电机系统使用说明书.doc

目 录 一、适用范围二、技术条件三、产品特点四、实验台总体布局五、主要部件说明2六、上电操作步骤13七、断电操作步骤13八、注意事项13九、简易故障维修14浙江求是科教设备有限公司 电机系统使用说明一、适用范围本实验装置主要依据电机学、电机及电力拖动和工厂电气控制设备等课程实验大纲的要求，同时也参考了近几年有关院校使用的电机及拖动实验教材的要求而研制。因此该实验装置基本能满足各有关院校电机、电气技术实验设备的新建和改造。二、技术条件1、整机容量：<1.5kVA2、尺寸：160cm×75cm×150cm3、重量：450kg 4、工作电源：3N/380V/50Hz/3A三、产品特点a) 测量仪表采用指针式和数字式相结合，保护功能齐全。指针式仪表具有过量程保护并断开总电源的功能；数字式仪表具有精度高的特点；各电源输出带有数显监视及短路、开路等保护功能，实际操作简单方便。b) 产品中使用的小型电机均经过特殊设计，其参数和特性可模拟中小型电机。学生通过实验可加深对电机理论的理解。c) 易于扩展功能，开发新实验，适应教学内容不断更新的要求。d) 采用组件式结构，小型美观。e) 可让学生独立进行实验操作，有利于培养学生分析和解决问题的能力。四、实验台总体布局电机系统教学实验台总体外观结构如下图所示。整个实验台由仪表屏、电源控制屏、实验挂箱区、下组件区、电机导轨及测功机、实验电机、实验桌等组成。仪表屏：提供实验时需要的仪表，根据用户的需要配置指针式和数字式表。电源控制屏：对整个实验台的电源进行控制，并通过调压器输出单相或三相连续可调的交流电源。实验桌：内可放置各种组件及电机，桌面上放置测功机及导轨。实验挂箱区：放置实验时所需的仪表，可调电阻器，可调电抗器和开关箱等组件。这些组件在实验台上可任意移动。组件内容可以根据实验要求进行搭配。下组件区：主要放置实验时经常需要的直流电源以及比较重的变压器、电抗器。电机均设计成相同的中心高。同时，各电机的底脚采用了与普通电机不同的特殊结构形式。在机组安装时，将各电机之间通过联轴器同轴联结，被试电机的底脚安放在电机工作台的导轨上，只要旋紧两只底脚螺钉，不需做任何调整，就能准确保证各电机之间同心度，达到快速安装的目的。五主要部件说明（一）测功机电机实验台对电机的加载有两种方式：（1）涡流测功机方式；（2）校正电机方式。下面分别对两种方式进行说明：1涡流测功机方式：由NMEL-13组件和电机导轨及测功机两部分组成，主要完成四个功能：（A）对电机进行加载；（B）测量电机的转矩；（C）测量电机的转速；（D）对异步电机进行MS曲线测绘。（1）涡流测功机涡流测功机的转轴由被试电动机驱动，磁极、励磁绕组、转轴为一个整体，可以对机座支架左右偏转。当励磁绕组通过直流电流后，磁极产生的磁通，经气隙、钢盘，气隙回到相邻的磁极而闭合。被试电动机带动钢盘旋转切割磁力线，在钢盘中产生涡流，此涡流与磁场相互作用产生电磁转矩（制动转矩），则磁极将受到与此制动转矩大小相等方向相反的电磁转矩，使磁极顺电机旋转方向偏转一角度，改变励磁电流，即可改变制动转矩，而被试电动机负载也随之改变。涡流测功机结构简单，调节方便，运行稳定，但输入钢盘的大部分由涡流损耗转换成热能，此热量主要散发在周围空气中，一部分被钢盘及轴承吸收，将使钢盘、轴承等温度升高。因此，在实验过程中，温度的上升是正常的。（2）加载及转矩测量测功机是一台定、转子均可转动的异步电机。它既可以做异步电动机运行，也可以作测功机用。作为测功机用时，定子绕组施加直流电压产生恒定磁场，当被试电动机拖动异步电机旋转时，转子将产生制动性质的电磁转矩，异步电机处于制动状态。若在异步电机定子上配备测力装置，即可测得被试电动机输出转矩，该测功机的优点是无电刷以及不需要外接电阻负载。当改变施加在测功机上直流励磁电压时，电磁转矩就随着变化，即被试电动机的负载大小就发生改变。在测功机的下部安装一电阻应变式压力传感器，根据压力传感器输出力的大小即可得出力矩值。（3）转速的测量转速的测量采用光电编码器，即在测功机的转轴上安装一光栅，两边各有一发射管和接收管，根据接收管收到的脉冲周期用单片机进行处理，即可测得转速。它具有和转轴无机械接触、安装方便、读数精度高等优点。（4）导轨导轨的作用是安装电机。为了实验时机组安装方便和快速的要求，被试电机均设计成相同的中心高。电机的底脚采用了与普通电机不同的特殊结构形式。在机组安装时，各电机之间通过联轴器同轴联接，被试电机的底脚安放在电机导轨上，只要旋紧两只底脚螺钉，不需做调整，就能准确保证各电机之间的同心度，达到快速安装的目的。（5）MS曲线测绘电机的MS曲线测绘指电机转速从0额定转速时，转矩和转速的曲线关系。由于交流电机存在不稳定区域，因而在转速开环情况下，当负载增大到超过最大转矩时，电机转速迅速下降，无法读出转速值。此时，必须利用转速反馈，根据转速的高低动态地调整加载的转矩，使电机能够在任何一个转速条件下稳定运行。（6）NMEL-13的说明：a转速表。电机系统教学实验台转速的测量是采用光电码盘，用单片机进行处理，计算脉冲的宽度，即可测得转速。b转速模拟量输出。将脉冲信号经过D/A转换，再进行滤波输出，幅值为0±10V。c转矩显示。测功机进行加载时，测功机的定子将反向偏转一角度，通过电阻应变式压力传感器测出力的大小，进行换算后，可显示转矩大小。d“转速设定”电位器，可对电机转速进行控制，顺时针转到底，转速最高。e航空插座。与测功机相连，提供测功机所需的励磁电流以及转速、转矩反馈信号。f突加突减负载开关。当开关往下扳时，电机处于空载状态，当开关往上扳时，负载的大小由“转矩设定”电位器和“转速设定”电位器进行控制。（7）操作方法：将电机导轨及测功机的信号线通过一塑料软管与NMEL-13相连。NMEL-13挂件的电源和交流220V相连。a将NMEL-13的“转矩控制”、“转速控制”选择开关打向“转矩控制”，启动电机，则通过调节“转矩设定”电位器，即可方便地对被试电机进行加载试验。可分别从上下两个数显窗中读出转速和转矩值。逆时针旋到底，被试电动机的负载为零，顺时针转动，被试电动机负载增加。当需要测取电动机的堵转转矩时，可在测功机定子销紧孔中插入一根圆棒，将测功机定、转子销住，即可测取堵转转矩。b将NMEL-13的“转矩控制”、“转速控制”选择开关打向“转速控制”，则通过调节“转速设定”电位器，使电机可稳定地运行于任何一转速（最低转速为300转/分左右），从而可通过测量转矩、转速画出电机的MS曲线。2、校正电机方式根据直流发电机的工作原理，当转速及磁场保持不变时，输出转矩与输出电流成正比，所以可以通过测量直流发电机的输出电流再进行计算而得到转矩。在实际应用中，由于在加载时，转速往往是变化的，所以还需要根据转速的变化情况进行校正。NMEL-13C就是根据此原理进行设计的。NMEL-13C通过采集转速及发电机的电流，运用单片机运算得到电机转矩和电机输出功率。NMEL-13C转速转矩功率实验箱设计有两个接口：（1）电流接口。在NMEL-13C面板上有两个电枢电流输入接线柱，内有一取样电阻，实际使用中，把两个接线柱串接在校正电机电枢回路中。（2）转速接口。在NMEL-13C面板上有一航空插座，和电机导轨上的转速信号线相连，单片机通过此航空插座读取光电编码器的脉冲，从而得到电机的转速。在实验过程中，可以用存储按钮存储实验数据（最多存储十组数据），实验结束后，可以通过查询得到实验过程中的数据，通过上翻下翻按钮查询。使用方法：（1）按左图接线，直流发电机M01作校正电机使用，M01的电枢电流输出经过NMEL-13C的电枢电流输入端后再接负载电阻R，其中R为4只900电阻并联（采用NMEL-03的两个900并联电阻再并联两个900并联电阻，使电阻为0225可调，但在实际应用中电阻随时按照实验要求变化），M01的励磁端接上220V直流电机励磁电源，并且需要串联一个900可调电阻（在NMEL-03三相可调电阻器上面）。（2）在整个实验过程中，需要通过不断调节励磁电阻Rf2，并同时观察直流毫安表的读数，使励磁电流保持130mA不变。（3）调节负载电阻R，在NMEL-13C上读出需要的转速、转矩、功率。（二）仪表屏为电机实验提供需要的交流电流表、交流电压表、功率表。具体配置由所采购的设备型号不同由所差别。若设备为NMEL-I系列，则交流电流表、电压表为三组指针式模拟表，量程可根据需要选择，功率表采用单独的组件（NMEL-20）；若设备为MEL-IIA、B系列，则上述仪表为智能型数字仪表，量程可自动选择，功率表含在主控屏上。若设备为MEL-IIC系列，则交流电流表、电压表为模拟/数字双显示仪表，量程可根据需要选择，功率表采用单独的组件（NMEL-20）；仪表数量也可能由于设备型号不同而不同。故不同的实验台，其接线也不同。功率表接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。所有仪表具有过压过流，错接线路不损坏仪表等功能。（三）电源控制屏1说明（1）电压表，分别指示三相交流电源输出的线电压。当调节电压调节旋钮时，一般通过观察电压表，确定电压调节旋钮的最终位置。如果发现三只电压表不对称，则可能输入电压缺相或调压器出现故障。（2）三相调压器的调节旋钮，按顺时针方向电压从小到大变化。三相调压器的容量为1.5kVA，线电压0430V连续可调，为了保证实验者的安全，电网与三相调压器之间接有隔离变压器或漏电保护器。三相调压器可调节单相或三相电压输出。当沿逆时针旋到底输出电压最小，改变旋钮位置，即可调节输出交流电源电压的大小。按下“闭合”开关，调节三相调压器旋钮，U、V、W、N有三相可调电源输出。2使用方法：（1）合上漏电断路器，此时实验台的控制屏左右两边单相电源插座均有220V电源输出，给实验挂箱提供电源的航空插座也已带电。（2）合上绿色按钮开关，此时U、V、W接线柱有强电输出，大小通过三相调压器的调节旋钮进行调节。（3）实验完毕，按下红色按钮开关，断开漏电断路器。（四）NMEL-18（直流电机仪表电源）本实验台提供两组直流电源，分别是供直流电机励磁绕组用的直流电机励磁电源以及供电枢绕组用的可调直流稳压电源。可调稳压电源具体技术指标为：（1）输出电压：90V250V连续可调（2）输出电流：Imax=2A（3）负载调整率不大于1V电源带有完善的过压、过流保护措施，以确保学生误操作时不至于损坏电源。一旦输出发生短路，过流保护动作，自动切断功率场效应管的脉冲信号，从而保护功率器件，只需按下复位按钮，就可重新建立电压。可调直流稳压电源的电压输出端子只能用作电压输出，不能作为测试端输入电压；正常工作时，绿色发光二极管亮，过载后，红色告警发光二极管亮。电压调节电位器逆时针旋到底，输出电压最低不大于90V，顺时针旋转，电压逐渐提高。可调直流稳压电源带有电压表和电流表。其中电压表内部已接好，直接指示输出电压，而电流表的输入信号根据实验内容而定，可用作本装置的电流测量显示，也可用作外接电路电流的测量显示。220V直流电机励磁电源提供220V230V/0.5A的直流电源，供直流电机励磁绕组使用，其电压输出端子只能输出电压，不能作为测试端输入电压，工作时工作指示灯亮。配置的直流毫安表即可用作直流电机励磁电源的电流测量显示，也可用作外接电路电流的测量显示，用作外接时注意电流不要超过200mA。直流毫安表电源受可调直流稳压电源控制。在使用220V直流稳压电源和直流电机励磁电源时，应按照如下步骤进行：（1）应闭合电源控制屏的绿色按钮开关，接通交流电源；（2）分别合上NMEL-18上的励磁电源船型开关和可调稳压电源船型开关，此时直流电机励磁电源输出端应有电压输出，对应的工作指示灯（绿色发光二极管）正常显示，但是可调直流稳压电源的电压输出端子无电压输出。（3）按下复位按钮，才能建立稳压电源，电压表显示输出电压，此时可通过调节电压调节旋钮得到所需要的电压。（五）NMEL-19（同步电机励磁电源）同步电机励磁电源属电流源，其调节范围为02.5A，最大输出电压为24V，带三位半数显监视输出电流，并具有开路保护功能。电流调节旋钮顺时针调节时电流输出增大，工作时绿色工作指示灯亮，当电流告警时，红色告警指示灯亮，切除电流输出，此时需先消除引起电流过大的原因，方可按下复位按钮恢复正常工作。本电流源不能够短路。当在实验时，需首先确认负载是否短路，然后逆时针调节电流调节旋钮到底，再合上船型开关，根据需要调节，输出电流的大小可通过电源自带的3 1/2数字式电流表读出。（六）NMEL-03（三相可调电阻）由三组双联的瓷盘可调电阻组成三相可调电阻。每相有同轴固定的两只电阻，通过一只旋钮进行连调。每只电阻可调范围为0 900，允许电流为0.41A。为了防止电流过大损坏电阻，每只电阻串接了一个0.5A的熔断器。在实验中，电阻盘的使用方法有以下四种：（1）每只电阻盘单独使用。每只电阻可调范围为0 900，允许电流为0.41A。分别从A3和A2（B3和B2、C3和C2）或A3和A1（B3和B1、C3和C1）端引出。（2）串联使用。当在实验中，单个电阻盘的阻值不够大时，可把两只电阻串联起来使用。以A相为例，将A3接线柱不用，A1和A2两接线柱之间电阻可调范围为0 2×900。（3）并联使用。当在实验中，单个电阻盘流过的电流大于0.41A，需把两只电阻并联起来使用。以A相为例，将A1与A2短接。A1A3两接线柱之间电阻可调范围为0900/2，容许流过的电流为0.82A。（4）分压器接法。由于实验的需要，A相两只电阻除了作可变电阻使用外，还可采用电位器接法做分压器用。例如他励直流电机励磁电压调节就是采用电位器接法。固定电压施加在A2A4端，而可变电压可以从A3A2端引出。在使用中，为了避免电流过大，一般在上电前，把调节旋钮逆时针调到底，再根据需要，顺时针调节旋钮使阻值逐渐减小。注意事项：（1）当熔断器烧毁时，只能更换同容量的熔断器，千万不可任意放大容量，否则有可能损坏电阻盘。（2）调节旋钮时，需缓慢调节，当感觉调到底时，不可加大力气，强行调节，否则可能损坏电阻两端的卡位装置。NMEL-04（三相可调电阻）的使用方法同NMEL-03。（七）NMEL-06（直流电压电流表）本实验台的直流仪表均采用31/2数字式显示（ICL7107）。电压表量程分2V、20V、300V四档。毫安表量程分2mA、20mA、200mA。电流表量程分2A、5A。数字式仪表显示的数值为有效值，但由于告警电路是根据输入的最大值来整定的，因而当输入直流脉动电压或电流时，虽然显示未超量程，但告警线路仍可能工作。设有过量程保护电路，一旦输入电压超过量程的5%10%，则仪表告警，切断实验台的主电源，同时，告警指示发光二极管发亮。当故障排除后，按下复位按钮，仪表恢复正常工作。本实验箱通过一个航空插座和实验台相连。实验台通过航空插座向实验箱提供电源，而实验箱通过航空插座向实验台提供告警信号。电压表、电流表各带有电源开关，当闭合船型开关后，实验箱的总电源接通，各仪表的工作与否可单独控制。（八）NMEL-10（步进电动机及驱动系统）步进电动机是将输入的电脉冲信号转换成角位移的特殊同步电动机，由于每输入一个电脉冲，转子就前进一步，故称步进电动机，因为它输出的角位移与输入的电脉冲数成正比，而且不受电压波动、负载变化和环境条件的影响，故可以通过改变输入电脉冲数的频率，能在很宽的范围内调节电动机转速，并能快速起动、制动和反转。步进电动机在正常运行时（不丢步也不越步），其步距误差不会累积，所以它更适用于数字控制的开环系统。1技术指标功能：能实现单步运行、连续运行和预置数运行，能实现单拍、双拍及电机的可逆运行。电脉冲频率：不小于5Hz1KHz。工作条件：供电电源AC220V±10%，50HZ环境温度：-5402面板功能说明1）电脉冲频率显示，为6位数码管组成，可显示1Hz10KHz。2）三相反应式步进电动机A组脉冲发光二极管指示。3）电脉冲信号观察点，可连接至示波器观察电脉冲信号。4）控制信号接地点，当观察脉冲信号时，示波器的地线接此点。5）三相反应式步进电动机A相脉冲示波器观察点。6）置数控制琴键开关。7）频率调节电位器，当改变此旋钮时，可改变电脉冲的频率，从而改变电机的转速。8）连续运行控制琴键开关。9）电流调节电位置，通过调节此旋钮，可改变流过步进电机控制绕组的电流大小。10）单步运行控制琴键开关。11）驱动电源输出，接步进电动机控制绕组。12）电源控制船形开关。13）取样电阻。将取样电阻R接入三相步进电动机控制绕组，则通过此取样电阻可用示波器观察电流波形。14）电脉冲计数显示清零按钮，当按下此按钮后，计数数码管显示为“000”，重新开始计数。15）复位按钮，当按下此按钮时，电机处于初始状态（电机处于三拍运行状态时，C相通电，电机处于六拍状态时，C相通电），每次改变电机控制方式，或重新起动电机，均需按下此按钮。16）单步运行按钮开关，每按下一次，电机单步运行一拍。17）启动/停止控制琴键开关，当按下此开关，且控制方式处于连续或置板时，电机开始运行。18）置数拔盘开关，通过设置此开关，可对电机的运行预置拍数，范围为1999。19）三板/六板控制琴键开关，三拍时，每板只有一个绕组通电，六拍时，一个绕组，二个绕组轮流通电，即通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA或A-AC-C-CB-B-BA。20）电机正反转控制琴键开关。按下此按钮后，电机处于止转状态，步进电机控制绕组通电顺序为A-B-C，弹出此按钮，则绕组通电顺序为C-B-A。21）置数显示数码管，当电机处于置数状态运行时，数码管可动态显示电机的运行拍数，直至达到拔码盘预置的运行拍数。3使用说明开启电源控制船形开关，驱动系统处于通电状态，脉冲频率显示数码管显示当前的电脉冲频率，计数显示数码管则显示“000”，按一下复位按钮，电机处于初始状态，可根据需要进行进一步操作。操作示例：（1）单步操作运行：“单步”运行控制琴键开关按下，每按一下“单步”运行按钮，电机完成一拍，若连续按钮，则由三只发光二极管组成的绕组通电状态指示器A、B、C将依次循环发亮，以示电脉冲的分配规律。（2）连续运行：分别按下“连续”运行控制、“正转/反转”、“三拍/六拍”控制琴键开关，以确定步进电机当前所需的运行方式。最后按下“启动/停止”开关，即可实现电机的连续运行。（3）置数运行：分别按下“置数”、“正转/反转”、“三拍/六拍”控制琴键开关，再由置数拔码预置拍数，最后按下“启动”开关。（4）步进电机转速的调节与电脉冲频率显示。改变面板上“调频”电位器旋钮，即可改变电脉冲的频率，从而改变步进电机的转速。同时，由频率计显示，电脉冲的频率。（5）脉冲波形的观察。分别将CP及A、B、C各观察点接到示波器输入端，即可观察到相应的脉冲波形。5步进电动机技术数据相数：三相每相绕组电阻：0.45每相静态电流：3A直流励磁电压：24V（九）NMEL-17（交流电压电流表）指针式表均由电子线路配上磁电系指针式表头构成，并具有超满量程切断电源及声光告警的功能。电压表分15V、30V、75V、150V、300V、450V六档，电流表分0.25A、0.5A、1A、2.5A、5A五档。量程选择琴键开关用于选择合适的测量量程，为了提高测量精度，应当当指针偏转2/3时进行读数。为了防止选择电压量程时，高电压输入小量程测量，从而损坏仪表，指针表还设有过量程保护电路，一旦输入电压超过量程的5%10%，则仪表告警电路自动切断主电源，同时，告警指示发光二极管发亮。当故障排除后，按下复位按钮，仪表恢复正常工作。指针式交流电流表工作原理与交流电压表原理相似。不同之处在于电流表是用锰铜丝取样。为了防止过大的起动电流对仪表的冲击，设置了短路直键开关键。设置此键的目的是避免电路瞬间过电流，例如电机起动时电流很大可能超过满量程告警，电源被切断电机不能进入正常工作，这时可按下短路直键开关键在电机起动时将电流表短接使电流表不会出现告警，当电机起动后弹出此键，使电流表处于测量状态。应该指出，因接触电阻的存在，当短接时，电流表仍有指示值，这时不要将此指示值误认为是电路被测的电流值，因此，只有当测量指示灯亮时，电流表指示值才是被测电流值。（十）其它实验箱六、上电操作步骤1、合上漏电保护器。此时红色断开指示灯亮。控制屏上所有单相电源有交流220V电压，控制三相交流表的电源、所有挂件电源及同步电机励磁电源均得电。2、将三相调压器旋钮逆时针旋到底，按下绿色“闭合”按钮，听到继电器吸合声，红色“断开”按钮指示灯熄灭，“闭合”按钮指示灯亮，将直流电机励磁电源和可调直流稳压电源的电源开关打向ON处，则直流电机励磁电源有220V240V的直流电压输出。可调直流稳压电源告警灯亮，若按下复位按钮，则电压输出显示有电压指示，当调节电压调节旋钮，则会有80250V的直流电压输出。3、顺时针调节调压器旋钮，则三只指针表将会有相同幅值的电压输出，用交流表测量U、V、W、N输出将会有交流电压显示。4、实验可按照实验指导书上的要求完成。5、如果不需要用三相交流电输出、直流电机励磁电源、可调直流稳压电源，可不必按下绿色“闭合”按钮。七、断电操作步骤1、按下断开按钮，断开指示灯亮，将所有实验挂箱及仪表电源开关打向OFF处。2、断开漏电保护器。八、注意事项1、如果设备的问题需要检查或更换保险，必须断电操作，若有保险丝烧坏，可用同规格保险丝换上，不可增大或减小。2、电机与导轨连接时不要用力过猛，并且必须连上橡皮连接头和电机固定螺丝，防止飞车导致意外。3、当实验失败导致电路告警时，交流电源调节从零开始（调压器调至最小电压输出），重新按照实验步骤进行实验操作。4、仪表使用时注意量程选择，防止经常性告警而扰乱正常的教学环境。5、电阻盘转动不要用力过猛，以免损坏电阻盘。6、励磁电源和直流稳压电源不能混淆，以免损坏设备。7、使用变压器时不应超负荷运作。8、挂箱搬动需轻拿轻放，以免损坏挂件。9、用烙铁时需用烙铁架，不应直接放于实验桌及主控屏上，以免烧坏实验桌和主控屏及其他设备。九、简易故障维修。序号故 障 现 象故 障 原 因1漏电保护器合不上（1）漏电保护器脱扣器弹出（按下脱扣器即可）（2）设备接线或设备中存在短路2指针式仪表缺相（1）总电源输入缺相（2）电源插座没有插好（3）输入保险丝、输出保险丝有损坏3上电告警（1）调压器输出电压过高（2）接线错误导致过压、过流（3）测量仪表量程选择不正确4交流伺服电机电源无（1）总电源缺相（2）面板3A电机电源保险烧5可调直流稳压电源，无输出电压（1）电源没有插好（2）告警没有复位6励磁电源无输出（1）面板0.5A保险丝烧（2）主控制屏隔离变压器后保险丝烧7可调电阻箱电阻大（1）0.5A保险丝烧坏（2）1.5A保险丝烧坏8直流表无电源挂箱保险烧9所有单相220V电源无主控制屏供电线路板5A保险烧14