机电控制技术实验指导书上半年.docx
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机电控制技术实验指导书上半年
《机电控制技术》实验指导
实验一直流他励发电机特性实验
（综合性）
一、实验目的
掌握用实验方法测定直流他励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。
二、预习要点
1、什么是发电机的运行特性？
在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。
2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？
三、实验内容
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）。
四、实验线路
直流他励发电机接线图
按图2-3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。
五、实验设备及挂件排列顺序
1、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
2、屏上挂件排列顺序
D31、D44、D31、D42、D51
六、实验方法与步骤
（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2-2中
表2-2n=nN＝1600r/minIL=0
U0（V）
If（mA）
（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2-3中。
表2-3n＝nN＝r/minIf＝IfN＝mA
U（V）
IL（A）
（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2-4中。
表2-4n=nN＝r/minU＝UN＝V
IL（A）
If（mA）
七．实验要求
1、实验前一定要预习实验指导与课本；
2、根据空载实验数据,作出空载特性曲线,由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。
3、绘出他励发电机的外特性曲线，算出电压变化率。
4、绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，为什么负载增加时，要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。
5、按实验报告上各项要求完成实验报告的内容。
八．思考题
在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？
为了保持发电机的转速n=nN，应如何调节？
九、注意事项
1、直流电动机MG起动时，要注意须将R1调到最大，Rf1调到最小，先接通励磁电源，观察到励磁电流If1为最大后，接通电枢电源，MG起动运转。
起动完毕，应将R1调到最小。
2、做外特性时，当电流超过0.4A时,R2中串联的电阻调至零并用导线短接,以免电流过大引起变阻器损坏。
实验二直流电动机降压调速
一．实验目的
加深理解直流电动机降压调速电路的工作原理。
二、预习要点
改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？
三．实验内容
测取直流电动机降压调速的特性。
四．实验线路及原理
图1他励直流电动机机械特性测定的实验接线图
图中M用编号为DJ15的直流并励电动机（接成他励方式），MG用编号为DJ23的直流测功机，直流电压表V1、V2的量程为1000V，直流电流表A1、A3的量程为200mA，A2、A4的量程为5A。
R1、R2、R3及R4依不同的实验而选不同的阻值。
调节磁场调节电阻和负载电阻使电动机达到额定转速nN=1600r/min，额定电流IN=If+Ia=1.2A和额定电压UN=220V，调整电枢电源电压，从而改变电动机的电枢两端电压，达到调速的目的。
五．实验设备及屏上挂件顺序
1．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件
2
DJ15
直流并励电动机
1件
3
DJ23
校正直流测功机
1件
4
D31
直流电压、毫安、安培表
2件
5
D41
三相可调电阻器
1件
6
D42
三相可调电阻器
1件
7
D44
可调电阻器、电容器
1件
8
D51
波形测试及开关板
1件
2．屏上挂件顺序
D51、D31、D42、D41、D31、D44
六．实验方法与步骤
（1）R1、R2分别选用D44的1800Ω和180Ω阻值，R3选用D42上4只900Ω
串联共3600Ω阻值，R4选用D42上1800Ω再加上D41上6只90Ω串联共2340Ω阻值。
（2）R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置，开关S1、S2选用D51
挂箱上的对应开关，并将S1合向1电源端，S2合向2ˊ短接端（见图1）。
（3）开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”
开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“开”按扭，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R2阻值的确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机M启动运转。
调节“电枢电源”电压为220V；调节R2阻值至零位置，调节R3阻值，使电流表A3为100mA。
（4）调节电动机M的磁场调节电阻R1阻值，和电机MG的负载电阻R4阻值（先
调节D42上的1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接）。
使电动机M的转速N为NN=1600r/min,IN=If+Ia=1.2A，记下此时的转速N。
此时他励直流电动机的励磁电流If为额定励磁电流IfN。
保持U=UN=220V，If=IfN，A3表为100mA。
分别降低电枢电压至200V、180V、160V，记下当时的转速和电流值，并分别保持If=IfN，A3表为100mA别记下当时的转速N和电流I，添入下列表。
电压U
（V）
220
200
180
160
转速n（r/min）
电流I
（A）
七．实验要求
1、实验前一定要预习实验指导与课本；
2、分析降压调速的基本原理；
3、画出直流电动机降压调速的机械特性曲线并分析其特点；
4、按实验报告上各项要求完成实验报告的内容。
八．思考题
对他励直流电动机改变电枢电压的调速方法的特点？
实验三交流电动机正反转的变换
（设计性）
一．实验目的
1．通过对三相异步电动机正反转控制线路的接线，掌握由电路原理图接成实际操作电路的方法。
2．掌握三相异步电动机正反转的原理和方法。
3．掌握倒顺开关正反转控制、接触器联锁正反转、按扭联锁正反转控制及按扭和接触器双重联锁正反转控制线路的不同接法，并熟悉在操作过程中有那些不同之处。
二、预习要点
1、交流电动机工作原理；
2、继电器、接触器工作原理。
3、联锁和互锁控制原理
三．实验内容
利用已有仪器设备分别设计倒顺开关控制、接触器联锁控制、按扭联锁控制、按扭和接触器双重联锁控制交流电动机正反转的变换。
四．选用组件
1．实验设备
序号
型号
名称
数量
1
DJ24
三相鼠笼异步电动机（Δ/220）
1件
2
D61
继电接触控制
（一）
1件
2．屏上挂件排列顺序
D61
五．按下列要求设计电路：
1．倒顺开关正反转控制线路：
（1）旋转调压器旋钮将三相调压电源U、V、W输出线电压调到220V，按下“关”按扭切断交流电源。
（2）按图1接线。
图中Q1（用以模拟倒顺开关）、FU1、FU2、FU3选用D62挂件，电机选用DJ24（Δ/220V）。
（3）启动电源后，把开关Q1合向“左合”位置，观察电机转向。
（4）运转半分钟后，把开关Q1合向“断开”位置后，再板向“右合”位置，观察电机转向。
2．接触器联锁正反转控制线路：
（1）按下“关”按扭切断交流电源。
按图2接线。
图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR1选用D61件，Q1、FU1、FU2、FU3、FU4选用D62挂件，电机选用DJ24（Δ/220V）。
经指导老师检查无误后，按下“开”按扭通电操作。
（2）合上电源开关Q1，接通220V三相交流电源。
（3）按下SB1，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点
的吸断情况。
（4）按下SB3，观察并记录M运转状态、接触器各触点的吸断情况。
（5）再按下SB2，观察并记录M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。
3．按扭联锁正反转控制线路：
（1）按下“关”按扭切断交流电源。
按图3接线。
图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR1选用D61挂件，FU1、FU2、FU3、FU4、Q1选用D62挂件，电机选用DJ24（Δ/220V）。
经检查无误后，按下“开”按扭通电操作。
（2）合上电源开关Q1，接通220V三相交流电源。
（3）按下SB1，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
（4）按下SB3，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
（5）按下SB2，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
4．按扭和接触器双重联锁正反转控制线路：
（1）按下“关”按扭切断三相交流电源按图4接线。
图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR1选用D61挂件，FU1、FU2、FU3、FU4、Q1选用D62挂件，电机选用DJ24（Δ/220V）。
经检查无误后，按下“开”按扭通电操作。
（2）合上电源开关Q1，接通220V交流电源。
（3）按下SB1，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
（4）按下SB2，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
（5）按下SB3，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
六．实验要求
1、实验前一定要预习实验指导与课本；
2、分析联锁和互锁的基本原理；
3、分别画出几种正反转线路并说明工作原理；
4、按实验报告上各项要求完成实验报告的内容。
七．思考题
1、三相异步电动机正反转的控制原理和方法？
2、联锁控制原理？
参考电路图：
图1倒顺开关正反转控制线路
图2接触器联锁正反转控制线路
图3按扭联锁正反转控制线路
图4按扭和接触器双重联锁正反转控制线路
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