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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