特种电机实验指导书.doc

THHK-1/2型
微特电机综合实验装置

实验指导书

天煌教仪

浙江天煌科技实业有限公司

序 言
随着控制技术的快速发展，控制元件在此领域也得到了更为广泛的应用，尤其是近年来新型元件的涌现更丰富了控制电机功能，引起各大院校的重视，控制电机也逐渐从电机学课程中分立为“自动控制元件”，深入到自控专业，为满足“控制电机”、“自动控制元件”等课程教学，我公司精心研发“THHK-1型控制微电机综合实验装置”。
装置结构：
1． 直流数字电压表1只，直流数字毫安表1只，直流数字电流表1只，
2． 交流数字电压表1只，交流数字电流表1只，单相智能功率表1只，
3． 直流励磁电源220V/0.5A 1个,可调直流电源0~220V/2A 1个,1.5KVA三相调压器1只
4． 功率电阻（同轴上下两个电阻，两个电阻不连接，900Ω×2，90Ω×2）
5． 10KΩ/2W电阻
6． 测功控制系统
7． 涡流测功机及导轨（可完成光码盘实验），
8． 三刀三掷开关 1只
9． 各种控制系统挂件。

实验目录
1．永磁式直流测速发电机实验
2．交流测速发电机实验
3．旋转编码器实验
4．力矩式自整角机实验
5．控制式自整角机实验
6．旋转变压器实验
7．步进电机实验
8．交流伺服电机实验
9．直流伺服电机实验
10．三相永磁同步电机实验
11．直线电机实验
12．高压直流无刷电机实验
13．开关磁阻电机实验

一 永磁式直流测速发电机
测速发电机是一种测量转速信号的元件，它将转入的机械转速变换为电压信号转出，且转出电压与转速成正比。在自动控制系统中用作测量元件和反馈元件，用以测量转速或调节和稳定转速。
测速发电机有交、直流两大类，交流测速发电机有异步和同步之分，直流测速发电机根据励磁方式不同，又可分为永磁式和他励磁式之分，本书使用的是永磁式直流测速发电机。
一、实验方法
1、实验设备
序 号
型 号
名 称
数 量
1
HK01
电源控制屏
1件
2
HK02
实验桌
1件
3
HK03
涡流测功系统导轨
1件
4
DJ25
直流电机
1件
5
HK10
永磁式直流测速发电机
1件
2、按图1-1接线。图中直流电机M选用DJ25作他励接法，永磁式直流测速发电机为HK45，Rf1选用1800Ω阻值， RZ选用10KΩ/2W电阻，把Rf1调至最小， A表选用直流毫安表，V表选择直流电压表，开关S断开。

图1-1 直流测速发电机接线图
3、先接通励磁电源，再接通电枢电源，并调至DC220V，使电动机M运行，调节电阻Rf1使转速达2400 r/min，减小电枢电源输出电压和Rf1逐渐使电机减速，每300 r/min记录对应的转速和输出电压。
4、共测取8-9组，记录于表1-1中。
5、合上开关S，重复上面步骤，记录8-9组数据于表1-2中。
表1-1
n(r/min)

U(V)

表1-2
n(r/min)

U(V)

二、实验报告
1、∵

∴

式中： Ra――电枢回路总电枢
Rz――负载电阻
E0=CeΦn――电枢总电势
2、作出U=f(n)曲线。
三、思考题
1、直流测速发电机的误差主要由哪些因素造成？
2、在自动控制系统中主要起什么作用？

二 交流测速发电机实验
一、实验目的
1、通过实验加深对交流测速发电机工作原理及其运行情况的理解。
2、掌握交流测速发电机的输出特性及其线性误差的测定方法。
3、通过实验了解负载性质和大小对交流测速发电机输出特性的影响。
二、预习要点
1、 纯电阻负载及纯电容负载对交流测速发电机输出特性有何影响？
2、 交流测速发电机产生线性误差的原因是什么？如何测定其线性误差？
三、实验项目
1、测定交流测速发电机的剩余电压。
2、测定交流测速发电机带纯电阻负载时的输出特性n=f（U2）。
3、测定交流测速发电机带纯电容负载时的输出特性n=f（U2）。
四、实验方法
1、实验设备
序 号
型 号
名 称
数 量
1
HK01
电源控制屏
1件
2
HK02
实验桌
1件
3
HK03
涡流测功系统导轨
1件
4
HK27
交流测速发电机
1件
5
HK46
交流测速发电机负载箱（电阻、电容）
1件
6

示波器
自备
2、测空载时的输出特性和n=0时的剩余电压
按图接线，经调压器保持U1=U1N=110V，求空载时输出特性n=f（U2）及n=0时的剩余电压。
原动机DJ25起动前，交流测速发电机TG转子不旋转，即n=0。TG的励磁绕组经调压器接交流电源，并使U1=U1N=110V；使TG的输出绕组W2开路，这时测定输出电压U2为一个很小数值U2=Ur，此值即为剩余电压。也可用示波器观察剩余电压波形。当交流测速发电机转子位置在一周内变化时，剩余电压最大值与最小值之差即为剩余电压的波动值。在测定剩余电压时，输出绕组为开路。
序 号
1
2
3
4
5
6
n（r/min）

U2（V）

3、 带负载时的输出特性n=f（U2）
1） 带纯电阻负载
保持U1=U1N，当ZL=R=1500时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表a中。
表a 电阻性负载 U1=U1N=110V
序 号
1
2
3
4
5
6
n（r/min）

U2（V）

保持U1=U1N，当ZL=R=750时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表b
表b 电阻性负载 U1=U1N=110V
序 号
1
2
3
4
5
6
n（r/min）

U2（V）

保持U1=U1N，当ZL=R=300时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表c
表c 电阻性负载 U1=U1N=110V
序 号
1
2
3
4
5
6
n（r/min）

U2（V）

2） 带纯电容负载
保持U1=U1N，当ZL为C=1时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表d中 。
表d 电容性负载 U1=U1N=110V
序 号
1
2
3
4
5
6
n（r/min）

U2（V）

保持U1=U1N，当ZL为C=2时，测n=f（U2），共测取5~6组数据，记录于表e中 。
表e 电容性负载 U1=U1N=110V
序 号
1
2
3
4
5
6
n（r/min）

U2（V）

保持U1=U1N，当ZL为C=3时，测n=f（U2），共测取5~6组数据,记录于表f中 。
表f 电容性负载 U1=U1N=110V
序 号
1
2
3
4
5
6
n（r/min）

U2（V）

4、 交流测速发电机线性误差的测定
交流测速发电机线性误差是指电机在额定频率、额定激磁电压下，电机在最大线性工作转速范围内，以补偿点转速时的输出电压为基准电压，输出电压之差对最大理想输出电压之比。
测定线性误差时，电机应安装在规定的温升实验散热板上，在额定励磁条件下，将其输出绕组开路。使电机驱动至补偿点转速ncp，待电机及数字电压表稳定后，在最大线性工作转速范围内，用数字电压表分别测量正、负转向5~6个转速点的输出电压，测得线性输出特性U2=f（）。为交流测速发电机的相对速度，即 。
式中 n— 实际转速，单位为r/min；
nc— 同步转速，单位为r/min；
Umax— 实际输出特性与线性输出特性的最大偏差，单位为V。
为了便于衡量实际输出特性的线性度，一般取实际输出特性的最大相对转速的这一点与坐标原点的连线来作为线性输出特性。
线性误差按下式计算

交流测速发电机正、反转的线性误差均应符合标准规定。
五、实验报告
1、 记录实验所用设备，并抄录被测试交流测速发电机铭牌数据。
2、 在同一坐标纸上绘出不同性质负载时的输出特性曲线n=f（U2），并进行分析比较。
3、 根据实验结果求出U1=U1N、转速n=0时，交流测速发电机的剩余电压值Ur。
4、 分析交流测速发电机的线性误差。

三 旋转编码器实验
旋转编码器是一种旋转式脉冲发生器，它把机械转角变成电脉冲信号，是一种常用的角位移传感器，脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式，本书实验中采用的是光电式旋转编码器，其精度和可靠性好，在控制系统中常作为判断方向、测量转速及检测转角位置的测量元件。
一、实验项目：
1． 波形观察及方向的判断
2． 转速、频率的函数关系n= f (f)
3． 转角、脉冲数的函数关系Q（度）= f(N)
二、实验设备
序 号
型 号
名 称
数 量
1
HK01
电源控制屏
1件
2
HK02
实验桌
1件
3
HK03
涡流测功系统导轨
1件
4
DJ25
直流电机
1件
5
HK47
旋转编码器测试箱（频率计数器）
1件
6
双踪示波器
自备
三、实验内容：
1、波形观察及方向的判断（不带电机）
用于缓慢转动轴部，用双踪示波器观测每相波形及任两相波形并依次判断转向，记录波形在下面：

2、转速、频率的函数关系
调节电机转速，n从0至2400 r/min，每300 r/min用频率计得到频率f，填入下表
表2-1
n(r/min)

f

3、 转角、脉冲数的函数关系
调节指针到零刻度，向一个方向旋转编码器，每30度用计数器记录其脉冲数，填入下表
Q（度）

N

Q（度）

N

四、实验报告：
1. 绘制波形；
2. 绘制转速、频率的函数关系n= f (f)，验证函数关系；
3. 绘制转角、脉冲数的函数关系Q（度）= f(N) ，验证函数关系。

四 力矩式自整角机
自整角机是一种对角位移或角速度的偏差有自整步能力的控制电机，他广泛用于显示装置和随动系统中，使机械上互不相连的两根或多根转轴能自动保持相同的转角变化或同步旋转，在系统中通常是两台或多台自整角机组合使用。产生信号的一方称发送机，接收信号的一方称为接收机。
使用说明：
1、自整角机技术参数
发送机型号 BD-404A-2
接收机型号 BS-404A
激磁电压 220V±5%
激磁电流 0.2A
次级电压 49V
频率 50HZ
2、发送机的刻度盘及接收机的指针调准在特定位置的方法
旋松电机轴头螺母，拧紧电机后轴头，旋转刻度盘（或手拨指针圆盘）至某要求的刻度值位置，保持该电机转轴位置并旋紧轴头螺母。
3、接线柱的使用方法
本装置将自整角机的五个输出端分别与接线柱对应相连，激磁绕组用L1、L2（L1′、L2′）表示；次级绕组用T1、T2、T3、（T1′、T2′、T3′）表示。使用时根据实验接线图要求用手枪插头线分别将接线柱连结，即可完成实验要求。（注：电源线、连接导线出厂配套）。
4、发送机的刻度盘上边和接收机的指针两端均有20小格的刻度线，每一小格为3′，转角按游标尺方法读数。
5、接收机的指针圆盘直径为4cm，测量静态整步转矩=砝码重力×圆盘半径=砝码重力×2cm。
6、将固紧滚花螺钉拧松后，便可用手柄轻巧旋转发送机的刻度盘（不允许用力向外拉，以防轴头变形）。如需固定刻度盘在某刻度值位置不动，可用手旋紧滚花螺钉。
7、需吊砝码实验时，将串有砝码勾的线端在指针小圆盘的小孔上，将线绕过小圆盘上边凹槽，在砝码勾上吊砝码即可。
8、每套自整角机实验装置中的发送机、接收机均应配套，按同一编号配套。
9、自整角机变压器用力矩式自整角接收机代用。
10、需要测试激磁绕组的信号，在该部件的电源插座上插上激磁绕组测试线即可。
（一）、实验目的
1、了解力矩式自整角机精度和特性的测定方法
2、掌握力矩式自整角机系统的工作原理和应用知识
（二）、预习要点
1、力矩式自整角机的工作原理
2、力矩式自整角机精度与特性测试方法
3、力矩式自整角机比整步转矩的测量方法
（三）、实验项目
1、测定力矩式自整角发送机的零位误差。
2、测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系曲线。
3、测定力矩式自整角比整步转矩（又称比力矩）及阻尼时间。
4、测定力矩式自整角机的静态误差。
（四）、实验方法
1、实验设备
序号
型 号
名 称
数 量
备 注
1
HK01
电源控制屏
1件

2
HK02
实验桌
1件

3
ZSZ-1
自整角机实验装置
1件
圆盘半径为2cm
2、测定力矩式自整角发送机的零位误差Δθ
1）按图3-1接线。励磁绕组L1、L2接额定激励电压UN（220V），整步绕组T2—T3端接电压表。
2）旋转刻度盘，找出输出电压为最小的位置作为基准电气零位。

图3-1 测定力矩式自整角机零位误差接线图

3）整步绕组三线间共有六个零位，刻度盘转过60o，即有两线端输出电压为最小值。
4）实测整步绕组三线间6个输出电压为最小值的相应位置角度与电气角度，并记录于表3-1中。
表3-1
理论上应转角度
基准电气零位
+180 o
+60 o
+240 o
+120 o
+300 o
刻度盘实际转角

误 差

注意：机械角度超前为正误差，滞后为负误差，正负最大误差绝对值之和的一半，此误差值即为发送机的零位误差Δθ，以角分表示。
2、测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系T=f（θ）

图3-2 力矩式自整角机实验接线图

1）确保断电情况下，按图3-2接线。
2）将发送机和接收机的励磁绕组加额定激励电压220V，待稳定后，发送机和接收机均调整到0 o位置。固紧发送机刻度盘在该位置。
3）在接收机的指针圆盘上吊砝码，记录砝码重量以及接收机转轴偏转角度。在偏转角从零至90 o之间取7～9组数据并记录于表3-2中。
表3-2
T（gf.cm）

θ（deg）

注意：（1）实验完毕后，应先取下砝码，再断开励磁电源。
（2）表中T=G×R
式中G——砝码重量（gf）；R——圆盘半径2cm
3、测定力矩式自整角机的静态误差Δθjt
1）接线图仍按图3-2。
2）发送机和接收机的励磁绕组加额定电压220V，发送机的刻度盘不固紧，并将发送机和接收机均调整到0 o位置。
3）缓慢旋转发送机刻度盘，每转过20 o，读取接收机实际转过的角度并记录于表3-3中。
表3-3
发送机转角
0 o
20 o
40 o
60 o
80 o
100 o
120 o
140 o
160 o
180 o
接收机转角

误 差

注意：接收机转角超前为正误差，滞后为负误差，正、负最大误差值之和的一半为力矩式接收机的静态误差。
4、测定力矩式自整角机的比整步转矩Tθ
（1）比整步转矩是指在力矩式自整角机系统中，在协调位置附近，单位失调角所产生的整步转矩称为力矩式自整角机的比整步转矩。
（2）测定接收机的比整步转矩时，可按图3-2接线，T2′、T3′用导线短接，在励磁绕组L1—L2两端上施加额定电压，在指针圆盘上加砝码，使指针偏转5 o左右，测得整步转矩。
（3）实验在正、反两个方向各测一次，两次测量的平均值应符合标准规定。将数据记录于表3-4中。
表3-4
方向
G(gf)
θ(deg)
T=GR(gf.cm)
Tθ=T/2θ(gf.cm)
正向

反向

比整步转矩Tθ按下式计算：
Tθ=T/2θ
式中T=GR——整步转矩，单位为（gf.cm）克厘米
θ——指针偏转的角度，单位为（deg）度
G——砝码重量，单位为（g）
R——轮盘半径，为2（cm）
5、阻尼时间的测定
（1）阻尼时间tm是指在力矩式自整角系统中，接收机自失调位置至协调位置，达到稳定状态所需时间。测定阻尼时间可按图3-3接线。
（2）将发送机和接收机的励磁绕组加上额定电压，使发送机的刻度盘和接收机的指针指在0 o位置并固紧发送机的刻度盘在该位置。旋转接收机指针圆盘使系统失调角为177 o，然后松手使接收机趋向平衡位置，用光线示波器拍摄（或慢扫描示波器观察）取样电阻R（5Ω）两端的电流波形，记录接收机阻尼时间

图3-3 测定力矩式自整角机阻尼时间接线图。
（五）、实验报告
1、根据实验结果，求出被试力矩式自整角发送机的零位误差Δθ。
2、作出静态整步转矩与失调角的关系曲线T=f（θ）。
3、实测比整步转矩和接收机的阻尼时间数值为多少？
4、求出被试力矩式自整角机的静态误差Δθjt。

五 控制式自整角机参数的测定
（一）、实验目的
1、通过实验测定控制式自整角机的主要技术参数
2、掌握控制式自整角机的工作原理和运行特性
（二）、预习要点
1、控制式自整角机的工作原理和运行特性
2、控制式自整角机的主要技术指标
（三）、实验项目
1、测自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f（θ）
2、测定比电压Uθ和零位电压U0
（四）、实验方法
1、实验设备
序号
型 号
名 称
数 量
备 注
1
HK01
电源控制屏
1件

2
HK02
实验桌
1件

3
ZSZ-1
自整角机实验装置
1件
圆盘半径为2cm
2、测定控制式自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f（θ）
1）按图4-1接线。发送机加额定电压，旋转发送机刻度盘至0o位置并固紧。
2）用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，接在L1′、L2′两端的数字电压表就有相应读数，找到输出电压为最小值的位置，即为起始零点。
3）然后，用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，在指针每转过10 o时测量一次自整角变压器的输出电压U2。测取各点U2及θ值并记录于表4-1中。
表4-1
角度θ(deg)
0 o
10 o
20 o
30 o
40 o
50 o
60 o
70 o
80 o
90 o
电压U2(V)

角度θ(deg)
100 o
110 o
120 o
130 o
140 o
150 o
160 o
170 o
180 o
电压U2(V)

图4-1 控制式自整角机实验接线图
2、测定比电压Uθ
比电压是指自整角变压器在失调角为1o时的输出电压，单位为v/deg。
在刚才测定控制式自整角变压器输出电压与失调角关系的实验时，用手缓慢旋转自转角变压器的指针圆盘，使指针转过起始零点5 o，在这位置记录自整角变压器的输出电压U2值，计算失调角为1 o时的输出电压。
3、测定零位电压U0
1）按图4-2接线。调压器输出电压为最小位置，绕组T2′、T3′两端点短接。

图4-2 测定控制式自整角机零位电压接线图
2）合上交流电源，缓慢调节调压器使输出电压为49V，并保持不变。
3）用手缓慢旋转指针圆盘，找出控制式自整角机输出电压为最小的位置，即为基准电气零位。指针转过180 o，仍找出零位电压位置。
4）同样方法，改接绕组（使T1′、T3′短接，T1′、T2′短接），找出零位电压位置，测量六个位置的零位电压值并记录于表4-2中。
表4-2
绕组接法
T1′-T2′T3′
T2′-T1′T3′
T3′-T1′T2′
理论零位电压位置
0 o
180 o
60 o
240 o
120 o
300 o
实际刻度值

零位电压大小

（五）、实验报告
1、作自整角变压器的输出电压与失调角的关系曲线U2=f（θ）。
2、该自整角变压器的比电压为多少？
3、被测试自整角变压器的零位电压数值为多少？

六 旋转变压器
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
HK54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

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）实验方法
1、实验设备
序号
型 号
名 称
数 量
1
HK01
电源控制屏
1件
2
HK02
实验桌
1件
3
HK56
旋转变压器中频电源

4
XSZ-1
旋转变压器实验装置
1件
2、屏上挂件排列顺序
HK56
3、测定正余弦旋转变压器空载时的输出特性

图5-1 正余弦旋转变压器空载及负载实验接线图
1）按图5-1接线。图中RL均用屏上900Ω串联900Ω共1800Ω阻值，并调定在1200Ω阻值。D1、D2为激磁绕组，Z1、Z2为余弦绕组。
2）定子励磁绕组两端D1、D2施加额定电压UfN（60V、400Hz）且保持不变。
3）用手缓慢旋转刻度盘，找出余弦输出绕组输出电压为最小值的位置，此位置即为起始零位。
4）在0º-180º间每转角10º测量转子余弦空载输出电压Ur0与刻度盘转角ɑ的数值。并记录于表5-1中。
表5-1 UfN=60V
ɑ(deg)
0º
10º
20º
30º
40º
50º
60º
70º
80º
90º
UrL(V)

ɑ(deg)
100º
110º
120º
130º
140º
150º
160º
170º
180º

UrL(V)

4、测定负载对输出特性影响
1）在图5-1中，开关S闭合，使正余弦旋转变压器带负载电阻RL运行。
2）重复实验方法3中2）、3）、4）的步骤，记录余弦负载输出电压UrL与转角ɑ的数值并记录于表5-2中。
表5-2 UfN=60V
ɑ(deg)
0º
10º
20º
30º
40º
50º
60º
70º
80º
90º
UrL(V)

ɑ(deg)
100º
110º
120º
130º
140º
150º
160º
170º
180º

UrL(V)

5、测量二次侧补偿后负载时的输出特性
1） 在图5-2中，闭合S接通负载电阻RL，且使二次侧正弦输出绕组端Z3、Z4经补偿电阻R闭合。

图5-2二次侧补偿后负载时的输出特性接线图
2）重复实验方法3中2）、3）、4）的步骤，记录余弦负载输出电压UrL与转角ɑ的数值并记录于表5-3中。实验时注意一次侧输出电流的变化。
表5-3 UfN=60V
ɑ(deg)
0º
10º
20º
30º
40º
50º
60º
70º
80º
90º
UrL(V)

ɑ(deg)
100º
110º
120º
130º
140º
150º
160º
170º
180º

UrL(V)

6、测量一次侧补偿后负载时输出特性
1） 在图5-3中，开关S闭合接通负载电阻RL同时把一次侧接成补偿电路。

图5-3一次侧补偿后负载时输出特性接线图
2）重复实验方法3中2）、3）、4）的步骤，记录余弦负载输出电压UrL与转角ɑ的数值并记录于表5-4中。
表5-4 UfN=60V
ɑ(deg)
0º
10º
20º
30º
40º
50º
60º
70º
80º
90º
UrL(V)

ɑ(deg)
100º
110º
120º
130º
140º
150º
160º
170º
180º

UrL(V)

7、正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图

图5-4 正余弦旋转变压器作线性应用时的接线图
1）按图5-4接线。图中RL用屏上900Ω串联900Ω共1800Ω阻值并用万用表调至1200Ω固定不变。
2） 重复实验方法3中2）、3）和4）的步骤，在-60º至60º间，每转角10º记录输出电压Ur与转角ɑ的数值并记录于表中。

表5-5 UfN=60V
ɑ(deg)
-60º
-50º
-40º
-30º
-20º
-10º
0º
Ur (V)

ɑ(deg)
10º
20º
30º
40º
50º
60º

Ur (V)

五、实验报告
1、根据表5-1的实验记录数据，绘制正余弦旋转变压器空载时输出电压Ur0与转子转角ɑ的关系曲线，即Ur0=f（ɑ）。
2、根据表5-2的实验记录数据，绘制负载时输出电压UrL与转子转角ɑ的关系曲线，即UrL=f（ɑ）。
3、根据表5-3的实验记录数据，绘制二次侧补偿后负载时输出电压UrL与转子转角ɑ的关系曲线，即UrL=f（ɑ）。
4、根据表5-4的实验记录数据，绘制一次侧补偿后负载时输出电压UrL与转子转角ɑ的关系曲线，即UrL=f（ɑ）。
5、根据表5-5的实验记录数据，绘制正余弦旋转变压器作线性应用时输出电压Ur与转子转角ɑ的关系曲线，即Ur=f（ɑ）。
注：(1) 要保持电压不变,可将转角固定,微调旋钮。
（2）负载RL参考值为1200Ω。
六、思考题
1、试分析旋转变压器一、二次侧补偿的原理。
2、试分析正余弦旋转变压器作线性变压器的原理。

七 步进电动机
步进电动机又称脉冲电机，是数字控制系统中的一种重要的执行元件，它是将电脉冲信号变换成转角或转速的执行电动机，其角位移量与输入电脉冲数成正比；其转速与电脉冲的频率成正比。在负载能力范围内，这些关系将不受电源电压、负载、环境、温度等因素的影响，还可在很宽的范围内实现调速，快速启动、制动和反转。随着数字技术和电子计算机的发展，使步进电机的控制更加简便、灵活和智能化。现已广泛用于各种数控机床、绘图机、自动化仪表、计算机外设，数、模变换等数字控制系统中作为元件。
一、使用说明
HK54步进电机实验装置由步进电机智能控制箱和电机两部分构成。
（一）步进电机智能控制箱
本控制箱用以控制步进电机的各种运行方式，它的控制功能是由单片机来实现的。通过键盘的操作和不同的显示方式来确定步进电机的运行状况。
本控制箱可适用于三相、四相、五相步进电动机各种运行方式的控制。
因实验装置仅提供三相反应式步进电动机，故控制箱只提供三相步进电动机的驱动电源，面板上也只装有三相步进电动机的绕组接口。
1、技术指标
功 能：能实现单步运行、连续运行和预置数运行；能实现单拍、双拍及电机的可逆运行。
电脉冲频率：5Hz～1KHz
工作条件：供电电源 AC220V±10%，50Hz
环境温度 -5℃～40℃
相对湿度　　　≥80%
重 量：6kg
尺 寸：390×200×230mm3
2、使用说明
(1)开启电源开关，面板上的三位数字频率计将显示“000”；由六位LED数码管组成的步进电机运行状态显示器自动进入“9999→8888→7777→6666→5555→4444→3333→2222→1111→0000”动态自检过程，而后停止在系统的初态“┤.3”。
(2)控制键盘功能说明
设置键：手动单步运行方式和连续运行各方式的选择。
拍数键：单三拍、双三拍、三相六拍等运行方式的选择。
相数键：电机相数(三相、四相、五相)的选择。
转向键：电机正、反转选择。
数位键：预置步数的数据位设置。
数据键：预置步数位的数据设置。
执行键：执行当前运行状态。
复位键：由于意外原因导致系统死机时可按此键，经动态自检过程后返回系统初态。
(3)控制系统试运行
暂不接步进电机绕组，开启电源进入系统初态后，即可进入试运行操作。
1)单步操作运行：每按一次“执行键”，完成一拍的运行，若连续按执行键，状态显示器的末位将依次循环显示“B→C→A→B…”；由五只LED发光二极管组成的绕组通电状态指示器的B、C、A将依次循环点亮，以示电脉冲的分配规律。
2)连续运行：按设置键，状态显示器显示“┤3000”,称此状态为连续运行的初态.此时,可分别操作“拍数”、“转向”和“相数”三个键，以确定步进电机当前所需的运行方式。最后按“执行”键，即可实现连续运行。三个键的具体操作如下（注：在状态显示器显示“┤3000”状态下操作）：
a、按“拍数”键：状态显示器首位数码管显示在“┤”、“ ”、“ ”之间切换，分别表示三相单拍、三相六拍和三相双三拍运行方式。
b、按“相数”键：状态显示器的第二位，在“3、4、5”之间切换，分别表示为三相、四相、五相步进电机运行。
c、按“转向”键：状态显示器的首位在“┤”与“├”之间切换，“┤”表示正转，“├”表示反转。
3）预置数运行：设定“拍数”、“转向”和“拍数”后，可进行预置数设定，其步骤如下：
a、操作“数位”键，可使状态显示器逐位显示“0.”，出现小数点的位即为选中位。
b、操作“数据”键，写入该位所需的数字。
c、根据所需的总步数，分别操作“数位”和“数据”键，将总步数的各位写入显示器的相应位。至此，预置数设定操作结束。
d、按“执行”键，状态显示器作自动减1运算，直减至0后，自动返回连续运行的初态。
4）步进电机转速的调节与电脉冲频率显示
调节面板上的“速度调节”电位器旋钮，即可改变电脉冲的频率，从而改变了步进电机的转速。同时，由频率计显示出输入序列脉冲的频率。
5）脉冲波形观测
在面板上设有序列脉冲和步进电机三相绕组驱动电源