机电传动与电气控制实验装置

一、实操台的技术功能数值
1、写入电源：三相四线～380V±10% 50Hz
2、作业环境：温度（℃）-10℃～+40℃ 相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3、容量（KV）：≤1.5KVA
二、控制屏构成及功能
机电传动与电气控制实验装置的控制屏由交流ACAC电源部分、高压直线DC电源两路、定时器兼报警记录仪、信号源部分、限限制动作作电阻、开关、插头座等构成。
1、交流ACAC电源部分
提供三相0～450V可调交流ACAC电源，同时可得到一相0～250V可调的交流ACAC电源，配备有一台三相同轴联动自耦调压器（规格：1.5kVA、0～450V）。控制屏的供电由启、停按钮实行控制，同时配备有一只急停按钮，方便切断电源，还配备有一只指针式交流ACAC电压（V）表，经过变换和变换开关，可便利地指示三相电网和三相调压输出的每一相的线电压（V）。
2、高压直线DC电源两路
提供220V(0.5A)励磁电源（设定有短路保护）及0～250V(3A)连续可调电枢电源(内部设定有过压及短路保护功能)各一路，并设定有一只直线DC数字显露电压（V）表用以监测可调直线DC电枢电源输出和励磁电源输出的电压（V）。
3、定时器兼报警记录仪
应用LED显露器；经过键控单元完成时间设定、定时报警设定、解除设定等实操，设定有切断电源及记录过流、误实操警报次数等功能。
4、信号源部分
提供0～10V的恒压源一路，4～20mA的恒流源一路，可便利地完成变频器的电压（V）、电流（A）控制等实验项目；6.3V交流ACAC电源一路，作为机床信号指示灯的电源。
5、限限制动作作电阻
提供限限制动作作电阻10Ω/25W一只，180Ω/25W三只。
6、控制屏其它设施
控制屏正面大凹槽内，设定有两根不锈钢钢管，可挂置实验结合套件。凹槽下部设定有多个一相三芯220V电源插头座，控制屏两侧设定有一相三极220V电源插头座、三相四极380V电源插头座，为实验结合套件的供电和控制屏之间的供电提供了便利。
三、控制屏三相交流ACAC电源实操使用
1、开启电源前。要查验控制屏下面"直线DC电机电源"的"电枢电源"开关（右下方）及"励磁电源"开关（左下方）全部须在关断的位置。控制屏左侧端面上装配的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向逆时针方向旋转到底。
2、将三相四芯插头插入市电电源插头座中，接入三相380V、50Hz的交流ACAC电源（注意：市电插头座一定要接中线，否则无法实行下一步实操）。查验无误后开启"电源总开关"（空气开关，在控制屏左侧面中上端），"停止"按钮指示灯亮（红色），表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压（V）。此时在电源输出端实行实验电子回路接线实操是安全的。同时"定时器兼报警记录仪"得电显露并开始计时。控制屏左侧三相四极插头座有380V的交流ACAC电压（V）输出、一相三极插头座有220V交流ACAC电压（V）输出，右侧两个一相三极双联插头座有220V交流ACAC电压（V）输出。
3、按下"启动"按钮，"启动"按钮指示灯亮（绿色），同时可听到控制屏内交流ACAC接触器瞬间吸合声，"三相电源输出"端的三只发光二极管发光。此时三相交流ACAC电源输出插孔U1、V1、W1及N端有固定线电压（V）380V、相电压（V）220V输出，同时三相可调电源输出插孔U、V、W及N上即可输出交流ACAC电压（V），输出电压（V）的大小可由调压器调动（线电压（V）为0~450V）。控制屏上方有一指针交流ACAC电压（V）表，电压（V）表下方有"三相电压（V）指示变换"开关和"电压（V）指示变换"开关。它们相协作可使电压（V）表分别显露电网电压（V）或调压输出电压（V）的三相线电压（V）。
4、实验过程中，当输出电流（A）大于设定值或发生线路短路时，即能自动切断电源输出，此时蜂鸣器响，"报警"指示灯亮。在短路消除后，按"复位"键，方可重新启动使用。
5、实验中如果需要改接线路，必须按下"停止"按钮以切断交流ACAC电源后才能实行改线实操；若出现紧急现象，按下"急停"按钮，即可切断三相交流ACAC电输出，保证实验实操安全。实验完毕，还需关断"电源总开关"（空气开关），并将控制屏左侧端面上装配的调压器旋钮调回到零位。将"直线DC电机电源"的"电枢电源"开关及"励磁电源"开关拨回到关断位置。
四、控制屏高压直线DC电源实操使用
1、直线DC电源是由交流ACAC电源变换而来，开启"直线DC电机电源"必须先完成开启交流ACAC电源，须开启"电源总开关"并按下"启动"按钮。
2、在此之后，接通"励磁电源"开关，可获取约为220V、0.5V不可调的直线DC电源输出。接通"电枢电源"开关，可获取0～250V、3A可调的直线DC电源输出。实验中电枢电源调动有滞后性，到目标电压（V）值附近时，应该缓慢调动。
3、励磁电源电压（V）及电枢电源电压（V）全部可由控制屏下方的一只直线DC电压（V）表指示。当将该电压（V）表下方的"指示变换"开关拨向"电枢电压（V）"时，指示电枢电源电压（V），当将它拨向"励磁电压（V）"时，指示励磁电源电压（V）。但"励磁电源"与"电枢电源"，可单单独使用。
4、在做直线DC电机实验时，要注意开机时需先开"励磁电源"，后开"电枢电源"；在关机时，则要先关"电枢电源"而后关"励磁电源"的次序。同时要注意电枢电子回路中串联电阻以防止电源过流保护。其实操要严格遵照实验指导书中有关内容的说明。
注：启动控制屏后，当电枢电压（V）调动旋钮没有逆时针旋到底时，禁止直接打开电枢电源开关，应先将电枢电压（V）调动电位器逆时针旋到低，再打开电枢电源开关，否则会导致过压现象。
五、定时器兼报警记录仪实操使用
定时器与报警记录仪是为帮助老师更好的管理学生，方便教学而设定的。老师可以设定定时时间，到定时时间能自动断开电源，保证考核时间的正确性，又可累计实操过程中误实操并会报警提醒，并记录下误实操次数，以考察学生的实验重量。另外还设定了密码上电功能，限止学生私自上电实操，操作面板还有一个标准时间显露，老师可以随意调节该时间，该时间当装置失电也不会遗失。
报警器的功能有电子回路漏电报警、高压电源过载报警、定时报警三部分，记录显露的次数即以上三项报警次数的累加。
功能实操：
1、密码写入：写入密码（初始密码：123）正确时装置才能开机，否则不能开机。按功能键使操作面板最右边显露"1"，按确认键右边显露三位"一"，按数位键左边位闪烁，按数值键加数调节，再按数位键移位并闪烁，再按数值键调节，如此反复至正确密码，再按确认键确认，实验台自动上电，操作面板返回时钟状态。
2、定时设定：按功能键使最右边位为"2"，如要调节定时时间按确认键，按数位键低位闪烁，按数值键调节好后，再按数位键移位，如此反复移至最高位，如不正确可反复按数位键移位，按数值键调节数值至最高位再按确认键确认，系统返回时钟状态。
3、时钟设定：能修改操作面板标准时间；标准时间一般为北京时间，可按照老师需要自行调节；按功能键使最右边显露为"3"，按确认键低位闪烁，按数值键数值上升调节，再按数位键移位，再按数值键调节，如此反复调至左边最高位后，如正确，按确认键，返回时钟状态。
4、定时查看：按功能键使最右边显露为"4"，按确认键即可查看定时设定的时间，再按确认键返回时钟状态。
5、报警查看：查看报警次数；按功能键使最右边显露为"5"，按确认键右边显露两位数值，最高为"99"，再按确认键返时钟状态。
6、密码修改：修改系统密码；按功能键使最右边显露为"6"，按确认键，如需要新写入密码则按确认键，此时右边三位显露"0"，按数位键高位闪烁，按数值键调节，再按数位键移位闪烁，反复实操直至最右位按确认键确认，系统返回时钟状态。
7、报警复位：擦除报警记录；按功能键使最右边显露为"7"，按确认键擦除报警记录，并返回时钟状态。
8、查看密码：该功能是为了防止实操者忘记密码；按功能键使最右边显露"8"，按确认键右边显露三位系统密码，在按确认键返回时钟状态。
9、复位键：按一下复位键，系统复位；需要重新写入密码才可开机。
六、智能功率（W）、功率（W）因数表的使用方法
1、仪表由单片机、高精确度A/D变换芯片和LED数字显露电子回路包括。
2、主要功能：
A、测量功率（W）时，写入电压（V）、电流（A）的界限为：5V～450V，200mA～5A。为保证测量准确，仪表内部分八个测量范围段，测量时能按照写入信号的大小自动变换测量范围。
B、能测量功率（W）因数（cosø值），并能自动判别负载性质（L或C）。
C、可测写入信号的频率。测量界限为1.00～99.00Hz。
3、使用方法：
（1）接线：电压（V）写入端与被测对象并联，电流（A）写入端与被测对象串联。
（2）开启电源后，显露器各位将依次显露"P"，表明仪表已处于正常状态，亦即初始状态。
（3）"功能"键用来选用测量试验项目。连续按动此键，会依次显露以下项目：
U：电压（V）； I：电流（A）； P：功率（W）； COS：功率（W）因数及负载性质；
FUC：频率； SAUE：数值存档； DISP：数值查询。
使用时，按照需要用"功能"键选定一项。对于前五项，选定项目后，按"确认"键，只要写入端接有相应的信号，即显露相应的测量值。测量单位为：电压（V）V，电流（A）A，功率（W）W，频率Hz。
（4）数值存档。此功能只能存档COS和P二项的数值。实操方法如下：
用"功能"和"确认"键先后测量P或COS二项数值，待测得的数值平稳后，再按"功能"键，选定SAUE，按"确认"键。这时会显露存档数值的序号（共可存档16组数值，序号为0～9，A～F），并存档该组数值。如要查询该组数值，按"功能"键，选定DISP，按"确认"键，即找到该组存储的数值。先显露功率（W）因数值，再按一下"确认"键显露功率（W）值。
注意：P和COS二项的数值是作为一组同时存档的。也可各自单单独存档，但这时是作为二组数值存档的。在查询时，每组数值中没测的那项数值为乱码。
要让微机收集和存档负载的U、I数值并显露其波型和相位差别，必须至少存档一组P、COS数值。
4 测量线路：分为单瓦表法和双瓦特表法两种，单瓦特表法主要用来一相电子回路的功率（W）测量，如一相变压器和一相电机，但也可以用来三相电子回路的功率（W）测量（但不能直接显露三相功率（W），需要换算）；双瓦特表法主要用来三相电子回路的功率（W）测量，如三相变压器和三相电机。
七、可调电阻器的接线与保护
装置中用到的三相可调电阻器分为90欧和900欧两种。每相有两只电阻。每只电阻可调界限为0～900欧(或0～90欧)，允许电流（A）为0.4A（或1.3A）。两只电阻作为可变电阻使用时可有串联和并联两种接法。接法简介以下图为例：
串联：A3接线柱不用，A1与A2两接线柱之间电阻的可调界限为0～2×90欧。并联：将A1和A2短接，A1和A3之间两接线柱之间电阻的可调界限为0～45欧。
由于实验的需要，变阻器除了做可变电阻使用外，还可应用电位器接法做分压器用。例如他励直线DC发电机励磁电压（V）调动就是应用电位器接法。做分压器时可以单只使用，也可以并联使用。分压器接法为： 固定电压（V）接在A2和X2之间，而可变电压（V）可以从A3和A2（或A3和A4）端引出。
对变阻器的保护很重要。比如，旋钮手柄调到最大及最小位置附近时，不要用力过大，否则可能让接触碳刷超位，损坏变阻器；在变阻器的使用中，一定要保证流过变阻器的电流（A）小于它的规格限定值，否则将烧断电阻丝。

八、校正直线DC测功机测量转矩
转矩是电机的重要物理量之一，准确测量转矩对于旋转电机的控制和使用设定有十分重要的意义。电机转矩测量主要有以下几种方法：测功机法，校正过的直线DC电机法，转矩仪法等。测功机是按照力的平衡原理设计的，常见的测功机法有机械测功机，涡流测功机，磁粉测功机和直线DC电机测功机等。直线DC测功机是传统测功机中最常用的一种，用直线DC测功机测量电机输出转矩的作业原理是：当被测电机拖动直线DC测功机的转子旋转后（此时定子励磁绕组已经通入励磁电流（A）），转子电枢切割气隙中的磁力线产生感应电动势，如果电枢外接负载则有直线DC电流（A）输出。电枢电流（A）和定子磁场相互作用，分别在测功机的定子和转子上产生一个大小相等，方向相反的力矩。测功机转子上力矩的方向是阻碍转子的旋转，对被测电机来说是一个限限制动作作力矩，起到机械负载的作用。
直线DC测功机输出的电能可以用电阻直接消耗掉，也可以经过逆变器回馈给电网。选用直线DC测功机时，应注意其规格限定转矩应为被测电机规格限定转矩的1-3倍，过大则影响测量精确度。
应用校正过的直线DC电机来测量转矩，也是工程上常用的一种方法。所谓直线DC电机的校正只是指用高精确度的测功设备（即：0.5级以上的测功机或转矩仪等）实验测试直线DC电机在指定状态下的转矩-电流（A）关系特性T=f（Ia）。当被测电机为电机时，直线DC电机的校正在发电机状态下实行；当被测电机为发电机时，直线DC电机的校正在电机状态下实行。 用测功设备校正直线DC电机的方法是：直线DC电机的励磁应用它励，校正前反复增大和减小励磁电流（A），使被测校正直线DC电机的剩磁平稳，然后将励磁电流（A）调动至所需数值并而且在校正实验中保持不变。待电机轴承，电刷等的摩擦损耗平稳后，在平稳转动速度下测取电枢电流（A）和对应的转，测绘制作转矩-电流（A）关系特性弯弯曲线，测绘制作关系弯弯曲线簇。用校正过的直线DC电机来测量电机轴上的转矩时，只需测取稳态运行的直线DC电机的电流（A）和转动速度，然后按照T=f（Ia）关系弯弯曲线，就可以查到被测电机轴上的转矩值，按照测的的转矩和转动速度，还可以按下式计算出电机输出的机械功率（W）P2=0.105Tn ，式中P2--- 电机轴上的机械功率（W），单位为W， T----电机轴上输出的转矩，N.m, n---电机的转动速度，单位为r/min
实验中，把直线DC校正测功机的励磁电流（A）调节到校正值If2=100 mA,按照测功机的电枢电流（A）IaG大小查找待测电机的输出转矩T2 。出于便利考虑，下面给出了在If2=100 mA的现象下的T2= f( IaG )的数值表，可直接查表找出对应的T2 值，同时，转矩-电流（A）关系特性弯弯曲线也给出，上面的一条弯弯曲线是励磁电流（A）在100mA现象下的测量弯弯曲线。
七、校正直线DC测功机IaG-T2弯弯曲线图使用说明
1、IaG-T2弯弯曲线是DQ19校正直线DC测功机的励磁电流（A）固定在100mA时运用专用转矩仪校正而来的，用户在使用过程中，对应于DQ19校正直线DC测功机的励磁电流（A）为100mA时随意电枢电流（A）IaG查找对应的转矩T2即为电机的输出转矩。
2、电机输出转矩T2的计算公式：T2=P2/0.1047·n。
3、只有在DQ19作为直线DC测功机（即作发电机时）和励磁电流（A）为校正值100mA的条件下，T2=f（IaG）才有效，在DQ19作直线DC电机或其它用途或励磁电流（A）不是校正值100mA时，T2=f（IaG）无效。