课后延续教学实践环节实验指导书(作支撑材料)

1/8《电机与电力拖动基础》延续教学实践环节：创新性综合实验目录第一题：直流电机综合试验系统设计与实践第二题：鼠笼式三相交流异步电动机基本启停控制电路设计与实践第三题：鼠笼式三相交流异步电动机正反转控制电路设计与实践第四题：三相交流同步电动机试验系统设计与实践（扩展实验）第五题：控制电机试验系统设计与实践（扩展实验）第六题：转速单闭环直流调速系统设计说明：学生在完成基础实验环节后，分组选择完成以下综合实验。2/8第一题：直流电机综合试验系统设计与实践一、设计目的1、掌握他励直流电动机各个象限机械特性的测定方法。2、加深对电动机机械特性的理解。3、提高对电动机加负载方法的认识。二、设计要求1、利用实验室现有设备设计一个（或多个）实验电路，通过该电路可以测量他励直流电动机的固有机械特性、电枢回路串电阻的人为机械特性、降低电枢电源电压的人为机械特性、能耗制动的机械特性、倒拉反接制动的机械特性。2、写出实验步骤3、完成上述机械特性的测定4、写出报告三、预备知识调节与他励直流电动机同轴联接的负载直流发电机的工作状态可以得到不同的负载机械特性，他励直流电动机机械特性与负载机械特性的交点，就是可测的稳定工作点。负载发电机工作在发电状态的负载机械特性如图1所示。负载发电机工作在电动状态的负载机械特性如图2所示。发电机正转发电机反转不同特性的发电机负载电阻不同不同特性的发电机电枢电阻不同图1图2考虑他励直流电动机的机械特性与负载机械特性的交点，设计出实验电路四、思考题nT0abcdabcabcnT03/81.他励直流电动机反转的机械特性如何测定？2.他励直流电动机反接制动的机械特性如何测定？3.他励直流电动机正反向回馈制动的机械特性如何测定？第二题：鼠笼式三相交流异步电动机基本启停控制电路设计与实践一、设计目的1、掌握实用鼠笼式三相交流异步电动机基本启停控制方法。2、加深对鼠笼式三相交流异步电动机的理解。3、提高对鼠笼式三相交流异步电动机继电控制的认识。二、设计要求1、利用实验室现有设备设计一个实验电路，通过该电路可以完成鼠笼式三相交流异步电动机基本启停控制，该电路具有失压保护功能，自锁功能。2、写出实验步骤3、完成上述实验4、写出报告三、预备知识1、交流接触器知识线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。额定电压：触头的耐压值额定电流：主触头的额定电流4/8线圈的额定电压：线圈工作电压主触头耐压和电流可根据需要选择，辅助触头耐压与主触头相同，电流不大于5A。2、按钮常开按钮：按下接通，抬手断开常闭按钮：按下断开，抬手接通四、思考题1.为什么带自锁的控制电路具有失压保护功能？2.是否可以在多地控制电机启停？如何实现？第三题：鼠笼式三相交流异步电动机正反转控制电路设计与实践一、设计目的1、掌握实用鼠笼式三相交流异步电动机正反转控制方法。2、加深对鼠笼式三相交流异步电动机正反转运行的理解。3、提高对鼠笼式三相交流异步电动机正反转继电控制的认识。二、设计要求1、利用实验室现有设备设计一个实验电路，通过该电路可以完成鼠笼式三相交流异步电动机正反转控制，正转到反转时应先停机，再反转，反之亦然，该电路具有失压保护功能，自锁功能。正反转控制必须有互锁。2、写出实验步骤5/83、完成上述实验4、写出报告三、预备知识1、交流接触器知识线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合；线圈电压消失，触头恢复常态。额定电压：触头的耐压值额定电流：主触头的额定电流线圈的额定电压：线圈工作电压主触头耐压和电流可根据需要选择，辅助触头耐压与主触头相同，电流不大于5A。2、按钮常开按钮：按下接通，抬手断开常闭按钮：按下断开，抬手接通四、思考题1、为什么正反转控制必须有互锁？2、正反转控制电路是否具有失压保护功能？6/83、如何实现直接切换正反转，中间不用停车？第四题：三相交流同步电动机试验系统设计与实践（扩展实验）一、设计目的1、掌握三相交流同步电动机的启动方法。2、加深对三相交流同步电动机改善电网功率因数的理解。3、提高对三相交流同步电动机的认识。二、设计要求1、利用实验室现有设备设计一个实验电路，通过该电路可以实现三相交流同步电动机的正常启动，还可以通过调节激磁电流调节功率因数2、写出实验步骤3、完成上述机械特性的测定4、写出报告三、思考题1、三相交流同步电动机的转速在负载变化时是否变化？2、三相交流同步电动机的激磁电流增大时，功率因数如何变化？第五题：控制电机试验系统设计与实践（扩展实验）一、设计目的1、掌握单相交流异步电动机的启动方法。2、了解三相交流异步电动机的单相运行方法。3、提高对步进电动机各种通电方式的认识。二、设计要求利用实验室现有设备7/81、设计一个实验电路，通过该电路可以实现单相交流异步电动机的正常启动和反转。2、设计一个实验电路，通过该电路可以实现三相交流异步电动机的单相启动。3、观察三相步进电动机单三拍、双三拍、单双六拍通电方式，计算各种通电方式的步矩角。4、写出实验步骤5、完成上述实验6、写出报告三、思考题1、单相交流异步电动机的单相绕组通电是否可以启动？是否可以运行？2、三相步进电动机通电频率相同的条件下，不同的通电方式转速是否相同？第六题：转速单闭与双闭环直流调速系统设计一、设计目的《电力拖动与运动控制》是高校自动化专业的必修课程，该课程旨在培养自动化专业学生对电机、拖动及其控制方法的分析和设计能力。该课程的课堂教学以培养学生对电机及其控制的理论分析能力；延续教学部分则通过习题、实验深入理解、掌握理论知识，达到学以致用，融会贯通的目的。延续教学部分以综合实验为主线，让学生掌握所学理论知识。二、设计要求综合实验的设计流程包括：1.根据直流调速系统的要求，制定系统总体方案，主要有：(1)熟悉直流调速系统的参数、特性；(2)设计系统控制框图。2.直流调速系统的控制理论(1)根据对象特性选择控制器设计方案；(2)根据直流电动机和主回路参数，确定动态结构框图的具体参数；8/8(3)整定直流调速系统的调节器参数，运用Matlab/simulink获得仿真结果；(4)根据工程化设计方法获得PI调节器参数，运用Matlab/simulink获得仿真结果；(5)对比仿真结果。3.实验验证将控制器设计结果在直流调速系统（或半实物仿真平台）上进行验证，获得直流调速系统的实验结果。4.实验小结分析、小结直流调速系统的数值及实验结果，增强学生对直流调速系统的理解，并提高学生直流调速控制器设计的能力。5.实验报告在实验结果完成之后，安排各组同学做实验结果汇报，分享、交流实验经验。并鼓励有兴趣的同学深入学习，研究不同控制算法对直流电机调速的影响，进一步提高学生控制系统综合的能力。三、思考题1、直流电动机调速的参数如何调节？2、如何运用Matlab/simulink获得仿真结果？