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1、第10章 实 验 与 实 训,实验一 单相变压器的空载、 短路及负载实验 实验二 交流电动机绝缘电阻的测定 实验三 电动机绕组直流电阻的测定 实验四 三相异步笼型电动机的工作特性 实验五 三相异步电动机绕组首、 尾端的判别 实验六 中间继电器动作的整定 实验七 三相异步电动机正、反转控制 实验八 三相异步电动机Y-降压启动控制 实训项目一 三相异步电动机的拆装 实训项目二 基本控制线路的接线练习 实训项目三 镗床电气控制线路PLC改造设计安装与调试练习,实验一 单相变压器的空载、短路及负载试验,一、 实验目的 (1) 通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 (2) 通过负载实验测取变压器的
2、运行特性。,二、 实验设备及仪器 (1) MEL系列电机教学实验台主控制屏(含交流电压表、 交流电流表)。 (2) 功率及功率因数表(MEL-20或含在主控制屏内)。 (3) 三相组式变压器(MEL-01)或单相变压器(在主控制屏的右下方)。 (4) 三相可调电阻900 (MEL-03)。 (5) 波形测试及开关板(MEL-05)。 (6) 三相可调电抗(MEL-08)。,三、 实验内容和方法 1. 空载实验 测取空载特性U0=f(I0), P0=f(I0)。 1) 实验线路 如图10-1所示，变压器T选用MEL-01三相组式变压器中的一只或单独的组式变压器。A、V1、V2分别为交流电流表和交
3、流电压表，W为功率表。变压器T的铭牌值为：PN=77 W，U1N/U2N=220/55，I1N/I2N=0.35/1.4。,图10-1 空载实验接线图,2) 实验方法 (1) 实验时，将变压器低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈1U1、1U2开路。接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。 (2) 启动三相交流电源前，应将调压器旋钮逆时针方向旋转到底，并选择好各仪表量程。 (3) 合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压达到U=1.2UN。,(4) 逐渐降低电源电压， 在（1.20.5）UN的范围内， 测取变压器的U0、I0、P0，共取6
4、组或7组数据，记录于表10-1中。其中U=UN点的数据必须测，且在该点附近测试点应多些。 为了计算变压器的变比，在UN以下测取一次电压U0(即U2U1,2U2)的同时测取二次电压U1U1,1U2。实验数据填入表10-1中。 (5) 测量数据以后，切断三相电源。,表10-1 变压器空载电压、电流、功率的测定,2. 短路实验 测取短路特性UK=f(IK), PK=f(IK)。 1) 实验线路 如图10-2所示(每次改接线路时， 都要关断电源)。A、V、 W分别为交流电流表、 电压表、 功率表， 选择方法同空载实验。,图10-2 短路实验接线图,2) 实验方法 (1) 实验时，变压器T的高压线圈接电
5、源，低压线圈直接短路。 (2) 断开三相交流电源，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底， 使输出电压为零。 (3) 合上交流电源绿色“闭合”开关，接通交流电源， 逐次增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN为止。在0.51.1IN范围内测取变压器的UK、IK、PK，共取6组或7组数据记录于表10-2中，其中I=IN的点必须测，并记录实验时的周围环境温度()。,表10-2 变压器短路电压、电流、功率的测定,3. 注意事项 在变压器空载和短路实验中，应注意电压表、电流表、 功率表的合理布置，以减小测量误差。 短路实验操作要快， 否则线圈发热会引起电阻的阻值变化。,四、 实验报告 1. 计算变比 从空载实
6、验测得的变压器一、二次电压数据中任取三组数据， 分别计算出变比，然后取其算术平均值作为变压器的变比。,2. 绘制空载特性曲线和计算励磁参数 (1) 根据实验数据和计算数据绘制空载特性曲线。,U0=f(I0), P0=f(I0), cos0=f(I0),式中，cos0=P0/U0I0。,(2) 计算励磁参数。从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时I0和P0的值，并由下式算出励磁参数。,3. 绘出短路特性曲线并计算短路参数 (1) 根据实验数据和计算数据绘出短路特性曲线。,UK=f(IK), PK=f(IK), cosK=f(IK),(2) 计算短路参数。从短路特性曲线上查出对应于短路电流，IK=
7、IN时的UK和PK值，由下式算出实验环境温度为()时的短路参数：,折算到低压侧:,由于短路电阻rK随温度变化，因此，算出的短路电阻应该按国家标准换算到基准工作温度75时的阻值。,式中，234.5为铜导线的温度系数，若采用铝导线，则该系数为228。,实验二 交流电动机绝缘电阻的测定,一、 实验目的 绝缘电阻反映电机绕组对机壳和各相绕组之间的绝缘程度。 通过绝缘电阻的测定可以检查绕组是否受潮，有无接地等故障。 通过实验， 掌握测量绝缘电阻的仪表使用方法和绝缘电阻的测量方法， 熟悉交流电动机绕组的绝缘电阻要求。,二、 实验仪表 三相鼠笼式异步电动机一台， 兆欧表一块， 万用表一块， 电工工具及导线若
8、干。,三、 实验内容和方法 1. 检查摇表是否正常 兆欧表，俗称摇表，内有一个手摇发动机作为表内电源。 表内设有游丝，不摇动其手柄时，表针可以停留在任意位置， 读数没有意义。外设三个接线柱，分别是接地柱“E”，电路柱“L”， 保护环柱“G”。从接线柱“E”、 “L”处接出两根引线（单股线）。两根引线开路，摇动手柄，表针指向处； 两根引线短路，摇动手柄，表针指向“0”处，表示摇表正常。 保护环柱“G”用于测量电缆绝缘电阻时接电缆绝缘包扎物， 测量电机绕组的绝缘不用接。 兆欧表的选用可参照表10-3所列数据。,表10-3 兆欧表的选用,2. 测量绝缘电阻 电机各相绕组分别有出线端引出时，应分别测量
9、各绕组对机壳（或铁心）及各绕组之间的绝缘电阻， 测量时“E”端接机壳（或铁芯），“L” 端接绕组测量端。 若各绕组已经在电机内部连接起来，则允许仅测量一个绕组对机壳的绝缘电阻。 手摇兆欧表内发电机发出的电压与转速有关，一般按120 r/min转动，不可低于80 r/min，否则测量不准。为了维持加在被测设备上的电压一定，测量时应以兆欧表规定的转速均匀地摇动兆欧表， 待指针稳定后方可读数。,3. 绝缘电阻折算 (1) 国家标准规定，电机绕组的绝缘电阻在热态75时， 应不低于下式确定的数值：,(2) 常温下所测绝缘电阻Rt应换算到75时的绝缘电阻R75, 换算公式为,4. 注意事项 (1) 500
10、 V以下的低压电机，热态时其绝缘电阻应不低于0.5 M，如果低于这个数值，应分析原因，采取相应措施， 以提高绝缘电阻。否则，强行投入运行，可能会造成人身和设备事故。 (2) 测量中若表针指向零位， 则应停止摇动手柄， 否则可能损坏摇表。 (3) 禁止不切断电源测量电动机的高绝缘电阻。,实验三 电动机绕组直流电阻的测定,一、 实验目的 在电机实验中，有时需要测定绕组的直流电阻，用以校核设计值、 计算效率以及确定绕组的温升等。 绕组电阻的大小是随温度变化的，在测定绕组实际冷态下的直流电阻时， 要同时测量绕组的温度，以便将该电阻值换算至基准温度或所需工作温度下的数值。,二、 实验仪表 三相鼠笼式异步
11、电动机一台，双臂电桥、电压表、电流表各一块， 开关， 滑线变阻器， 电工工具及导线。,三、 实验内容和方法 1. 电桥法 (1) 电桥选用： 电桥法测定绕组直流电阻准确度及灵敏度高，并有直接读数的优点。采用电桥法测量电阻时，究竟选用单臂电桥还是双臂电桥，取决于被测绕组电阻的大小和精度要求。绕组电阻小于1 ，必须采用双臂电桥，不允许采用单臂电桥，因为单臂电桥量得的数值中，包括了连接线的电阻和接线柱的接触电阻， 会给低电阻的测量带来较大的误差。,(2) 测量方法： 用电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥能大致平衡的位置， 然后按下电池按钮，接通电源，待电桥中的电流达到稳定后，方可按下检流计按钮接入
12、检流计。测量完毕， 应先断开检流计， 再断开电源， 以免检流计受到冲击。,2. 电压表和电流表法 (1) 用电压表和电流表法测量直流电阻时，应采用蓄电池或其他电压稳定的直流电源作为测量电源，按图10-3接线， 被测绕组r与可变电阻R、电流表串联以保护电压表。电压表与按钮开关K2串联， 再并接在被测绕组的出线端上。,图10-3 电压表和电流表法测定绕组的直流电阻,(2) 测量过程中，应首先闭合电源开关K1，当电流稳定之后，再按下按钮开关K2，接通电压表，测量绕组两端电压， 测量后随即松开按钮K2，使电压表先行断开，否则，绕组中电流剧烈变动， 断开电源时绕组所产生的自感电势可能损坏电压表。 测量时
13、，为保证足够灵敏度，电流要有一定数值， 但又不要超过绕组额定电流的20，电流表与电压表应尽快同时读数， 以免因绕组发热影响测量的准确度。 测量小电阻，按图10-3(a)接线，考虑电压表（内阻为rV）的分路电流，被测绕组的直流电阻为,若不考虑电压表的分路电流，r=U/I，计算值比绕组实际电阻偏小，绕组电阻越小，分路电流越小，误差则越小， 故此种接线适于测量小电阻。,测量大电阻，按图10-3(b)接线，考虑电流表内阻rA上的电压降，被测绕组的直流电阻为,若不考虑电流表内阻的压降，r=U/I，计算值中包括电流表内阻，故比实际电阻偏大，绕组电阻越大，电流表内阻越小， 误差则越小，故此种接线适于测量大电
14、阻。对应于不同电流值测量三次， 取三次测量的平均值作为绕组直流电阻。,3. 测量值的折算 用温度计测量绕组端部、铁心或轴伸温度，若这些部位的温度与周围空气温度相差不大于3，则所测绕组电阻为实际冷态电阻。 测得的冷态直流电阻按下式换算到基准工作温度时电阻：,式中,w为基准工作温度，A，B，E级绝缘为75；F，H级绝缘为115；为绕组实际冷态温度()；r为绕组实际冷态电阻； K为常数，铜K235，铝K228。,实验四 三相异步笼型电动机的工作特性,一、 实验目的 (1) 掌握三相异步电动机的空载实验、 堵转实验和负载实验的方法。 (2) 用直接负载法测取三相笼型异步电动机的工作特性。 (3) 测定
15、三相笼型异步电动机的参数。,二、 实验设备和仪表 (1) MEL系列电机教学实验台主控制屏。 (2) 电机导轨及测功机、 转矩转速测量（MEL-13、 MEL-14）。 (3) 交流功率表、功率因数表（MEL-20或MEL-24或含在实验台主控制屏上）。 (4) 直流电压表、毫安表、电流表（MEL-13、MEL-14）各一块。 (5) 三相可调电阻900 （MEL-03）。 (6) 波形测试及开关板（MEL-05）。 (7) 三相笼型异步电动机（M04）。,三、 实验内容和方法 1. 空载实验 1) 实验电路 如图10-4所示，电动机绕组为形连接（UN=220 V）， 且电动机不与测功机同轴连
16、接， 即不带测功机。,图10-4 三相笼型异步电动机实验接线图 (a) MEL-、 MEL-型实验接线图； (b) MELB型实验接线图,2) 实验方法 (1) 启动电机前， 把交流电压调节旋钮调至零位， 选择好各仪表量程。 (2) 接通电源，逐渐升高电压， 使电动机旋转。 (3) 观察电动机旋转方向，并调整电源相序使电动机旋转方向符合要求。注意：调整相序时，必须先切断电源，并将交流电压调节旋钮退至零位，然后再改换接线重新启动。 (4) 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实验。,(5) 调节电源电压从1.2UN开始逐渐降低电压，直至电动机空载电流或功率显著增大为止，在此范围内读取空载电压UUV、UVW、UWU，空载电流IU、IV、IW和空载功率P1、P2，将7组测量数据填入表10-5中
