控制系统元件实验教学教材

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1、控制系统元件实验,西北工业大学 自动化学院 实验教学中心 高金行 2007.6,实 验 项 目,实验一 他励直流电动机 、发电机综合实验,实验二 单相变压器性能实验,实验三 永磁式直流测速 发电机性能实验,实验四 三相异步电动机启动方法实验,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,一、实验内容 他励直流电动机 1、他励直流电动机 的启动方法及注意事项。 2、他励直流电动机改变方向实验。 3、他励直流电动机负载特性实验。 4 、他励直流电动机的调速性能实验 他励直流发电机 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(

2、IL)。 3、测调节特性 保持n=nN使U=UN,测取If=f(IL)。,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,1.实验设备,2、屏上挂件排列顺序 D31、D44、D31、D42、D51,二、实验设备及挂件排列顺序,2、仪器仪表的选择 (1)直流发电机G选DJ13,校正直流测功机MG作为G的原动机。MG、G及TG由联轴器连接。 (2)开关S选用D51组件。 (3)Rf1选用D44的1800变阻器,Rf2 选用D42的900变阻器,并采用分压器接法。R1选用D44的180变阻器。R2为发电机的负载电阻选用D42,采用串并联接法,阻值为2250。 (4)直流电流表、电压表选用D31、并选择合

3、适的量程。,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,3、实验操作步骤 电动机实验 (1)按实验接线图接好电动机连线。 (2)调节MG电枢串联起动电位器R1阻值最大,Rf1阻值最小起动直流电动机MG。 (3)调节他励电动机的转速。 (4)改变电动机的转向。,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,发电机实验 测空载特性 (1)接好发电机实验原理线路。 (2)在保持n=nN1600r/min条件下,从U01.2UN 开始,测取78组数据,记录于表1中 表1 n=nN1600r/min IL=0,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,测外特性 在保持n=nN和IfIfN 不变的条件下,

4、逐次增加负载电阻R2,共取6-7组数据,记录于表2中。 表2 nnN r/min IfIfN mA,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,测调整特性 在保持发电机n=nN条件下,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2-4 n=nN r/min UUN V,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,四、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,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.

5、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。,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,五、实验报告 1、 画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时,起动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?为什么? 2、 在电动机轻载及额定负载时,增大电枢回路的调节电阻,电机的转速如何变化?增大励磁回路的调节电阻,转速又如何变化? 3、 用什么方法可以改变直流电动机的转向? 4、 为什么直流他励电动机磁场回路的接线要牢靠?起动时电枢回路必须串联起动变阻器? 5、 根据空载实验数据,作出空载特性曲线, 6、 绘出他励发电机调整特性曲线,分析在发电机转速不变

6、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。,实验一 他励直流电动机、发电机综合性能实验,实验二 单相变压器性能实验,一、实验内容 1、空载实验 测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0) , cos0=f(U0)。 2、短路实验 测取短路特性UK=f(IK),PK=f(IK), cosK=f(IK)。 3、负载实验 纯电阻负载 保持U1=UN,cos2=1的条件下,测取U2=f(I2)。 阻感性负载 保持U1=UN,cos2=0.8的条件下,测取U2=f(I2)。,实验二 单相变压器性能实验,二、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1、实验设备,2、屏上排列顺序 D

7、33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43,实验二 单相变压器性能实验,三、实验说明及操作步骤 1、空载实验,图1 空载实验接线图,实验二 单相变压器性能实验,在三相调压交流电源断电的条件下,按图1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器变压器的低压线圈a、x接电源,高压线圈A、X开路。 共测取数据7-8组。记录于表1中。 在三相调压交流电源断电的条件下,按图1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器变压器的低压线圈a、x接电源,高压线圈A、X开路。 共测取数据7-8组。记录于表1中。,实验二 单相变压器性能实验,表1,实验二 单相变压器

8、性能实验,2、短路实验 按下控制屏上的“关”按钮,切断三相调压交流电源,按图2接线将变压器的高压线圈接电源,低压线圈直接短路。,图二 短路实验接线图,实验二 单相变压器性能实验,共测取数据6-7组记录于表2中。 表2 室温 ,实验二 单相变压器性能实验,3、负载实验 实验线路如图3所示。变压器低压线圈接电源,高压线圈经过开关S1和S2,接到负载电阻RL和电抗XL上。RL选用D42上900加上900共1800阻值,XL选用D43,功率因数表选用D34-3,开关S1和S2选用D51挂箱,图3 负载实验接线图,实验二 单相变压器性能实验,(1)纯电阻负载 共取数据6-7组,记录于表3中。,表3 co

9、s2=1 U1=UN= V,实验二 单相变压器性能实验,(2)阻感性负载(cos2=0.8) 共测取数据6-7组记录于表4中。 表4 cos2=0.8 U1=UN= V,实验二 单相变压器性能实验,四、注意事项 1、在变压器实验中,应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。 2、短路实验操作要快,否则线圈发热引起电阻变化。 五、预习要点 1、 变压器的空载和短路实验有什么特点?实验中电源电压一般加在哪一方较合适? 2、 在空载和短路实验中,各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小? 3、 如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。,实验二 单相变压器性能实验,六、实验报告 1、计算变比 2、绘

10、出空载特性曲线和计算激磁参数 3、绘出短路特性曲线和计算短路参数 4、利用空载和短路实验测定的参数,画出被试变压器折算到低 压方的“T”型等效电路。 5、变压器的电压变化率 6、绘出被试变压器的效率特性曲线,实验三 永磁式直流测速发电机性能实验,一、实验内容及目的: 1、 永磁式直流测速发电机空载特性测试。 2、 永磁式直流测速发电机负载特性测试。 二、实验设备及控制屏排序 1、实验设备 2、屏上挂件排列顺序 D44、D31、D51、D42,实验三 永磁式直流测速发电机性能实验,实验三 永磁式直流测速发电机性能实验,三、实验说明及操作步骤 1、 按图1接线。图中直流电动机M选用DJ23作他励接

11、法,TG选用导轨上的永磁式直流测速发电机,Rf1选用D44上1800阻值,R1选用D44上180阻值,RZ选用D42上6只900电阻串联共5400阻值,并把Rf1调至最小,R1调至最大,RZ调至最大,A表选用D31上20mA档,开关S断开。 2、 先接通励磁电源,再接通电枢电源,电动机M运行后将R1调至最小,并调节转速达2000r/min,减小电枢电源输出电压并调节R1和Rf1逐渐使电机减速。记录对应的转速和输出电压。,实验三 永磁式直流测速发电机性能实验,图1 直流测速发电机接线图,实验三 永磁式直流测速发电机性能实验,3、共测取8-9组,记录于表1中。 4、合上开关S,重复上面步骤,记录8

12、-9组数据于表2中。 表1,表2,实验三 永磁式直流测速发电机性能实验,二、实验报告 1、作出U=f(n)曲线。 2、叙述直流测速发电机在自动控制系统中主要作用。,实验四 三相异步电动机的起动方法实验,一、实验内容及目的 1、直接起动 2、星形三角形(Y-)换接起动。 3、自耦变压器起动。 二、实验设备及挂件排列顺序 1、实验设备 2、屏上挂件排列顺序 D33、D32、D51、D43,实验四 三相异步电动机的起动方法实验,实验四 三相异步电动机的起动方法实验,三、实验说明及操作步骤 1、三相鼠笼式异步电机直接起动试验,图1 异步电动机直接起动 按下“开”按钮,接通三相交流电源,使电 机全压 起

13、动,观察电机起动瞬间电流值。,实验四 三相异步电动机的起动方法实验,图2三相鼠笼式异步电机星形三角形起动,2、星形三角形(Y-)起动,实验四 三相异步电动机的起动方法实验,3、自耦变压器起动 开关S合向右边,合上电源开关,使电机由自耦变压器降压起动,并经一定时间再把S合向左边,使电机按额定电压正常运行,整个起动过程结束。 观察起动瞬间电流以作定性的比较。,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()正常运行,整个起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。,实验四 三相异步电动机的起动方法实验,图3 三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动,实验四 三相异步电动机的起动方法实验,1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。 2、由起动试验数据求下述三种情况下的起动电流 (1) 外施额定电压UN。(直接法起动) (2) 外施电压为 。(Y-起动) (3) 外施电压为UK/KA,式中KA为起动用自耦变压器的变比。,高金行,2007.6 西安,自动化学院实验教学中心,

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