电器学演示实验报告VIP

真空开关设备动作特性实验实验目的：1.了解真空开关设备的类型、结构及其操动机构优缺点。2.学会利用手动储能或者电储能的方式，来实现真空开关设备的分合闸操作。3.通过分析真空开关设备的动作特性，观察并学习其工作原理，为以后的开关设备的设计做好基础。实验原理：弹簧操动机构由弹簧贮存分合闸所需的所有能量，并通过凸轮机构和四连杆机构推动真空灭弧室触头动作。永磁机构是一种全新的操动机构，它利用永磁保持、电子控制、电容器储能（分合闸电路如图所示）。其激励线圈获得电压信号后，线圈中电流开始增加，当达到一定值时，电磁回路中的磁通值达到吸合衔铁所需的触动值，电流达到触动电流，此时衔铁开始运动，直到闭合。实验步骤：电磁操动机构由电磁机构原理图所示，将控制电源和调压器的输出端用导线连接，将调压器的输入端外接电源。为了测出电流波形，在连接导线时，让一根导线穿过示波器电流探头；接好电路，待老师检查后方可进行实验；在给电前，必须将调压器指针归零，将示波器的电流探头接在示波器上，接通电源；调节调压器电压，增大电压直到机构合闸，记录此时电压，并观察此时示波器上的电流波形；调节调压表电压，减小电压直到机构分闸，记录此时电压。二．弹簧操动机构1.（1）按照手车式ZN63A内部电气控制原理图中的电机储能回路，用导线连接25和35口；（2）接通电源，给电机进行储能。2.（1）同理按照分闸回路，先在30口及调压器输出端的一条线路中接上一个常开按钮，在连接过程中同实验1也用电流探头进行测试；（2）再用导线连接31口及调压器的另一根线；（3）将调压器的输入端外接电源；（4）将调压器指针归零，将示波器的探头接在示波器上；（5）调节调压器电压，增大电压直到机构分闸，记录此时电压，并观察此时示波器上的电流波形；3.合闸采用手动触发。三．永磁操动机构1.（1）先接通电源，给永磁机构中的电容进行充电；（2）观察机构后侧的储能指示灯，充电过程中指示灯一直闪烁，当储能完成时，指示灯停止闪烁；（3）.此时即断开电源，按机构后侧的分闸和合闸按钮，即可实现分合闸操作。2.（1）将电流探头放在分闸回路的正出线端，并接到示波器的CH1端；（2）在真空灭弧室的两端接出两根导线，中间接一个5欧姆的电阻，然后接到高压器的交流输出端，输入端外接电源；（3）将示波器CH2的探头接在电阻的两端；（4）接通电源，储能，按下分闸按钮，观察电流波形。3.（1）将电流探头放在合闸回路的正出线端，并接到示波器的CH1端；（2）在真空灭弧室的两端接出两根导线，中间接一个5欧姆的电阻，然后接到高压器的交流输出端，输入端外接电源；（3）将示波器CH2的探头接在电阻的两端；（4）接通电源，储能，按下合闸按钮，观察电流波形。思考题：1.外接电源后，通过调节调压器，使电压在0－220V之间变化，记录下各开关设备的分合闸电压电子操动机构弹簧操动机构永磁操动机构合闸电压分闸电压2.画出各开关设备分合闸过程的的电流波形。3.永磁操动机构的分、合闸时间及平均速度，讨论触头的实际动作时间。4.通过实验，试说明各开关设备的工作原理。实验一真空开关设备动作特性实验实验时间：______年___月___日指导教师：____________实验地点：___________同组同学：____________一．实验目的1.了解真空开关设备的类型、结构及其操动机构优缺点。2.学会利用手动储能或者电储能的方式，来实现真空开关设备的分合闸操作。3.通过分析真空开关设备的动作特性，观察并学习其工作原理，为以后的开关设备的设计做好基础。二．实验设备仪器名称型号规格用途使用注意事项弹簧操动机构手车式ZN63A（VS1）断路器开关对弹簧机构的应手动使断路器慢分、慢合闸，检查“储能”、“合闸”、“分闸”指示正确，再进行就地、远方的电动操作试验，且实验前要把所有储能部件能量释放掉电磁操动机构接触器断路器开关操作电压不能过低，从而避免合不上闸永磁开关控制器ZNYI-12/D630-20断路器开关由于操动机构与开关本体分别装于开关柜的不同位置，断路器的各项机械特性参数必须在开关柜上安装后进行调整试验，才有实际意义预习报告主要内容包括两项：1.熟悉实验内容，对本实验内容提出不少于3个问题，并解答你所提出的问题，注意：所提问题应该不与实验讲义中的讨论问题相重复且有针对性。2.对实验内容的调研，可以图书馆或网上查相关先进技术资料，鼓励优先查阅外文原版资料。（此处为参考，同学预习内容和调研自己改动）1．（1）对自动重合闸装置的基本要求是什么？答：a.正常运行时，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后，自动重合闸装置均应动作；b.手动操作断路器断开时，自动重合闸不应起动；c.继电保护动作切除故障后，自动重合闸装置应尽快发出重合闸脉冲。（2）真空断路器原理是什么？答：储能过程拉动机构手动储能拉环，或给机构电动储能信号，电机带动储能拐臂给储能弹簧储能，通过储能保持环节保持此能量。（3）真空接触器由什么组成？答：真空接触器主要由真空灭弧室和操作机构组成，操作机构是由带铁芯的吸持线圈和衔铁构成。2.调研：真空断路器熄弧能力强，燃弧时间短，全分断时间也短，同时触头电磨损小，电寿命长，触头不受外界有害气体的侵蚀，并且触头开距小，减小了操动机构的操作功，机械寿命长，结构简单，维修工作量小，真空灭弧室和触头不需检修。实验内容与步骤主要包括以下几项内容：1.实验电路图（用直尺画图，要规范）（图同学自己画上）2.实验步骤简述1.电磁操动机构步骤1）将调压器调零，接通电源；2）调节调压器电压，从小到大调节，直到合闸；3）调节调压器电压，从大到小调节，直到分闸。2.弹簧操动机构步骤1）先按电机储能回路原理图接线，接通电源，给电机储能；2）再按分闸回路原理图接线，接通电源，将调压器调到187V，按下按钮，实现分闸，观察示波器电流波形。3.永磁操动机构步骤1）按原理图接线2）接通电源，给永磁机构储能，将真空灭弧室两端接5V小电池，按上分闸按钮，实现分闸，观察示波器上分闸电流的波形；3）接通电源，给永磁机构储能，将真空灭弧室两端接5V小电池，按上合闸按钮，实现合闸，观察示波器上合闸电流的波形；实验数据处理1.外接电源后，通过调节调压器，使电压在0－220V之间变化，记录下各开关设备的分合闸电压电子操动机构弹簧操动机构永磁操动机构合闸电压（V）140220350分闸电压（V）501872202.画出永磁开关设备分合闸过程的的电流波形。a.分闸电流b.合闸电流3.永磁操动机构的分、合闸时间及平均速度，讨论触头的实际动作时间。a.分闸b.合闸由图可以求出分闸时间为ms,合闸时间为ms（此处波形及时间以同学上课所测到的波形为准）实验通过游标卡尺测出行程为11mm,则可求出分闸平均速度为m/s，合闸平均速度为m/s讨论：由图可以看出，0－t2这段时间并不是机构的分合闸时间，因为机构给电后，并不是立即触发，图中0-t1即为触发前的时间，如果按照时间2计算，则平均速度比实际的慢。4.通过实验，试说明各开关设备的工作原理。答：1)电磁操动机构：此机构可以电动合闸、电动分闸，失压脱扣，断电即分。2）弹簧操动机构：其分合闸速度不受电源电压波动的影响，相当稳定，通过调整弹簧的压力能够获得满足要求的分合闸速度。3）永磁操动机构：它采用一个合闸、分闸公用的分、合闸线圈，合闸时，控制电路向分、合闸线圈提供驱动电流，线圈电流产生的磁场与永久磁铁产生的磁场方向一致，相互叠加，使操作机构驱动力大于断路器的分闸保持力，动铁心开始运动而使磁隙减小，操作机构的驱动力随着磁隙的减小而急剧增大，最终将动铁芯推到合闸位置。六．问题讨论1.电磁操动机构：结构简单、零件数少、工作可靠、制造成本低。同时螺管电磁铁的出力特性容易满足真空断路器合闸反力特性的要求。其缺点是合闸线圈消耗的功率太大，因而要求配用昂贵的蓄电池，加上电磁机构的结构笨重，动作时间较长。电磁操动机构出现最早，但目前用量趋于减少。2.弹簧操动机构：其缺点是机械零件多（达160多个），零件的