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机电控制技术实验
机电控制技术
实验指导书
株洲工学院机械学院
2005.11
目录
第一章电机及其控制实验………………………………………………………………………1
实验一三相笼式异步电动机实验……………………………………………………………1
实验二三相笼式异步电动机点动和自锁控制………………………………………………3
实验三三相笼式异步电动机正反转控制………………………………………………………4
实验四三相笼式异步电动机Y-△起动控制…………………………………………………5
实验五三相笼式异步电动机顺序起动控制……………………………………………………8
第二章参观了解柔性制造系统……………………………………………………………10
实验一参观了解柔性制造系统…………………………………………………………………11
第三章电路控制板设计、安装和调试实验…………………………………………………10
实验一搅拌机控制………………………………………………………………………………11
实验二机床电动机顺序控制……………………………………………………………………13
实验三起重机电动机的Y/△控制………………………………………………………………15
实验四普通车床电气控制……………………………………………………………………17
第三章可编程控制器实验………………………………………………………………………20
实验一电机控制…………………………………………………………………………………20
实验二天塔之光…………………………………………………………………………………21
实验三交通灯自控与手控………………………………………………………………………23
实验四抢答器……………………………………………………………………………………24
实验五多种液体自动混合………………………………………………………………………26
实验六邮件分拣…………………………………………………………………………………28
实验七继电器控制………………………………………………………………………………30
附录一常用低压电器的选用……………………………………………………………………32
附录二可编程控制器实验台……………………………………………………………………39
第一章电机及其控制实验
实验一三相笼式异步电动机实验
一、实验目的
1.了解三相笼式异步电动机结构及铭牌数据的意义。
2.学会测定三相笼式异步电动机绝缘电阻的方法。
3.判断三相笼式异步电动机定子三相绕组的首尾端。
4.掌握三相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
型号
额定电压UN
额定电流IN
额定功率PN
额定转速nN
接法
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
各相绕组间的绝缘电阻
绕组与机壳间的绝缘电阻
A-B
B-C
C-A
A-地
B-地
C-地
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?
实验三三相笼式异步电动机正反转控制
一、实验目的
1.通过对三相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
五、实验内容
1.按图1-1-1接主电路。
接线时三条电源线同时接线。
2.合上电源闸刀开关,检查主电路能否实现电动机的运转。
3.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。
4.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,按下起动按钮,观察电动机的整个起动过程及各电器的动作情况,记录Y-△换接所需时间。
5.按下停止按钮,观察电动机及各电器的动作情况。
6.调整时间继电器的整定时间,观察接触器KM2、KM3的动作时间是否相应地改变。
六、实验报告
1.设计一个用接触器控制的手动Y-△降压起动控制线路。
(不用时间继电器)
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.采用Y-△降压起动对鼠笼电动机有何要求?
2.控制电路中的一对互锁触头有何作用?
若取消这对触头对Y-△降压起动有何影响,可能会出现什么后果?
3.降压起动的自动控制线路与手动控制线路比较有哪些优点。
实验五三相笼式异步电动机顺序起动控制
一、实验目的
1.进一步提高按图接线的能力。
2.熟悉异步电动机顺序起动控制的运行情况和操作方法。
3.掌握联锁控制触头的作用。
二、实验原理
1.在装有多台电动机的生产机械上,因各电动机所起的作用不同,有时必须按一定的顺序起动或停止,才能保证生产要求或工作安全。
这一类控制方式称为联锁控制。
2.联锁控制可通过接触器常开辅助触头实现,见图1-5-1。
三、实验仪器和设备
1.三相笼式异步电动机自制两台
2.闸刀开关单元板TS-B-18一块
3.按钮开关单元板TS-B-15两块
4.交流接触器单元板TS-B-11两块
5.热继电器单元板TS-B-12两块
6.万用表DT9205一块
四、实验线路
五、实验内容
1.两台电动机全部为星形连接。
2.按图1-5-1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各电动机的运转。
4.切断电源,按图1-5-1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SB1起动按钮使M1电动机转动;按下SB2起动按钮使M2电动机转动,按SB3停止按钮使M2电动机停转;再按SB4停止按钮使M1电动机停转。
6.若没有按SB1、SB2顺序按起动按钮;若没有按SB3、SB4顺序按停止按钮,观察各接触器和电动机动作情况。
六、实验报告
1.试设计另一种两台电动机顺序起动、顺序停车的控制线路。
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.联锁控制电路中,哪些触头起联锁作用?
第二章参观了解柔性制造系统
柔性制造是一种现代制造行业高度关注的热点。
是自动化、数控技术等专业教学过程中的一个必须了解的环节,是培养学生创新能力,使用所学理论知识解决实际问题、巩固基本理论并获得实践技能的重要手段,也是达到高等教育培养目标的重要手段之一。
为切实搞好实验,达到实验的目标,特制定本指导书如下:
一、实验目的与要求
1实验目的
一、实验课程的性质、目的和任务
1.培养学生初步掌握柔性制造系统的组成原理、性能和运行方法。
2.通过实验巩固所学理论知识,加强学生系统运行、操作技能的训练。
3.本实验课程要求学生应掌握柔性制造各部分单元加工任务、传感器选择、机械部分功能与结构等,达到综合技能训练的目的。
2实验要求
(1)遵守纪律,严格考勤;
(2)认真实验,虚心求教;
(3)勇于实践,独立操作;
(4)胆大心细,注意安全。
二、实验内容
实验1了解柔性制造系统组成原理、运行步骤,掌握柔性制造系统零件加工程序的编制、调试及柔性制造系统的运行方法。
三、实验方法
主要采用老师指导、学生独立操作的方法。
根据本指导书的有关要求和实验的具体内容,要求每个学生应在指导老师的指导下,在规定的实验时间内,认真、独立地完成各个实验项目。
四、实验注意事项
1.严格遵守作息时间和技术操作规范;未经指导老师的允许,不得随意无故不到;
2.听从指导老师的指导,虚心求教;
3.注意用电和人身安全,注意防火防盗;
4.爱护所用的工具和实验电器元件,若损坏或丢失要照价赔偿;
5.礼貌待人,尊重他人的劳动,不怕苦,不怕累;
6.要专心实验,不能做与实验无关的事情。
五实验成绩考核
实验成绩按下列条件评定:
1.考勤和纪律占30%,每天点名;
2.实验项目占70%,每个实验项目单独打分,最后合并记入总分。
实验成绩分优秀、良好、及格和不及格四个等级,实验成绩单独列入学生成绩册。
实验成绩不及格者不得毕业。
评定老师
考勤和纪律
30%
实验项目
70%
实验成绩
实验一参观了解柔性制造系统
一、实验目的
1.了解柔性制造系统组成原理、运行步骤,了解柔性制造系统零件加工程序的编制、调试及柔性制造系统的运行方法。
2.了解部分执行机构的结构,进一步加深对电气控制线路的理解。
3.了解电机的控制方法。
二、实验原理
1、柔性制造技术的分类
①柔性制造单元
柔性制造单元由一台或数台数控机床或加工中心构成的加工单元。
该单元根据需要可以自动更换刀具和夹具,加工不同的工件。
柔性制造单元适合加工形状复杂,加工工序简单,加工工时较长,批量小的零件。
它有较大的设备柔性,但人员和加工柔性低。
②柔性制造系统
柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础,配以物料传送装置组成的生产系统。
该系统由电子计算机实现自动控制,能在不停机的情况下,满足多品种的加工。
柔性制造系统适合加工形状复杂,加工工序多,批量大的零件。
其加工和物料传送柔性大,但人员柔性仍然较低。
③柔性自动生产线
柔性自动生产线是把多台可以调整的机床(多为专用机床)联结起来,配以自动运送装置组成的生产线。
该生产线可以加工批量较大的不同规格零件。
柔性程度低的柔性自动生产线,在性能上接近大批量生产用的自动生产线;柔性程度高的柔性自动生产线,则接近于小批量、多品种生产用的柔性制造系统。
2、柔性制造系统的组成
①自动加工系统指以成组技术为基础,把外形尺寸(形状不必完全一致)、重量大致相似,材料相同,工艺相似的零件集中在一台或数台数控机床或专用机床等设备上加工的系统。
②物流系统指由多种运输装置构成,如传送带、轨道一转盘以及机械手等,完成工件、刀具等的供给与传送的系统,它是柔性制造系统主要的组成部分。
③信息系统指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈,并通过电子计算机或其他控制装置(液压、气压装置等),对机床或运输设备实行分级控制的系统。
④软件系统指保证柔性制造系统用电子计算机进行有效管理的必不可少的组成部分。
它包括设计、规划、生产控制和系统监督等软件。
柔性制造系统适合于年产量1000~100,000件之间的中小批量生产。
3、柔性制造系统的优点
柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统,它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来,理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。
具体优点如下。
①设备利用率高。
一组机床编入柔性制造系统后,产量比这组机床在分散单机作业时的产量提高数倍;
②在制品减少80%左右;
③生产能力相对稳定。
自动加工系统由一自或多台机床组成,发生故障时,有降级运转的能力,物料传送系统也有自行绕过故障机床的能力;
④产品质量高。
零件在加工过程中,装卸一次完成,加工精度嵩,加工形式稳定;
⑤运行灵活。
有些柔性制造系统的检验、装卡和维护工作可在第一班完成,第二、第三班可在无人照看下正常生产。
在理想的柔性制造系统中,其监控系统还能处理诸如刀具的磨损调换、物流的堵塞疏通等运行过程中不可预料的问题;
⑥产品应变能力大。
刀具、夹具及物料运输装置具有可调性,且系统平面布置合理,便于增减设备,满足市场需要。
三、实验仪器和设备
机电气一体化柔性系统一套。
四、实验线路
第三章电路控制板设计、安装和调试实验
电路控制板实验是自动化、数控技术等专业教学过程中的一个重要环节,是培养学生独立工作能力,使用所学理论知识解决实际问题、巩固基本理论并获得实践技能的重要手段,也是达到高等教育培养目标的重要手段之一。
为切实搞好实验,达
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