特性实验现象：由图像2可以得到，随着Ua的增大，n不断增大，且两条直线大致平行。根据以下理论知识：调节特性在图像中表现为一簇斜线，始动电压Ua0=𝑅𝑎𝐾𝑡,根据实验图像可得随着负载的增大，从原点到始动电压点出现“死区”的现象。分析：实验所得到的数据与理论相对应，很好的证明了理论假设。5．实验感想