《机电传动控制》实验指导书

实验一三相异步电机单向能耗制动控制

【实验目的】

（1）通过实验进一步理解三相鼠笼式异步电动机能耗制动原理。

（2）增强实际连接控制电路的能力和操作能力。

【实验要求】

（1）实验前做好理论知识学习，明确实验目的，实验方法步骤和实验内容。

（2）严格遵守实验操作规程，注意设备及人身安全。

（3）接好线路，必须经过严格检查，绝不允许同时接通交流和直流两组电源，即不允许KM1、KM2同时得电，同时，经过教师允许，方可进行下一步操作。

（4）未经指导教师允许，不要随意按动任何按钮和开关。

（5）按要求完成实验操作，做好实验记录，认真做好实验报告。

（6）实验结束，整理好实验工具，保持实验室整洁卫生。

【实验装置】

（1）在S33 继电接触控制实验挂箱（二）完成此实验。

（2）实验设备见下表：

【原理说明】

（1）三相鼠笼电动机实现能耗制动的方法是：在三相定子绕组断开三相交流电源后，在两相定子绕组中通入直流电，以建立一个恒定的磁场，转子的惯性转动切割这个恒定磁场而感应电流，此电流与恒定磁场作用，产生制动转矩使电动机迅速停车。

（2）在自动控制系统中，通常采用时间继电器，按时间原则进行制动过程的控制。可根据所需的制动停车时间来调整时间继电器的时延，以使电动机刚一制动停车，就使接触器释放，切断直流电源。

（3）能耗制动过程的强弱与进程，与通入直流电流大小和电动机转速有关，在同样的转速下，电流越大，制动作用就越强烈，一般直流电流取为空载电流的3～5倍为宜。

【实验步骤】

（1）鼠笼机接成Δ接法，实验线路电源接三相电压输出端(U、V、W)。

初步整定时间继电器的时延，可先设置得大一些(约5～10秒)。

为10Ω。

本实验中，能耗制动电阻R

T

（2）按下图接线，并用万用电表检查线路连接是否正确。

（3）自由停车操作：先断开整流电源（如拔去接在V相上的整流电源线），按SB1，使电动机起动运转，待电动机运转稳定后，按SB2，用秒表记录电动机自由停车时间。

（4）制动停车操作

接上整流电源（即插回接通V 相的整流电源线）

a) 按SB1，使电动机起动运转，待运转稳定后，按SB2，观察并记录电动机从按下SB2起至电动机停止运转的能耗制动时间t Z 及时间继电器延时释放时间t F ，一般应使t F ＞t Z 。

b) 重新整定时间继电器的时延，以使t F =t Z ，即电动机一旦停转便自动切断直流电源。

【实验报告】

（1）结合实验接线图，分析能耗制动的原理。

（2）记录电动机自由停车时间，能耗制动时间及时间继电器延时释放时间。 【实验总结】

（1）三相异步电动机的制动方法有哪几种？

（2）机床电气系统中常用的低压电器元件有哪些？ （3）尝试用PLC 来控制以上电路。

【讨论问题】

为什么交流电源和直流电源不允许同时接入电机定子绕组？

电机制动停车需在两相定子绕组通入直流电，若通入单相交流电，能否起到制动作用，为什么？

（不做）实验二 晶闸管直流调速系统主要单元调试

【实验目的】

1．熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 2．掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

【实验内容】 1．调节器的调试 2．电平检测器的调试 3．反号器的调试 4．逻辑控制器的调试

【实验设备及仪器】 1．教学实验台主控制屏。 2．NMCL —31A 组件 3．NMCL —18组件 4．双踪示波器（自备） 5．万用表（自备）

【实验方法】

1．速度调节器（ASR ）的调试 按图1-5接线，DZS(零速封锁器)的扭子开

关扳向“解除”。

（1）调整输出正、负限幅值 “5”、“6”端 接可调电容，使ASR 调节器为

PI 调节器，加入一定的输入电压（由NMCL —31A 的给定提供，以下同），调整正、负

限幅电位器RP1、RP2，使输出正负值等于

5V 。

（2）测定输入输出特性 将反馈网络中的电容短接（“5”、“6”端

短

接），使ASR 调节器为P 调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直

至输出限幅值，并画出曲线。

（3）观察PI 特性

拆除“5”、“6”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。

反馈电容由外接电容箱改变数值。

2．电流调节器（ACR ）的调试 按图1-5接线。

（1）调整输出正,负限幅值

图1-5 速度调节器和电流调节器的调试接线图

“9”、“10”端接可调电容，使调节器为PI调节器，加入一定的输入电压，调整正，负限幅电位器，使输出正负最大值大于 6V。

（2）测定输入输出特性

将反馈网络中的电容短接（“9”、“10”端短接），使调节器为P调节器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅值，并画出曲线。

（3）观察PI特性

拆除“9”、“10”端短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律，改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。反馈电容由外接电容箱改变数值。

3．电平检测器的调试

（1）测定转矩极性鉴别器（DPT）的环宽，要求环宽为0.4~0.6伏，记录高电平值，调节RP使环宽对称纵坐标。

具体方法：

（a）调节给定U g，使DPT的“1”脚得到约0.3V电压，调节电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。

（b）调节负给定，从0V起调，当DPT的“2”端从“0”变为“1”时，检测DPZ的“1”端应为-0.3V左右，否则应调整电位器，使“2”端电平变化时，“1”端电压大小基本相等。

（2）测定零电流检测器（DPZ）的环宽，要求环宽也为0.4~0.6伏，调节RP，使回环向纵坐标右侧偏离0.1~0.2伏。

具体方法：

（a）调节给定U g，使DPZ的“1”端为0.7V左右，调整电位器RP，使“2”端输出从“1”变为“0”。

（b）减小给定，当“2”端电压从“0”变为“1”时，“1”端电压在0.1～0.2V范围内，否则应继续调整电位器RP。

（3）按测得数据，画出两个电平检测器的回环。

4．反号器（AR）的调试

测定输入输出比例，输入端加+5V电压，调节RP，使输出端为-5V。

5．逻辑控制器（DLC）的调试

调试时的阶跃信号可从给定器得到。

图1-6 DPT、DPZ、DLC的调试接线图

调试方法：

按图1-6接线

（a）给定电压顺时针到底，U g输出约为12V。

（b）此时上下拨动NMCL—31A中G（给定）部分S2开关，U blf、U blr的输出应为高、低电平变化，同时用示波器观察DLC的“5”，应出现脉冲，用万用表（自备）测量，“3”与“U blf”，“4”与“U blr”等电位。

（c）把+15V与DLC的“2”连线断开，DLC的“2”接地，此时拨动开关S2，U blr、U blf输出无变化。

【实验报告】

1．画各控制单元的调试连线图。

2．简述各控制单元的调试要点。

实验三直流电机调速控制仿真

【实验目的】

（1）熟悉keil和Proteus软件。

（2）掌握用单片机控制直流电机调速的方法。

【实验要求】

（1）实验前做好理论知识学习，明确实验目的，实验方法步骤和实验内容。

（2）严格遵守实验操作规程，注意设备及人身安全。

（3）按要求完成实验操作，做好实验记录，认真做好实验报告。

（4）实验结束，整理好实验工具，保持实验室整洁卫生。

【实验装置】

安装keil和Proteus软件的PC机。

【实验内容】

利用单片机的P0口发出数字信号，经DAC0808芯片进行数/模转换，其输出的电压经放大后驱动直流电机，操作不同的按键，获得不同的转速。

【实验步骤】

（1）在Proteus环境下设计电路图，如下图所示。

（2）使用keil软件编程，见程序清单。

（3）将硬件电路和程序连接。

（4）分别操作A-H键，观察电机速度。

程序清单：

#include //

#define uchar unsigned char //

#define uint unsigned int //

sbit k1 =P3^0; //

sbit k2 =P3^1; //

sbit k3 =P3^2; //

sbit k4 =P3^3; //

sbit k5 =P3^4; //

sbit k6 =P3^5; //

sbit k7 =P3^6; //

sbit k8 =P3^7; //

delayms(uint ms) //

{

uchar t; //

while(ms--) //

for(t=0;t<120;t++) ; //

}

void main() //

{

P0=0x00; //

while(1) //

{

if(k1= =0)P0=0; //

if(k2= =0)P0=40; //

if(k3= =0)P0=80; //

if(k4= =0)P0=120; //

if(k5= =0)P0=160; //

if(k6= =0)P0=200; //

if(k7= =0)P0=240; //

if(k8= =0)P0=280; //

}

}

【实验报告】

（1）简述本硬件系统的组成及各部分的作用。

（2）将每条语句的注释加在横线上；

（3）分析程序，简述本软件是如何实现直流电机调速的。【实验总结】

总结直流电机的调速方法有哪几种？

【讨论问题】

直流电机的工作原理。

实验四变频器控制电机正反转

【实验目的】

了解变频器外部控制端子的功能，掌握外部运行模式下变频器的操作方法。

【实验要求】

（1）实验前做好理论知识学习，明确实验目的，实验方法步骤和实验内容。

（2）严格遵守实验操作规程，注意设备及人身安全。

（3）按要求完成实验操作，做好实验记录，认真做好实验报告。

（4）实验结束，整理好实验工具，保持实验室整洁卫生。

【实验装置】

【实验内容】

（1）正确设置变频器输出的额定频率、额定电压、额定电流、额定功率、额定转速。（2）通过外部端子控制电机启动/停止、正转/反转，打开“K1”、“K3”电机正转，打开“K2”电机反转，关闭“K2”电机正转；在正转/反转的同时，关闭“K3”，电机停止。

（3）运用操作面板改变电机启动的点动运行频率和加减速时间。

【参数功能表及接线图】

注:

（1）设置参数前先将变频器参数复位为工厂的缺省设定值。

（2）设定P0003=2 允许访问扩展参数。

（3）设定电机参数时先设定P0010=1(快速调试),电机参数设置完成设定P0010=0(准备)。

2.变频器外部接线图

【实验步骤】

（1）检查实训设备中器材是否齐全。

（2）按照变频器外部接线图完成变频器的接线，认真检查，确保正确无误。

（3）打开电源开关，按照参数功能表正确设置变频器参数。

（4）打开开关“K1”、“K3”，观察并记录电机的运转情况。

（5）按下操作面板按钮“”，增加变频器输出频率。

（6）打开开关“K1”、“K2”、“K3”，观察并记录电机的运转情况。

（7）关闭开关“K3”，观察并记录电机的运转情况。

（8）改变P1120、P1121的值，重复4、5、6、7，观察电机运转状态有什么变化。

【实验报告】

（1）作好实验步骤中的记录；

（2）开关“K1”、“K2”、“K3”的作用是什么，如何用它们控制电动机正转和反转。（3）P0700 参数的功能是选择命令源，即“接通/断开/反转”的控制方式，试说明控制方式有哪几种？

【实验总结】

（1）总结使用变频器外部端子控制电机正反转的操作方法。

（2）总结变频器外部端子的不同功能及使用方法。

【讨论问题】

变频器的工作原理。

实验五五相步进电动机控制的模拟

【实验目的】

（1）复习移位指令在控制中的应用及其编程方法。

（2）掌握步进电动机的工作原理。

【实验要求】

（1）实验前做好理论知识学习，明确实验目的，实验方法步骤和实验内容。（2）严格遵守实验操作规程，注意设备及人身安全。

（3）按要求完成实验操作，做好实验记录，认真做好实验报告。

（4）实验结束，整理好实验工具，保持实验室整洁卫生。

【实验装置】

在S25 S7-200模拟实验挂箱（五）完成本实验。

【实验内容】

要求对五相步进电动机五个绕组依次自动实现如下方式的循环通电控制：方式一：A～B～C～D～E

方式二：A～AB～B～BC～C～CD～D～DE～E～EA

方式三：AB～ABC～BC～BCD～CD～CDE～DE～DEA～EA～EAB 【实验步骤】

（1）按下表和下图进行硬件连接；

（2）进行PLC编程并调试，见梯形图参考程序；

（3）将调试好的程序下载到PLC中，进行模拟。

注：用灯光的亮与灭模拟步进电机五个绕组的导电状态。

【实验报告】

（1）简述步进电动机的工作原理。

（2）步进电动机的转速取决于什么？

（3）方式一、二、三的拍数分别是多少？它们的步距角有何区别？

【实验总结】

总结你在本次实验中学到的知识。

【讨论问题】

若将电机反转，则应对程序作怎样的修改？

试对三相步进电机正转的控制进行编程。【梯形图参考程序】

方式一：

方式二：

方式二：