機(jī)電傳動(dòng)與控制指導(dǎo)書

1、機(jī)電傳動(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一：直流電機(jī)電樞繞組直流電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、學(xué)習(xí)電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求與安全操作注意事項(xiàng)。2、認(rèn)識(shí)在直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)中所用的電機(jī)、儀表、變阻器等組件及使用方法。 二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 1、了解DD01電源控制屏中的電樞電源、勵(lì)磁電源、校正直流測(cè)功機(jī)、變阻器、多量程直流電壓表、電流表及直流電動(dòng)機(jī)的使用方法。 2、用伏安法測(cè)直流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的電樞繞組的冷態(tài)電阻。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及控制屏上掛件排列順序1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 序 號(hào)型 號(hào)名 稱數(shù) 量1DD03導(dǎo)軌、測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表1 臺(tái)2DJ23校正直流測(cè)功機(jī)1 臺(tái)3DJ15直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)1 臺(tái)4D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表2

2、 件5D42三相可調(diào)電阻器1 件6D44可調(diào)電阻器、電容器1 件7D51波形測(cè)試及開關(guān)板1 件2、控制屏上掛件排列順序 D31、D42、D51、D31、D44 四、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明及操作步驟 1、由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員介紹DDSZ-1型電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置各面板布置及使用方法，講解電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求，安全操作和注意事項(xiàng)。2、用伏安法測(cè)電樞的直流電阻 圖2-1 測(cè)電樞繞組直流電阻接線圖 （1）按圖2-1接線，電阻R用D44上1800和180串聯(lián)共1980阻值并調(diào)至最大。A表選用D31上的直流安培表。開關(guān)S選用D51掛箱上的雙刀雙擲開關(guān)。 （2）經(jīng)檢查無(wú)誤后接通電樞電源，并調(diào)至220V。調(diào)節(jié)R使電樞電流達(dá)到0.

3、2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，測(cè)量無(wú)法進(jìn)行；如果此時(shí)電流太小，可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差），迅速測(cè)取電機(jī)電樞兩端電壓U和電流I。將電機(jī)轉(zhuǎn)子分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二周，同樣測(cè)取U、I三組數(shù)據(jù)列于表2-1中。 （3）增大R使電流分別達(dá)到0.15A和0.1A，用同樣方法測(cè)取六組數(shù)據(jù)列于表1-1中。 取三次測(cè)量的平均值作為實(shí)際冷態(tài)電阻值表1-1 室溫 序號(hào)U（V）I（A）R（ 平均）（）Ra（）1Ra11=Ra1=Ra12=Ra13=2Ra21=Ra2=Ra22=Ra23=3Ra31=Ra3=Ra32=Ra33=表中： ， ， 五、注意事項(xiàng) 1、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，須將勵(lì)磁

4、回路串聯(lián)的電阻Rf1調(diào)至最小，先接通勵(lì)磁電源,使勵(lì)磁電流最大,同時(shí)必須將電樞串聯(lián)起動(dòng)電阻R1調(diào)至最大,然后方可接通電樞電源。使電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)。起動(dòng)后，將起動(dòng)電阻R1調(diào)至零，使電機(jī)正常工作。 2、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵(lì)磁電源。同時(shí)必須將電樞串聯(lián)的起動(dòng)電阻R1調(diào)回到最大值，勵(lì)磁回路串聯(lián)的電阻Rf1調(diào)回到最小值。給下次起動(dòng)作好準(zhǔn)備。 3、測(cè)量前注意儀表的量程、極性及其接法，是否符合要求。 實(shí)驗(yàn)二： 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)與調(diào)速一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速的方法。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1、異步電動(dòng)機(jī)有哪些起動(dòng)方法和起動(dòng)技術(shù)指標(biāo)。 2、異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。三、實(shí)驗(yàn)

5、項(xiàng)目 1、直接起動(dòng) 2、星形三角形(Y-)換接起動(dòng)。四、實(shí)驗(yàn)方法1、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備表2-1序 號(hào)型 號(hào)名 稱數(shù) 量1DD03導(dǎo)軌、測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表1件2DJ16三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)1件3DJ23校正直流測(cè)功機(jī)1件4D31直流電壓、毫安、安培表1件5D32數(shù)/模交流電流表1件6D33數(shù)/模交流電壓表1件7D43三相可調(diào)電抗器（可選）1件8D51波形測(cè)試及開關(guān)板1件9DJ17-1起動(dòng)與調(diào)速電阻箱1件 2、屏上掛件排列順序 D33、D32、D51、D31、D43 3、三相鼠籠式異步電機(jī)直接起動(dòng)試驗(yàn)圖2-1 異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng) (1) 按圖2-1接線。電機(jī)繞組為接法。異步電動(dòng)機(jī)直接與測(cè)速發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接，不

6、聯(lián)接校正直流測(cè)功機(jī)DJ23。電流表用D32上的指針表。 (2) 把交流調(diào)壓器退到零位，開啟鑰匙開關(guān)，按下“啟動(dòng)”按鈕，接通三相交流電源。 (3) 調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓達(dá)電機(jī)額定電壓220伏，使電機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，(如電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不符合要求需調(diào)整相序時(shí)，必須按下“停止”按鈕，切斷三相交流電源)。 (4)再按下“停止”按鈕，斷開三相交流電源，待電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)后，按下“啟動(dòng)”按鈕，接通三相交流電源，使電機(jī)全壓起動(dòng)，觀察電機(jī)起動(dòng)瞬間電流值(按指針式電流表偏轉(zhuǎn)的最大位置所對(duì)應(yīng)的讀數(shù)值定性計(jì)量)。4、星形三角形(Y-)起動(dòng) 圖2-2 三相鼠籠式異步電機(jī)星形三角形起動(dòng) (1) 按圖2-2接線。線接好后把調(diào)壓器退

7、到零位。 (2) 三刀雙擲開關(guān)合向右邊(Y接法)。合上電源開關(guān)，逐漸調(diào)節(jié)調(diào)壓器使升壓至電機(jī)額定電壓220伏，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，然后斷開電源開關(guān)，待電機(jī)停轉(zhuǎn)。 (3) 合上電源開關(guān)，觀察起動(dòng)瞬間電流，然后把S合向左邊，使電機(jī)()正常運(yùn)行，整個(gè)起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。觀察起動(dòng)瞬間電流表的顯示值以與其它起動(dòng)方法作定性比較。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、比較異步電動(dòng)機(jī)不同起動(dòng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 2、由起動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)求下述兩種情況下的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： (1) 外施額定電壓UN。(直接法起動(dòng)) (2) 外施電壓為 。(Y-起動(dòng)) 3、線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入電阻對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。六、思考題 1、起動(dòng)電流和外施電壓成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和

8、外施電壓的平方成正比在什么情況下才能成立？ 2、起動(dòng)時(shí)的實(shí)際情況和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？實(shí)驗(yàn)三：三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過(guò)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路的接線，掌握由電路原理圖接成實(shí)際操作電路的方法。 2、掌握三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理和方法。 3、掌握手動(dòng)控制正反轉(zhuǎn)控制、接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的不同接法，并熟悉在操作過(guò)程中有哪些不同之處。 二、選用組件 1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序 號(hào)型 號(hào)名 稱數(shù) 量1WDJ24三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)(/220V)1件2D61繼電接觸控制掛箱（一）1件 2、屏上掛件排列順序：D61 三、實(shí)驗(yàn)方法1、倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路：

9、(1) 旋轉(zhuǎn)控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕將三相調(diào)壓電源U、V、W輸出線電壓調(diào)到220V，按下“停止”按鈕切斷交流電源。(2) 按圖3-1接線。圖中Q1（用以模擬倒順開關(guān)）、FU1 、FU2、FU3選用D62掛件（由于本實(shí)驗(yàn)室中未購(gòu)買D62模塊，本部分可不用接入電路中），電機(jī)選用WDJ24（/220V）。(3) 啟動(dòng)電源后，把開關(guān)Q1合向“左合”位置，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向。(4) 運(yùn)轉(zhuǎn)半分鐘后，把開關(guān)Q1合向“斷開”位置后，再扳向“右合”位置，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向。圖3-1 倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路2、接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路：(1) 按下“停止”按鈕切斷交流電源。按圖3-2接線。圖中SB1、SB2、SB3、KM1、KM

10、2、FR1選用D61掛件，Q1、FU1、FU2 、FU3、FU4選用D62掛件（由于本實(shí)驗(yàn)室中未購(gòu)買D62模塊，本部分可不用接入電路中），電機(jī)選用WDJ24（/220V）。經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無(wú)誤后，按下“啟動(dòng)”按鈕通電操作。(2) 合上電源開關(guān)Q1，接通220V三相交流電源。(3) 按下SB1，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)向、接觸器自鎖和聯(lián)鎖觸點(diǎn)的吸斷情況。(4) 按下SB3，觀察并記錄M運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、接觸器各觸點(diǎn)的吸斷情況。(5) 再按下SB2，觀察并記錄M的轉(zhuǎn)向、接觸器自鎖和聯(lián)鎖觸點(diǎn)的吸斷情況。圖3-2 接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路四、討論題 1、在圖3-1中，欲使電機(jī)反轉(zhuǎn)為什么要把手柄扳到“停止”使電動(dòng)機(jī)

11、M停轉(zhuǎn)后，才能扳向“反轉(zhuǎn)”使之反轉(zhuǎn)，若直接扳至“反轉(zhuǎn)”會(huì)造成什么后果？2、接觸器和按鈕的聯(lián)鎖觸點(diǎn)在繼電接觸控制中起到什么作用？實(shí)驗(yàn)四：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn) 步進(jìn)電機(jī)使用說(shuō)明：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電機(jī)，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種重要的執(zhí)行元件，它是將電脈沖信號(hào)變換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，其角位移量與輸入電脈沖數(shù)成正比；其轉(zhuǎn)速與電脈沖的頻率成正比。在負(fù)載能力范圍內(nèi)，這些關(guān)系將不受電源電壓、負(fù)載、環(huán)境、溫度等因素的影響，還可在很寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。隨著數(shù)字技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)的控制更加簡(jiǎn)便、靈活和智能化?，F(xiàn)已廣泛用于各種數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)外設(shè)，數(shù)、模變換等

12、數(shù)字控制系統(tǒng)中作為元件。 1、步進(jìn)電機(jī)智能控制箱 本控制箱用以控制步進(jìn)電機(jī)的各種運(yùn)行方式，它的控制功能是由單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)鍵盤的操作和不同的顯示方式來(lái)確定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀況。 本控制箱可適用于三相、四相、五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行方式的控制。 因?qū)嶒?yàn)裝置僅提供三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，故控制箱只提供三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源，面板上也只裝有三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組接口。（1）面板示意圖 （2）技術(shù)指標(biāo) 功 能：能實(shí)現(xiàn)單步運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行和預(yù)置數(shù)運(yùn)行；能實(shí)現(xiàn)單拍、雙拍及電機(jī)的可逆運(yùn)行。 電脈沖頻率：5Hz1KHz 工作條件：供電電源 AC220V±10%，50Hz環(huán)境溫度 -540相對(duì)濕度80%

13、重 量：6kg 尺 寸：390×200×230mm3 （3）使用說(shuō)明 1)開啟電源開關(guān)，面板上的三位數(shù)字頻率計(jì)將顯示“000”；由六位LED數(shù)碼管組成的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)顯示器自動(dòng)進(jìn)入“9999888877776666555544443333222211110000”動(dòng)態(tài)自檢過(guò)程，而后停顯在系統(tǒng)的初態(tài)“.3”。 2)控制鍵盤功能說(shuō)明 設(shè)置鍵：手動(dòng)單步運(yùn)行方式和連續(xù)運(yùn)行各方式的選擇。 拍數(shù)鍵：?jiǎn)稳?、雙三拍、三相六拍等運(yùn)行方式的選擇。 相數(shù)鍵：電機(jī)相數(shù)(三相、四相、五相)的選擇。 轉(zhuǎn)向鍵：電機(jī)正、反轉(zhuǎn)選擇。 數(shù)位鍵：預(yù)置步數(shù)的數(shù)據(jù)位設(shè)置。 數(shù)據(jù)鍵：預(yù)置步數(shù)位的數(shù)據(jù)設(shè)置。 執(zhí)行鍵

14、：執(zhí)行當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。 復(fù)位鍵：由于意外原因?qū)е孪到y(tǒng)死機(jī)時(shí)可按此鍵，經(jīng)動(dòng)態(tài)自檢過(guò)程后返回系統(tǒng)初態(tài)。 3)控制系統(tǒng)試運(yùn)行 暫不接步進(jìn)電機(jī)繞組，開啟電源進(jìn)入系統(tǒng)初態(tài)后，即可進(jìn)入試運(yùn)行操作。 a單步操作運(yùn)行：每按一次“執(zhí)行鍵”，完成一拍的運(yùn)行，若連續(xù)按執(zhí)行鍵，狀態(tài)顯示器的末位將依次循環(huán)顯示“BCAB”；由五只LED發(fā)光二極管組成的繞組通電狀態(tài)指示器的B、C、A將依次循環(huán)點(diǎn)亮，以示電脈沖的分配規(guī)律。 b連續(xù)運(yùn)行：按設(shè)置鍵，狀態(tài)顯示器顯示“3000”,稱此狀態(tài)為連續(xù)運(yùn)行的初態(tài).此時(shí),可分別操作“拍數(shù)”、“轉(zhuǎn)向”和“相數(shù)”三個(gè)鍵，以確定步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前所需的運(yùn)行方式。最后按“執(zhí)行”鍵，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。三個(gè)鍵的

15、具體操作如下（注：在狀態(tài)顯示器顯示“3000”狀態(tài)下操作）： a) 按“拍數(shù)”鍵：狀態(tài)顯示器首位數(shù)碼管顯示在“”、“ ”、“ ”之間切換，分別表示三相單拍、三相六拍和三相雙三拍運(yùn)行方式。 b) 按“相數(shù)”鍵：狀態(tài)顯示器的第二位，在“3、4、5”之間切換，分別表示為三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。 c) 按“轉(zhuǎn)向”鍵：狀態(tài)顯示器的首位在“”與“”之間切換，“”表示正轉(zhuǎn)，“”表示反轉(zhuǎn)。 c預(yù)置數(shù)運(yùn)行：設(shè)定“拍數(shù)”、“轉(zhuǎn)向”和“相數(shù)”后，可進(jìn)行預(yù)置數(shù)設(shè)定，其步驟如下： a) 操作“數(shù)位”鍵，可使?fàn)顟B(tài)顯示器逐位顯示“0.”，出現(xiàn)小數(shù)點(diǎn)的位即為選中位。 b）操作“數(shù)據(jù)”鍵，寫入該位所需的數(shù)字。 c）根據(jù)所

16、需的總步數(shù)，分別操作“數(shù)位”和“數(shù)據(jù)”鍵，將總步數(shù)的各位寫入顯示器的相應(yīng)位。至此，預(yù)置數(shù)設(shè)定操作結(jié)束。 d）按“執(zhí)行”鍵，狀態(tài)顯示器作自動(dòng)減1運(yùn)算，直減至0后，自動(dòng)返回連續(xù)運(yùn)行的初態(tài)。 d步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與電脈沖頻率顯示 調(diào)節(jié)面板上的“速度調(diào)節(jié)”電位器旋鈕，即可改變電脈沖的頻率，從而改變了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，由頻率計(jì)顯示出輸入序列脈沖的頻率。 e脈沖波形觀測(cè) 在面板上設(shè)有序列脈沖和步進(jìn)電機(jī)三相繞組驅(qū)動(dòng)電源的脈沖波形觀測(cè)點(diǎn)，分別將各觀測(cè)點(diǎn)接到示波器的輸入端，即可觀測(cè)到相應(yīng)的脈沖波形。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源和電機(jī)工作情況的了解。 2、掌握步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基本特性的測(cè)定

17、方法。 二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1、了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作情況和驅(qū)動(dòng)電源。 2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有哪些基本特性？怎樣測(cè)定？ 三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 1、單步運(yùn)行狀態(tài)2、平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系四、實(shí)驗(yàn)線路及操作步驟1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序 號(hào)型 號(hào)名 稱數(shù) 量備注1D54(BSZ-1)步進(jìn)電機(jī)控制箱1臺(tái)2BSZ-1步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置1臺(tái)3D41三相可調(diào)電阻器1件4D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表1件5DD05測(cè)功圓盤及測(cè)功支架1件2、屏上掛件排列順序 D54、D31、D41 3、基本實(shí)驗(yàn)電路的外部接線 圖4-1表示了基本實(shí)驗(yàn)電路的外部接線。圖4-1 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖4、步進(jìn)電機(jī)組件的使用說(shuō)明及實(shí)驗(yàn)操作步驟(1) 單步運(yùn)行狀態(tài)接通電

18、源，將控制系統(tǒng)設(shè)置于單步運(yùn)行狀態(tài)，或復(fù)位后，按執(zhí)行鍵，步進(jìn)電機(jī)走一步距角，繞組相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)亮，再不斷按執(zhí)行鍵，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子也不斷作步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，電機(jī)作反向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。(2) 角位移和脈沖數(shù)的關(guān)系控制系統(tǒng)接通電源，設(shè)置好預(yù)置步數(shù)，按執(zhí)行鍵，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察并記錄電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度，再重設(shè)置另一置數(shù)值，按執(zhí)行鍵，觀察并記錄電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度于表4-1、表4-2中，并利用公式計(jì)算電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度與實(shí)際值是否一致。表4-1 步數(shù)= 步 序 號(hào)實(shí)際電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度理論電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度表4-2 步數(shù)= 步序 號(hào)實(shí)際電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度理論電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度 (3) 平均轉(zhuǎn)速和脈沖頻率的關(guān)系接通電源，將電機(jī)設(shè)為單三拍連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下。先設(shè)定步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的步數(shù)N，最好為120的整數(shù)倍。利用控制屏上定時(shí)兼報(bào)警記錄儀記錄時(shí)間t（單位：分