控制系统元件实验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实实验验项项目目实验一一他励直流他励直流电动机机、发电机机综合合实验实验二二单相相变压器性能器性能实验实验三三永磁式直流永磁式直流测速速发电机性能机性能实验实验四四三相异步三相异步电动机启机启动方法方法实验实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验一、实验内容一、实验内容他励直流电动机他励直流电动机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（IL）。3、测调节特性保持n=nN使U=UN，测取If=f（IL）。实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验序号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1 台2DJ23校正直流测功机1 台3DJ13直流复励发电机1 台4D31直流电压、毫安、安培表2 件5D44可调电阻器、电容器1 件6D51波形测试及开关板1 件7D42三相可调电阻器1 件1.实验设备实验设备2、屏上挂件排列顺序、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二、实验设备及挂件排列顺序三、实验原理及仪器三、实验原理及仪器1、原理接线图、原理接线图实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验原理接线图2、仪器仪表的选择、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、并选择合适的量程。实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验3、实验操作步骤、实验操作步骤电动机实验电动机实验（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。实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验发电机实验发电机实验测空载特性测空载特性（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1n=nN1600r/minIL=0实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验U0（V）If（mA）测外特性测外特性在保持n=nN和IfIfN不变的条件下，逐次增加负载电阻R2，共取6-7组数据，记录于表2中。表2nnNr/minIfIfNmA实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验U（V）IL（A）测调整特性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2-4n=nNr/minUUNV实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验IL（A）If（mA）四、注意事项四、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0.4A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。实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验五、实验报告五、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。实验一实验一他励直流电动机、发电机综合性能实验他励直流电动机、发电机综合性能实验实验二实验二单相变压器性能实验单相变压器性能实验一、实验内容一、实验内容1、空载实验、空载实验测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0),cos0=f(U0)。2、短路实验、短路实验测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK),cosK=f(IK)。3、负载实验、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)。实验二实验二单相变压器性能实验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、实验设备序号型 号名 称数 量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJ11三相组式变压器1件5D42三相可调电阻器1件6D43三相可调电抗器1件7D51波形测试及开关板1件2、屏上排列顺序D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43实验二实验二单相变压器性能实验单相变压器性能实验三、实验说明及操作步骤三、实验说明及操作步骤1、空载实验、空载实验图1空载实验接线图实验二实验二单相变压器性能实验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。实验二实验二单相变压器性能实验单相变压器性能实验序号实验数据计算数据U0(V)I0(A)P0(W)UAX(V)cos0表表1实验二实验二单相变压器性能实验单相变压器性能实验2、短路实验、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实验二单相变压器性能实验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室温序号实验数据计算数据UK（V）IK（A）PK（W）cosK实验二实验二单相变压器性能实验单相变压器性能实验3、负载实验、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实验二单相变压器性能实验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。序 号U2（V）I2（A）表3 cos2=1 U1=UN= V实验二实验二单相变压器性能实验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4cos2=0.8U1=UN=V序 号U2（V）I2（A）实验二实验二单相变压器性能实验单相变压器性能实验四、注意事项四、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。实验二实验二单相变压器性能实验单相变压器性能实验六、实验报告六、实验报告1、计算变比2、绘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实验三永磁式直流测速发电机性能实验永磁式直流测速发电机性能实验一、实验内容及目的：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实验三实验三永磁式直流测速发电机性能实验永磁式直流测速发电机性能实验序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ23校正直流测功机1件3D31直流电压、毫安、安培表1件4D51波形测试及开关板1件5D44可调电阻器、电容器1件6D42三相可调电器1件实验三实验三永磁式直流测速发电机性能实验永磁式直流测速发电机性能实验三、实验说明及操作步骤三、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。实验三实验三永磁式直流测速发电机性能实验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实验三永磁式直流测速发电机性能实验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8-9组数据于表2中。表1n(r/min)U(V)n(r/min)U(V)表2实验三实验三永磁式直流测速发电机性能实验永磁式直流测速发电机性能实验二、实验报告二、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。实验四实验四三相异步电动机的起动方法实验三相异步电动机的起动方法实验一、实验内容及目的一、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、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实验四实验四三相异步电动机的起动方法实验三相异步电动机的起动方法实验序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ16三相鼠笼异步电动机1件3D32交流电流表1件4D33交流电压表1件5D43三相可调电抗器1件6D51波形测试及开关板1件实验四实验四三相异步电动机的起动方法实验三相异步电动机的起动方法实验三、实验说明及操作步骤三、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、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，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值。实验四实验四三相异步电动机的起动方法实验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、星形三角形三角形(Y-)起动起动实验四实验四三相异步电动机的起动方法实验三相异步电动机的起动方法实验3、自耦变压器起动、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。实验四实验四三相异步电动机的起动方法实验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实验四三相异步电动机的起动方法实验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