电机原理与拖动实验指导书.docx
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电机原理与拖动实验指导书
DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明
实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。
开启三相交流电源的步骤为：
1）开启电源前，要检查控制屏下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关（右下角）及“励磁电源”开关（左下角）都须在“关”断的位置。
控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向逆时针方向旋转到底。
2）检查无误后开启“电源总开关”，“关”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。
此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。
3）按下“开”按钮，“开”按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。
实验电路所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。
输出线电压为0-450V（可调）并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。
当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。
4）实验中连接线路时，如果挂件距离较远，必须选择合适的导线，不允许以两条短导线连接。
如果需要改接线路，必须按下“关”按钮以切断交流电源，保证实验操作安全。
实验完毕，还需关断“电源总开关”，并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。
将“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到“关”断位置。
开启直流电机电源的操作：
1）直流电源是由交流电源变换而来，开启“直流电机电源”，必须先完成开启交流电源，即开启“电源总开关”并按下“开”按钮。
2）在此之后，接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。
接通“电枢电源”开关，可获得40～230V、3A可调节的直流电压输出。
励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的1只直流电压表指示。
当将该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时，指示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压”时，指示励磁电源电压。
但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”，“直流电机电源”与“交流三相调压电源”都是经过三相多绕组变压器隔离的，可独立使用。
3）“电枢电源”是采用脉宽调制型开关式稳压电源，输入端接有滤波用的大电容，为了不使过大的充电电流损坏电源电路，采用了限流延时的保护电路。
所以本电源在开机时，从电枢电源开合闸到直流电压输出约有3～4秒钟的延时，这是正常的。
4）电枢电源设有过压和过流指示告警保护电路。
当输出电压出现过压时，会自动切断输出，并告警指示。
此时需要恢复电压，必须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低电压到正常值（约240V以下），再按“过压复位”按钮，即能输出电压。
当负载电流过大（即负载电阻过小）超过3A时，也会自动切断输出，并告警指示，此时需要恢复输出，只要调小负载电流（即调大负载电阻）即可。
有时候在开机时出现过流告警，说明在开机时负载电流太大，需要降低负载电流，可在电枢电源输出端增大负载电阻或甚至暂时拔掉一根导线（空载）开机，待直流输出电压正常后，再插回导线加正常负载（不可短路）工作。
若在空载时开机仍发生过流告警，这是由于气温或湿度明显变化，造成光电耦合器TIL117漏电使过流保护起控点改变所致，一般经过空载开机（即开启交流电源后，再开启“电枢电源”开关）予热几十分钟，即可停止告警，恢复正常。
所有这些操作到直流电压输出都有3～4秒钟的延时。
5）在做直流电动机实验时，要注意开机时须先开“励磁电源”，后开“电枢电源”；在关机时，则要先关“电枢电源”而后关“励磁电源”的次序。
同时要注意在电枢电路中串联起动电阻以防止电源过流保护。
具体操作要严格遵照实验指导书中有关内容的说明。
实验一电力拖动认识实验
一、实验目的
1、了解电力拖动实验涉及的内容。
电力拖动实验时根据《电力拖动自动控制系统》课程设计的，主要是交直流调速系统的研究。
2、熟悉DDSZ-1型电力电力技术及电机控制实验装置的功能及连接硬件组成的功能
二、实验内容
1、熟悉DDSZ-1型实验台结构、功能，了解各个挂件组成及功能。
2、按所给电路图接线，做调速系统的连接、调速练习。
三、实验所需挂件及附件
四、实验原理和接线图
通过调节触发脉冲的相位，来调节三相整流桥直流输出电压，从而来调节直流电动机的转速。
五、实验方法与步骤
六、实验报告要求
实验报告要有如下几项内容：
1、实验项目名称：
2、实验目的：
3、实验内容：
4、实验器件
5、实验原理及接线图
6、实验方法与步骤
7、实验记录、处理及结果分析或划出图表、曲线
8、注意事项
9、思考题答案
七、注意事项
八、思考题
1、对直流电机可以通过那几种方式进行调速？
2、触发脉冲的工作相位变化，对三相整流桥的输出电压有什么影响？
实验二晶闸管直流调速系统环节特性的测定实验
一、实验目的
1、掌握晶闸管直流调速系统环节特性测定方法
二、实验内容
1、测定晶闸管触发电路及整流装置特性Ud=f（Ug）或Ud=f（Ucr）；
2、测定测速发电机特性Utg=f（n）；
三、实验所需挂件及附件
四、实验原理和接线图
五、实验方法与步骤
实验接线原理图
六、数据记录与处理
将数据记录于下表，并会出Ud=f（Ug）、Utg=f（n）、Ks=f（Ug）三条曲线：
七、注意事项
八、思考题
比较三条曲线，各曲线有什么特点，为什么？
实验三变频器SSC160认识实验
实验目的：
1、了解变频器的工作原理；
2、熟悉变频器与三相交流电机的接线；
3、理解变频器160SSC参数的含义；
4、掌握编程键盘模块PKM手动设置变频器参数
5、掌握使用编程键盘模块PKM控制交流电机
实验器材：
1、三相鼠笼式异步电动机；2、SSC160变频器一台；3、编程键盘模块PKM一个
实验步骤：
1、160SSC端子排的接线
160SSC共有3排接线端子：
TB1、TB2和TB3。
TB1为变频器的动力电输入，接380V交流电；TB2为交流输出，接三相交流异步电机；TB3为控制端。
TB3上的11个控制端子可分为3组：
1~4为运行频率控制端，提供了电机的运行频率；5~8为正反转及停止控制端，用于电机的启动、停止及正反转控制；9~11为变频器的输出端，可通过P47参数组态，比如，可以组态为当变频器的频率达到一定值时端子输出为高电平。
搭建如图3-1所示系统，系统配置为变频器160SSC160一台，编程键盘模块PKM一个，微型三相异步交流电机一台。
图3-1手动控制电机运行的系统组成
2、选择160SSC工作在模式2
在这种输入模式下，通过编程键盘模块（PKM）或通讯模块可以控制电机的启动和反转。
当编程键盘模块（PKM）或通讯模块控制电机时，TB3上的启动和反转输入端无效（TB3-6和TB3-5）。
模式2的控制端的配线如图4-5所示。
注意：
除模式2需要把TB3-7和TB3-8短接外，其它多种工作模式（模式0、模式1、模式3）也需要把TB3-7和TB3-8短接。
3、160SSC参数的含义及参数设置方法
160SSC的参数包括显示参数和编程参数。
例如：
P01-[输出频率（OutputFrequency）]；P01表示参数号，参数名在中括号内。
显示参数为P1-P19号参数，是只读的，它们描述了变频器当前的工作状态。
编程参数为P31~P84号参数，可根据不同的控制要求设置参数。
通过编程键盘模块可以方便的查看和设置这些参数。
在本实验中，变频器160SSC的参数设置如下：
（1）设置P46-[输入模式]为2，即编程键盘模块或通讯模块控制模式。
（2）设置P56-[Reset模式]为2。
把P56-[Reset模式]设为2的作用是使新的P46-[输入模式]的参数值有效，注意每次改变P46-[输入模式]后都要将P56设置为2。
变频器确认后自动把P56-[Reset模式]复位为0。
（3）设置P30-[加速时间1]为12.0。
（4）设置P31-[减速时间1]为8.0。
（5）设置P35-[基本频率]为50，即电机的铭牌频率。
（6）设置P32-[最小频率]为0。
（7）设置P33-[最大频率]为50。
电机的运行频率范围0~50Hz。
（8）设置P59-[频率选择]为1，表示电机运行的频率为P58-[内部频率]；设为0时表示电机运行频率来自外部模拟量输入。
（9）设置P58-[内部频率]为50，即电机稳态运行时的频率为50Hz。
（10）设置P53-[S型曲线]为0。
若此参数为非零值，电机将按某种S曲线加减速而不再是线性加减速。
表3-1是通过编程键盘模块进行参数设置的步骤，需要注意的是通过ESC键可以进行显示模式和编程模式的切换，进行参数设置时需要切换到编程模式。
表3-1通过编程键盘模块进行参数设置步骤
动作
描述
编程键盘模块显示
为设置一个可编程参数区的参数值，按ESC进入可编程参数区。
编程模式指示灯亮。
30.10.0
按上下键直到显示了期望的参数。
本实验中，直到显示了P31-[减速时间]。
30.10.0
按SEL键，编程模式指示灯闪烁。
表明此时你可以用上下键修改程序参数。
31.10.0
按上下键把减速时间从10.0s改为8.0s。
按住上下键将使数据更快的增加或减小。
31.8.0
当显示了期望值时，按下回车键可把它写到存储器中而生效。
编程模式指示灯停止闪烁，整个显示闪烁一下表明新值已被接受。
31.8.0
不论何时（包括编程模式）如果你想放弃编辑，请按ESC键，这个参数值将仍然保持初始值不被改动同时退出编程模式。
4、运行
参数设置完毕，检查接线和以上参数设置，确认无误后手动控制电机运行。
按编程键盘上的启动键，启动电机运行。
运行一段时间之后按下停止键，停止电机运行。
可以把显示参数切换到P01-[输出频率]（实时显示电机的运行频率），监视变频器的运行。
实验要求：
1、总结变频器的控制方法有哪些。
2、整理使用编程键盘模块PKM控制交流电机的实验过程。
实验四变频器SSC160控制实验
实验目的：
1、了解变频器的工作原理；
2、熟悉变频器与三相交流电机的接线；
3、掌握变频器的10种工作模式及每种模式下端子的接线；
4、掌握通过模拟量输入实现对电机的变频调速；
5、掌握通过速度预置实现对电机的变频调速；
实验器材：
1、三相鼠笼式异步电动机；2、SSC160变频器一台；3、编程键盘模块PKM一个；4、可编程控制器MicroLogix1000一台
实验步骤：
1、通过速度预置对SSC160进行变频调速
要求通过4个开关按钮实现变频器运行频率在10Hz、20Hz、30Hz、40Hz之间的切换。
10Hz、20Hz运行时加减速时间为8s，30Hz、40Hz运行时加减速时间为12s。
具体步骤如下：
（1）选择工作模式8并配线
根据控制要求，选择160SSC变频器工作在模式8。
根据TB3-8和TB3-2状态的不同组合，共可设4个基准速度和两组加减速时间。
按照图5-13进行控制端配线。
注意：
不要连接TB3-4，TB3端子1-2和5-8不能从外部供电。
（2）设置变频器所需的控制参数
设置P46[输入模式]为8，即2线速度预置模式；
设置P56[Reset模式]为2，使上一步输入的P46[输入模式]有效；
设置P30[加速时间]为8.0s；
设置P31[减速时间]为8.0s；
设置P69[加速时间]为12.0s；
设置P70[减速时间]为12.0s；
设置P33[最大频率]为50Hz；
设置P35[基本频率]为50Hz；
设置P59[频率选择]为0；
设置P61[Preset0]为10；
设置P62[Preset1]为20；
设置P65[Preset4]为30；
设置P66[Preset5]为40。
（3）编程
2、通过模拟量设置进行变频器SSC160的变频调速
（1）系统组成
系统采用可编程控制器MicroLogix1000进行控制：
MicroLogix1000的模拟量输出接到160SSC的模拟量输入端作为速度给定量，MicroLogix1000的离散量输出接到160SSC的正反转及停止控制端。
图4-1MicroLogix1000控制160SSC的系统组成
（2）选择工作模式并配线
根据控制要求，选择P46工作在模式0。
如图4-2所示进行控制器与160SSC配线：
图4-2控制器与160SSC控制端的配线
（3）设置变频器所需的控制参数
主要设定160SSC的工作模式、加速/减速时间和S-curve，对160SSC的参数做如下设定：
设置P46[输入模式]为0，即三线控制模式；
设置P56[Reset模式]为2，使上一步输入的P46[输入模式]有效；
设置P30[加速时间]为10.0s；
设置P31[减速时间]为10.0s；
设置P33[最大频率]为50Hz。
设置P35[基本频率]为50Hz。
设置P59[频率选择]为0。
设置P53[S-curve]为4。
（4）编程
附录：
160SSC的工作模式
160SSC有10种不同的工作模式，可通过编程参数P46-[输入模式]设置，如表4-1所示。
表4-1160SSC的工作模式
P46设置
说明
参考
设置0
三线控制（厂家预设的缺省值）
图2-3
设置1
两线“正向运行/反向运行”控制
图2-4
设置2
编程键盘模块（PKM）/通讯模块控制
图2-5
设置3
瞬时“正向/反向”控制
图2-6
设置4
两线“加速/减速”控制
图2-7
设置5
两线“使能”控制
图2-8
设置6
两线“TB3控制/编程键盘模块或者通讯控制”
图2-9
设置7
两线“P59[频率选择]”控制
图2-10
设置8
两线“预置速度”控制
图2-11
设置9
两线“比例/积分”控制
图2-12
1、P46设置0——三线控制（厂家预设缺省值）
图4-3模式0接线图
模式0接线如图4-3示。
这是一种典型的三线控制模式。
在这种控制模式中，启动输入要求是点动输入类型。
2、P46设置1——两线正转/反转控制
图4-4模式1接线图
模式1的接线如图4-4所示。
这种输入模式提供了一种典型的两线控制功能，正向运行与反向运行输入端都应是保持输入类型。
断开正向运行或反向运行输入端会使变频器以P34-[停止模式]设置的模式停止。
这样停止开关（TB3-8）是不必要的，但是也可作为辅助停止的方式。
P34-[停止模式]决定变频器停止时采用的停止模式。
涉及到的参数为P34-[停止模式]，可以选择任何一种停止模式。
但一般情况下都把它设置为1，即惯性停止。
3、P46设置2——编程键盘模块/通讯模块控制
图4-5模式2接线图
模式2的接线如图4-5示。
这种输入模式通过编程键盘模块（PKM）或通讯模块控制电机的启动和反转。
当编程键盘模块（PKM）或通讯模块控制电机时，TB3上的启动和反转输入端无效（TB3-6和TB3-5）。
电机运行的基准频率设置的方法：
P59-[频率选择]变频器选择频率指定源。
0为选择外部频率；1为选择内部频率，其频率值由P58-[内部频率]的参数控制。
设置P58-[内部频率]，电机将以该项参数提供的频率运行，电机运行时改变这项参数将实时改变电机的运行频率。
4、P46设置3——瞬时正转/反转控制
图4-6模式3接线图
模式3的接线如图2-6示。
在这种输入模式下，正向运行和反向运行输入端类型可以是点动型的也可以是保持型的。
它要求用TB3-7和TB3-8控制变频器的停止，停止只能由停止控制端完成。
这是唯一的用“电平触发”控制逻辑的输入模式，因此当停止端（TB3-7和8）断开再闭合或电源掉电后重新上电，如果采用的是保持类型的运行输入端变频器将立即启动，而不像其它输入模式那样需要重新触发启动端。
以下模式4~9，它们都与模式1相似。
只是TB3-8的功能各有不同，更具灵活性。
5、P46设置4——两线加速/减速控制
图4-7模式4接线图
模式4的接线如图4-7示。
这种输入模式类似于模式1，TB3-8提供了加速和减速模式的选择。
TB3-8=0：
加速时间2/减速时间2
TB3-8=1：
加速时间1/减速时间1
加速时间1、减速时间1、加速时间2、减速时间2分别由参数30、31、69、70设置。
P30-[加速时间1]变频器从0.0Hz加速到P33-[最大频率]所需时间。
P31-[减速时间1]变频器从P33-[最大频率]到0.0Hz减速所需时间。
P69-[加速时间2]变频器从0.0Hz加速到P33-[最大频率]所需时间。
P70-[减速时间2]变频器从P33-[最大频率]到0.0Hz减速所需时间。
设置加速时间和减速时间时要避免加速/减速时间太短而损害变频器和电机。
6、P46设置5——两线使能控制
图4-8模式5接线图
模式5的接线如图4-8所示。
在这种输入模式下，TB3-8用来使控制有效或无效。
TB3-8=0：
控制无效，电机将立即以惯性停止，P34-[停止模式]会被忽略。
TB3-8=1：
控制有效。
这种控制模式不同于模式1的地方在于，如果将TB3-8置为0，变频器中设置的P34-[停止模式]也将被忽略，而直接以惯性停止；而模式1中如果把TB3-8置为0，变频器将以P34-[停止模式]停止。
7、46设置6——两线TB3/键盘或通讯控制
图4-9模式6接线图
模式6的接线如图4-9所示。
在这种输入模式下，TB3-8用来选择用编程键盘模块（PKM）/通讯模块控制还是用TB3控制：
TB3-8=0，TB3控制；TB3-8=1，编程键盘模块/通讯模块控制。
当TB3-8断开时，频率源总是来自于终端块TB3，而与P59-[频率选择]设置无关。
8、P46设置7——两线频率选择控制
图4-10模式7接线图
模式7的接线如图4-10。
在这种输入模式下，TB3-8用来选择采用外部输入还是内部频率控制：
TB3-8=0，频率由外部（TB3）输入；TB3-8=1，频率由内部（P58）给定。
9、P46设置8——两线预置速度控制
模式8的接线如图2-11。
在这种输入模式下，TB3-2和TB3-8提供了预置速度的功能。
使用这种输入模式设置时所有模拟量功能将被禁止。
TB3-2、TB3-8作为两个开关：
SW1、SW2，提供了四种预置速度，如表4-2所示。
图4-11模式8接线图
表2-2速度预置
SW2（TB3-8）
SW1（TB3-2）
基准速度
加速率
减速率
断开
断开
参数61
参数30
参数31
断开
闭合
参数62
参数30
参数31
闭合
断开
参数65
参数69
参数70
闭合
闭合
参数66
参数69
参数70
10、P46设置9——两线PI控制（模拟量模式）
图4-12模式9接线图
模式9的接线如图4-12。
此输入模式类似于设置1，除此以外TB3-8还提供了PI控制功能，将在PI闭环控制实验中详细介绍。
在模式4~9中，TB3-8还可用来清除错误。
只要将TB3-8断开错误就将被清除，但应查明出现错误的原因。
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