自动化电机实验.docx
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自动化电机实验
电机室
进入要求
正装
非长发
预习实验指导后
实验要求
签到：
（每班每个实验签一页）
老师检查许可后、按实验步骤正确进行
实验后
断电整理试验台
打扫卫生（班长检查）
交报告（集体交报告）
电机实验预习及实验指导
1-1实验的基本要求
1-2实验安全操作规程
1-3电机实验装置实验装置及交流、直流电源操作说明
1-4电机实验装置及电机铭牌数据一览表
1-5电机实验主要部分内容
交流电机绝缘性能首末端的测定实验
异步电动机基本性能诊断检查实验
直流电动机起动方法及调速方法研究
直流自并励发电机
1-1实验的基本要求
电机实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。
培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。
在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。
现按实验过程提出下列基本要求。
一、实验前的准备
实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题（有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等），并按照实验项目准备记录抄表等。
实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。
认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。
二、实验的进行
1、建立小组，合理分工
每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。
2、选择组件和仪表
实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。
3、按图接线
根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。
为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。
4、起动电机，观察仪表
在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常（如指针正、反向是否超满量程等）。
如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。
5、测取数据
预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。
正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。
6、认真负责，实验有始有终
实验完毕，须将数据交指导教师审阅。
经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。
三、实验报告
实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。
实验报告包括以下内容：
1）实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。
2）列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据（PN、UN、IN、nN）等。
3）列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。
4）数据的整理和计算
5）按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。
6）根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。
实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。
7）每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。
1-2实验安全操作规程
为了按时完成电机及电气技术实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：
1）实验时，人体不可接触带电线路。
2）接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
3）学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
实验中如发生事故，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）电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。
5）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，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。
1-3电机实验装置实验装置交流及直流电源操作说明
电机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。
1-4电机实验装置及电机铭牌数据一览表
电机实验装置受试电机铭牌数据一览表
备注
Y/Y
Y/Δ/Y
C=35uFF
C=4uF
YY/Δ
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
IFN（A）
<0.16
1.2
0.8
<0.16
UFN（V）
220
14
10
220
nN（r/min）
1600
1400
1600
1420
1380
1500
1500
1400
1420
1400
2820/1400
1500
1430
1430
IN（A）
0.35/1.4
0.4/1.38/1.6
0.5
0.8
1.2
0.5
0.6
0.45
0.35
1.45
1.0
1.45
0.6/0.6
2.2
1.14/0.66
1.12
UN（V）
380/95
220/63.6/55
200
220
220
220（Δ）
220（Y）
220（Y）
220（Y）
220
220
220
220
220
220（Δ）/380（Y）
380（Δ）
PN（W）
230/230
152/152/152
100
120
185
100
120
170
90
90
120
90
120/90
355
180
180
名称
三相组式变压器
三相芯式变压器
直流复励发电机
直流串励电动机
直流并励（激）电动机
三相鼠笼式异步电动机
三相线绕式电机
同步发电机
同步电动机
单相电容起动电机
单相电容运转电机
单相电阻分相电机
双速异步电机
校正过的直流电机
三相鼠笼式异步电动机
三相鼠笼式异步电动机
编号
DJ11
DJ12
DJ13
DJ14
DJ15
DJ16
DJ17
DJ18
DJ18
DJ19
DJ20
DJ21
DJ22
DJ23
DJ24
DJ26
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
交流电机绝缘性能首末端的测定实验
实验设备：
序号
型号
名称
数量
1
50-50
500V兆欧表
1件
3
DJ16
三相鼠笼异步电动机
1件
4
D33
交流电压表
1件
5
D51
（三刀双掷开关）
1件
绝缘检查（500V以下电压等级）
500V兆欧表
用法：
120RPM
RA-B、RB-C、RC-A、ＲABC-地绝缘电阻大于2n×0.5mΩ
N=（75-T）÷１０（向上取整数）
判定定子绕组的首末端
图4-2三相交流绕组首末端测定
先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意两相绕组串联，如图4-2所示。
将控制屏左侧调压器旋钮调至零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通交流电源。
调节调压旋钮，并在绕组端施以单相低电压U=80～100V,注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压，如测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-2（a）所示。
反之，如测得电压近似为零，则两相绕组的末端与末端（或首端与首端）相联，如图4-2（b）所示。
用同样方法测出第三相绕组的首末端。
鼠笼异步电动机起动方法及空载试验
一：
任务
1星形——三角形（Y-Δ）起动
2空载试验
二：
实验设备及仪表
序号
型号
名称
数量
1
50-50
500V兆欧表
1件
3
DJ16
三相鼠笼异步电动机
1件
4
D33
交流电压表
1件
5
D51
（三刀双掷开关）
1件
三：
试验线路
图4-6三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动
1）按图4-6接线。
线接好后把调压器退到零位。
2）三刀双掷开关合向右边（Y接法）。
合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压220伏，打开电源开关，待电机停转。
3）合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S合向左边，使电机（Δ）正常运行，整个起动过程结束。
观察起动瞬间电流表（用指针式仪表）的显示值以与其它起动方法作定性比较。
启动
运行
电流（用指针式仪表）
电流（数字表）
转速
Y接法
Y接---△接
△接法
空载检查实验
1）按图4-3接线。
电机绕组为Δ接法（UN=220V），直接与测速发电机同轴联接，负载电机DJ23不接。
2）把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。
并使电机旋转方向符合要求（如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源）。
3）保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。
实验数据
图4-3三相鼠笼式异步电动机试验接线图
序
号
U0L（V）
I0L（A）
P0（W）
n
UAB
UBC
UCA
U0L
IA
IB
IC
I0L
PⅠ
P
P0
Y接
△接
直流他励电动机起动调速
一、实验目的
1、直流电动机起动方法
2掌握直流他励电动机的调速方法。
二、预习要点
1、直流电动机起动方法
2、直流电动机调速原理是什么？
3、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
校正他励直流测功机（电动机）
1台
4
D31
直流电压、毫安、电流表
2件
5
D42
三相可调电阻器
1件
6
D44
可调电阻器
1件
7
D51
开关等
1件
三、实验项目
1、串电阻起动方法、降压起动方法
2、调速
（1）串电阻调速
保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数
（2）改变电枢电压调速
保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f（Ua）。
（3）改变励磁电流调速
保持U=UN，T2=常数，测取n=f（If）。
四、实验方法线路
1、电机起动方法
（１）将直流电动机的磁场调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻Rs调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。
（２）电机起动正常后，将其电枢串联电阻Rs调至零，调节电枢电源的电压为220V.
2、调速
（1）改变电枢端电压的调速
1）直流电动机运行后，将电阻Rs调至零U=0.5-UN测量数据
Ua（V）
n（r/min）
Ia（A）
2）串电阻调速
保持If＝IfN不变，逐次增加Rs的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia
U＝UN＝220VT2＝0N·m
Rs
0
180
n（r/min）
If（mA）
Ia（A）
（3）弱磁调速
1）直流电动机运行后，将电机的电枢串联电阻Rs和磁场调节电阻Rf调至零，再调节电机的电枢电源调压旋钮U=UN，
2）保持U＝UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：
直至n＝1.2nN，每次测取电动机的n、If和Ia。
共取7－8组记录于表2－9中。
表2－9U＝UN＝220VT2＝0N·m
US
n（r/min）
If（mA）
Ia（A）
绕线异步电动机的起动与调速
一、实验目的
绕线电动机的起动方法
绕线电动机调速的方法。
二、预习要点
1、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。
2、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。
三、实验设备
序号
型号
名称
数量
1
DJ17
三相线绕式异步电动机
1件
2
DJ23
校正过的直流电机
1件
3
D31
直流电压、毫安、安培表
1件
4
D32
交流电流表
（用指针式测起动电流）
1件
5
D33
交流电压表
1件
6
DJ17-1
起动与调速电阻箱
1件
7
D41
电阻箱（90欧姆并联可做启动或调速电阻）
1件
8
D51
开关板
四、实验线路
图4-8线绕式异步电机转子绕组串电阻起动
五、实验步骤
1：
启动实验
1）按图4-8接线。
转子每相串入的电阻可用DJ17-1起动与调速电阻箱。
（或3X45欧姆；45欧用90并联得到）
2）通电前状态：
退到零位（逆时针转到底）；电阻为最大，三相电阻相等；指针式电流表5A。
3）K1断开；调压器升压到220V线电压
4）启动方法：
合K1接通交流电源，调节输出电压（电机正转，看转速表），减小电阻至0；启动完毕。
5）启动电流测定
在定子电压为220伏，转子绕组分别串入不同电阻值时（不能等0），合K1测取定子冲击电流。
（表4-9）
表4-9（或Rst=0Ω、11.25Ω、22.5Ω、45Ω）
Rst
0
2
5
15
Ist（A）
2:
调速实验（线绕式异步电动机转子绕组串入电阻调速）
1）实验线路图同图4-8；将转子附加电阻调至最大。
2）启动：
合上电源开关K1，电机空载起动，保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转子附加电阻调至零。
3）调速：
电阻为0、2、5、15Ω时的转速、电流（或0、11.25、22.5、45Ω），
rst（Ω）
0
2
5
15
n（r/min）
I0
五、实验报告
1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。
2、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。
线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。
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