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：

P N =185W ，U N =220V ，I N =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r a 、e κ、T κ。

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r a 。

2．保持U f=U fN=220V，分别测取U a =220V及U a＝110V的机械特性n=f(T)。3．保持U f=U fN=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

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=3

13

2a a a R R R ++。

表中Ra=（R a1+R a2+R a3）/3; R aref =Ra*a ref θ++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：

R aref =Ra

a

ref θθ++235235

式中R aref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω） R a ——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

I S：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，R f置最小值，R2逆时针调到底，使U R3R4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U a＝U N＝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R f，使n=1600r/min，I a＝I aN，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、I a，并填入表中。

U f=U fN=220V Ua=U N=220V

e．调节直流稳压电源，使U a=0.5U N=110V，重复上述实验步骤，记录空载到额定负载的T、n、I a，并填入表中

U f=U fN=220V Ua=0.5U N=110V

3．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I f＝I fN不变，调节直流稳压电源（或R1阻值）使U a从U N值逐渐减小，记录电机的n、U a、I a并填入表中。

U f=U fN=220V T=0.8N・m

使电动机和测功机脱开，仍保持I f＝I fN，在电机空载状态，调节直流稳压电源（或R1阻值），使U a从U N逐渐减小，记录电动机的n、U a、I a并填入表6-5中。

U f=U fN=220V T=0N・m

3．测空载始动电压

操作前先把R1置最小值，R f置最小值，R2顺时针调到底，使U R2R3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U f=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U a。

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

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=T em

I a

=0.992；

Ke= Ce*φ=E a

n ≈Kt

9.55

=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。

=7.17V；根据表格可得：始动电压Ua0=7.15+7.19

2

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：

,根据实验图像可机械特性在图像中表现为一簇斜线，斜率k=R a

K e K t

得堵转转矩T k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：