电机及其运动控制实验报告北京科技大学文档格式.docx
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二.预习要点
1.改变他励直流电动机械特性有哪些方法?
2.他励直流电动机在什么情况下,从电动机运行状态进入回馈制动状态?
他励直流电动机回馈制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况?
3.他励直流电动机反接制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性。
三.实验项目
1.直流他励电动机机械特性。
2.回馈制动特性
3.自由停车及能耗制动。
4.反接制动。
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。
2.电机导轨及转速表(MMEL-13)
3.三相可调电阻900Ω(NMEL-03)
4.三相可调电阻90Ω(NMEL-04)
5.波形测试及开关板(NMEL-05B)
6、直流电压、电流、毫安表(NMEL-06)
7.电机起动箱(NMEL-09)
五.实验方法及步骤
1.直流他励电动机机械特性及回馈制动特性
接线图如图1-1
图中直流电压表V1为220V可调直流稳压电源(电枢电源)自带,V2为MEL-06上直流电压表,量程为300V;
直流电流表mA1、A1分别为直流励磁及220V可调直流稳压电源自带毫安表、安培表;
mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫安表、安培表(NMEL-06)
R1选用1800Ω欧姆电阻(NMEL-03两只900Ω电阻相串联)
R2选用180欧姆电阻(NMEL-04中两90欧姆电阻相串联)
R3选用3000Ω磁场调节电阻(NMEL-09)
R4选用2250Ω电阻(用NMEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联)
开关S1、S2选用NMEL-05中的双刀双掷开关。
M为直流他励电动机M03,请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中:
表1-1
UN
IN
nN
PN
Uf
If
220V
1.1A
1600rpm
185W
G为直流发电机M12,请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中:
表1-2
0.55A
1500rpm
80W
图1-1直流他励电动机机械特性实验线路图
按图1-1接线,在开启电源前,检查开关、电阻的设置;
(1)开关S1合向“1”端,S2合向“2”端。
(2)电阻R1至最小值,R2、R3、R4阻值最大位置。
(3)直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。
实验步骤。
a.按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关,使直流电动机M起动运转,调节直流可调电源,使V1读数为UN=220伏,调节R2阻值至零。
b.调直流电动机的额定点(此时电动机运行在额定状态下,电枢电压,电枢电流,电机转速都为额定值)
调额定点时,先增大直流电动机的励磁电阻R1,使转速为额定值,再减小发电机负载电阻R4、R3(先调节R4,再调节R3),使电枢电流增加,随着电流的增加,转速会下降,要同时增大直流电动机的励磁电阻R1,使转速保持在额定值,最后调到额定点。
记录此时的Ia、n、IfN值填入下表中。
c.测取M在额定负载至空载范围的n、Ia
保持电动机的U=UN=220V,If=IfN不变,增大R3、R4阻值,记录n、Ia,直到R3、R4增大到最大值(空载状态)为止,此过程中记录数据填入下表中。
表1-3UN=220伏IfN=0.08A
Ia(A)
0.92
0.78
0.66
0.53
0.43
0.34
0.29
0.24
0.21
n(r/min)
1600
1618
1630
1650
1670
1680
1690
1700
1705
d.折掉开关S2的短接线,调节R3,使发电机G的空载电压为220伏,并且极性与电动机电枢电压相同。
e.保持电枢电压U=UN=220V,If=IfN,把开关S2合向“1”端,此时开始记录数据,把R4值减小,R4值减小到零后,再调节R3阻值使阻值逐渐增加,电动机M的转速升高,当A1表的电流值为0时,此时电动机转速为理想空载转速,继续增加R3阻值,则电动机进入第二象限回馈制动状态运行,R3阻值增加到最大时停止,此过程中记录数据填入下表中。
表1-4UN=220伏IfN=0.08A
-0.06
-0.09
-0.11
-0.14
-0.17
-0.26
-0.30
-0.39
-0.40
1576
1582
1589
1595
1604
1624
1639
1663
1667
记录完数据后调节直流可调电源的电位器,使V1读数为UN=0伏,R2阻值调至180Ω。
2.自由停车及能耗制动
断电按图1-2接线,S1的“2”端先空着不接线。
R1为450欧,R2为180欧。
接好线后,把S1合向“1”端,,R2置最大值。
b.电动机稳定运行后,把S1合向“2”端,同时按下秒表记录自由停车时间。
c.断电,S1的“2”端按图1-2接线,R3为900欧。
接好线后,把S1合向“1”端,R2置最大值。
按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关,使直流电动机M起动运转,调节直流可调电源,使V1读数为UN=220伏,调节R2阻值至零。
d.电动机稳定运行后,把S1合向“2”端,同时按下秒表记录R3为900Ω能耗制动停车时间。
e.断电,R3阻值改为1800欧。
接好线后,把S1合向“1”端,R2置最大值,R3置1800Ω。
f.电动机稳定运行后,把S1合向“2”端,同时按下秒表记录R3为1800Ω能耗制动停车时间。
图1-2自由停车及能耗制动接线图
表1-3自由停车及能耗制动停车时间
自由停车
2.80s
2.90s
3.1s
R3=900Ω
1.55s
1.65s
1.50s
R3=1800Ω
1.80s
2.00s
1.90s
3.反接制动。
实验步骤:
a.断电按图1-3接线。
把S1合向“1”端,R1为450欧,R2为180欧。
R3为900欧在未上电前,R2,R3置最大值。
b.按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关,使直流电动机M起动运转,调节直流可调电源,使V1读数为UN=220伏,调节R2阻值至零。
c.电动机稳定运行后,把S1合向“2”端,同时按下秒表记录R3为900Ω反接制动停车时间。
并观察电流表电流极性的变化。
d.断电,R3阻值改为1800欧。
e.电动机稳定运行后,把S1合向“2”端,同时按下秒表记录R3为1800Ω反接制动停车时间。
表1-4反接制动停车时间
1.60s
1.85s
图1-3反接制动接线图
六.实验注意事项
请根据电机参数正确选用测量仪表的量程;
七.实验报告
根据实验数据绘出电动机机械特性曲线机回馈制动制动特性曲线。
1.电动机的机械特性曲线如下所示
2.电动机的回馈制动特性曲线如下所示
八.思考题
1.回馈制动实验中,如何判别电动机运行在理想空载点?
答:
当电枢电流Ia=0A时,电动机运行在理想空载转速。
2.直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变,试问电磁转矩的方向是否也不变?
为什么?
电磁转矩方向变化了,和转速n方向相同变为方向相反。
这是由于此时n>
n0,所以I从大于零变为小于零,电磁转矩从拖动性转矩变为制动性转矩。
3.能耗制动电阻的大小对制动时间有何影响,为什么?
能耗电阻越小,制动速度就越快,这是由于能耗电阻的减小,制动过程中的电枢电流就逐渐增大,制动转矩就越大,能量消耗就越大,同时机械特性曲线的斜率变大,两者都促使制动速度变快。
4.反接制动电阻的大小对制动时间有何影响,为什么?
在反接制动过程中电枢电流的极性应如何变化?
反接电阻越小,制动速度就越快,这是由于反接电阻的减小,制动过程中的电枢电流就逐渐增大,制动转矩就越大,同时机械特性曲线的斜率变大,两者都促使制动速度变快。
而反接制动过程中的电枢电流的极性则与制动前的电枢电流相反。
实验二异步电机的T-S曲线测绘
用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线,并加以比较。
1.复习电机T-S特性曲线。
2.T-S特性的测试方法。
鼠笼式异步电机的T-S曲线测绘测。
四.实验原理
异步电机的机械特性的图2-1所示。
在某一转差率Sm时,转矩有一最大值Tm,称为异步电机的最大转矩,Sm称为临界转差率。
Tm是异步电动机可能产生的最大转矩。
如果负载转矩Tz>Tm,电动机将承担不了而停转。
起动转矩Tst是异步电动机接至电源开始起动时的电磁转矩,此时S=1(n=0)。
对于绕线式转子异步电动机,转子绕组串联附加电阻,便能改变Tst,从而可改变起动特性。
异步电动机的机械特性可视为两部分组成,即当负载功率转矩Tz≤TN时,机械特性近似为直线,称为机械特性的直线部分,又可称为工作部分,因电动机不论带何种负载均能稳定运行;
当S≥Sm时,机械特性为一曲线,称为机械特性的曲线部分,对恒转矩负载或恒功率负载而言,因为电动机这一特性段与这类负载转矩特性的配合,使电机不能稳定运行,而对于通风机负载,则在这一特性段上却能稳定工作。
在本实验系统中,通过对电机的转速进行检测,动态调节施加于电机的转矩,产生随着电机转速的下降,转矩随之下降的负载,使电机稳定地运行了机械特性的曲线部分。
通过读取不同转速下的转矩,可描绘出不同电机的T-S曲线。
五.实验设备
1.MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2.电机导轨及测功机、转矩转速测量(MMEL-13)。
3.交流表电机起动箱(MMEL-001A)。
4.三相鼠笼式异步电动机M04。
六.实验方法
1.鼠笼式异步电机的T-S曲线测绘
被试电机为三相鼠笼式异步电动机M04,Y接法。
G为涡流测功机,与M04电机同轴安装。
按图2-2接线,其中电压表采用指针式或数字式均可,量程选用300V档,电流表采用数字式,可选0.75A量程档。
起动电机前,将三相调压器旋钮逆时针调到底,并将MEL-13中“转矩控制”和“转速控制
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- 电机 及其 运动 控制 实验 报告 北京科技大学
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