《控制电机》实验指导书

《控制电机》实验指导书适用专业: 信息、测控课程代码:8401630总学时:56 总学分: 3.5 编写单位:电气信息学院编写人:李伟审核人:审批人:批准时间:年月日目录实验一直流伺服电动机实验 (1)实验二单相变压器实验 (3)实验三旋转变压器实验 (7)实验四步进电动机实验.................................................................................................注释 (25)主要参考文献 (26)实验一直流伺服电动机实验一、实验目的和任务1、掌握用实验方法测取直流伺服电动机的机械特性；二、实验内容1、测取直流伺服电动机的固有机械特性；2、测取直流伺服电动机的人为机械特性；三、实验仪器、设备及材料1、DZSZ-1型实验装置主控制屏；2、DD03导轨、测速发电机及转速表；3、DJ23校正直流测功机，DJ15直流并励电动机；4、挂件D31（直流电压、毫安电流表）、D41（三相可调电阻器）、D42（三相可调电阻器）、D52-2（智能转矩、转速、输出功率测试），D51（波形测试及开关板）。

四、实验步骤1、直流伺服电动机机械特性测定：电电电电220Vf1f22图1-1 直流伺服电动机接线图1)按图1-1接线，校正直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。

R f1、R f2分别选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。

R1用D41的90Ω与90Ω串联阻值。

R2为发电机的负载电阻，选用D42的900Ω与900Ω变阻器串联，加上D41的90Ω与90Ω串联变阻器4只，阻值最大2160Ω。

当负载电流大于0.4A时用D41的90Ω与90Ω串联变阻器4只，而将D42的900Ω与900Ω变阻器串联部分阻值调到最小并用导线短接。

2)将直流他励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向符合转速表正向旋转的要求。

3)M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，并用导线将其短接。

调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流使其等于校正值100mA。

将测速发电机的转速信号和校正直流测功机的电枢电流引入D52-2，选择功能2，按位/+即可。

调节校正直流测功机的负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电动机达到额定值：U=U N，I=I N，n=n N。

此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。

4)保持U=U N，If=I fN，逐次减小电动机负载。

测取电动机的转速n和电动机输出转矩T2。

共取数据8-9组，记录于表1-1中。

表1-1 U N=220V I fN=_______mA5)调节电枢电源的电压为U=150V。

保持U=150V和I f=I fN不变，逐次减小电动机负载。

测取电动机的转速n和电动机输出转矩T2。

共取8-9组数据记录于表1-2中。

表1-2 U N=150V I fN=_______mA五、实验报告要求1、由表1-1和1-2分别绘出直流伺服电动机的固有和人为机械特性曲线n=f(T2)。

六、思考题1、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？实验二单相变压器实验一、实验目的和任务1、通过空载实验测定变压器的激磁阻抗；2、通过短路实验测定变压器的短路阻抗。

二、实验内容1、空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)；2、短路实验：测取短路特性U k=f(I k)，P k=f(U k)，cosφk=f(U k)。

三、实验仪器、设备及材料1、DZSZ-1型实验装置主控制屏；2、挂件D33（交流电压表）、D32（交流电流表）、D34-3（单三相智能功率、功率因数表）；3、DJK10（三相组式变压器）。

四、实验原理变压器等效电路中的各种电阻、电抗或阻抗如R k、x k、R m、x m等称为变压器的参数，它们对变压器运行能有直接的影响。

知道了变压器的参数后，就可以利用变压器的等效电路来分析和计算其运行性能。

同时，从设计、制造的观点看，合理地选择参数对变压器产品的成本和技术经济性能都有较大的影响。

变压器的参数可以通过空载试验和短路试验来测定。

空载实验用于测定变压器的激磁阻抗。

实验时为安全起见，通常在变压器低压侧加电压，将高压侧开路，然后通过三表（电压、电流、功率表）测得变压器在空载时的原边电压、电流及功率，再通过计算间接求得变压器的激磁阻抗。

短路实验用于测定变压器的短路阻抗。

实验时通常在变压器高压侧加电压，将低压侧直接短路，，然后通过三表（电压、电流、功率表）测得变压器在短路时的原边电压、电流及功率，再通过计算间接求得变压器的短路阻抗。

五、主要技术重点、难点在进行空载实验时，电压表应接在靠近电源侧，而电流表应接在靠近变压器绕组侧，而在进行短路实验时则恰好相反，这样做的目的是为了减小测量误差；六、实验步骤1、空载实验：1)在三相调压交流电源断电的条件下，按图2-1接线。

被测变压器选用三相组式变压器DJK10中的一只作为单相变压器，其额定容量S N=50V A，U1N/U2N=127/31.8，I1N/I2N=0.4/1.6A。

变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。

图2-1 单相变压器空载实验接线图2)选好所有电表量程。

将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。

3)合上交流电源总开关，接通三相交流电源。

调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2U N（U N=31.8V），然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U N的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。

4)测取数据时，U=U N点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组，录于表2-1中。

表2-12、短路实验：1)切断三相调压交流电源，按图2-2接线。

将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

图2-2 单相变压器短路实验接线图2) 选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。

3) 接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1I N （I N =0.4A ）为止，在（0.2～1）I N 范围内测取变压器的U k 、I k 、P k 。

4) 测取数据时，I k =I N 点必须测，共测取数据6-7组记录于表2-2中。

实验时记下周围环境温度（℃）。

表2-2 室温_____ ℃七、实验报告要求1、 给出空载特性曲线和计算激磁参数；1) 绘出空载特性曲线I 0=f (U 0)，P 0=f (U 0)；2) 计算激磁参数：从空载特性曲线上查出对应于U 0= U N 时的I 0和P 0值，并由下面几个式子计算出激磁参数：20I P R m =，00I U Z m =，22m m m R Z X -=。

2、 绘出短路特性曲线和计算短路参数：1) 绘出空载特性曲线I k =f (U k )，P k =f (U k )；2) 计算短路参数：从短路特性曲线上查出对应于I k =I N 时的U k 和P k 值，并由下面几个式子计算出环境温度为θ（℃）时的短路参数：2,kk k I P R =，k k k I U Z =,，2'2''k k k R Z X -=，折算到低压侧为2,K R R k k =，2,KZ Z k k =，2,K X X k k = 。

由于短路电阻R K 随温度变化，因此算出的电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃时的阻值，换算公式为θθ++=5.234755.23475Ck C k R R ，227575k C k C k X R Z += 。

注意，式中234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。

3、 利用空载和短路实验测定的参数，画出实验变压器折算到低压侧的“T ”型等效电路。

八、实验注意事项1、 在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择；2、 短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。

九、思考题1、 变压器的空载和短路实验中电源电压一般加在哪一方较合适？为什么？2、 在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？为什么？实验三旋转变压器实验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、传输角度数据等，也可以作为移相器用。

一、使用说明XSZ-1型旋转变压器实验装置由旋转变压器中频电源和旋转变压器实验仪两部分组成。

(一) 实验仪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；2000Ω绝缘电阻：≥100MΩ精度： 1级2、刻度盘1）本装置将旋转变压器转轴与刻度盘固紧连接，使用时旋转刻度盘手柄即可完成转轴旋转。

2）刻度盘上的分尺有20小格刻度线，每小格为3＇，转角按游标尺读数。

3）将固紧滚花螺母拧松后，便可轻松旋转刻度盘（不允许用力向外拉，以防轴头变形）。

需固定刻度盘时，可旋紧滚花螺母。

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。

(二) 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2、电原理框图如图3-3-1所示。

图3-3-1 中频电源电原理框图3、结构特征 1）前面板214电压表用于指示输出电压 (1) V A 口：0——200V 电压输入 V B 口：0——70V 电压输出 I A 口：0——200mA 电流输入 I B 口：输出电流指示注：波段开关用于上述四口的切换，系统分立取样。

各口可同时使用，波段开关可直接显示切换，此电压表只测量外部信号。

(2) 旋钮顺时针旋转为增大输出幅度，逆时针旋转为减小输出幅度。

二、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）实验设备及挂件排列顺序 1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D56、D51、D42（五）实验方法1、测定正余弦旋转变压器空载时的输出特性图3-3-2 正余弦旋转变压器空载及负载实验接线图1）按图3-3-2接线。