第一章 电机及其控制实验
实验一 三相鼠笼式异步电动机实验
一、实验目的
1．了解三相鼠笼式异步电动机结构及铭牌数据的意义。
2．学会测定三相鼠笼式异步电动机绝缘电阻的方法。
3．判断三相鼠笼式异步电动机定子三相绕组的首尾端。
4．掌握三相鼠笼式异步电动机直接起动和改变转向的方法。
二、实验原理
1．在使用三相鼠笼式异步电动机时，不仅要注意电动机的额定电压是否和电源相符，还要注意电动机定子三相绕组的连接方法。有关电动机的额定电压和连接方法都标注在电动机铭牌上。
电动机的连接方法有：星形和三角形两种。（见图1－1－1）
2．对放置很久重新投入运行的电动机和新电动机通电运行以前，应该用兆欧表测量其绝缘电阻，在一般情况下，不论绕组与绕组间，还是绕组与机壳间，只要它们之间的绝缘电阻大于0.5兆欧即认为该电动机可安全使用。（兆欧表的使用方法见附录一）
3．电动机定子三相绕组首尾端的判断：
定子三相绕组首尾端一般都有标志，如果标志不明，则需要加以测定，分清各相绕组的首尾。方法如下：
（1）用万用表“Ω”档先确定哪两个头属于一相绕组。
（2）每相绕组中任选一个头连接在一起，再把其余三个头连在一起。然后将万用表的毫安档连在节点之间，用手转动电动机转子：①若表针不摆动，表示两个节点分别为各相绕组的首尾。（见图1－1－2a）。②如果表针摆动，表明节点中有首尾混在一起的（见图1－1－2b）。此时，可将任意相绕组的两个头对调，再测一次。若表针仍摆动，再将另外一相绕组的两个头对调，再测。若表针还摆动则将第一次对调的两个头调回即可（直到表针不摆动为止）。
三、实验仪器和设备
1．三相鼠笼式异步电动机 自制 一台
2．闸刀开关单元板 TS－B－18 一块
3．万用表 DT9205 一块
4．兆欧表 ZC－7型 一台
四、实验线路
五、实验内容
1．观察并记录电动机的铭牌数据，明确在额定电压下定子三相绕组的接线方法，并将铭牌数据记入表1－1－1。
表1－1－1
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型号 |
额定电压UN |
额定电流IN |
额定功率PN |
额定转速nN |
接法 |
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2．用兆欧表检测电动机各相绕组间及各相绕组与机壳之间的绝缘电阻，记入表1－1－2。
表1－1－2
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各相绕组间的绝缘电阻 |
绕组与机壳间的绝缘电阻 |
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A－B |
B－C |
C－A |
A－地 |
B－地 |
C－地 |
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3．判断电动机定子三相绕组首尾端。
4．电动机直接起动和反转
（1）根据电动机铭牌上要求的接法，将电动机进行联接后，接入三相电源。（见图1－1－3）
（2）经教师检查后，方可合上电源开关。观察电动机转向，并以这个转动方向作为正转方向。
（3）切断电源，将电动机的任意两根火线对调，然后，合上电源开关，观察电动机转向，应与正转方向相反。
六、实验报告
1．根据表1－1－2所测数据，判断电动机是否可以安全使用。
七、注意事项
1．在使用兆欧表测量电动机的绝缘电阻时，应边摇边读数，不能电动机停转后再读数。测量过程中，切务用手触摸电动机和兆欧表的测量导线，也不能让两根测量线发生短路。
2．接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，查明原因后，再继续实验。
3．通电操作时，要防止电动机轴缠绕导线，禁止用手触摸电动机转动部分，注意人身安全。
●预习要求
1．复习三相鼠笼式异步电动机工作原理和接线方法。
2．了解附录一中兆欧表的使用方法和注意事项。
3．掌握电动机定子三相绕组首尾端判断方法。
实验二 三相鼠笼式异步电动机点动和自锁控制
一、实验目的
1．通过对三相鼠笼式异步电动机点动控制和自锁控制线路的接线，掌握由电气原理图变成安装接线图的知识。
2．通过实验进一步加深理解点动控制和自锁控制的特点。
二、实验原理
1．继电－接触器控制在各类生产机械中获得广泛的应用，凡是需要进行前后、上下、左右、进退等运动的生产机械，均采用传统的典型的继电－接触器控制。
2．继电－接触器控制线路分为主电路和控制电路。其中控制电路主要控制接触器线圈通电、断电。在控制电路中常采用接触器的辅助触头来实现自锁。
3．自锁就是要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态。通常用接触器自身的常闭辅助触头与起动按钮并联来实现，以达到电动机的长期运行，这一常闭辅助触头称为“自锁触头”。
4．在接线时一般遵循：先主电路后控制电路、先串联后并联的原则。走线时遵循：左进右出、上进下出的原则。
三、实验仪器和设备
1．三相鼠笼式异步电动机 自制 一台
2．闸刀开关单元板 TS－B－18 一块
3．按钮开关单元板 TS－B－15 一块
4．交流接触器单元板 TS－B－11 两块
5．热继电器单元板 TS－B－12 一块
6.万用表 DT9205 一块
四、实验线路
五、实验内容
1．电动机星形连接。
2．按图1－1－1接主电路。接线时三条电源线同时接线。
3．闭合闸刀开关，检查主电路能否实现电动机的运转。
4．切断电源，按图1－1－1接控制电路。接线时：先串联后并联。走线时：从电器的左端进，右端出；上端进、下端出。
5．接线完成后，自己反复检查确认无误后，在指导教师监督下，合上电源闸刀开关，使电动机实现点动。
6．切断电源，在控制电路中加自锁。在指导教师监督下，合上电源闸刀开关，按下起动按钮，使电动机实现连续运转动，按下停止按钮使电动机停转。
六、实验报告
1．设计一个即可点动又可长动的电动机控制线路。
七、注意事项
1．接线时合理安排元器件位置，接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。
2．操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。
●预习要求
1．试比较电动控制线路与自锁控制线路从结构上看主要区别是什么？
2．自锁控制线路在长期工作后可能出现失去自锁作用。试分析产生的原因。
3．交流接触线圈电压为220V,若误接到380V电源上会产生什么后果？反之，若交流接触线圈电压为380V,若误接到220V电源其后果如何？
4．在主回路中，熔断器和热继电器热元件可否少用一只或两只？熔断器和热继电器两者可否只采用其中一种就可起到短路和过载保护作用？为什么？
实验三 三相鼠笼式异步电动机正反转控制
一、实验目的
1．通过对三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路的安装接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。
2．加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。
3．学会分析、排除继电－接触器控制线路故障的方法。
二、实验原理
在三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路中，通过相序的更换来改变电动机的旋转方向。本实验给出两种不同的正、反转控制线路见图1－3－1及1－3－2。
1．电气互锁
为了避免接触器KM1（正转）、KM2（反转）同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路下中串接KM2（KM1）的常闭辅助触头。从而保证线路工作时KM1、KM2线圈不会同时得电，以达到电气互锁的目的。（见图1－3－1）
2．电气和机械双重互锁
除电气互锁以外，可采用复合按钮SB1、SB2组成的机械互锁环节（见图1－3－2），以求线路工作更加可靠。
三、实验仪器和设备
1．三相鼠笼式异步电动机 自制 一台
2．闸刀开关单元板 TS－B－18 一块
3．按钮开关单元板 TS－B－15 一块
4．交流接触器单元板 TS－B－11 两块
5．热继电器单元板 TS－B－12 一块
6.万用表 DT9205 一块
四、实验线路
五、实验内容
1．电动机星形连接。
2．按图1－3－1接主电路。接线时三条电源线同时接线。
3．合上电源闸刀开关，检查主电路能否实现电动机的运转。
4．切断电源，按图1－3－1接控制电路。接线时：先串联后并联。走线时：从电器的左端进，右端出；上端进、下端出。
5．接线完成后，自己反复检查确认无误后，在指导教师监督下，合上电源闸刀开关，按下正转起动按钮使电动机正转；按下停止按钮使电动机停转；再按下反转起动按钮，使电动机反转。再按下停止按钮使电动机停转。
6．切断电源，按图1－3－2接控制电路。
7．接线完成后，自己反复检查确认无误后，在指导教师监督下，合上电源闸刀开关，按下正转起动按钮使电动机正转；按下反转起动按钮，使电动机反转。按下停止按钮使电动机停转。
六、实验报告
实验过程中，若出现下列问题，试分析电路那些部分接错了。
1．合上电源闸刀开关，电动机就立即正向起动，当按下停止按钮时，电动机停转，但一放下停止按钮，电动机又正向起动。
2．合上电源闸刀开关，按下正转或反转起动按钮，正转或反转接触器就不停地吸合与释放，电路无法工作。当放开按钮时，接触器不再吸合。
3．合上电源闸刀开关，正向“起动”与“停止”控制均正常，但在反转控制时，只能实现“起动”控制，不能实现“停止”控制，只有切断电源，才能使电动机停转。
七、注意事项
1．接线时合理安排元器件位置，接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。
2．操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。
●预习要求
1．在电动机正、反转控制线路中，为什么必须保证两个接触器不能同时工作？采用哪些措施可解决此问题，这些方法有何利弊，最佳方案是什么？
2．在控制线路中，短路、过载、失压、欠压保护等功能是如何实现的？在实际运行中，这几种保护有何意义？
实验四 三相鼠笼式异步电动机Y－△起动控制
一、实验目的
1．进一步提高按图接线的能力。
2．了解时间继电器的结构、使用方法、延时时间的调整及在控制系统中的应用。
3．熟悉异步电动机Y－△降压起动控制的运行情况和操作方法。
二、实验原理
1．时间控制电路的特点是各个动作之间有一定的时间间隔，使用的元件主要是时间继电器。
时间继电器是一种延时动作的继电器，它从接受信号（如线圈带电）到执行动作（如触头动作）具有一定的时间间隔，此时间间隔可按需要预先整定，以协调和控制生产机械的各种动作。时间继电器的延时时间通常可在0.4s～80s范围内调整。
2．Y－△降压起动控制线路，如图1－4－1。从主电路看，当接触器KM1、KM2主触头闭合，KM3主触头断开时，电动机三相定子绕组作Y形连接；当接触器KM1、KM3主触头闭合，KM2主触头断开时，电动机三相定子绕组作△形连接。因此，所设计的控制线路若能先使KM1、KM2得电闭合，后经一定时间的延时，使KM2失电断开，而后使KM3得电闭合，则电动机就能实现降压起动后自动转换到正常工作运转。
三、实验仪器和设备
1．三相鼠笼式异步电动机 自制 一台
2．闸刀开关单元板 TS－B－18 一块
3．按钮开关单元板 TS－B－15 一块
4．交流接触器单元板 TS－B－11 三块
5．热继电器单元板 TS－B－12 一块
6．时间继电器单元板 TS－B—14 一块
7.万用表 DT9205 一块
四、实验线路