电机控制实验指导书

1、电 机 与 控 制实 验 指 导 书实训部2010年8月编实 验 目 录实验一 机床常用器件的主要作用及参数1实验二 三相异步电动机定子绕组首尾及绝缘电阻测定- 5 -实验三 具有过载保护的连续运行和点动控制线路- 6 -实验四 两台电动机顺序控制线路- 8 -实验五 单向起动反接制动控制线路- 10 -实验六 三相异步电动机正反转控制- 12 -实验七 双重互锁正反转控制线路- 14 -实验八 自动往复循环控制- 16 -实验九 Y-降压起动控制- 18 -实验十 三相异步电动机能耗制动控制- 20 -实验十一 双速异步电动机自动加速控制线路- 22 -实验十二 直流电动机的正反转控制与调速

2、控制- 23 -实验十三 单相变压器的空载与短路实验- 25 -附:电工常用仪表的使用及维护1、万用表- 27 -2、兆欧表- 27 -3、钳型电流表工作原理及使用方法- 28 -实验一 机床常用器件的主要作用及参数一 熔断器：熔断器常用于短路保护，串联在被保护的电路中，线路一旦发生短路现象，熔点较低的合金制成的熔体立即熔断，及时切断电源，达到保护线路和电气设备的目的。主要技术参数：额定电压 长期正常工作时的电压，如果熔断器的额定电压被实际电压超过，一旦熔体熔断时，可能发生电弧不能及时熄灭的现象。额定电流长期正常工作时的电流。常用的熔断器：瓷插式熔断器RC1A系列，螺旋式熔断器 RL1系列封闭

3、管式： a无填料; b有填料; c快速自复式熔断器的选择：额定电压选择：UFUNUWLUFUN熔断器额定电压 UWL被保护线路工作电压额定电流选择：熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。熔体额定电流选择：a、负载较平稳，无尖峰电流，如照明电路电阻电路负载出现尖峰电流：IFUN ICN (IFUN熔体的额定电流 ICN负载的额定电流)b、保护单台电动机：IFUN（1.52.5）·IN （IN电动机额定电流）c、保护多台电动机时IFUN（1.52.5）INmax +ININmax最大一台电动机额定电流，IN其余电动机额定电流之和。二、接触器：用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路

4、的一种自动切换电器。它由触点系统、电磁机构、弹簧、灭弧装置、支架底座等组成。通常分为交流接触器、直流接触器。主要参数：1触点额定电压、额定电流、主触点和辅助触点数目、吸引线圈的额定工作电压、操作频率、机械、电气寿命等。2交流接触器的选择主要考虑主触头的额定电压、额定电流、辅助锄头的数量与种类、吸引线圈的等级、操作频率等。a).接触器的额定电压是指主触头的额定电压。交流接触器的额定电压，一般为500V或380V两种，选择时要保证大于或等于负载回路的工作电压。b).接触器的额定电流是指主触头的额定电流，选择时应大于或等于被控电路工作时的额定电流。c).接触器吸引线圈的电压从安全角度考虑，应选择低一

5、些，如127V，但需要一个380/127V或220/127V的控制变压器。所用电器不多时，为了节省变压器，可选用吸引电压为380V或220V接触器直接使用。d).接触器的触头数量和种类应满足主电路和控制电路的需要。三、继电器：继电器是一种根据某种输入信号变化，而接通和断开控制电路，实现控制目的的自动切换电器。主要用于控制回路中。按用途可分为控制继电器、保护继电器；按反映不同信号可分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器。1、中间继电器：主要技术参数：触头动作电流、动作时间、线圈工作电压等。结构：与接触器相似。中间继电器的选择：中间继电器主要依据控制电路的电压等级，触点的数

6、量，种类及容量来选择。2、空气式时间继电器：主要技术参数：延时范围、工作电压、触点额定电流。结构：由铁心、线圈、反力弹簧、瞬时触点、延时触点、气囊、支架组成。时间继电器的选择：主要根据控制电路所需的延时方式、瞬时触头的数目及使用条件来选择。3、热继电器：用于电动机的过载保护。主要技术参数：热继电器的整定电流和额定电流、热元件的额定电流。结构：由两种热膨胀系数不同的金属片压焊而成，利用电流的热效应原理来实现保护。热继电器的选择：根据电动机额定电流大小进行选则：a、热元件的额定电流IN等级一般略大于电动机额定电流：IN>IMNb、热继电器的整定电流IZN：IZN=（0.951.05）IMN4

7、、速度继电器：它常用于电动机反接制动或能耗制动控制电路当中，当制动后的转速下降到整定值以下时，自动切断电源。结构：由转子（永久磁钢）、浮动的定子，触点三部分组成（JY1系列、JFZO系列）。四、主令器件主令电器是用来切换控制电路，以控制电动机的起动、停止或正、反转控制，其主要类型有：按钮、行程开关、万能转换开关等。1、行程开关：主要用于位置控制或有位置保护要求的场合，行程开关种类很多。选择时主要根据机械位置对开关型式的要求和控制线路对触点数量的要求，以及电流、电压等级来确定。2、按钮：按钮是一种短时接通或断开控制电路的手动电器。通常用于控制电路发出起动或停止指令。在控制电路中常开按钮常用作起动

8、按钮，常闭按钮常用作为停止按钮。复合按钮常用于电气互锁。选用时：（1）根据使用场合和具体用途选择按钮种类。例如：嵌装在操作面板上时可选用开启式按钮，在重要处为防止无关人员误操作时宜选用钥匙操作式按钮，需显示工作状态时可选用光标式按钮。（2）根据控制回路的需要选择按钮的数量。例如：单联钮、双联钮、三联按钮等。（3）根据工作状态选择按钮颜色。例如：启动按钮可用绿色按钮，急停可选红色按钮等。3、万能转换开关：成能转换开关是一各多档式控制回路的主令电器，由操作机构，面板、手柄及数个触头座等主要部件组成，用螺栓组装成一个整体。选择时以操作型式、控制的回路数、控制电路的电压等为参考依据。4、空气开关:空气

9、开关又称空气断路器,用于接通和分断电路作不频繁转换及电动机不频繁起动之用。具有过载、短路和欠电压保护功能。能使保护线路和电源设备不受损坏。结构：主要由触点系统、灭弧装置、操作机构、和脱扣保护装置组成。空气断路器的选择：空气断路器的额定电压和额定电流应不小于电路的额定电压和最大工作电流。制造厂商已经根据主触点的额定电流设定好电磁脱扣的整定值，用户无需调节。五、图形及文字符号：类别名 称图形符号文字符号类别名 称图形符号文字符号开关组合旋钮开关QS位置开关常开触头SQ低压断路器QF常闭触头SQ控制器或操作器开关SA复合触头SQ按钮常开按钮SB中间继电器线圈KA常闭按钮SB常开触头KA复合按钮SB常

10、闭触头KA接触器线圈操作器件KM电流继电器过电流线圈KA常开主触头KM欠电流线圈KA常开辅助触头KM常开触头KA常闭辅助触头KM常闭触头KA时间继电器通电延时（缓吸）线圈KT速度继电器速度继电器常开触头KS断电延时（缓放）线圈KT压力继电器常开触头KP瞬时闭合的常开触头KT熔断器熔断器FU瞬时断开的常开触头KT延时闭合的常开触头KT延时断开的常闭触头KT通电延时（缓吸）线圈KT断电延时（缓放）线圈KT备注:上述器件以实验室现有器件为主，其它控制器件请参阅相关资料。实验二 三相异步电动机定子绕组首尾及绝缘电阻测定一、实验目的：1、学会对三相定子绕组均无标记时如何辨别绕组的首、尾端。2、掌握兆欧表

11、的使用方法并测量绝缘电阻。二、实验器材：1、三相异步电动机一台2、兆欧表、万用表各一块三、工作原理：用剩磁法测定定子绕子首尾端，依靠转子旋转时，转子中的剩磁在定子三相绕组内感应出的电动势这一原理来进行测量。如果首、尾连接正确则1+2+3=0，如图1即流过毫安表的电流为零，指针不动，反之指针将产生摆动现象。图1四、实验方法：1、先用万用表欧姆档（×10）测试电动机定子三相绕组的六个引出线头，所测量的两个引出线头导通的作为一组（一相）共分成三相，标上记号，然后将假设的三相绕组的首端、尾端分别接在一起。此时，万用表转换成毫安档位（×1毫安档），“”表笔相连的三个端同为首端（或尾端

12、），“”表笔相连的别处三个端同为尾端（或首端），用手转动转子，如果毫安表指针不动，则说明假设的首、尾端就是实际的首、尾端。如果指针发生摆动，则需要依次调换每相绕组首、尾端重新测试，直至毫安表指针不动为止。2、用兆欧表测量电阻（1）将兆欧表置于水平位置，把三相绕阻的每二相接于E和L两端钮间，以每分钟120转速度摇动兆欧表手柄，将三次测量结果填于下表。绕阻AB相BC相AC相绝缘电阻（2）测量三相绕阻对地（或电动机外壳）的绝缘电阻，测量时将E端钮良好接地（电机外壳），L端分别接三相绕阻，将测量结果填入下表绕阻A相B相C相绝缘电阻五、思考题：1、测试中与实际首、尾端不符时电流表为什么产生摆动现象？2、

13、在测量电动机绝缘电阻时，被测电动机绕组之间以及对地的绝缘电阻为多少？是否符合要求？实验三 具有过载保护的连续运行和点动控制线路一、实验目的：1、加深点动和单方向旋转与自锁关系的理解。2、通过对控制线路的接线，学会将电气原理图变换成安装接线图的方法。3、 理解什么是电压起动4、了解电路中的各种保护5、掌握主电路、控制电路接线要求。二、实验器材1. 三相异步电动机 2.电源开关 3.熔断器 4.交流接触器5.热继电器 6.三联按钮 7.万用表8.两种规格导线若干三、工作原理四、电气原理图：五、思考题1、比较点动与连续正转在控制结构上的主要区别是什么？2、简述熔断器的保护功能、熔断原理和保护特性，并

14、说明它与热继电器的保护相比有何区别？熔断器和热继电器在使用时能否互换？为什么？3电路中都有哪几种保护？如何实现？实验四 两台电动机顺序控制线路一、实验目的：1、加深对多台电动机有特殊要求的控制线路的理解及明确先后关系。2、通过训练，提高对控制线路故障分析和故障排除能力。二、实验器材1. 三相异步电动机 2.电源开关 3.熔断器 4.交流接触器5.热继电器 6.三联按钮 7.万用表 8.导线若干三、工作原理：四、电气原理图：五、思考题：1本控制线路在操作时如果先按下SB2会有什么现象。为什么？2本控制线路中，M1、M2两台电动机起动时有先后顺序，但停止时同时完成的。请设计一控制电路要求：起动时，

15、M1先起动，M2后起动停止时，M2先停，M1后停要求有各种保护实验五 单向起动反接制动控制线路一、实验目的：1、掌握速度继电器的使用方法及其原理。2、反接制动电阻的计算。3）理解反接制动的控制过程二、实验器材1、三相异步电动机 2、速度继电器 3、交流接触器 4、三联按钮5、电阻三、工作原理四、反接制动电阻的计算根据经验工式：IST 全压时起动电流 ；U 定子绕组电压；IN额定电流；K系数，制动电流不超过全压起动的电流时，K为0.13；制动电流不超过全压起动的电流一半时，K为1.5。本电路特点制动力矩大、制动迅速、设备简单。缺点是制动准确性差，制动过程冲击强烈，易损坏传动零件。一般只适用于系统

16、惯性较大制动要求迅速且不频繁的场合。五、工作原理图：六、思考题：1已知：一台5.5KW三相异步电动机，额定工作电流11A，工作电压380V。计算制动电阻？2简述制动工作原理。3反接制动时，为什么要选择串电阻？如果不串电阻或串电阻过大或过小会有什么情况发生。4速度继电器在控制中起什么作用？什么情况下其常开触点会动作？实验六 三相异步电动机正反转控制一、实验目的：1）用接触器控制正反转线路的工作原理和接线方法。2）理解什么是互锁控制。二、实验器材1. 三相异步电动机 2.电源开关 3.熔断器 4.交流接触器5.热继电器 6.三联按钮 7.万用表 8.导线若干三、工作原理：本电路特点是线路相对简单，

17、工作安全可靠，缺点是操作不便。正、反转换时要经过“正 停 反”的过程。四、工作原理图：五、思考题：1简述控制线路中有几对互锁触点和自锁触点？自锁触点与互锁触点的作用各是什么？2电机在正转情况下，可否直接反转状态？为什么？3如果按下SB1后不能正转分析故障原因？实验七 双重互锁正反转控制线路一、实验目地：1、掌握按钮互锁与接触器互锁控制原理2、熟悉按钮的使用和正确接线二、实验器材1. 三相异步电动机 2.电源开关 3.熔断器 4.交流接触器5.热继电器 6.三联按钮 7.万用表8.两种规格、颜色的导线若干三、工作原理：该控制线路的特点是采用按钮、接触器、双重互锁控制。正、反转切换时可直接转换，不

18、必按下停止按钮。操作方便，工作安全可靠，广泛用于电力拖动系统中。四、电气原理图：五、思考题：1该控制线路在实际应用中是否适合频繁换向的场合？2电动机在正转情况下，操作者轻轻按下反转起动按钮SB2，发现电机停止正转，而没有出现反转，请分析原因？实验八 自动往复循环控制一、实验目的：1、掌握自动往复控制线路工作原理及接线方法。2、熟悉行程开关使用二、实验器材1. 三相异步电动机 2.电源开关 3.熔断器 4.交流接触器5.热继电器 6.三联按钮 7.万用表 8.行程开关9.导线若干三、工作原理：四、电气原理图五、思考题：1在控制线路中SQ1、SQ2起何作用，如果其中一个损坏SQ3、SQ4起何作用？

19、2请在此基础上，设计一控制系统，要求：工作台的挡铁分别碰撞到SQ1、SQ2后，工作台不立即换向而是停顿5S后再换向。有必要的各种保护。实验九 Y-降压起动控制一、实验目的：1、了解时间继电器的结构工作原理及使用方法。2、加深理解Y-起动控制线路的工作原理及接线方法。二、实验器材1. 三相异步电动机 2.电源开关 3.熔断器 4.交流接触器5.热继电器 6.三联按钮 7.万用表 8.时间继电器9.导线若干三、工作原理：四、电气原理图：五、思考题：1简述星形三角降压起动工作原理，该起动方式是否适用于重载起动？2图中时间继电器起什么作用？时间长短如何调整？如果延时时间过短对电机有什么影响？实验十 三

20、相异步电动机能耗制动控制一、实验目的：1、掌握无变压器半波整流能耗制动控制线路的工作原理及接线方法2、研究制动电流对制动时间的影响二、实验器材1. 三相异步电动机 2.电源开关 3.熔断器 4.交流接触器5.热继电器 6.三联按钮 7.时间继电器 8.二极管9.导线若干三、工作原理：四、电路特点：能耗制动是电动机脱离三相交流电源后，在定子绕组上加直流电压、通入直流电流产生静止磁场，利用转子感应电流与该静止磁场的作用产生一个与转子转动方向相反的转矩，以达到制动的目的。它的优点是制动准确、平稳、能量消耗小，适用于制动平稳和制动频繁的场合。五、电气原理图：六、思考题：1接入电动机，调解滑线变阻器，观

21、察制动电流对制动时间有何影响？2本控制线路可否用速度继电器来控制制动？如果可以，请画出电气原理图？实验十一 双速异步电动机自动加速控制线路一、实验目的：1、掌握双速异步电机调速原理。2、完成主电路、控线路的接线。二、实验器材1. 双速异步电机 2.电源开关 3.熔断器 4.交流接触器5.热继电器 6.三联按钮 7.万用表 8.时间继电器 9.导线若干三、工作原理：本控制线路以-YY接法的双速异步电动机为例，该控制线路主要是通过改变电动机定子绕组的接法，使电动机的极对数发生改变，获得两种转速。控制原理自行分析。四、控制原理图：五、思考题简述该控制线路是如何实现变速的？为什么改变极对数，会引起转速

22、的变化？实验十二 直流电动机的正反转控制与调速控制一、实验目的1、掌握直流电动机正反转控制的方法和接线。2、了解改变电机电枢电压、励磁电压实现调速的方法。二、实验设备1、自控系统实验装置2、转速表、万用表、电流表、直流他励电动机。三、实验电路图图一 直流电动机正、反转控制原理图图二 直流电动机调速控制原理图四、实验内容与步骤1、察直流电动机的正反转，按图一接线，经老师检查后，先给“励磁”通电，后接通电枢回路，观察电机转向，当分别改变电枢电压极性和励磁电压极性时，观察电机转向，将结果记入下表：励 磁 电 压电 枢 电 压电 机 转 向ABCD+2、 改变电压调速1）按照图二，电机正常起动后，将变

23、压器输出电压转换开关K置于“2”端。用万用表和转速表分别测量电枢电压U和电机转速n结果记入下表2）将变压器转换开关置于“1”重复过程。励磁电压电枢电压电机转速r/min220V五、 思考题1在实验中为什么先给砺磁绕阻通电？2通过改变电枢电压或励磁电压的方法都可以改变直流电机的转向，在实际正反转控制电路中，你认为采用哪种安全？实验十三 单相变压器的空载与短路实验一、 实验目的1掌握单相变压器空载实验与短路实验的方法。2用实验的方法测定单相变压器空载损耗，测定电压变比。3根据实验数据研究变压器空载特性和短路特性。二、 实验器材1交流电流表2.万用表3.单相功率表4.单相变压器 5.单相自耦变压器

24、6.导线若干三、 实验内容与步骤1空载实验A、 测定变比 （如图1）图1按图1接线，将调压器输出电压调节器至0V位置，经老师检查后合闸通电。调节调压器手柄使U1逐渐增大到U1（220V）后并测量变压器副边电压U2结果为U1=220VU2=B、 空载参数测定（如图2）按图接线将调压器输出电压调节至0V位置。经教师检查后合闸通电。调节调压器手柄使变压器原方电压达到额定值。U1=220V然后测量空载电流I。空载损耗P0和副边电压U2结果如下表U1I0P0U2220VC、测空载特性（如图2）调节调压器手柄，使变压器原方电压U1从逐渐增大，测出相应的空载电流I0结果记入下表U1(V)0125102046

25、6080100200220230245I0(A)2短路实验 如图3所示将变压器原方法短接（注：将单相变压器原副方对调）并将调压器输出电压调至0，经老师检查后，合闸通电。缓慢调节调压器使电流IK达到额定电流（1A）。测量短路损耗（PK），短路电压（UK）室内温度（TC），结果记入下表IKPKUKTC1A四、思考题：变压器在实际使用中，副边能短路吗？短路实验中的“短路”有什么特殊之处？附：电工常用仪表的使用及维护1、万用表万用表是一种多用途和多量限的电气测量仪表。万用表分指针式和数字式两种。一般万用表可测量交流电压和电流，直流电压和电流及电阻等。数字式万用表除了可测试上述参数以外，有的还可以测量电

26、容、电感等。1）指针式万用表：在使用前首先要检查仪表指针是否停在标尺左端的零位上，如果不在零位可旋转表盘上的机械调零旋钮，将指针调到零位。测量电阻之前，应根据被测电阻选择相应的量程。在测量电阻之前要将两表笔短接一下，完成欧姆调零。在实际测量电阻时每换一档量程都需要调零。如经调零电位器调零后指针仍不能指到零位，说明表内电池电压已下降到一定值应更换新电池。如果在更换完新电池后仍不能将其调至零位，有可能调零电位器有故障或表内有故障，需要做进一步检查修理。在使用中读电阻值时其阻值等于读数乘以该量程的倍数。（如：转换开关拨至×10的位置上，则读数乘以10才等于被测电阻的数值，以此类推）。要想得

27、到准确被测值，万用表量程要与被测电阻值接近（应使万用表的指针指向表盘的中间附近位置为宜），才能使被测值准确。测量电路上的某一电阻值时，必须断开被测电路的电源，同时应断开被测电阻的一端让其悬空，从而避免其它并联电路影响测量结果。另外，也不能在测量时用手捏住电阻的两端，因为这样相当于将人体电阻与被测电阻并联，影响测量结果的准确性。测量直流电压、直流电流时要注意要选对测量种类和量程，不能错用电阻档测量电压和电流，以免烧坏表头。在不清楚被测电压或电流的数量级别时，可以先选择最大的量程然后在逐步减小量程，测量直流电压和电流时，应该注意极性，如反接表针反摆极易损坏表针。2、兆欧表现主要介绍兆欧表的结构和使

28、用方法。兆欧表是用来测量电气设备绝缘电阻的仪表。手摇式兆欧表又称摇表。手接式兆欧表主要是由手摇发电机和表头（磁电式）两部分组成。它的电压等级分常用的有500伏、1000伏、2500伏三种规格。兆欧表上有3个接线端子：L端子接被测物体；E端子接地；G端子为保护环。测量电机、电器或线路对地绝缘电阻时，其导电部分与L 端子相连接，接地线或设备的外壳、基座等与E端子相接。测量电缆的线芯对其外壳的绝缘电阻时，线芯接L 端子，电缆外壳接E端子。为了消除表面遗漏电流对测量结果的影响，要将电缆的绝缘层与G端子相连。兆欧表使用方法如下：1、根据被测物体的电压等级正确选择兆欧表。（例如：500V以下的电气设备，应选用500V兆欧表，1000V以上的高压电气设备和线路应分别选用2500V或5000V的兆欧表。2、测量前首先要对兆欧洲表进行一次开路和短路试验，检查兆欧表是否完好。3、开路试验是将两根导线分开，摇动手柄，正常情况下表针应当指向“”处。短路试验是将两根测量导线短接，缓慢摇动手柄，正常情况下表针应当指向“0”处，则该台兆欧 表没有故障，相反则为故障仪表不能使用。4、兆欧表在使用时应当将其放平，摇动手柄的速度应当控制在120r/min且要均匀，连接兆欧表的