级《电机拖动》实验指导书.docx
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级《电机拖动》实验指导书
自动化专业
《电机拖动》
实验指导书
何强张建成编
西南大学计算机与信息科学学院
2015年1月22日
目 次
实验装置说明1
实验1直流发电机实验4
实验2直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性9
实验3三相变压器13
实验4三相鼠笼异步电动机的工作特性21
实验5三相异步电动机的起动与调速30
实验6三相异步电动机的制动控制线路35
实验装置说明
一、系统概述
电机拖动实验是以变压器、直流电机和交流电机为实验对象，通过实验掌握变压器、直流电机和交流电机的特性及其测量方法，通过实验掌握电机的起动、制动控制电路的设计和实现，培养学生的动手能力和应用能力，为今后从事相关工作打下良好的基础。
二、电机拖动实验装置
电机拖动实验装置是由浙江天煌科技实业公司研制开发的一种功能齐全的大型综合性实验装置。
装置采用组件挂箱式结构，可根据不同实验内容进行组合，故结构紧凑，使用方便、功能齐全。
装置布局合理，外形美观，面板示意图明确、直观。
电路连线采用插接方式，迅速简便。
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。
三、实验要求及安全操作规程
1、实验前的准备
实验前应复习教材中有关章节，认真研读实验指导书，了解实验目的、项目、方法、步骤，明确实验过程中应注意的问题，并按实验项目准备记录。
实验项目与教材内容的对应为
（1）直流发电机实验；（配合教材中“直流发电机”章节的内容）
（2）直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性；（配合教材中“他励直流电动机的机械特性”章节的内容）
（3）三相变压器；（配合教材中“三相变压器”章节的内容）
（4）三相鼠笼异步电动机的工作特性；（配合教材中“三相异步电动机的工作特性”、“三相异步电动机参数的测定”二个章节的内容）
（5）三相异步电动机的起动与调速；（配合教材中“三相异步电动机的起动”、“三相异步电动机的调速”二个章节的内容）
（6）三相异步电动机的制动控制线路；（配合教材中“三相异步电动机的制动”章节的内容）
2、实验安全操作规程
本实验属于强电实验，为了按时完成电机拖动实验，确保实验时人身安全与设备安全，学生应严格遵守如下规定的安全操作规程：
（1）实验时，接线和拆线都必须在切断电源的情况下进行。
（2）实验时,人体不能接触带电线路。
（3）学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师的检查和允许，并提醒组内其他同学引起注意后方可接通电源。
实验中如发生异常情况和故障，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。
（4）电机实验线路接好后应先检查功率表和电流表的量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。
（5）连接线路时要注意将导线完全插入插孔内，避免因接触不良造成电路不通或引起发热而影响实验的进行。
（6）做电机实验时，长发女生要注意将头发用发夹卡好，小心头发被卷入电机转轴而引起人身事故。
（6）总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能经指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。
实验1直流发电机实验
一、实验目的
1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。
2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。
二、实验设备
序号
型号
名称
数量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1台
2
DJ23
校正直流测功机
1台
3
DJ13
直流复励发电机
1台
4
D31
直流电压、毫安、安培表
2件
5
D44
可调电阻器、电容器
1件
6
D51
波形测试及开关板
1件
7
D42
三相可调电阻器
1件
三、实验内容和步骤
1、实验内容
（1）他励发电机实验；
①测空载特性保持n=nN使IL=0，测取U0=f（If）。
②测外特性保持n=nN使If=IfN，测取U=f（IL）。
③测调节特性保持n=nN使U=UN，测取If=f（IL）。
（2）并励发电机实验
①观察自励过程
②测外特性保持n=nN使Rf2=常数，测取U=f（IL）。
2、实验步骤
（1）他励直流发电机实验；
按图1接线。
图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。
校正直流测功机MG作为G的原动机（按他励电动机接线）。
MG、G及TG由联轴器直接连接。
开关S选用D51组件。
Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2选用D42的900Ω变阻器，并采用分压器接法。
R1选用D44的180Ω变阻器。
R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。
当负载电流大于0.4A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。
直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。
图1直流他励发电机接线图
1测空载特性
1）把发电机G的负载开关S打开，接通控制屏上的励磁电源开关，将Rf2调至使G励磁电压最小的位置。
2）使MG电枢串联起动电阻R1阻值最大，Rf1阻值最小。
仍先接通控制屏下方左边的励磁电源开关，在观察到MG的励磁电流为最大的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转的要求。
3）电动机MG起动正常运转后，将MG电枢串联电阻R1调至最小值，将MG的电枢电源电压调为220V，调节电动机磁场调节电阻Rf1，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。
4）调节发电机励磁分压电阻Rf2，使发电机空载电压达U0＝1.2UN为止。
5）在保持n=nN＝1600r/min条件下，从U0＝1.2UN开始，单方向调节分压器电阻Rf2使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If，直至If＝0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。
6）测取数据时U0＝UN和If＝0两点必测，并在U0＝UN附近测点应较密。
7）共测取7～8组数据，记录于表1中
②测外特性
1）把发电机负载电阻R2调到最大值，合上负载开关S。
2）同时调节电动机的磁场调节电阻Rf1，发电机的分压电阻Rf2和负载电阻R2使发电机的IL＝IN，U＝UN，n=nN，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流IfN，记录该组数据。
3）在保持n=nN和If＝IfN不变的条件下，逐次增加负载电阻R2，即减小发电机负载电流IL，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流IL，直到空载（断开开关S，此时IL=0），共取6-7组数据，记录于表2中。
③测调整特性
1）调节发电机的分压电阻Rf2，保持n=nN，使发电机空载达额定电压。
2）在保持发电机n=nN条件下，合上负载开关S，调节负载电阻R2，逐次增加发电机输出电流IL，同时相应调节发电机励磁电流If，使发电机端电压保持额定值U＝UN。
3）从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流IL和励磁电流If，共取5-6组数据记录于表3中
（2）并励发电机实验
①观察自励过程
1）按3中注意事项2使电机MG停机，在断电的条件下将发电机G的励磁方式从他励改为并励，接线如图2所示。
Rf2选用D42的900Ω电阻两只相串联并调至最大阻值，打开开关S。
2）按3中注意事项1起动电动机，调节电动机的转速，使发电机的转速n=nN，用直流电压表量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行充磁。
3）合上开关S逐渐减小Rf2，观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足自励条件。
如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即可。
4）对应着一定的励磁电阻，逐步降低发电机转速，使发电机电压随之下降，直至电压不能建立，此时的转速即为临界转速。
图2直流并励发电机接线图
②测外特性
1）按图2接线。
调节负载电
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