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电力拖动实验指导书 电力拖动实验目录-1-NS电力拖动实验目录-2-目录目录-2-前言-3-实验一单相变压器实验-4-实验二三相异步电动机的使用-9-实验三异步电动机的继电接触控制1，2-15-实验四三相异步电动机起动控制-21-实验五三相异步电动机能耗制动-21-实验六三相异步电动机反接制动-21-电力拖动实验前言前言 一、电力拖动实验目的 1、提高学生的动手实践能力、分析问题和解决问题的能力。 2、通过实验，使学生进一步巩固和加深对所学理论知识的理解和掌握，提高学生的综合能力。 3、培养学生的实践能力，使学生掌握正确的实验方法，锻炼学生的实际操作能力以及常规电机的正确使用方法，学会利用所学理论对实验数据进行合理分析并得出正确结论。 二、预习和小结实验前必须认真预习，阅读与本次实验有关的电工知识和实验教材，明确实验目的、实验内容，弄懂实验原理，搞清实验方法和步骤，明确实验中应观察的现象、测量的物理量、测量的方法，准备好相应的表格。 实验中由于某些不慎，可能导致设备损坏，甚至人身事故，因此预习时必须注意教材中所特别提醒的注意事项。 实验完毕应及时小结，检查测量数据有无遗漏，对数据进行处理，分析观察到的现象，讨论实验结果是否合理。 若未达到实验预期目的，误差甚大时，应找出原因，及时重做。 回答实验教材中要求回答的问题，写好实验报告。 三、实验操作 1、对所用的仪器设备要了解它们的性能和使用方法，特别是弄清有关的技术参数和注意事项，以确保正确使用和操作安全。 2、接线应根据实验线路图适当安排好仪器、仪表及设备的位置，一般应以便于读取数据、便于操作、便于接线为原则。 接线应选择合适的导线和保险丝，每个接线柱上导线最好不要超过两根。 3、接线完毕，必须认真检查线路是否正确。 经教师检查后，方可合闸通电。 4、操作时应站在绝缘垫上，要单手操作，不要用手触及带电的金属部分，避免长发、衣物被转动部分卷挂。 5、操作时，若感到手麻木，有异常声音、焦糊气味等现象，应立即切断电源，报告指导教师。 6、每次改换线路或更换仪表量程之前，必须先切断电源。 7、实验完毕，应先切断电源。 实验数据经教师审查签字后，再拆除连线。 好仪器设备，离开实验室。 电力拖动实验实验一单相变压器实验-4-实验一单相变压器实验的实验目的 1、学习判别绕组同名端(相对极性)的方法； 2、测定变压器空载特性，并通过空载特性曲线判定磁路的工作状态； 3、测定变压器外特性； 4、学习通过变压器短路实验测量变压器铜损的方法。 器实验仪器 1、华纬EEL型电工教学实验台单相变压器(220V/36V)一台；三相自耦可调变压器一只；交流电流表一只；交流电压表一只；交流功率表一只。 2、导线若干。 理实验原理 1、变压器绕组同名端的判定掌握有磁的相互联系的各绕组间的同名端，是进行绕组相互联系的前提。 例如，一台变压器有多个原绕组和副绕组需要串联或并联使用时，或者几个变压器绕组间需要串联或并联使用时，再如三相变压器绕组间需要接成不同接线组别时，为使联接正确，都必须首先判定各绕组的同名端(也称同极性端)。 本实验将通过最常使用的交流电压表法，来判定单相变压器原、副绕组的同名端，实验方法如图1-1(a)所示。 先将两绕组各一个端点(如端点2与4)相连。 在端点1和2间加交流电压12U，再用电压表测量1与3和3与4间的电压13U和34U。 若341213U U U?，则可判定2和4是异名端联接；若341213UUU?，则可判定2和4是同名端相联。 ?34U?12U?1234低压侧高压侧A V4.1/36A V227.0/22042V V13V13U34U12U定原理图变压器绕组同名端的判)(a定实验接线图变压器绕组同名端的判)(b图1-1交流电压表法判定变压器的同名端电力拖动实验实验一单相变压器实验-5- 2、变压器的空载实验变压器原绕组加额定电压，副绕组开路的工作状态称为变压器空载状态。 空载实验测得的电流称为空载电流0I，测得的功率0P称为空载损耗。 通常变压器的空载电流0I很小，约为额定电流NI1的(5%10%)左右，且此时副绕组的功率02?P，所以空载损耗Fe FeCu FeCu FeP P R I P PPPPP?12020-(1-1)因此，可以认为空载损耗即铁芯损耗(涡流损耗和磁滞损耗)。 变压器的变比是在空载时测定的，变比201/UU K?-(1-2)其中20U为副绕组空载时的电压。 变压器空载时，原绕组电压1U与空载电流0I的关系)(10U fI?，称为空载特性曲线，如图1-2所示，空载特性曲线和铁芯的磁化曲线是一样的。 空载特性曲线可以反映变压器磁路的工作状态。 磁路的最佳工作状态是空载电压等于额定电压时，工作点在空载特性曲线的接近饱和而又没有达到饱和状态的拐点处，如图1-2中的A点所示。 如果工作点偏低(如图中的B点)，空载电流很小，说明磁路远离饱和状态，可以适当减少铁芯的截面或适当减少绕组的匝数；如果工作点偏高(如图中C点)，空载电流太大，则说明磁路已达到饱和状态，应适当增大铁芯截面或适当增加绕组的匝数。 1U0I2U02INI220U1cos2?8.0cos2?0U0CAB1U图1-2变压器的空载特性曲线图1-3变压器的外特性曲线 3、变压器的外特性实验变压器原、副绕组具有内阻抗，即使原绕组的电压1U不变，副绕组的电压2U也将随着负载电流2I的变化而变化。 在1U一定且负载的功率因数2cos?不变时，2U和2I的关系)(22I fU?，称为变压器的外特性。 对于电阻性或电感性负载，输出电压2U随着负载电流2I的增大而减少，如图1-3所示。 4、变压器的短路实验短路实验是将变压器副绕组短路，原绕组加较低的电压，使原绕组的电流达到额定值情况下所进行的实验。 实验中，原绕组所加电压1U称为短路电压，短电力拖动实验实验一单相变压器实验-6-路实验所测得的功率损耗KP称为短路损耗，即Fe KK kPR IRIP?222121-(1-3)因为短路电压很低，所以铁芯中的磁感应强度mB与其在额定电压下的磁感应强度相比，要小很多(由S BfN Um1144.4?，可知1U Bm?)，短路实验时铁损是很小的，可以认为短路损耗就是变压器额定运行时的铜损耗，即Cu kPP?-(1-4)由变压器空载、短路实验测得的铁损和铜损，可以求得变压器额定运行时的效率为%10022?Cu FePP PP?-(1-5)容实验内容 1、判别变压器原、副绕组的同名端(相对极性)。 如图1-1(b)所示，为判别变压器原、副绕组的同名端的实验接线图。 先将两绕组各一个端点(如端点2与4)相连，并在低压侧的端点 1、2间加上低压侧的额定电压(V U3612?)，再用电压表测量1与3和3与4间的电压13U和34U。 根据12U、13U、34U之间的电压关系，判定出2与4是同名端还是异名端，将实验结果记录在实验报告纸上，并说明理由。 2、空载实验按图1-4接线，本实验采用从低压侧加电压的方法，即从副绕组(低压侧)加电压36V，原绕组(高压侧)开路。 调节自耦调压器，使输出电压为低压侧额定值(36V)，并测量高压侧电压20U，低压侧空载电流0I、空载损耗0P，计算变比K，填入表1-1中。 W*AI*U高压侧低压侧V220S FU自耦可调变压器V?20U?1U图1-4变压器的空载实验表1-1变压器的空载实验 (1)(1V U)(20V U201/UU K?)(0A I)(0W PV36电力拖动实验实验一单相变压器实验-7-调节自耦变压器，使低压侧电压1U分别为表1-2中的示值，并记录当1U为该示值时的空载电流0I和空载损耗0P，填入表1-2。 表1-2变压器的空载实验 (2)1U)(V7142128354249560I)(A0P)(W 3、测定变压器的外特性(电阻性负载)按图1-5联接线路，用自耦调压器维持单相变压器原绕组(高压侧)电压为220V始终不变，分别测出当负载为表1-3中所给定数目的灯泡时对应的负载电流2I和输出电压2U，并记录在表1-3中。 VA高压侧低压侧V220S FU2I2U2I?图1-5变压器的外特性实验表1-3变压器的外特性实验 4、短路实验用导线将副绕组(低压侧)短路，按图1-6接线WVAIU高压侧低压侧V220S FU自耦可调变压器图1-6变压器短路实验由于短路电压一般都很低，只有额定电压的百分之几，所以，调压器一定要旋到零位才能闭合电源开关。 调压器一定要旋到零位才能闭合电源开关。 然后逐渐增加电压，使短路电流达到高压侧稳定电流值(0.227A)时，测定此时的电压、电流和功率的数值，填入表1-4中。 01234562U)(V2I)(A测量项目灯泡盏数数据电力拖动实验实验一单相变压器实验-8-表1-4变压器短路实验测量项目)(V UK)(A IK)(W PK测量数据求实验报告要求 1、根据测量数据计算变比K； 2、绘制本台变压器空载特性曲线及外特性曲线； 3、计算本台变压器额定运行时的效率?； 4、回答问题 (1)根据你所绘制的空载特性曲线，说明你所使用的变压器原绕组匝数设计得是否合理？为什么？ (2)一台变压器铭牌丢失，不知原绕组的额定电压是多少，你能否能通过实验做出正确判断？电力拖动实验实验二三相异步电动机的使用-9-实验二三相异步电动机的使用的实验目的 1、了解三相异步电动机的铭牌数据； 2、学习测量电动机绝缘电阻的方法； 3、学习判断三相异步电动机的三相绕组首、末端的方法； 4、正确联接异步电动机的三相绕组，并使电机起动和实现反转。 器实验仪器 1、华纬EEL型电工教学实验台单相变压器(220/36V)一台；三相自耦可调变压器一只；万用表(或交流毫安表)一只；交流电压表一只。 2、三相异步电动机(380V/220V)一台。 3、兆欧表(500V)一台。 4、导线若干。 理实验原理 1、三相异步电动机的铭牌了解电动机铭牌中各项数据的确切含义，是合理选择并正确使用三相异步电动机的前提。 现以JO2624型三相异步电动机的铭牌为例，说明其各项含义(见表2-1)。 表2-1三相异步电动机的铭牌三相异步电动机型号JO2624功率17千瓦频率50赫兹电压380伏电流33安接法?转速1460转/分工作方式连续绝缘等级E功率因数0.88温升Co65电机厂年月 (1)型号型号是不同种类和型式电动机的代号，它的每一个字母都具有一定的含义。 如JO2624中J表示交流异步电动机，O表示封闭式，即外壳将电机全部封闭起来。 字母后面的数字2表示国家统一设计的顺序号，意思是说这种电动机是在JO型基础上做了第二次改进设计。 第一个破折号后的第一位数字6表示机座号，机座尺寸是按国家统一标准的顺序号所对应的尺寸制造的；第二位数字2表示铁芯长度序号，同样对应着国家统一规定的具体尺寸。 第二个破折号后数电力拖动实验实验二三相异步电动机的使用-10-字4表示电机是4极电动机(即2?P)。 电机型号每项的意义可用框图表示如下电机序列设计序列号机座号磁极数铁心长度号JO2264图2-1JO系列电动机型号意义框图我国目前已设计出Y系列新产品，它是国内最先进的异步电动机，即将取代JO2系列异步电动机。 Y系列电动机具有高效、节能、特性好及低噪音等优点，功率等级和安装尺寸符合国际标准。 这种电机型号所代表的意义如下面框图所示异步电动机磁极数长机座第二种铁心长度1002L4)(mm机座中心高Y图2-2Y系列电动机型号意义框图 (2)额定电压NU和接法额定电压是指电动机定子绕组应接的额定线电压。 接法是指在额定线电压下三相绕组的正确接线方法。 有时铭牌上有两种电压值，如220V/380V，对应二种接法Y/?接法，表示该电机可在线电压为220V时工作，并应接成三角形；也可在线电压为380V时工作，并应接成星形。 (3)额定电流NI额定电流是指电动机在额定电压、额定频率并输出额定功率时定子的额定线电流。 铭牌有时标出两种额定电流值，它们与绕组的不同接法相对应。 (4)额定转速Nn电机额定运行时，电动机转子的额定转速以“转/分”为单位。 通常比相应的同步转速低%6%2。 (5)额定功率NP额定功率NP即在额定运行条件下，电动机转轴上输出的额定机械功率。 通常以千瓦(K)为单位。 实际运行过程中，电机输出的功率是由负载大小决定的，并不一定等于额定功率。 电机从电源吸取的功率不等于额定功率，这里有一个电机效率问题。 如额定输出机械功率为NP时，输入的电功率为NP1，则额定效率N?NNNPP1?-(2-1)%9075(?N?左右，随电机种类及容量大小而不同。 电力拖动实验实验二三相异步电动机的使用-11- (6)额定功率因数N?cos N?cos是指电机额定运行时的功率因数。 电机是感性负载，定子电路相电流滞后相电压N?角，功率因数是此角的余弦值。 电机额定运行时9.07.0cos?N?左右，空载或轻载时会更低。 因此在电机使用时，应尽量避免出现电机长期轻载或空载运行情况。 (7)工作方式(或称定额)为充分发挥电机的潜力，电机按持续运行时间划分工作方式，分为连续、短时和重复短时三种。 连续工作方式，表示这种电机可以按铭牌规定的功率长期连续使用；短时工作方式，表示这种电机不能连续使用，在额定功率输出时只能按铭牌规定的短时间运行；重复短时工作方式，表示这种电机不能在额定功率输出时连续运行，只能按规定时间做重复性短时间运行。 (8)绝缘等级和温升绝缘等级是由电机所用的绝缘材料决定的，按耐热程度不同，绝缘材料分为A、E、B、F、H等数级。 目前异步电动机生产中大都采用E级绝缘，其最高允许温度为o120。 温升是指允许高出标准环境温度的数值。 2、电动机的绝缘电阻在使用电气设备时，其绝缘程度的好坏，对设备的正常运行有密切关系。 绝缘程度的好坏可以用绝缘电阻的高低来衡量。 由于设备受热、受潮等原因，会使绝缘电阻降低，甚至可能造成设备外壳带电和出现短路事故，所以在使用期间应定期做绝缘电阻的检查。 如果一台电机长期没有使用，使用前必须做绝缘电阻的检查。 绝缘电阻的检查不能用普通的欧姆表(如万用表的电阻档)进行，而应用兆欧表(也称摇表)进行测量。 兆欧表是专门用于测量高电阻(即绝缘电阻)的仪表。 使用兆欧表，要注意几个问题 (1)应按电气设备的电压等级选择兆欧表的规格，测量额定电压不足500V的绕组的绝缘电阻(如额定电压为380V的电机)时，应选用500V兆欧表，而测定额定电压高于500V绕组的绝缘电阻时，则应选用1000V的兆欧表。 (2)测量绝缘电阻前，必须切断电机的电源，并做兆欧表自检。 自检的方法是先将兆欧表两端开路，按规定转速摇动兆欧表手柄，表针应指到“?”处，再把兆欧表两端线迅速短接一下，表针应指到零处。 如果不是这样，说明兆欧表自身有故障，必须检查修理，方能使用。 (3)测量绝缘电阻时，将兆欧表端钮L、E分别接到待测绝缘电阻处，如测量对地绝缘电阻，则应将E接地(如电机外壳)。 电力拖动实验实验二三相异步电动机的使用-12- (4)兆欧表要平放，转动手柄的转速要均匀(120转/分)。 测量电机的绝缘电阻，一般有二项内容一是测相间绝缘，二是测对地绝缘(相壳绝缘)。 对于500V以下的中、小型电机，绝缘电阻最低不得小于V/1000?，即1V电压应有不小于?1000的绝缘电阻。 3、电动机绕组首、末端的判别当电动机绕组各相引出线标志脱落时，必须先判明哪两根引出线属于同一相，再判明哪端是首端，哪端是末端，这是对电机进行正确接线的前提。 判定异步电动机绕组首、末端的方法有多种方法 (1)串灯法首先，用一个灯泡与交流电源串联后，去碰触任意两条引出线，能使灯泡发亮的两根引出线显然是属于同相绕组，这样可将六根引出线分成三相绕组。 然后，任意规定一根绕组的首、末端(如1U、2U)，并将另一相(如V相)的任意一端与2U相连，将串联起来的这二相绕组的另外两端接到低压交流电源上(40100V)，其余那一相(W相)的两端接灯泡，当合上开关后，如果灯泡发亮，可断定与2U相联的那一根即为该相的首端(1V)；如灯泡不亮，则为末端(2V)，实验电路如图2-3所示。 用同样的方法可以判断另一相的首、末端。 图中接入开关S的目的是为了使通电时间尽量短些，以保护电机绕组。 S1U2U1V2V1W2W亮S1U2U2V1V1W2W不亮)(a)(b图2-3串灯法判断绕组首、末端接线图本实验方法的原理如下如U、V二相绕组是首、末端相联，通入交流电所产生的合磁通会穿过W相绕组，因此W相绕组产生感应电动势而使灯泡发亮，如图2-4(a)所示如U、V二相绕组是末端与末端相连，通入交流电后产生的合磁通不穿过W相绕组，W相绕组不产生感应电动势，灯泡当然不亮，如图3-4(b)所示。 1U1U2U1V2V1W2W)(a)(b2U1V2V1W2W电力拖动实验实验二三相异步电动机的使用-13-图2-4串灯法判断绕组首、末端原理图 (1)电压表法用万用表电阻档可以从六个引出线中判定哪两根引线是属于同一相的，然后规定任意一相(如U相)的首、末端(1U和2U)，并通过开关S和电池相联结，在另一相(如V相)绕组的二端接上电压表，在接通开关S的瞬间，图2-5电流表法判断绕组首、末端若表头指针正向摆动，则电压表正极所接的端钮与电池正极所接的端钮是同极性端(即同为首端或末端)，同样的办法可以判定第三相的首、末端。 实验电路如图3-5所示。 3、三相异步电动机的起动和反转对于中、小型异步电动机，当电源容量相比电动机的功率足够大时，一般均采用直接起动，即将电动机的定子绕组直接接入额定电压的电源上。 异步电动机转子的旋转方向与旋转磁场的转动方向相同，而旋转磁场的旋转方向取决于绕组与电源接线的相序。 因此，改变三相绕组与电源相联结的相序(任意对调两根相线)，就可达到改变三相异步电动机转向的目的。 容实验内容 1、熟悉异步电动机的外形结构及各引线端，记录铭牌数据。 2、测量三相异步电动机的绝缘电阻。 自检准备使用的兆欧表，自检后测量实验用电动机的绝缘电阻，并填入表2-2中。 表2-2三相异步电动机的绝缘电阻相间绝缘绝缘电阻)(?M相与机壳绝缘绝缘电阻)(?M U相与V相U相与机壳V相与W相V相与机壳W相与U相W相与机壳 3、判定三相绕组的首、末端本实验所有电机上均标有首、末端，故实验可用串灯法和电流表法验证其绕组标号是否正确。 实验分别按图2-3和图2-5接线。 4、按照铭牌要求，将电动机正确接线(本实验台所配电机为380V三角形接法)，并按图2-6接线。 经教师检查无误后，闭合负荷开关QM直接起动电机，并观测电动机的转向。 5、断开负荷开关QM，改变电机与电源接线的相序(调换任意两根相线)，闭合开关QM，观察电机转向是否与前面相反。 图2-6电动机接线图M3V380QMU VW电力拖动实验实验二三相异步电动机的使用-14-求实验报告要求 1、总结实验结果； 2、回答问题 (1)电动机的额定电压与电机接线方式有什么关系？当三相异步电动机有380/220伏两种额定电压，定子绕组可以接成星形也可以接成三角形，试问采用这两种连接法时电动机的额定值（功率、相电压、线电压、相电流、线电流、效率、功率因数、转速）有无变化？ （2）频率为60Hz的三相异步电动机，若接在50Hz的电源上使用，将会产生何种现象？ （3）某人在检修三相异步电动机时，将转子抽掉，而在定子绕组上加三相额定电压，这会产生什么后果？ (4)分析用电压表法判定三相绕组首、末端方法的原理。 电力拖动实验实验三异步电动机的继电接触控制-15-实验三异步电动机的继电接触控制的实验目的 1、了解交流接触器、热继电器、按钮开关等电器的结构及使用方法； 2、用继电器接触控制电路对异步电动机进行点动、自锁、停车控制； 3、用继电器接触控制电路对异步电动机进行正、反转控制。 器实验仪器 1、华纬EEL型电工教学实验台交流继电接触器控制模块；三相自耦可调变压器一只；交流电压表一只。 2、三相异步电动机(380V/220V)一台。 3、导线若干。 理实验原理 1、交流接触器、热继电器、按钮开关的结构及使用 (1)交流接触器交流接触器是一种利用电磁力带动触头接通或断开电动机主电路的电磁开关。 交流接触器主要由电磁系统和触头系统两部分组成，其中电磁系统包括线圈、动铁芯和静铁芯。 触头系统分为二种，一种接在主电路中，允许通过的电流较大，称为主触头；另一种接在控制电路中，通过电流较小，称为辅助触头。 根据线圈未通电之前状态不同，触头可以分为常开触头(或动合触头)和常闭触头(或动断触头)。 交流接触器的实物图、内部结构剖面图、符号如图3-1所示。 常闭触点上铁芯下铁芯主触头常开触点动铁芯线圈线圈静铁芯KM接触器线圈主触头常开触头常闭触头)(辅助)(辅助实物图)(a内部结构剖面图)(b接触器符号)(c线径电压频率15.0V360?Hz50A CJ2010图3-1交流接触器接触器在电磁线圈通电后，动、静铁芯之间产生电磁吸力，动铁芯(上铁芯)电力拖动实验实验三异步电动机的继电接触控制-16-被静铁芯(下铁芯)吸引而向下运动，与此同时，和它连在一起的触头动作，使常开主触头和常开辅助触头闭合，常闭辅助触头断开。 线圈失电时，电磁力消失，因受弹簧的作用动铁芯恢复原位，常开触头释放，常闭触头闭合。 用于控制交流电动机的接触器，通常有三对常开主触头，二对常开辅助触头和二对常闭辅助触头，工作时可根据需要选择使用。 接触器的线圈和各种触头在电路中用同一字母表示，如KM。 (2)热继电器热继电器是对电动机进行过载保护的一种常用继电器。 热继电器根据电流的热效应原理制成，图3-2(a)是它的结构示意图，其中发热元件一般由电阻值不大的电阻丝或电阻片构成，直接串联在被保护的电动机的主电路中。 双金属片是由二种热膨胀系数不同的金属片辗压而成，上层金属片热膨胀系数小，下层金属片热膨胀系数大，双金属片紧贴发热元件，其一端固定在支架上，另一端与扣板自由接触。 当电动机在额定负载下运行时，通过发热元件的电流是额定电流，这个电流不足以使热继电器动作。 当电动机过载时，通过发热元件的电流超过额定值，产生的热量使双金属片受热变形，弯向膨胀系数小的一侧，即向上弯曲，使双金属片右端与扣板脱开，在弹簧拉力的作用下，扣板向左转动，将常闭触头断开。 此常闭触头在接触线圈电路中，在触头断开时，切断接触器线圈电路，从而切断主电路，保护电动机。 由于热继电器是依靠发热元件通电后，使双金属片变形而动作的，出现触头断开动作，需要有一个热量计量的过程，对于短时过载，热继电器不会立即动作，所以它只适用于电动机的长期过载保护，不能做短路保护。 I I热元件双金属片常闭触点复位按钮弹簧扣板KHKH发热元件常开常闭结构图)(a符号)(b图3-2热继电器 (3)按钮开关按钮是继电接触控制电路中最常用的主令电器，用于发出“接通”或“断开”的指令信号，起到控制电机的目的。 按钮的外形及内部剖面图如图3-3(a)、(b)所示。 由一对常开触头，一对常闭触头、复位弹簧和按钮帽组成。 手没有按动按钮之前的工作状态称为常态，常态不断开的触头称为常开触头。 手按动按钮时，触头状态随即改变，常闭触头先断开，常开触头随之闭合。 松动按钮时，因复位弹电力拖动实验实验三异步电动机的继电接触控制-17-簧的作用，各触头立即恢复常态，常开触头先复位，常闭触头后复位闭合。 外形结构图)(a动触点静触点常闭按钮常开按钮内部结构剖面图)(b符号)(c按钮帽复位弹簧常闭触头常开触头图3-3按钮开关 2、点动控制环节点动控制电路主要由按钮、接触器组成，如图3-4所示。 按下起动按钮SB，接触器线圈KM得电，接触器常开触头闭合，电动机得电运转。 松开起动按钮SB，由于复位弹簧的作用，使按钮复位，常开触点断开，接触器线圈失电，电动机停转。 如此按下、松开起动按钮，使电动机断续通电，从而实现点动控制。 QMU VWM3SBKMKMFUQMU VWKMFUM3KHKH2SB1SBKMKMV380V380图3-4点动控制图3-5起动、停车、加保护控制电路 3、自锁控制环节点动控制只有在按下按钮时电机才运转，一旦松开按钮，电动机就停止运行。 为实现电机长期连续运行，需要加入自锁环节。 自锁环节的实现是在按钮开关的常开触头二端并联上接触器KM的一副辅助常开触头。 如图3-5所示，当按下起动按钮1SB时，接触器KM线圈得电，主触头KM闭合，电动机得电运转，与此同时，并联在按钮1SB上的常开辅助触头也闭合。 这样即使松开按钮1SB，由于KM常开辅助触头闭合，接触器线圈仍然有电流通过，因此电动机可继续运行。 这种依靠接触器自身辅助常开触头闭合而使线圈保持通电的作用称为“自锁”(或“自保”)。 起自锁作用的触头称为自锁触头。 为使自锁后的电机可以停车，在接触器线圈电电力拖动实验实验三异步电动机的继电接触控制-18-路中再串入一个带常闭触头的停止按钮2SB即可。 4、保护环节为确保电动机正常运行，防止由于短路、过载、欠压等事故造成的危害，在电动机的主电路和控制电路中必须装有各种保护装置。 一般有短路保护、过载保护、失压保护和欠压保护等。 (1)短路保护通常采用熔断器。 (2)过载保护通常采用热继电器。 注意热继电器与熔断器两者在电路中所起作用不同，两者不能互相代替，在保护环节中，它们互相补充，都不可缺少注意热继电器与熔断器两者在电路中所起作用不同，两者不能互相代替，在保护环节中，它们互相补充，都不可缺少(见图3-5)。 (3)失压和欠压保护电动机运行时由于外界因素，突然断电又重新供电，在未加防范的情况下容易造成事故。 因此在控制电路中应有失压保护环节，确保断电后，在工作人员没有重新操作的情况下，电机不能自行运转。 如电源电压太低，会影响电机的正常运行(电磁转矩与电压平方成正比)。 因此，在控制电路中应有欠压保护环节。 凡是应用接触器并具有自锁环节的继电接触控制电路，本身都具有失压保护的环节。 当电源电压突然中断或严重欠压时，接触器线圈产生的电磁力为零或很小，由于弹簧的作用，动铁芯复位。 使主电路切断，并失去自锁，电机停止运行。 而当电源重新恢复正常供电时，接触器线圈不能自行通电，电动机不能自行起动。 只有操作人员在有准备的情况下再次按下起动按钮，电动机才能起动，从而实现失压和欠压保护。 5、联锁控制环节几只控制电路通过辅助触头之间的相互联结，实现彼此之间相互联系又相互制约的作用，叫相互“联锁”，也叫“互锁”。 实现联锁控制的触头叫联锁触头。 继电接触控制电路，通过接触器、继电器之间的相互联锁，可以实现多台设备按生产工艺进行工作，是实现自动控制及保护的重要环节。 图3-6不带联锁的正、反转控制电路本实验通过三相异步电动机正、反转控制电路，说明联锁环节的作用。 我们知道，改变三相异步电动机的旋转方向，只需要改变引入三相异步电动机的三相电源的相序即可。 这可以通过二个接触器来实现，如图3-6所示。 QMU VW1KM1FUM3KHKH1SB2KM3SB2SB2KM1KM2KM1KM2FU电力拖动实验实验三异步电动机的继电接触控制-19-按下起动按钮1SB，接触器1KM线圈通电并自锁，主触头1KM闭合，电动机按正相序正向运转。 如按下起动按钮2SB，接触器线圈2KM通电并自锁，主触头2KM闭合，电动机因U、W两相线与电机接线换相，电机按反向运转。 但是，这个电路存在一个非常严重的问题，即当电动机正转运行时，图3-7带联锁的正、反转控制电路如再按2SB时，会出现1KM和2KM同时得电闭合，造成U和W两相电源短路故障，因此必须严加防范，即必须设法使两个接触器在任何情况下都不能同时通电。 我们可以利用两只接触器的常闭辅助触头1KM和2KM，如图3-7那样串联到对方接触器线圈所在的支路里。 当正转接触器通电时，串联在反转接触器线圈2KM支路中的常闭触头1KM已经断开，从而切断了2KM支路，这时即使按下反转起动按2SB，线圈2KM也不会通电。 同理，在反转接触器2KM通电时，即使按下正转起动按钮1SB，线圈也1KM不会通电，保证了电路的正常工作。 容实验内容 1、点动控制按图3-4联接线路，接线时要按一定顺序进行。 主电路可按三相电动机接触器主触头熔断器三相负荷开关三相电源顺序进行。 控制电路按按钮SB接触器线圈KM，然后将两端接入电源两根火线上。 经教师检查无误后，进行“点动”控制操作。 2、自锁控制按图3-5接线，即在点动控制电路中加入停止按钮2SB、自锁触头KM和热继电器常闭触头，在主电路中接入发热元件，进行起动、停止控制操作。 3、正反转控制按图3-7接线，经教师检查后，再接通电源，闭合负荷开关QM，按下1SB，使电机起动，并观察电机转向。 按2SB验证联锁触头的作用，然后按3SB使电机停转，再按下2SB使电机重新起动，观察电机的旋转方向。 求实验报告要求 1、详细分析带短路及过载保护的三相异步电动机正、反转控制电路；QMU VW1KM1FUM3KHKH1SB1KM2KM3SB2SB2KM1KM2KM2KM1KM2FU电力拖动实验实验三异步电动机的继电接触控制-20- 2、绘出笼型电动机能耗制动的控制电路，并说明其工作原理。 3、绘出用行程开关控制工作台自动往还的控制电路，并说明其工作原理。 电力拖动实验实验四三相异步电动机Y-起动控制-21-21-实验四三相异步电动机起动控制的实验目的 1、了解时间继电器的作用及空气阻尼式时间继电器的结构、原理和使用方法； 2、掌握?Y起动的原理，继电器接触控制电路的接线和操作。 器实验仪器 1、三相交流异步电动机(380V/660V)一台； 2、时间继电器一个； 3、交流接触器三个； 4、热继电器一个； 5、三相负荷开关一个； 6、按钮开关一个； 7、电工板一块； 8、螺丝刀、拨线钳、导线若干。 理实验原理 1、空气阻尼式时间继电器时间控制环节，是生产过程中需要解决的一个重要问题。 时间继电器就是一种具有延时作用，可按照所需时间的间隔或次序来接通或断开控制电路的一种电器。 时间继电器的种类很多，空气阻尼式时间继电器是交流控制电路中比较常见的一种。 图4-1是它的结构示意图。 它主要由电磁系统、工作触头、气室和传动机构等部分组成。 时间继电器线圈通电后，衔铁(动铁芯)和托板立即被吸下，但是活塞杆和杆杆不能立即跟衔铁一起落下，因活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当图4-1空气阻尼式时间继电器活塞杆在释放弹簧的作用下向下运动时，橡皮膜随之向下凹，使上气室的空气变出气孔橡皮膜伞形活塞活塞杆恢复弹簧动铁芯吸引线圈释放弹簧延时触头瞬时触头进气孔调节螺钉杠杆托板电力拖动实验实验四三相异步电动机Y-起动控制-22-22-得稀薄，因此橡皮膜受到下气室的压力，致使活塞杆只能缓慢下降。 经过一定时间后，活塞杆下降到一定位置，通过杠杆推动延时触头动作(常闭触头打开，常开触头闭合)。 从线圈通电到延时触头动作，这一段时间就是时间继电器的延迟时间。 利用调节螺钉，可以改变进气孔的大小，从而改变进气量的快慢。 进气量慢，延迟时间长；进气量快，延迟时间短。 所以调节进气量的快慢可以调节延迟时间的长短。 线圈断电以后，在恢复弹簧的作用下，衔铁立即复位，活塞杆上移，上气室气压加大，空气经排气孔排出，时间继电器各触点恢复原态。 时间继电器除有延时动作的触头之外，往往还装有瞬时动作的触头，以供他用，使用时注意不要接错。 时间继电器除通电后产生延时作用外，还有线圈断电后产生延时作用的。 时间继电器的触头符号与一般继电器不同，如图4-2所示。 通电延时闭合)(a通电延时断开)(b断电延时断开)(c断电延时闭合)(d图4-2时间继电器的触头符号 2、Y变换起动lYI?PYUlY PYII?UVW?lI3?lPII形接法的电流关系Y a)(形接法的电流关系?)(b图4-3Y-起动时的电流关系三相异步电动机起动时，旋转磁场以最大相对转速切割转子导体，在转子中产生的感应电动势很高，所以转子电流极大。 反应到原边，定子电流可达额定电流的74倍。 起动电流大，会造成电网电压的波动，影响接在同一电网中的其他用电设备的正常工作；频繁起动的电机会因为起动电流的频繁冲击，使电机发热。 因此对于较大容量的电机必须设法减小起动电流。 ?Y变换起动就是一种常用的起动方法。 ?Y变换起动只适用于电动机正常运行时是三角形接法的电动机。 起动时，先将电机绕组按星形(Y)连接，起动后再换接成三角形(?)连接。 定子绕组星形连接时，如图4-3(a)，各相绕组承受的电压为电源线电压的3/1；而做三角形连接时，如图7-3(b)，各相绕组承受的电压等于电源线电压。 因为相电力拖动实验实验四三相异步电动机Y-起动控制-23-23-电流与负载上的相电压成正比，故Y接起动时的相电流PYI与?接法时的相电流?PI之比为3131?llPPYPPYUUUUII-(4-1)设lYI和?lI分别为Y接法和?接法时的线电流，根据线电流与相电流的关系可得PY lYII?，?P lII3，则有31313131?PPYllYIIII-(4-2)上式说明，当定子绕组接成星形起动时，电网电流只等于接成三角形的1/3，即减小了起动电流。 由于电磁转矩是与电压平方成正比的，采用?Y起动相当于降低相电压到正常值的3/1，故起动转矩也减至?接法时的1/3。 3、Y起动的控制电路?Y起动控制电路应具有如下功能电路中具有短路、过载保护；按下按钮后，控制电路先将电机接成Y形，当电机接近额定转速时，自动将电机换成?接法；电机起动后，时间继电器要与电路切断。 具体实用电路如图4-4所示。 UVWFUKH1KM1W2V1V1U2W2UKT3KM1SB关2SB开KT2KM1KM3KMKH2KM3KM1KMM33KM2KMQS图4-4Y起动控制电路主电路包括起短路保护作用的熔断器FU、起过载保护的热继电器KH。 负载开关QS闭合后向整个电路提供电源。 如接触器常开触头2KM断开，而常开触头3KM闭合，则三相定子绕组的三个末端接在一起，电动机接成星形；如接触器常开触头3KM断开，2KM闭合，则三相定子绕组接成三角形。 在3KM或2KM闭合的情况下，若1KM闭合，则电机做Y接起动或?接运转。 电力拖动实验实验四三相异步电动机Y-起动控制-24-24-在控制电路中，第一条支路中有时间继电器的线圈KT，当其通电时，常闭触头将延时断开。 当按下起动按钮2SB时，时间继电器线圈KT和接触器线圈3KM同时得电，3KM的常开触头闭合，电动机接成星形，并使接触器线圈1KM得电，电动机做星形接法起动。 为防止此时2KM线圈得电，造成电源短路故障，在2KM线圈电路中串有3KM接触器常闭触头，当3KM常开触头闭合时，3KM常闭触头是断开的。 经过预先整定好的延迟时间后，时间继电器常闭触头KT断开，切断了线圈3KM的电路，因线圈3KM失电，它的常开触头断开，常闭触头闭合，使接触器线圈2KM得电，电动机线圈做三角形联接，并在全压下运转，实现了?Y自动换接的降压起动，而且由于线圈3KM的常开触头断开，切断了时间继电器线圈电路，使时间继电器停止工作。 按下停止按钮1SB，线圈1KM失电，主触头及自锁触头断开，电动机停车。 容实验内容 1、弄清实验板上的各电器、电动机的接线方法和电路图中各接触器、继电器的动作顺序。 按图4-接线，可先接控制电路，然后连接主电路。 2、检查控制电路接线是否正确。 3、闭合负荷开关QS，按下起动按钮2SB，观察各接触器、继电器动作顺序是否正常，如出现故障，拉开QS开关，自行检查排除。 4、调整时间继电器的延时时间，重新操作，观察延时的作用及变化。 5、按下起动按钮2SB，进行?Y起动，根据电动机起动所用的时间，将时间继电器延时时间调整到合适位置，并记下延时时间。 求实验报告要求 1、绘制电路原理图； 2、分析控制电路中各触点在电路中的功能。 3、在实验过程中发生过什么故障，怎样进行检查排除？ 4、在实验电路中，时间继电器的延时长短怎样才是合适的？延时过长或过短有什么问题？电力拖动实验实验五三相异步电动机能耗制动-25-25-实验五三相异步电动机能耗制动的实验目的 1、掌握三相异步电动机时间原则能耗制动工作原理及方