实验十 直流电机调速实验

实验二：直流电机调速系统【实验目的】1、熟悉直流伺服电机调速系统的组成，电动机、电流环和速度环的数学模型；2、了解速度环的建模方法，掌握速度环的设计和实验调试方法，从而从理论与实际的结合上掌握自动控制系统的设计与校正方法。

【实验原理】1、直流伺服电动机系统的工作原理直流电动机具有调速范围宽，起动、制动特性好等优点，至今由直流电动机组成的调速系统仍是变速传动的主要形式，在许多领域获得了十分广泛的应用。

采用PWM 功放的直流电动机调速系统工作原理图如下：它由电流环和速度环两个环路组成，内环路为电流环，由电流控制器、PWM 功放（包括三角波发生器、脉冲调制电路、PWM 信号延迟电路及H 桥式功率电路）、直流电动机以及由霍尔电流传感器测得的电枢电流负反馈电路等组成。

电流环的主要作用是通过调节电枢电流来控制电动机的转矩，改善电动机的工作特性和安全性。

外环路为速度环，由速度控制器、电流环以及永磁直流测速发电机组成。

直流测速发电机与电动机同轴连接，工作时其输出电压与电动机的转速成正比。

直流反馈电压与给定值相比较，差值供给速度控制器。

速度控制器的输出电压与电动机电枢电流负反馈电压比较后，差值加给电流控制器。

电流控制器的输出经过PWM功放后，驱动电动机转动，直至其转速与给定值相等。

2、直流电机调速系统各部分的建模2.1直流伺服电机的建模电动机的微分方程如下：nC E dtdnJM M I C M E dtdI LRI U E fz e aM e aa a ==-=++=这样，电动机的传递函数为： ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-∙++=fz m m a E a m a m M J T s T T C s U s T s T T s n )(11)(2其中，RLT C C JR T a E M m ==,分别为电动机机电时间常数与电磁时间常数，对于本实验：外径Ф=70mm ,额定功率Pn=100W ，额定转速n n =1000rpm ，额定电压30V ，额定电流4.5A ，额定转矩1Nm ，峰值转矩8Nm ，电枢电阻1.7Ω，电枢电感3.7mH ,转动惯量2922Nms ，得ms RLT ms C C JR T a E M m 18.2,6.12====。

直流电动机实验报告电机实验报告课程名称：______电机实验_________指导老师：___ _____成绩：__________________实验名称：_______直流并励电动机___________实验类型：________________同组学生姓名：一、实验目的和要求1.掌握用实验方法测取直流并励电机的工作特性和机械特性。

2.掌握直流并励电机的调速方法。

二、主要仪器设备D17直流并励电动机，测功机，实验工作台三、实验步骤与内容1.记录名牌数据：额定电压220V，额定电流1.1A，额定功率185W，额定转速1600r/min，额定励磁电流 <0.16A特性和机械特性<1> 电动机启动前，将R1最大，Rf调至最小，测功机常规负载旋钮调至零，直流电压调至零，各个测量表均调至最大量程处。

<2> 接通实验电路，将直流电压源调至25伏左右，在电动机转速较慢的情况下，判断其转向是否与测功机上箭头所示方向一致。

若不一致，则将电枢绕组或励磁绕组反接。

<3> 将R1调至零，调节直流电压源旋钮，使U=220V，转速稳定后将测功机转矩调零。

同时调节直流电源旋钮，测功机的加载旋钮和电动机的磁场调节电阻Rf，使U=UN=220V，I=IN=1.1A，n=nN=1600r/min，记录此时励磁电流If，即为额定励磁电流IfN。

<4> 在保持U=UN=220V，If=IfN=0.071A及R1=0不变的条件下，逐次减小电动机的负载，测取电动机输入电流I，转速n和测功机转矩M，其中必要测量额定点和空载点。

<5> 根据公式 P2=0.105*n*M2，P1=U*I η= P2/ P1*100% Ia=I-IfN, 计算出Ia、P2、η4.调速特性（1）改变电枢端电压的调速<1> 直流电动机启动后，将电枢调节电阻R1调至0，同时调节测功机、直流电源及电阻Rf，使U=UN=220V，M2=500mN.m，If=IfN=0.071A<2> 保持此时的M2和If=IfN，逐次增加R1的阻值,即降低电枢两端的电压Ua，测取Ua，n, I （2）改变励磁电流的调速<1> 直流电动机启动后，将电阻R1和Rf调至0，同时调节测功机、直流电源，使电动机U=UN=220V，M2=500mN.m。

小直流电机调速实验报告【前言】小直流电机调速是电动机控制的基础，也是电力电子技术中的一个重要实验项目，本实验通过对小直流电动机调速系统的搭建和调试，了解电力电子技术在电动机控制中的应用，提高学生对电动机控制的认识和理解。

【实验目的】1. 熟悉小直流电动机的电路结构和性能特点；2. 掌握控制小直流电机转速的方法；3. 学会使用单相可控硅控制直流电机；4. 掌握直流电动机调速原理及其控制策略；5. 了解直流电动机调速系统的工作流程和控制方法。

1. 小直流电机2. 可控硅触发电路3. 脉冲宽度调制器(PWM)模块4. 直流电源5. 数字万用表小直流电动机调速的基本原理是通过改变电动机的电压和电流来改变转速，实现精度调速。

当调整电动机电源的电压时，电动机转速会相应地变化。

可控硅是被广泛应用的电力半导体器件之一，使用可控硅控制电动机启动和停止，可以实现对电动机的精确控制。

触发电路通过贝尔定律、黎曼和华氏定理结合可控硅的工作原理将正弦波信号转换成脉冲波信号，从而使可控硅转导角度和电流变化。

PWM模块控制可控硅导通时间，间断时间和工作周期，从而实现电机转速的精确调节。

1. 搭建电路：将可控硅触发电路和小直流电动机连接到直流电源上；2. 打开电源开关，将电压调节到合适的值；3. 启动可控硅触发电路，使电机开始运转；4. 使用数字万用表，测量电机运转的转速，记录结果；5. 按照实验要求，改变PWM模块的各种参数，观察电动机转速的变化；6. 记录实验过程和结果，写出实验报告。

【实验结果与分析】通过实验，成功地搭建了小直流电动机调速系统，实现了对电机的转速精确控制。

在调节可控硅导通角度的过程中，电机转速随着导通角度的变化而发生变化，证明控制电机转速的方法是可行的。

在调节PWM模块参数的过程中，也可以看到电机转速的变化。

实验结果表明，小直流电动机调速采用可控硅和PWM模块控制，可以实现高精度、高效率的电机转速调节。

【结论】【改进方向】本实验中使用的是单相可控硅，受限于控制系统的复杂度和硬件成本，只能实现单向控制，控制效果相对较差。

直流电机转速控制实验报告自动控制原理实验实验报告直流电机转速控制设计一、实验目的1、了解直流电机转速测量与控制的基本原理。

2、掌握LabVIEW图形化编程方法，编写直流电机转速控制系统程序。

3、熟悉PID参数对系统性能的影响，通过PID参数调整掌握PID控制原理。

二、实验设备与器件计算机、NI ELVIS II多功能虚拟仪器综合实验平台、LabVIEW软件、万用表、12V直流电机、光电管，电阻、导线。

三、实验原理直流电机转速测量与控制系统的基本原理是：通过调节直流电机的输入电压大小调节电机转速；利用光电管将电机转速转换为一定周期的光电脉冲、采样脉冲信号，获取脉冲周期。

将脉冲的周期变换为脉冲频率，再将脉冲频率换算为电机转速；比较电机的测量转速与设定转速，将转速偏差信号送入PID控制器，由PID 控制器输出控制电压，通可变电源输出作为直流电机的输入电压，实现电机转速的控制。

四、实验过程（1）在实验板上搭建出电机转速光电检测电路将光电管、直流电机安装在实验板上的合适位置，使得直流电机的圆片恰好在光电管之中，用导线将光电管与相应阻值的电阻相连，并将电路与相应的接口相连，连接好的电路图如下。

（2）编写程序，实现PID控制SP为期望转速输出，是用户通过转盘输入期望的转速；PV为实际测量得到的电机转速，通过光电开关测量马达转速可以得到；MV为PID输出控制电压，将其接到“模拟DBL”模块，实现控制电源产生所需的直流电机控制电压。

通过不断地检测马达转速与期望值对比产生偏差，通过PID控制器产生控制信号，实现对直流电机转速的控制。

编写的程序如下图所示五、调试过程及结果PID参数调整如下时，系统出现了振荡现象，导致了系统的不稳定。

于是将参数kc调小，调整后的参数如下：系统出现了一定程度的超调，不满足实际的应用。

继续将Ti参数调大，并加入移位寄存器，对转速测量值取滑动平均，得到较为理想的系统输出。

-全文完-。

小直流电机调速实验小直流电机调速实验一、实验目的1、掌握直流电机的驱动原理2、了解直流电机调速的方法二、实验内容１、用0832D/A转换电路的输出经放大后驱动直流电机。

２、编制程序，改变0832输出经放大后的电压信号来控制电机转速。

三、实验接线图图6-8四、实验步骤1、0832的片选信号CS5连到译码输出FF80H。

2、连JX2→JX0。

3、0832输出AOUT连DJ插孔。

4、在“P.”状态下，按SCAL键，再输入1590后，按EXEC键。

5、观察直流电机的转速。

五、实验程序清单CODE SEGMENT ;DJ.ASM 0-->5vASSUME CS: CODEDAPORT EQU 0FF80hPA EQU 0FF20H ;字位口PB EQU 0FF21H ;字形口PC EQU 0FF22H ;键入口ORG 1590HSTART: JMP START0BUF DB ?,?,?,?,?,?data1:db0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,88h,83h,0 c6h,0a1hdb 86h,8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8FH,0F1H START0: call buf1DACON0: MOV AL,00HDACON1: MOV DX,DAPORTOUT DX,ALpush axcall convMOV CX,0010HDISCON: PUSH CXcall dispPOP CXLOOP DISCONpop axINC ALCMP AL,00HJNZ DACON1MOV AL,0FFHDACON2: MOV DX,DAPORTOUT DX,ALpush axcall convMOV CX,0010HDISCON2: PUSH CXcall dispPOP CXLOOP DISCON2pop axDEC ALCMP AL,0FFHJNZ DACON2JMP DACON0CONV: MOV AH,ALAND AL,0FHMOV BX,OFFSET BUFMOV [BX+5],ALMOV AL,AHAND AL,0F0HMOV CL,04HSHR AL,CLMOV [BX+4],ALRETDISP: MOV AL,0FFH ;00HMOV DX,PAOUT DX,ALMOV CL,0DFH ;20H;显示子程序 ,5ms MOV BX,OFFSET BUFDIS1: MOV AL,[BX]MOV AH,00HPUSH BXMOV BX,OFFSET DATA1ADD BX,AXMOV AL,[BX]POP BXMOV DX,PBOUT DX,ALMOV AL,CLMOV DX,PAOUT DX,ALPUSH CXDIS2: MOV CX,00A0H DELAY: LOOP DELAY POP CXCMP CL,0FEH ;01H JZ LX1INC BXROR CL,1 ;SHR CL,1 JMP DIS1LX1: MOV AL,0FFH MOV DX,PBOUT DX,ALRETBUF1: MOV BUF,0DH MOV BUF+1,19H MOV BUF+2,17H MOV BUF+3,17H MOV BUF+4,00H MOV BUF+5,00H RETDELY: PUSH CXDEL2: PUSH CXDEL3: PUSH CX LOOP $ POP CXLOOP DEL3POP CXLOOP DEL2POP CXLOOP DELYRETCODE ENDSEND START。

一、实训目的电动机的调速是电气工程中的重要内容，它涉及到电动机的运行效率、控制性能以及系统的稳定性等多个方面。

本次实训旨在通过实际操作，使学生了解和掌握电动机调速的基本原理、方法及其在实际应用中的重要性。

通过本次实训，学生应达到以下目标：1. 理解电动机调速的基本原理和常用方法。

2. 掌握电动机调速系统的安装、调试和运行维护。

3. 培养学生实际操作能力和解决实际问题的能力。

4. 提高学生对电气工程实际应用的兴趣。

二、实训内容1. 电动机调速基本原理（1）直流电动机调速原理：通过改变直流电动机的电压、电枢电流或磁通来实现调速。

（2）异步电动机调速原理：通过改变异步电动机的供电频率、转差率或极数来实现调速。

（3）同步电动机调速原理：通过改变同步电动机的励磁电流或负载来实现调速。

2. 电动机调速方法（1）直流电动机调速：串励调速、并励调速、复励调速。

（2）异步电动机调速：变极调速、变频调速、串级调速。

（3）同步电动机调速：变频调速、变极调速。

3. 电动机调速系统（1）直流电动机调速系统：包括直流电动机、调速器、控制器等。

（2）异步电动机调速系统：包括异步电动机、变频器、控制器等。

（3）同步电动机调速系统：包括同步电动机、变频器、控制器等。

4. 电动机调速系统的安装、调试和运行维护（1）电动机调速系统的安装：按照设计图纸进行安装，确保各部件连接牢固。

（2）电动机调速系统的调试：调整系统参数，使系统达到最佳工作状态。

（3）电动机调速系统的运行维护：定期检查系统运行情况，及时处理故障。

三、实训过程1. 准备阶段（1）收集相关资料，了解电动机调速的基本原理和方法。

（2）熟悉实训设备，包括电动机、调速器、控制器等。

（3）制定实训计划，明确实训步骤和注意事项。

2. 实训实施（1）按照实训计划，进行电动机调速系统的安装。

（2）根据设计要求，进行系统参数的调试。

（3）观察系统运行情况，记录数据。

（4）分析数据，找出问题，并进行改进。

直流调速系统基础实验指导10.1 直流调速控制系统参数和环节特性的性能测试10.1.1 晶闸管（SCR）直流调速系统参数和环节特性的测试一、实验目的1.熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。

2.掌握晶闸管直流调速系统的参数测试及反馈环节测定方法和测试条件。

3.学会利用晶闸管直流调速系统中某些环节的现行现象，测定整流装置及测速发电机的特性。

4.了解和掌握晶闸管全控桥直流调速系统装置和各单元环节特性，在环节模型结构正确的情况下测区模型参数，从而得到完全正确的系统数学模型，为计算和校正复杂系统结构与参数做好准备，为进一步分析和调试双闭环系统提供试验参数。

二、实验内容1.测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻 R。

2.测定晶闸管直流调速系统主电路总电感 L。

3.测定直流电动机 - 发电机 - 测速发电机飞轮惯量 GD2。

4.测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数 T d。

5.测定直流发电机电动是常数C e和转矩常数 C T。

6.测定晶闸管直流调速系统几点时间常数 T m。

7.测定晶闸管触发及整流装置特性 U d =ƒ(U ct)。

8.测定测数发电机特性 U TG =ƒ(n)。

三、实验设备1.晶闸管直流调速系统装置2.直流发电机 - 直流电动机 - 测速发电机组3.三项1:1隔离变压器，三相调压器及平波电抗器4.直流电压表5.直流电流表6.双踪慢扫描示波器7.滑动变阻器8.万用表四、实验系统组成和工作原理晶闸管直流调速系统实验装置由三相调压器、三相1:1整流变压器、晶闸管整流调速装置，平波电抗器和电动机-发电机等组成。

本实验中，整流装置的主电路为三相桥式，采用三相1:1隔离变压器为安全装置。

控制回路直接由给定电压U g为触发器的移相控制电压U ct。

改变U g的大小可改变控制角α，从而获得可调的直流电压和转换，满足实验要求。

其系统原理图如图10.1.1所示。

五、实验方法1.电枢回路总电阻R的测定电枢回路的总电阻R是环节结构模型中预知的参数，包括电动机电枢电阻Ra,平波电抗器的电流电阻R L和整流装置的内阻R n，即为能准备测出晶闸管整流装置的电源内阻，通常采用伏安比较法来测定电阻。

一、实验目的1. 理解电机调速控制系统的基本原理和结构。

2. 掌握电机调速控制系统的设计方法和步骤。

3. 熟悉电机调速控制系统的调试与优化方法。

4. 提高实际操作能力和分析解决问题的能力。

二、实验原理电机调速控制系统是利用电力电子技术、微电子技术和计算机技术实现电机转速的精确控制。

常见的调速方式有直流调速、交流调速和变频调速等。

本实验以直流调速系统为例，通过PWM（脉宽调制）技术实现对直流电机的调速。

三、实验内容1. 实验器材- 直流电机- 电机驱动器- PWM控制器- 测速传感器- 电脑- 数据采集卡2. 实验步骤（1）搭建实验电路：将直流电机、电机驱动器、PWM控制器、测速传感器和数据采集卡连接起来，形成电机调速控制系统。

（2）编写程序：利用编程软件编写PWM控制器程序，实现对电机转速的控制。

（3）调试系统：通过调整PWM控制器的占空比，观察电机转速的变化，直至达到预期转速。

（4）采集数据：利用数据采集卡采集电机转速、电流等数据，进行分析和处理。

（5）优化系统：根据实验结果，调整PWM控制器的参数，优化电机调速控制系统。

四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功搭建了电机调速控制系统，并实现了对直流电机的精确调速。

2. 数据分析（1）电机转速与PWM占空比的关系：实验结果表明，电机转速与PWM占空比呈线性关系。

当占空比增大时，电机转速提高；当占空比减小时，电机转速降低。

（2）电机电流与PWM占空比的关系：实验结果表明，电机电流与PWM占空比呈非线性关系。

当占空比增大时，电机电流先增大后减小；当占空比减小时，电机电流先减小后增大。

（3）电机转速与负载的关系：实验结果表明，电机转速与负载呈非线性关系。

当负载增大时，电机转速降低；当负载减小时，电机转速提高。

五、实验总结1. 本实验成功搭建了电机调速控制系统，并实现了对直流电机的精确调速。

2. 通过实验，掌握了电机调速控制系统的基本原理和设计方法。

电机学实验一直流电机实验1实验目的: 理解掌握直流机发电、电动工作特性。

2实验电路:图 1 直流电机实验系统结构图3 实验内容与步骤3.1系统基本连接与参数调节--由教师完成:（1）连接电路实线部分。

直流机按正转接线, 交流机按反转接线。

（2）电流调节器调最大Uc为1V。

调电流反馈: Ui/Ia=2V/0.5A。

（3）直流稳压源限流值调到1.5A。

3.2直流机发电实验--交流机作同步恒速运行, 驱动直流机发电, 电流闭环控制整流调压器吸收其电流。

3.2.1实验准备(1) 完成直流机电枢回路、励磁回路连接, 励磁开关Kf断开, RA.RB置最大。

（2）整流器：Uct只接电流调节器输出Uc！Ublf断开, 整流器先关闭。

（3）交流机RC调最大。

直流稳压源断开Kz, 通电调到Uz=15V。

（4）实验台通电。

（5）给定电路置“负”, 并调输出0V。

--注：电流调节器的运放“反相”, 故给定为负, 反馈为正3.2.2 启动交流机（1）接通主电路。

（2）减RC起动交流机反转到~1000rpm, 接通直流稳压源Kz, RC回最大。

使交流机进入同步恒速（1500rpm）运行, 驱动直流机发电。

3.2.3直流发电机空载Uf-E特性（即if -φ磁化特性）实验断Kf使Uf=0, 测量记录对应的直流机剩磁发电电势E(｜Ua｜)。

接通Kf后调RA+RB使Uf= 90, 160, 220V。

测量记录E。

3.2.4 直流发电机负载特性实验--用电流闭环恒定吸收直流机发电电流, 并转为交流功率送电网。

（1）调RA+RB保持励磁Uf=220V。

（2）测Ud应为负！(否则查改直流机电枢接线)。

整流器Ubf接通, 允许其工作。

（3）加负载: 用负给定电位器调-Ui*到Ia=（0）, 0.3, 0.6A, 测量记录Ia、Ua。

*(4) 可用RA+RB降Uf=200V, 测量记录Ia、Ua—观察电流环恒流效果。

(5) 停车：先用-Ui*减Ia到0, 再断开Kz, 电机停车后断主电路。

设计要求：1、能实现调速系统的启动、运行和停止三种状态。

驱动设备上的运行指示灯。

2、电机的启动必须采取相应的控制措施限制启动电流过大的问题。

3、正确显示电机电枢电流和电机转速。

往相应的变量存储器写数据，就能自动在TD200文本显示器上正确显示。

4、保护功能实现：确保转速不超过1600 rad/min,电流不超过额定电流值（额定功率为3KW）。

5、实现开环控制，确保直流电机转速为1500 rad/min。

6、实现闭环控制，采用PID算法控制，在负载增加的情况下(同步发电机励磁电源投入），能保持速度稳定。

7、给出相关算法的推导公式，并分析该控制系统的的性能。

通过使用以西门子S7—224XPcn为核心的PLC，进行程序设计，控制D/A模块的输出量，通过改变输出量调节给定电压,从而实现控制直流电机的转速。

对电力系统发电机进行模拟调速，保护。

采用可编程控制器实现电力系统自动化调整，对直流电机的过流保护,过转速自动减速,故障警报，自动加速，自动减速，自动关机等一列功能。

并且把以往学到的知识跟实际联系起来，温故而知新。

以西门子S7—224XP cn PLC为核心,通过采集直流电机电枢电流和电机转速，然后进行PID控制运算，再通过D/A输出0~10V控制电压控制整流模块，改变D/A的输出就可以控制直流电机电枢电压,最终能达到控制转速的目的。

系统原理图和个控制部件说明书见附件。

2.2调速系统原理图首先对于自动加速和减速我们利用了闪烁电路实现自动部分的功能，再利用S和R来限制自动功能的启动和停止。

比如机组启动后自动加速,到达1500R/MIN后停止，若电机转速到1600R/MIN则启动自动减速，到1500R/MIN停止。

从而实现加速和减速功能。

保护方面若超过我们设定值则给定电压为0，机组停止运作。

关机时也会启动自动减速，让机组从高速转动慢慢减速，防止关机快速停止转动减低机器工作寿命附录：。

电机调速实验报告电机调速实验报告引言：电机调速是现代工业中常见的控制技术，它在各种机械设备中起着至关重要的作用。

本实验旨在通过对电机调速实验的研究，深入了解电机调速的原理和方法，并通过实际操作验证其有效性。

一、实验目的本实验的主要目的是研究电机调速的原理和方法，通过实际操作验证电机调速的效果。

具体目标如下：1. 了解电机调速的基本原理和分类；2. 掌握电机调速的常用方法和技术；3. 进行电机调速实验，验证调速效果；4. 分析实验结果，总结电机调速的优缺点。

二、实验原理1. 电机调速的基本原理电机调速是通过改变电机输入电压、电流或频率等参数，来调整电机的转速。

根据电机调速的原理，可以将电机调速方法分为电压调速、电流调速、频率调速和转子电阻调速等。

2. 电机调速的分类根据电机调速的分类，可以将其分为感应电动机调速、直流电动机调速和步进电动机调速等。

每种调速方法都有其适用的场景和优缺点。

三、实验步骤1. 准备工作在实验开始前，需要准备好实验所需的设备和材料，包括电机、电源、电压表、电流表等。

2. 实验操作（1）连接电路将电源与电机连接，并通过电压表和电流表测量电机的输入电压和电流。

（2）调整电压通过调节电源的输出电压，改变电机的输入电压，观察电机的转速变化。

（3）调整电流通过调节电源的输出电流，改变电机的输入电流，观察电机的转速变化。

（4）调整频率通过调节电源的输出频率，改变电机的输入频率，观察电机的转速变化。

（5）调整转子电阻通过改变电机转子电阻的大小，来调整电机的转速，观察电机的转速变化。

四、实验结果与分析通过实验操作，我们观察到电机调速的效果。

在调整电压、电流、频率和转子电阻的过程中，电机的转速发生了相应的变化。

通过分析实验结果，我们可以得出以下结论：1. 电压调速：电压的增加会提高电机的转速，但过高的电压可能会损坏电机。

2. 电流调速：电流的增加会提高电机的转速，但过高的电流可能会导致电机过载。

直流电机认识实验工作特性与调速性能的测定【实验目的】1、动手操作并熟悉直流电动机的启动方法、调速方法和改变转向的方法。

2、学习用实验方法求取直流电动机的工作特性。

【实验原理图】【实验步骤】1、按电路图接线，经实验指导老师检查无误后，合上励磁电源开关K1（直流励磁开关）观察电流表指示后，作启动准备。

2、降压起动：将R1（启动电阻箱）调到电阻最小位置。

首先电枢电源调压器旋到零位，打开电源开关，缓慢调节旋钮，观察记录电机起动时电流表读数。

3、电枢串电阻起动：将R1调到最大位置，合上电枢电源开关，升压起动到220V，断开电源，电动机停稳后，直接合上电枢电源开关，电机起动时观察记录电流表读数。

比较2、3的起动电流冲击情况。

4、操作电机正、反转方法。

（1）按照步骤“3”将电机起动后，记录此时电机的转向。

（2）将电枢电压换接，再按步骤“3”起动。

观察记录此时电机转向。

（3）将励磁电压换接，再按步骤“3”起动，观察记录此时电机转向。

5、操作电机调速方法（1）将电机起动后，改变电驱电压测取转速变化。

（2）将电压调到额定值220V后，改变R1大小，测取转速的变化。

（3）改变励磁电阻（滑线变阻器）记录励磁电流变化测取转速的变化。

6、测取电机工作特性（机械特性）（1）将电枢电源与励磁电源并在同一控制开关上。

（2）将负载接到发电机电枢两端并将发电机励磁绕组接上电源。

（3）起动电机后，调节R1使空载转速n0等于1500转/分。

（4）加电阻负载记录以下数据（5）逐渐减去负载电阻大小到空载后，将电枢电压从220V调到180V，重复（4）的操作，并记录同样的数据（6）切断电源，实验结束【实验报告】1、写出每一步骤出现的电流、转速变化情况，并用所学理论说明现象原因。

2、绘制（4）、（5）、（6）测取的数据所对应的特性曲线。

3、总结实验的收获、体会。

【思考题】1、为什么增加电流与电动机同轴的直流发电机所带负载电阻，直流电动机电枢电流会增大？2、直流电动机转矩特性为什么是一条直线？它是否通过原点？。

实验三直流电动机一、实验目的1、掌握用实验方法测取直流电动机的工作特性和机械特性。

2、掌握直流电动机的调速方法二、预习要点1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性？2、直流电动机的调速原理是什么？三、实验内容1、直流并励电动机的工作特性和机械特性保持Ｕ＝ＵＮ和I f=I fN不变，测取n=f（I a）及n=f（M2）。

2、直流并励电动机的调速特性（1）改变电枢电压调速保持U=U N，I f=I fN为常值，M2=常值，测取n=f（U a）。

（2）改变励磁电流调速保持U=U N，M2=常值，R1=0，测取n=f（I f）。

3、直流串励电动机要求同学们自己设计实验线路，拟定实验步骤，测量直流串励电动机的工作特性和机械特性。

四、实验线路及实验步骤1、并励电动机的工作特性和机械特性实验线路如图1—5所示。

电动机选用MO3-A直流并励电动机，测功机作为电动机负载，起动电机之前首先将转矩调节旋钮（在NMEL-13H实验箱面板下方）调到最小（电机负载为零）。

转矩表和转速表在NMEL-13H实验箱上，电源使用NMEL-180电枢电源。

按照实验一方法起动直流电动机，其转向从测功机端观察为逆时针方向。

将电枢调节电阻R1调至零，调节直流电源调节旋钮，将直流电源输出幅值调到220V，之后同时调节测功机的加载旋钮，磁场调节电阻R f，使电动机的参量达到额定值（U=U N，I=I N，n=n N）。

此时的励磁电流即为额定电流I fN，在保持U=U N 和I f=I fN不变的条件下，逐渐减小电动机的负载，即将测功机的加载旋钮沿顺时针方向旋转到零。

测取电动机输入电流I，转速n和测功机的转矩M，共测取6～7组数据，记录于表1—6中。

图1—5 直流并励电动机接线图表中Ra对应于环境温度0℃时电动机电枢回路的总电阻，可由实验室给出。

调整特性2、并励电动机的调速特性（1）改变电枢端电压的调速直流电动机起动后，将电阻R1调至零，同时调节负载（旋转测功机的旋钮）、直流电源及电阻R f ，使U=U N，Ia=0.5I aN，I f=I fN，记下此时的M2值，保持此时的M2和I f=I fN不变，逐渐增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R1从零调到最大，每次测取电动机的电枢电压Ua，转速n和输入电流I，共测取5～6组数据，记录于1—7中。

PWM电机调速班级：09应电（5）班姓名：学号：0906020122指导老师时间：2011年10月20日目录一、实验名称 (2)二、实验设计的目的和要求 (2)三、预习要求 (2)四、电路原理图 (4)五、电路工作原理 (4)六、 PCB图 (5)七、实验结果 (6)·八、实验中出现的问题以及解决方法 (13)九、实验心得 (13)十、参考文献 (14)十一、元件清单 (14)一、实验名称：PWM电机调速二、实验设计的目的和要求1）学习用LM339内部四个电压比较器产生锯齿波、直流电压、PWM脉宽；2）掌握脉宽调制PWM控制模式；3）掌握电子系统的一般设计方法；4）培养综合应用所学知识来指导实践的能力；5）掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法进一步掌握制版、电路调试等技能。

三、预习要求3.1关于LM339器件的特点和一些参数图3-1 LM339管脚分配图1）电压失调小，一般是2mV；2）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v；3）他对比较信号源的内阻限制很宽；4）LM339 vcc电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；5）输出端电位可灵活方便地选用；6）差动输入电压范围很大，甚至能等于vcc。

3.2 分析PWM电机调速电路的系统组成原理，画出每一级电路输出的波形1）由1、6、7管脚构成的电压比较器，通过RC积分电路调节可调变阻器R5(203)，产生锯齿波图3-2 锯齿波2) 由8、9、14管脚构成的比较器，通过8管脚接入前一个比较器1管脚产生的锯齿波信号与调节R7(103)取样得到的9管脚电压做比较通过比较器14管脚输出的是PWM脉宽图3-3 脉冲波（pwm）3）PWM电机调速电路中有两个三极管，是具有耦合放大作用的4）另外电路中的输入4、5管脚和10、11管脚的两个电压比较器在整个电路中具有欠压保护和过流保护四、电路原理图图4-1 PWM电机调速原理图五、电路工作原理直流电机的PWM调速原理是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，改变了输送到电枢电压的幅值，从而达到改变直流电机转速的目的。

仿真实验六直流电机调速实验
一、实验目的
1.掌握直流电机的驱动原理
2.了解直流电机调速的方法
二、实验仪器及耗材
PC机，DVCC-52J单片机实验箱
三、实验内容
1.用0832 D/A转换电路后的输出经放大后驱动直流电机。

2.编制程序改变0832输出经放大后的方波信号的占空比来控制电机转速。

本实验中D/A 输出为双极性输出，因此电机可以正反向旋转。

四、实验程序框图
五、连线方法
1.将D/A区0832的片选信号连到译码输出Y0上。

2.0832的输出AOUT端连到DJ插孔。

D/A区D0-D7连到BUS2区XD0-XD7。

3.直流电机插头插到实验仪的J4插座上。

4．D/A区0832的WR连到BUS3区XWR上。

5.将D/A区+12V、-12V插孔用导线连接到外置电源上。

如果电源内置，则+12V、-12V 插孔电源已连好。

6.D/A区08332的VREF连到W2的输出VREF插孔。

W2输入VIN连到D/A区+12V插孔，调节W2，使VREF为+5V。

7.将DMTO区-5V插孔用导线连到外置电源上，如果电源内置，-5V线内部已连好。

如果
不接-5V则电机只朝一个方向转动。

六、实验仿真原理图
在DA转换实验电路的基础上，加上直流电机驱动电路，即可进行实验，当送给DAC0832的数值大于0x80时，电机正转，当数值小于0x80时，反转，数值为0x80时电机不转。

一、实训目的1. 理解直流调速系统的基本原理和组成。

2. 掌握直流调速系统的调试方法和步骤。

3. 熟悉晶闸管直流调速系统的控制原理和电路连接。

4. 通过实际操作，加深对理论知识的理解和应用。

二、实训内容本次实训主要涉及以下内容：1. 直流调速系统的基本组成和原理。

2. 晶闸管直流调速系统的电路连接和调试。

3. 直流调速系统的性能测试和分析。

三、实训过程1. 直流调速系统的基本组成和原理直流调速系统主要由直流电动机、晶闸管整流器、触发电路、平波电抗器、调节器等组成。

其工作原理是：通过改变晶闸管的导通角，控制整流电路输出的直流电压，从而实现直流电动机的调速。

2. 晶闸管直流调速系统的电路连接和调试(1) 晶闸管整流电路的连接首先，根据实训要求，将晶闸管整流电路的各个元件按照电路图进行连接。

连接过程中，注意各个元件的极性、顺序和焊接质量。

(2) 触发电路的连接触发电路的连接相对简单，主要是将触发电路的各个元件按照电路图进行连接。

连接过程中，注意触发电路的电源电压和触发脉冲的频率。

(3) 调节器的连接调节器是直流调速系统的核心部分，其连接相对复杂。

首先，将调节器的输入端接入晶闸管整流电路输出的直流电压，再将调节器的输出端接入触发电路。

连接过程中，注意调节器的参数设置和反馈环节的连接。

(4) 调试在电路连接完成后，进行系统的调试。

首先，检查各个元件的连接是否正确，然后进行系统的空载调试。

在空载调试过程中，观察晶闸管整流电路的输出电压和直流电动机的转速是否正常。

如不正常，则检查电路连接和元件参数。

3. 直流调速系统的性能测试和分析在系统调试正常后，进行性能测试。

主要测试以下指标：(1) 调速范围：在给定输入电压下，直流电动机的转速变化范围。

(2) 调速精度：在给定输入电压下，直流电动机转速的稳定性和准确性。

(3) 动态响应：在给定输入电压变化时，直流电动机转速的响应速度和稳定性。

测试过程中，记录各个指标的数据，并进行分析。

Un iversity of South Chi na 电气传动技术 实验报告1

实验名称 直流电动机闭环调速实验

学院名称 _______ 电气工程学院 指导教师 ________________ 班 级 __________ 电力 _______ 学 号 ___________________ 学生姓名 _________________ 预习报告 目的：1了解并掌握典型环节模拟电路构成方法。 2熟悉各典型线性环节阶跃响应曲线。 3 了解参数变化对典型环节动态性能影响。 内容： 1比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型

2电流环调速系统的仿真模型 3转速环调速系统的仿真模型 二实验报告 直流电动机：额定电压 UN=220N,额定电流ldN=55A,额定转速 nN=1000r/min,电动机电动势系数 Ce=0.192V min/r。假定晶闸管整流 装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks=44,滞后的时间常数 Ts=0.00167s。电枢回路总电阻 R=1.0 Q,电枢回路电磁时间常数 T=0.00167s,电力拖动系统机电时间常数 Tm=0.075s。转速反馈系数 a =0.01V min/r。对应额定转速时的给定电压 U*=10V。双闭环调速系 统

中 Ks=40,Ts=0.0017s, Tm=0.18s, T=0.03s, Toi=0.002s,Ton=0.01s,R=0 Q,Ce=0.132V min/r , a =0.00666V min/r, [3 =0.05V min/r。

一 比例积分控制的无静差直流调速系统中 PI调节器的值为：

KP=0.56 , 1/ T11.34 无静差调速系统输出（Scope图像1） 输出波形比例部分（Scopel图像2） 对比图1和图2可以发现，只应用比例控制的话，系统响应速度快, 但

是静差率大，而添加积分环节后，系统既保留了比例环节的快速响 应性，又具有了积分环节的无静差调速特性， 使调速系统稳定性相对 更高，动态响应速度也快。 当取=0.25 , 1/ T3时，系统转的响应无超调，但调节时间很长 无超调的仿真结果3 当=0.8，1/ T15时，系统转速的响应的超调较大，但快速性较好。 如图所示。