电机与电机拖动实验指导书docx.docx
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电机与电机拖动实验指导书
针对文正求是实验台
实验一异步电机的认识与启动
1.目的
(1)掌握异步电机的结构;
(2)掌握异步电机的接法,包括三角形接法和星形接法;
(3)掌握异步电机调速方法与机械特性的测量手段。
2.仪器及用具
导轨+测功机、NMELJ3A智能型转矩、转速、输出功率测试仪、万川表、电缆
序号
型号
名称
数量
1
MEL-002
电源控制屏、三相可调交流电源MEL-002
1套
2
MEC02
实验桌
3
DD03-11
不锈钢电机导轨、光码盘测速系统
1件
4
M04
•:
相鼠笼式异步电动机
1台
5
DJ23
校正肓•流测功机
1台
6
NMEL-13A
转矩转速测量及控制
1件
7
万用表
1件
8
电缆
若干
三.实验项目
(1)用万用表测试M04三相鼠笼式异步电机定子三相绕组的冷态电阻。
看M04三相鼠笼式异步电机的名牌数据
计算额定负载转矩0=
首先测试M04三相鼠笼式异步电机定子电阻,然后手动将电机转了旋转,分别旋转三分Z—和三分Z二周,同样测取定子绕组冷态电阻。
绕组AX绕组BY绕组CZ
绕组AX绕组BY绕组CZ
绕组AX绕组BY绕组CZ
(2)降压启动与调速
1.使用联轴器,将M04三相鼠笼式异步电机和导轨上测功机相连,并拧紧偏心螺丝固定。
2.
将测功机的测试线连接至NMELJ3A转矩转速测量及控制的测试接口,打开测试仪电源开关,利用一字起调节转矩调零旋钮,转矩显示调为0。
a)
星形连接
b)
门角形连接
3.将M04三相鼠笼式异步电机按照三角形接至三相交流电源U、V、Wo
4.上电前,检杳:
三相可调交流电源是否在在最小。
5.接通电源,调节旋钮,缓慢增大加给电机电枢的电压(利用MEL-002电压指示指针显
示三相调压输出),使电机加速,注意U<220V.
记录相关数据转向
Uuv(V)IAX(A)功率因数T(N*m)空载n(r/min)计算输入电功率P(W)
220
200
180
170
16()
140
120
110
10()
9()
80
6.完成后,变换加至电机绕组的三相可调交流电源的相序,给定加给电机的线电压,测取机械特性mT的曲线图。
.
记录数据转向
线电压Uuv二
V
T(N*m)n(r/min)
P(W)
(0%)
(100%)计算值
(150%)
7.变换M04三相鼠笼式异步电机接法,按照星形接法接至三相交流电源U、V、W,重复
步骤5。
记录数据转向
Uuv(V)IAX(A)功率因数T(N*m)空载n(r/min)计算输入电功率P(W)
8.关闭电源,整理实验台。
4.注意事项
(1)强电危险,注意安全,严格按照步骤,不能随意。
(2)给异步电机加电压时,一定要缓慢增加,防止电机飞转。
5.思考题
(1)三相鼠笼式异步电动机冇什么特点?
它的铭牌包含哪些数据,其含义是?
(2)改变相序后,为什么电机能够反转?
(3)为什么电机的启动电流会比止常工作时要人?
(4)查找资料,说明如何检测电机转速?
6.实验报告
(1)所用到的实验设备
(2)绘制整个实验系统的接线图
(3)记录实验的过程、现象和数据,用计算机绘制U-n线,绘制T-nlll]线
(4)思考题解答
(5)小结、体会和建议
实验二他励直流电动机的机械特性测试
1.目的
(1)熟悉直流电动机的结构;
(2)掌握直流电机的励磁绕纽、电枢绕组的接法;
(3)熟悉直流电动机的工作特性和机械特性;
(4)掌握测収直流电动机工作特性和机械特性的方法。
2.仪器及用具
序号
型号
名称
数量
1
MEL-002
电源控制屏
1套
2
MEC02
实验桌
3
DD03-11
不锈钢电机导轨、测速光码盘
1件
4
M03
直流并励电动机
1台
5
DJ23
校正直流测功机
1台
7
MEC33-1
开关组件
1件
7
NMEL-13A
转矩转速测量及控制
1件
8
NMEL-18A
直流电机仪表电源
1件
9
NMEL-03
三相可调电阻器
1件
10
可调电阻器
(二)
1件
11
万用表
1件
12
电缆
若T
3.实验项目
(1)用万用表测试M03直流电动机励磁绕组和电枢绕组的冷态电阻,测3次,収平均值。
先测试M03直流电动机电枢绕组电阻,然后将电机转子分别旋转三分Z—和三分Z二
周,同样测取电阻值。
A
B
C
9组平均值
(2)用万用表测试励磁绕组的冷态电阻,测3次,取平均值。
励磁绕纽
平均值
(3)他励直流电机启动与调速
1.使用联轴器,将M03直流并励电动机和导轨上测功机相连,并固定。
将测功机的测试线连接至NMELJ3A转矩转速测屋及控制电缆接口。
直流并励电动机接线图
2.按图接线。
图屮电动机M选用M03肓流并励电动机(按并励方式接线),其额定功率Pn=185W,额定电压Un=220V,额定电流lN=Ia+In=l.2A,额定转速nN=1600r/min,额定励磁电流gVO.16A;校正肓流测功机HG选用DJ23,作为测功机使用,校正宜流测功机MG按他励发电机方式连接,在此作为直流他励电动机M的负载,用于测量M的转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-11导轨;将M、MG及REZ间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-11上,利用转矩调零旋钮将转矩显示调为0。
直流b选川电枢电流输入直流安培表,直流If选川NMEL-06励磁电流输入,直流电压选用NMEL-06直流电压表。
励磁电阻和电枢电阻采用NMEL-03串联联结而成,如下图所示。
CM
A4
900Q
A3A2
900Q
o
Ai
向右
向左
电阻器的连接说明图
接好线后,检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好,偏心螺丝是否打紧。
上电,接通总电源,给|先加励磁电源,再加电枢电源|。
3.调节1800Q电阻,逐渐增大加给电机电枢的电压,使电机加速。
i.保持励磁电流不变,改变电枢电压,记录数据。
If=转向
电枢电压U(V)
电枢电流la
T(N*m)
n(r/min)
P(W)
ii.保持电枢电压不变,调节磁场调节电阻,
改变励磁电流,记录数据。
Ua二转向
iii.使电机工作在额定励磁状态I匸,电枢电压额定值Ua=V,
改变负载,测取机械特性n・T的曲线图。
.
T(N*m)n(r/min)P(W)
(0%)
(100%)计算值
(150%)完成麻,停机:
先切断电枢电源,再切断励磁电源。
4.
改变励磁电流方向,实现反转,重复步骤6.
完成示,停机:
先切断电枢电源,再切断励磁电源。
5.关闭电源,整理实验台。
4.注意事项
(1)强电危险,注意安全;
(2)直流电机每次启动时,先加励磁电源,再加电枢电源,每次停机时,都要先切断电枢电源,再切断励磁电源。
I
(3)实验前注意仪表的种类、量程、极性及其接法是否正确。
5.思考题
(1)如何实现他励肓流电机的反转?
有几种方法?
(2)直流并励电动机上铭牌上的数据冇哪些,各冇什么含义?
(3)直流电动机的机械特性指的是什么?
他励电动机的机械特性n=f(T)为什么是略微下降?
是否会出现上翘现彖?
为什么?
上翘的速率特性对电动机运行有何影响?
(4)直流他励电动机在负载运行屮,当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”?
为什么?
6.实验报告
(1)所用到的实验设备
(2)绘制整个实验系统的接线图
(3)记录实验的过程、现象和数据,绘制n=f(Ua)、n=f(If)>n=f(T)特性曲线
(4)思考题五解答
(5)体会和建议
实验三变压器空载、短路、负载实验
1.目的
(1)掌握变压器的结构;
(2)掌握三相变压器一次侧、二次侧的接法;
(3)学握单相变压器的空载实验、短路实验、负载实验。
2.仪器及用具
序号
型号
名称
数量
1
MEL-002
电源控制屏
1套
2
MEC02
实验桌
3
NMEL-248
三相芯式变压器
1件
4
NEEI-001A
交流电参数组件
1件
5
NMCI-331
平波电抗器
1件
6
NMEL-06
多功能交流参数表
1件
7
NMEL-03
三相可调电阻器
1件
8
万用表
1件
9
电缆
若干
3.实验项目
(1)用万用表测试三相芯式变压器的一次侧、二次侧绕组的冷态电阻,测3次,取平均值。
一次侧
AX
BY
CZ
二次侧
ax
by
CZ
注意:
按图接线时,先接串联冋路(电源、电流表、绕组),再将并联部分接上(电压表)。
对于功率表,一共有4个端了,串接的是电流端,并接的是电压端,注意带星端。
(2)单相变压器空载实验
空载实验接线图
在三相交流电压断电的情况下,按图接线。
被测变压器选样三相芯式变压器NMEL-248中的其中一组作为单相变压器。
变压器参数127V/63.5V,0.4A/0.8Ao变压器高压线圈AX开路,低压线圈ax加町调交流电压。
注意匸确接入功率表MEC24-1和电压表、电流表。
打开电源,调节电压旋钮,使得加在ax线圈上的空载电压U=1.1Un,然后逐次降低电源
电压,在(1」一0.2)Un的范用内,测取数据。
完成后,切断电源。
(3)单相变压器短路实验
短路实验接线图
按图接线,将变压器高压侧线圈AX接电源,低压侧线圈ax总接短路。
通电之前,将交流电源电压调至最小。
接通电源,逐次缓慢增加输入电压,肓至短路电流Iax等于1.1IN为止,在(1.1—0.2)In范围内测取变压器的U、I、P。
完成后,切断电源。
(4)单相变压器负载实验
按图接线,将变压器低压侧线圈ax接电源,高压侧线圈AX接负载,负载采用NMEL-03
可调电阻器900Q与900Q串联共1800Q,L选择700mHo
通电Z前,将交流电源电压调至最小,负载电阻调至最大。
接通电源,缓慢增加电源电压,直至ax绕组电压等于1.1UN为止。
然后调节可调电阻,增大负载,测取变压器的输出电压U和电流Io
芫成后,整理实验台。
4.注意事项
(1)强电危险,注意安全;
(2)短路实验过程要快,防止绕组过度发热;
(3)实验前注意仪表的种类、量程、极性及其接法是否正确。
五•思考题
(1)单相变压器的空载和短路实验有什么特点?
实验屮电源电压一般加在那侧比较合适?
(2)如何根据实验方法测定变压器的铁耗及铜耗?
(3)同名端是如何定义的?
三相变压器的联结组号是怎么定义的?
国标规定的标准联结冇那儿种?
六、实验报告
(1)所用到的实验设备、绘制整个实验系统的接线图
(2)计算变压器的变比
(3)根据空载实验和短路实验计算变压器的参数
(4)思考题五解答
(5)体会和建议
一.目的
(1)掌握界步电动机点动与白锁控制线路,熟悉各个控制元件的使川方法及作川;
(2)培养电气线路安装接线并进行操作的能力。
(3)熟悉三相异步电动机、交流接触器、热继电器、按钮的结构、作用和接线。
二.仪器及用具
序号
型号
名称
数量
1
MEL002
电源控制屏、三相可调交流电源MEL-002
1套
2
MEC02
实验桌
3
NEEL-10
点动与自锁控制组件
1件
4
M04
=相鼠笼式异步电动机
1台
5
DJ23
校疋直流测功机
1台
6
NMEL-13A
转矩转速测量及控制
1件
三.实验项目
1.点动控制
点动控制是用按钮和接触器控制三相界步电动机的最简单的控制线路,其原理如图1所示。
线路的动作原理如下:
合上电源开关QS
起动:
按住按钮SB(不松手)一A接触器KM线圈得电—>KM主触点闭_►电动机M接通三相交流电源,起动运转。
停止:
松开按钮SB—a接触器KM线圈失电一AKM主触点断开一A电动机M脱
2.具有过载保护的自锁控制
电动机经过按钮起动后,要想在松开按钮后仍能连续运转,则必须在电路中加入“自锁”功能。
电动机在运转过程中,如果长期负载过大、频繁操作、或断相运行等都会引起电动机绕组过热,影响电动机的使用寿命,甚至会烧坏电动机。
因此,对电动机要釆用过载保护,—般采用热继电器作为过载保护元件。
貝有过载保护的自锁控制线路原理图如图2所示。
A自锁控制
线路的动作原理如下:
合上电源开关S
厂AKM辅助常开触点闭合白锁
起动:
按下SB1―线圈得电
-KM主触点闭合一►电动机M运转
松开起动按钮SB1,由于并在SB1两端的KM辅助常开触点闭合白锁,控制|叫路仍保持接通,KM线圈依然通电,电动机M不会停转。
厂AKM辅助常开触点断开,解除自锁停止:
按下SB2—>KM线圈失电一
~KM主触点断开一►电动机M停转
B过载保护
线路动作原理如下:
电动机在运行过程中由于过载或具它原因使负载电流超过额定值时,经过一定时间,串接在主冋路屮的热继电器的热元件因受热弯曲,使串在控制回路屮的常闭触点断开,切断控制冋路,接触器KM的线圈断电,其主触点断开,电动机M脱离电源停止转动,达到了过载保护的FI的。
1合上电源总开关,接通三相交流220V电源。
2按下起动按钮SB2,松手后观察电动机是否继续运转。
3按下停止按钮SB1,松手后观察电动机是否停止运转。
4电动机运转后,可用手动断开热继电器FR的常闭触点,观察电动机停转悄况。
5电动机运转后,旋转调压器旋钮,慢慢将三相调压器输出电压减小,当减至一定数值时,观察电动机是否停转,体会按钮接触器控制线路的欠压保护和失压保护。
3.正反转控制
A简单的正反转控制
图3简单的止反转控制
(1)正向起动过程。
按下起动按钮SB1,接触器KM1线圈通电,A/SB1并联的KM1的辅助常开触点闭合,以保证KM1线圈持续通电,串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合,电动机连续正向运转。
(2)停止过程。
按下停止按钮SB3,接触器KM1线圈断电,与SB1并联的KM]的辅助触点断开,以保证KM1线圈持续失电,串联在电动机冋路屮的KM1的主触点
持续断开,切断电动机定子电源,电动机停转。
(3)反向起动过程。
按下起动按钮SB2,接触器KM2线圈通电,与SB2并联的KM2的辅助常开触点闭合,以保证线圈持续通电,串联在电动机回路屮的KM2的主触点持续闭合,电动机连续反向运转。
缺点:
KM1和KM2线圈不能同时通电,因此不能同时按下SB1和SB2,也不能在电动机正转吋按下反转起动按钮,或在电动机反转时按下正转起动按钮。
如果操作错误,将引起主回路电源短路。
B带电气互锁的正反转控制电路
图4带电气互锁的正反转控制
将接触器KM,的辅助常闭触点串入KM?
的线圈回路中,从而保证在KM,线圈通电时KM2线圈冋路总是断开的:
将接触器KM?
的辅助常闭触点小入KM,的线圈冋路小,从而保证在KM?
线圈通电时KM/线圈回路总是断开的。
这样接触器的辅助常闭触点KM,和KM?
保证了两个接触器线圈不能同时通电,这种控制方式称为互锁或者联锁,这两个辅助常开触点称为互锁或者联锁触点。
缺点:
电路在具体操作吋,若电动机处于正转状态要反转吋必须先按停止按钮S®,使互锁触点KM/闭合后按下反转起动按钮SB?
才能使电动机反转;若电动机处于反转状态要正转时必须先按停止按钮SBs,使互锁触点KM2闭合后按F正转起动按钮SB】才能使电动机正转。
C同时具有电气互锁和机械互锁的正反转控制电路
图5具有电气互锁和机械互锁的正反转控制
采川复式按钮,将SB1按钮的常闭触点串接在KM2的线圈电路中;将SB2的常闭触点串接在KM1的线圈电路屮;这样,无论何时,只要按下反转起动按钮,在KM2线圈通电之前就首先使KM1断电,从而保证KM1和KM2不同时通电;从反转到正转的情况也是一样。
这种由机械按钮实现的互锁也叫机械或按钮互锁。
4.注意事项
(1)强电危险,注意安全,严格按照步骤,不能随意。
(2)给三相界步电机加电压时,-•定要确认控制线路的正确性。
(3)通电后不耍再改动电路,避免发生短路事故。
5.思考题
(1)画图说明继电器的结构以及工作原理,说明主触头、辅助他头、常开接点、常闭接点的画法和动作过程?
(2)热继电器的工作原理是怎样的?
(3)试分析什么是点动,什么是自锁,并比较图1和图2的结构和功能上有什么区别?
图4中各个电器如QS、FU1、KM、SB、SB1、SB2各起什么作用?
已经使用了熔断器为何还要使用热继电器?
已经有了开关QS为何还要使用接触器KM?
(4)电气互锁和机械互锁有什么差别?
6.实验报告
(1)绘制整个实验系统的接线图
(2)思考题解答
(3)小结、体会和建议
附录常用的电气控制元件
控制电器是指在电路中起通断、保护、控制或调节作用的器件。
1・手动电器1)・刀开关
>刀开关又叫闸刀开关,一般用于不频繁操作的低压电路屮,用作接通和切断电源,有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。
>刀开关由闸刀(动触点)、静插座(静触点)、手柄和绝缘底板等组成。
电路符号
>刀开关的种类很多。
按极数(刀片数)分为单极、双极和三极;按结构分为'卜板式和条架式;按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机
>刀开关一般与熔断器串联使用,以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。
>刀开关的额定电压通常为250V和500V,额定电流在1500A以下。
>考虑到电机较大的起动电流,刀闸的额定电流值应如下选择:
3〜5倍异步电
图2按钮的结构和符号
2.自动电器1)・熔断器
>熔断器主耍作短路或过载保护用,串联在被保护的线路中。
线路正常工作时如同一根导线,起通路作用;当线路短路或过载时熔断器熔断,起到保护线路上其他电器设备的作用。
>熔断器的结构有管式、磁插式、螺旋式、等几种。
其核心部分熔体(熔丝或熔片)是用电阻率较高的易熔合金制成,如铅锡合金;或者是用截面积较小的导休制成。
>熔体额定电流/尸的选择:
1.无冲击电流的场合(如电灯、电炉)IF>IL;图3熔断器的电路符号
2.一台电动机的熔体:
熔体额定电流2电动机的起动电流-2.5;
如果电动机起动频繁,则为:
熔体额定电流鼻电动机的起动电流-(1.6〜2);
3.几台电动机合用的总熔体:
熔体额定电流=(1.5〜2.5)X容量最大的电动机的额定电流+其余电动机的额定电流之和。
2)・交流接触器
接触器是一种自动开关,是电力拖动中主要的控制电器之一,它分为直流和交流两类。
其屮,交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路。
图4是交流接触器的主要结构图。
接触器主要出电磁铁和触头两部分组成。
它是利用电磁铁的吸引力而动作的。
当电磁线圈通电后,吸引山字形动铁心(一上铁心),而使常开触头闭合。
主触头
图4接触器工作原理图
根据用途不同,接触器的触头分主触头和辅助触头两种。
辅助触头通过的电流较小,常接在电动机的控制电路中;主触头能通过较大电流,常接在电动机的主电路屮。
如CJ10-20型交流接触器有三个常开主触头和四个辅助触头(两个常开,两个常闭)。
当主触头断开吋,其间产生电弧,会烧坏触头,并使电路分断时间拉长,因此,必须采取灭弧措施。
通常交流接触器的触头都做成桥式结构,它冇两个断点,以降低触头断开时加在断点上的电压,使电弧容易熄灭,同时各相间装有绝缘隔板,可防止短路。
在电流较大的接触器中述专门设有灭弧装置。
接触器的电路符号见图5,
辅助触头一一用于控制电路
常闭
KM
图5接触器电路符号
在选用接触器时,应注意它的额定电流、线圈电压及触头数量等。
CJ10系列接触器的主触头额定电流有5、10、20、40、75、120A等数种。
3)・中间继电器
中间继电器的结构与接触器基木相同,只是体积较小,触点较多,通常用來传递信号和同时控制多个电路,也可以用来控制小容量的电动机或其他执行元件。
常用的中间继电器有JZ7系列,触点的额定电流为5A,选用时应考虑线圈的电丿玉。
4).热继电器
热继电器是用来保护电动机,使Z免受长期过载危害的继电器。
热继电器是利用电流的热效应而动作的,它的工作原理如图6所示。
图中热元件是一段电阻不大的电阻丝,接在电动机的主电路屮的双金屈片,由两种具冇不同线膨胀系数的金属采用热和压力辗压而成,亦可采用冷结合,其中,下层金属的膨胀系数大,上层的小。
当主电路屮电流超过容许值,双金属片受热向上弯曲致使脱扌II,扌II板在弹簧的拉力下将常闭触头断开。
触头是接在电动机的控制电路中的,控制电路断开使接触器的线圈断电,从而断开电动机的主电路。
曲于热惯性,热继电器不能作短路保护,因为发生短路事故时,我们要求电路立即断开,而热继电器是不能立即动作的。
但是这个热惯性又是合乎我们要求的,比如在电动机起动或短时过载时,由于热惯性热继电器不会动作,这可避免电动机的不必要的停车。
如果要热继电器复位,则按下复位按钮即可。
图6热继电器工作原理图
常用的热继电器有JRO、JR10及JR16等系列。
热继电器的主要技术数据是整定电流。
所谓整定电流,就是热元件通过的电流超过此值的20%时,热继电器应当在20min内动作。
JR0一40型的整定电流从0.6A一40A有9种规格。
选用热继电器时,应使其整定电流与电动机的额定电流基本上一致。
5)•行程开关
行程开关结构与按钮类似,但其动作要由机械撞击。
用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。
ST
电路符号
斤程幵夹绪杓示葭
图7行程开关结构示意图和电路符号
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