机电传动与控制实验指导书.docx

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机电传动与控制实验指导书

《机电传动与控制》

实验指导书

编写：

郭振军

学生姓名学号

桂林电子科技大学信息科技学院机电工程系

2011年5月

学生实验守则

1学生必须在规定时间内参加实验，不得迟到、早退；学生穿拖鞋者不得进入实验室。

2学生进入实验室后，不准随地吐痰、抽烟和乱抛杂物，保持室内清洁和安静。

3实验前应认真阅读实验指导书，复习有关理论，一切准备工作就绪后，须经指导教师同意后方可动用仪器设备进行实验。

4实验中，认真执行操作规程，注意人身和设备安全。

学生要以科学的态度进行实验，细心观察实验现象、认真记录各种实验数据，不得马虎从事，不得抄袭他人实验数据。

5如仪器发生故障，应立即报告教师进行处理，不得自行拆修。

不得动用和触摸与本次实验无关的仪器与设备。

6凡损坏仪器设备、器皿、工具者，应主动说明原因，书写损坏情况报告，根据具体情节进行处理。

7实验完毕后，将计量器具和被测工件整理好，认真填写实验报告（包

括数据记录、电路设计图形等相关内容）。

目录

一交流接触器应用…………………….……….………………………………………….3

二电机正反转控制…………………….……….………………………………………….7

三电动机的降压启动………………………………………………………………………10

四电动机的定时控制及保护（设计性实验）……………………………………………12

实验一交流接触器应用

一、实验目的

1、熟悉一些常用的控制电器和保护电器。

2、熟悉常用低压电器的结构、工作原理、型号规格及使用方法。

3、掌握交流接触器在控制电路中应用。

4、学会实验线路的接法和控制线路的连接。

5、培养电气线路安装操作能力。

二、实验器材

1、刀开关或空气开关（1个）、按钮（1个）、熔断器（2个）、接触器（1个）、时间继电器（1个）、三相异步电动机（1台）和万用表（1个）等。

2、连接导线若干。

三、实验原理

1、继电─接触控制在各类生产机械中获得广泛地应用，凡是需要进行前后、上下、左右、进退等运动的生产机械，均采用传统的典型的正、反转继电─接触控制。

交流电动机继电─接触控制电路的主要设备是交流接触器，其主要构造为：

（1）电磁系统─铁心、吸引线圈和短路环。

（2）触头系统─主触头和辅助触头，还可按吸引线圈得电前后触头的动作状态，分动合（常开）、动断（常闭）两类。

（3）消弧系统─在切断大电流的触头上装有灭弧罩，以迅速切断电弧。

（4）接线端子，反作用弹簧等。

2、在控制回路中常采用接触器的辅助触头来实现自锁和互锁控制。

要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态，这就是自锁，通常用接触器自身的动合触头与起动按钮相并联来实现，以达到电动机的长期运行，这一动合触头称为“自锁触头”。

使两个电器不能同时得电动作的控制，称为互锁控制，如为了避免正、反转两个接触器同时得电而造成三相电源短路事故，必须增设互锁控制环节。

为操作的方便，也为防止因接触器主触头长期大电流的烧蚀而偶发触头粘连后造成的三相电源短路事故，通常在具有正、反转控制的线路中采用既有接触器的动断辅助触头的电气互锁，又有复合按钮机械互锁的双重互锁的控制环节。

3、控制按钮通常用以短时通、断小电流的控制回路，以实现近、远距离控制电动机等执行部件的起、停或正、反转控制。

按钮是专供人工操作使用。

对于复合按钮，其触点的动作规律是：

当按下时，其动断触头先断，动合触头后合；当松手时，则动合触头先断，动断触头后合。

4、在电动机运行过程中，应对可能出现的故障进行保护。

采用熔断器作短路保护，当电动机或电器发生短路时，及时熔断熔体，达到保护线路、保护电源的目的。

熔体熔断时间与流过的电流关系称为熔断器的保护特性，这是选择熔体的主要依据。

采用热继电器实现过载保护，使电动机免受长期过载之危害。

其主要的技术指标是整定电流值，即电流超过此值的20％时，其动断触头应能在一定时间内断开，切断控制回路，动作后只能由人工进行复位。

5、在电气控制线路中，最常见的故障发生在接触器上。

接触器线圈的电压等级通常有220V和380V等，使用时必须认请，切勿疏忽，否则，电压过高易烧坏线圈，电压过低，吸力不够，不易吸合或吸合频繁，这不但会产生很大的噪声，也因磁路气隙增大，致使电流过大，也易烧坏线圈。

此外，在接触器铁心的部分端面嵌装有短路铜环，其作用是为了使铁心吸合牢靠，消除颤动与噪声，若发现短路环脱落或断裂现象，接触器将会产生很大的振动与噪声。

四、实验内容

1、交流接触器、继电器的识别，了解元器件的工作原理，结构，接线方法。

2、点动控制

按图1-1点动控制线路进行安装接线，接线时，先接主电路，即从220V三相交流电源的输出端U、V、W开始，经接触器KM的主触头，热继电器FR的热元件到电动机M的三个线端A、B、C，用导线按顺序串联起来。

主电路连接完整无误后，再连接控制电路，即从220V三相交流电源某输出端（如V）开始，经过常开按钮SB1、接触器KM的线圈、热继电器FR的常闭触头到三相交流电源另一输出端（如W）。

显然这是对接触器KM线圈供电的电路。

接好线路，经指导教师检查后，方可进行通电操作。

（1）开启控制面板电源总开关，

按起动按钮SB1，对电动机M进行点动操作，比较按下SB1与松开SB1电动机和接触器的运行情况。

（2）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路三相交流电源。

3、自锁控制电路

按图1-2所示自锁线路进行接线，它与图1-1的不同点在于控制电路中多串联一只常闭按钮SB2，同时在SB1上并联1只接触器KM的常开触头，它起自锁作用。

接好线路经指导教师检查后，方可进行通电操作。

（1）按控制屏启动按钮，接通220V三相交流电源。

（2）按起动按钮SB1，松手后观察电动机M是否继续运转。

（3）按停止按钮SB2，松手后观察电动机M是否停止运转。

（4）按控制屏停止按钮，切断实验线路三相电源，拆除控制回路中自锁触头KM，再接通三相电源，启动电动机，观察电动机及接触器的运转情况。

从而验证自锁触头的作用。

四、实验注意事项

1、接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。

2、操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。

3、通电观察继电器动作情况时,要注意安全,防止碰触带电部位。

4、实验接线应遵循的原则是：

先串后并，先分后和，先辅后主。

5、特别注意：

接线头不允许裸露出来，必须用绝缘胶布包严，以防触电。

五、预习思考题

1、试比较交流接触器和继电器从结构上看有什么区别，区别在哪里？

从功能上看是否有区别？

2、试比较点动控制线路与自锁控制线路从结构上看主要区别是什么？

从功能上看主要区别是什么？

3、自锁控制线路在长期工作后可能出现失去自锁作用。

试分析产生的原因是什么？

4、交流接触器线圈的额定电压为220V，若误接到380V电源上会产生什么后果？

反之，若接触器线圈电压为380V，而电源线电压为220V，其结果又如何？

5、在主回路中，熔断器和热继电器热元件可否少用一只或两只？

熔断器和热继电器两者可否只采用其中一种就可起到短路和过载保护作用？

为什么？

六、实验报告要求

1、按照一定的格式书写实验报告。

2、画出实验电路图，叙述实验操作步骤。

实验二电机正反转控制

一、实验目的

1、通过对三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路的安装接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。

2、加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。

3、学会分析、排除继电--接触控制线路故障的方法。

二、实验设备

1、刀开关或空气开关（1个）、按钮（3个）、熔断器（2个）、接触器（2个）、热继电器（1个）、三相异步电动机（1台）和万用表（1台）等。

2、连接导线若干。

三、实验原理

在鼠笼机正反转控制线路中，通过相序的更换来改变电动机的旋转方向。

本实验给出两种不同的正、反转控制线路如图2-1及2-2，具有如下特点：

1.电气互锁

为了避免接触器KM1（正转）、KM2（反转）同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM1（KM2）动断触头，它们保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电（如图2-1），以达到电气互锁目的。

2.电气和机械双重互锁

除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图2-2），以求线路工作更加可靠。

3.线路具有短路、过载、失、欠压保护等功能。

四、实验内容

认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表Ω档检查各电器线圈、触头是否完好。

鼠笼机接成Δ接法；实验线路电源端接三相输出端U、V、W，供电线电压为220V。

1.接触器联锁的正反转控制线路

按图2-1接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。

（1）开启控制面板电源总开关，按启动按钮，按正向起动按钮SB1，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。

（2）按反向起动按钮SB2，观察并记录电动机和接触器的运行情况。

（3）按停止按钮SB3，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。

（4）再按SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。

（5）实验完毕，按控制面板停止按钮，切断三相交流电源。

2.接触器和按钮双重联锁的正反转控制线路

按图2-2接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。

（1）按控制面板启动按钮，接通220V三相交流电源。

（2）按正向起动按钮SB1，电动机正向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。

按停止按钮SB3，使电动机停转。

（3）按反向起动按钮SB2，电动机反向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。

按停止按钮SB3，使电动机停转。

（4）按正向（或反向）起动按钮，电动机起动后，再去按反向（或正向）起动按钮，观察有何情况发生？

（5）电动机停稳后，同时按正、反向两只起动按钮，观察有何情况发生？

实验完毕，按控制面板停止按钮，切断实验线路电源。

五、实验注意事项

1.接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。

2.操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。

3.通电观察继电器动作情况时,要注意安全,防止碰触带电部位。

4.实验接线应遵循的原则是：

先串后并，先分后和，先辅后主。

5.特别注意：

接线头不允许裸露出来，必须用绝缘胶布包严，以防触电。

六、故障分析

1、接通电源后，按起动按钮（SB1或SB2），接触器吸合，但电动机不转且发出“嗡嗡”声响；或者虽能起动，但转速很慢。

这种故障大多是主回路一相断线或电源缺相。

2、接通电源后，按起动按钮（SB1或SB2）,若接触器通断频繁，且发出连续的劈啪声或吸合不牢，发出颤动声，此类故障原因可能是：

（1）线路接错，将接触器线圈与自身的动断触头串在一条回路上了。

（2）自锁触头接触不良，时通时断。

（3）接触器铁心上的短路环脱落或断裂。

（4）电源电压过低或与接触器线圈电压等级不匹配。

七、预习思考题

1、在电动机正、反转控制线路中，为什么必须保证两个接触器不能同时工作？

采用哪些措施可解决此问题，这些方法有何利弊，最佳方案是什么？

2、在控制线路中,短路、过载、失、欠压保护等功能是如何实现的?

在实际运行过程中,这几种保护有何意义?

八、实验报告

1．按照一定的格式书写实验报告。

2．画出实验电路图，叙述实验操作步骤。

实验三电动机的降压启动

一、实验目的

1、通过对三相异步电动机降压起动的接线，进一步掌握降压起动在机床控制中的应用。

2、了解不同降压起动控制方式时电流和起动转矩的差别。

3、掌握在各种不同场合下应用何种起动方式。

二、实验设备

1、刀开关或空气开关（1个）、按钮（3个）、熔断器（2个）、调压器（1个）、接触器（2个）、热继电器（1个）、三相异步电动机（1台）和万用表（1台）等。

2、连接导线若干。

三、实验内容及步骤

1、时间继电器控制降压起动控制线路，如图3-1所示。

（1）起动电源，合上QS，接通220V交流电源。

（2）按下SB2，观察并记录电动机串电阻起动时各接触器吸合情况、电动机运行状态读数。

（3）隔一段时间，时间继电器KT1吸合后，电动机全压运行时各接触器吸合情况、电动机运行状态读数。

图3-1

五、实验注意事项

1、接线时要求接线牢靠、整齐、清楚、安全可靠。

2、操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。

3、通电观察继电器动作情况时,要注意安全,防止碰触带电部位。

4、实验接线应遵循的原则是：

先串后并，先分后和，先辅后主。

六、实验报告

1、按照一定的格式书写实验报告。

2、画出实验电路图，叙述实验操作步骤。

实验四电动机的定时控制及保护（设计性实验）

一、实验目的

掌握两台电动机顺序起动/顺序停止控制线路的工作原理，及操作方法。

二、实验设备

1、刀开关（1个）、按钮（3个）、熔断器（2个）、接触器（2个）、热继电器（1个）、三相异步电动机（2台）和万用表（1个）等。

2、连接导线若干。

三、实验内容

根据系统功能要求设计控制电路，功能要求如下：

工作时，按下起动按钮SB2，接触器KM1吸合，1号电动机M1运转；同时，时间继电器KT1通电计时，计时时间到，由KT1的延时闭合常开触点给接触器KM2通电，2号电动机M2运转。

停止工作时，按下停止按钮SB1，M1、M2电动机立即停止工作。

四、预习要求

认真阅读实验指导书中各项内容，根据原理分析功能要求设计控制电路。

五、实验报告要求

1、实验设计方案

2、实验原理分析。

3、按照一定的格式书写实验报告。

4、画出实验电路图。