CN2726049Y - 电机实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电机实验装置，用于高校电机实验教学。主要由内装磁粉制动器、测力传感器、转速传感器的测功机、电机、导轨、控制及显示面板、机箱等组成。测功机、电机安装在导轨上，导轨、控制及显示面板安装在机箱上。测功机与电机联接，由测力传感器检测电机扭矩。磁粉制动器轴上有一个测转速齿轮，测转速齿轮下面有一个测转速光耦，由测转速光耦检测电机转速。在机箱内有一个电路板，电路板上有检测电路、控制电路、直流调压电路等。在电机实验过程中，利用控制键的增减键来调节测功机的励磁，调节直流电源U1和直流电源U2的输出电压。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种小型电机实验装置，用于高等学校实验教学。
背景技术：
《电机与拖动》是理工科院校中自动化、电气工程及其自动化、机电一体化等专业学生的一门必修课程，该课程的实验部分对培养学生的技能是非常重要的。在大多数理工科院校中《电机与拖动》实验装置处于更新换代之际，其发展趋势是小型化和数字化。目前国内市场上的电机实验装置种类不多，性能不高，数字化程度也不高。比如，大多数电机实验装置中作为负载的测功机是利用交流电机的能耗制动或直流发电机接电阻来实现的，其负载扭矩是随转速变化的。
发明内容：
本实用新型的目的是针对高校电机实验设备的需求，提供一种新型的电机实验装置，其性能价格比高、数字化程度高、可靠性高。
本实用新型的目的是这样实现的。主要部件有：测功机、电机、机箱、导轨、控制及显示面板等，测功机内含有磁粉制动器、测力传感器、转速传感器。电机与测功机内的磁粉制动器联接，磁粉制动器通过叉型力臂杆与扭矩传感器联接，磁粉制动器的转轴上有一个测转速齿轮，齿轮下面有一个测转速光耦。导轨、控制及显示面板在机箱上面，控制及显示面板在前，导轨在后。电机安装在导轨上面，测功机镶嵌在导轨上。测功机的外壳呈拱形。检测电路、控制电路、直流可调电源电路等在机箱内。控制及显示面板上有扭矩和转速显示数码管、直流可调电源控制键、负载调节控制键、两路直流可调电源接线柱、一路三相电源接线柱、开关按钮等。
附图说明：
图1是依据本实用新型所提出的电机实验装置的整体结构主视图。
图2是依据本实用新型所提出的电机实验装置的整体结构左视图
图3是依据本实用新型所提出的电机实验装置的测功机结构示意图。
图4是依据本实用新型所提出的电机实验装置的扭矩测试部分主视图。
图5是依据本实用新型所提出的电机实验装置的扭矩测试部分左视图。
图6是依据本实用新型所提出的电机实验装置的导轨示意图。
图7是依据本实用新型所提出的电机实验装置的滑块螺母主视图。
图8是依据本实用新型所提出的电机实验装置的滑块螺母左视图。
图9是依据本实用新型所提出的电机实验装置的电路原理框图。
图中，1-测功机，2-联轴器，3-电机，4-导轨，5-控制及显示面板，6-机箱，7-测功机拱型外壳，8-磁粉制动器支臂，9-磁粉制动器轴，10-磁粉制动器定子，11-磁粉制动器转子，12-测转速齿轮，13-测转速光耦，14-测力传感器，15-传感器外壳，16-传感器放大电路，17-风扇，18-进风孔，19-出风孔，20-叉型力臂杆，21-应变片，22-滑块螺母，23-扭矩显示数码管，24-转速显示数码管，25-控制键盘，26-单片机，27-电源，28-直流电源U1脉宽调制电路，29-直流电源U2脉宽调制电路，30-磁粉制动器励磁电路，31-电流采集电路，32-过流保护电路。
具体实施方式：
下面结合附图详细描述本实用新型的具体结构及工作过程。
在附图中，导轨4、控制及显示面板5安装在机箱6上，外壳呈拱形的测功机1和电机3通过联轴器2联接，测功机1镶嵌在导轨4上，电机3底座用螺丝固定在导轨4槽内的滑块螺母22上。磁粉制动器定子10通过叉型力臂杆20与测力传感器14联接，磁粉制动器轴9上有一个测转速齿轮12，测转速齿轮12下面有一个测转速光耦13。在机箱6内有一个电路板，电路板有检测电路、控制电路、直流调压电路等，均为常规通用的电路。在控制及显示面板5上还有用于显示扭矩的数码管23和转速的数码管24、直流电源及负载调节按键、两路直流电源接线柱、一路三相电源接线柱、开关按钮等。
在电机实验装置中，电机3转子与磁粉制动器转子11同步转动，磁粉制动器定子10与磁粉制动器转子11通过线圈励磁和磁粉的作用产生啮合力。啮合力通过叉型力臂杆20作用在测力传感器14的一端，测力传感器14的另一端固定在传感器外壳15上。测力传感器14由悬臂梁和应变片组成，在一端受力时，悬臂梁产生微变形，应变片21产生微变信号，信号经过传感器放大电路16放大后送单片机26(A/D)，经单片机26采集、换算后即可得到电机3的扭矩，单片机26再将扭矩送到扭矩显示数码管23上显示。磁粉制动器轴9上有一个测转速齿轮12，齿轮是一个圆盘，上面均布若干个窄豁口，测转速齿轮12下面有一个测转速光耦13，每转过一个豁口，光耦就检测到一个齿信号，这个齿信号送单片机26采集、换算后即可得到电机3的转速，单片机26再将转速送到转速显示数码管24上显示。传感器放大电路16是将应变片21的微变信号放大后再进行绝对值整流，这是由于电机可以正反转，信号有正负；控制键盘25由三组按键组成，一组是磁粉制动器励磁调节按键，另两组是直流电源U1和U2调节按键，每组有四个按键，即快增、慢增、快减、慢减；单片机26是常用的带有A/D转换的单片机；电源27是为单片机和传感器等提供电源的电路；直流电源U1脉宽调制电路28是由IGBT和驱动电路组成的直流斩波电路；直流电源U2脉宽调制电路29也是由IGBT和驱动电路组成的直流斩波电路；磁粉制动器励磁电路30是为磁粉制动器提供励磁的电源，也是由IGBT和驱动电路组成的直流斩波电路；三路直流斩波电路的PWM信号由单片机26产生。电流采集电路31是由电流互感器和整流滤波电路组成，并将整流滤波后的电流信号送给单片机26；过流保护电路32是单片机26根据电流信号的大小发出的控制信号，控制信号通过小继电器控制三相电源的交流接触器。电机3可以是小型直流电机，也可以是小型交流电机。在工作过程中负载的大小可以通过加在磁粉制动器上的励磁平均电压的大小来调节，即利用控制键盘上的增减键来调节，扭矩和转速就直接显示在数码管上。如果进行直流电机实验，可以利用控制键盘上的增减键来调节电机的励磁电压和电枢电压，即调节U1和U2。
该电机实验装置的特点是：(1)电机安装方便，电机和测功机同轴性好。(2)磁粉制动器作为电机负载，负载扭矩稳定，不随转速而变。(3)利用控制键盘上的增减键来调节负载励磁、直流电机励磁电压和电枢电压非常方便。(4)扭矩和转速实现了数字显示，精度高、读数据方便。(5)具有过流保护和短路保护，增加了实验装置的安全性和可靠性。
Claims (5)
1、一种电机实验装置，由内含磁粉制动器、测力传感器、转速传感器的测功机(1)、电机(3)、导轨(4)、控制及显示面板(5)、机箱(6)等组成，所说的的导轨(4)、控制及显示面板(5)安装在机箱(6)上，测功机(1)和电机(3)通过联轴器(2)联接，在机箱(6)内有一个电路板，电路板上有检测电路、控制电路、直流调压电路等，在控制及显示面板(5)上有用于显示扭矩和转速的数码管、直流电源及负载调节按键、两路直流电源接线柱、一路三相电源接线柱、开关按钮等，其特征在于测功机(1)镶嵌在导轨(4)上，电机(3)固定在导轨(4)槽内的滑块螺母(22)上，磁粉制动器定子(10)通过叉型力臂杆(20)与测力传感器(14)联接，由测力传感器检测电机扭矩；磁粉制动器轴(9)上装有一个测转速齿轮(12)，测转速齿轮(12)下面有一个测转速光耦(13)，由测转速光耦检测电机转速。
2、根据权利要求1所述的电机实验装置，其特征在于导轨(4)上面有两个T型槽，T型槽中有滑块螺母(22)，用来固定电机；导轨(4)下面有两个板筋，用来加强导轨的刚度，板筋两端比导轨两端略短一点，使其能嵌入机箱内。
3、根据权利要求1所述的电机实验装置，其特征在于测功机外壳(7)是一个截面为闭合的拱形壳体，底部比侧面厚一点，测功机外壳下面有风扇(17)、进风孔(18)和出风孔(19)。
4、根据权利要求1所述的电机实验装置，其特征在于测力传感器(14)的左端固定在传感器外壳(15)上，其右端在磁粉制动器定子(10)上的叉型力臂杆(20)内，测力传感器(14)上有应变片(21)。
5、根据权利要求1所述的电机实验装置，其特征在于控制及显示面板(5)上有三组按键，每组按键中有快增、慢增、快减、慢减四个键，用来调节负载励磁，调节直流电源U1和直流电源U2的输出电压。
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