电机实验答案汇总.docx
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电机实验答案汇总
实验一直流发电机的工作特性
一实验目的
1观察并励直流发电机的自励过程及自励条件。
2测定并励及他励直流发电机运行的负载外特性曲线。
3观察直流发电机的剩磁(无励磁)发电。
二预习要点
1什么是发电机的运行外特性?
如何测定?
2并励直流发电机不能自励发电时该如何处理?
3如何保持直流发电机的转速不变?
4直流发电机的他励运行与并励运行差异何在?
为什么?
5认真阅读附录部分关于实验台的使用说明。
二实验设备
1原动机为直流电动机M03—台:
Un220V,In1.1A,Pn185W,nN1600rpm
2直流发电机为M01—台:
Un200V,In0.5A,Pn100W,nN1600rpm
3直流电流表三台(500mA、2A、2A各一台)
4直流电压表一台
5MEL—03可变电阻箱(900QX6)及转速表(MEL—09)各一台
6直流励磁电源、可调直流电源各一台
四实验项目
1并励发电机
A实验线路
(1)可调直流源经电枢电流测量表A1向直流电动机M03的电枢供电(V0内接)
(2)直流励磁电源经励磁电流测量表A2向直流电机的励磁线圈F1,F2供电。
(3)直流发电机M01输出端接300V档电压表,负载回路串直流电流表2A档。
(4)直流发电机的励磁线圈F1,F2并联到发电机的电枢端。
(5)Rl由3组900Q可变电阻并联后串联(见附录),总阻值0〜1350Q可调。
接线要求:
必须保证在操作过程中带电导线的金属部分不裸露在外。
完成接线后,检查各旋钮的初始位置:
可调直流电源输出最小(调节旋钮逆时针旋到底),而Rl在最大位置(3个调节旋钮都逆时针旋到底);直流励磁电源开关置“0N”,可调直流电源开关置“0N”;
必须经指导教师检查认可,才能通电。
B实验系统的启动及调试
(1)接通总电源后,先检查直流电动机的励磁电流测量表A2,必须要有100mA左右的电流指示,才能按复位键启动电机,否则禁止启动电动机,直到励磁电流正常。
(2)渐升电动机转速,发电机端的电压表和电流表应有逐渐再大的读数,则表明发电成功,可将电动机升速到1600rpm。
(3)如果渐升电动机转速,发电机端的电压表和电流表的读数不变化,贝U表明发电机不能发电,则将可调直流电源恢复到最低后关断,待改接发电机励磁接线后再开。
(4)若励磁端对换后发电机仍不能发电,则要先充磁。
方法如下:
a)先将可调直流电源降到最小,然后关断。
b)再将直流励磁电源关断。
c)将发电机与电动机的励磁线圈F1,F2并联(见图1-2,不管如何并联法)。
d)开启直流电源总开关,开启励磁电源,励磁电流测量表A2应有200mA左右
的电流指示,片刻后关断两个开关。
e)将发电机的励磁线圈F1,F2重新并联到发电机G的电枢F1,F2端。
f)按以上步骤重新启动电动机。
A2
十O
图1-2发电机充磁
C并励直流发电机的运行外特性U=f(I)测定(n=1600rpm保持恒定)
表1-1数据记录:
(n=1600rpm保持恒定)
U(V)
243
238
234
231
227
218
I(A)
Imin=(Rl最大)
0.25
0.30
0.35
0.40
0.50
注意:
随发电机输出功率增大,必然造成电动机的转速跌落,要不断将转速调整到
n=1600rpm(增大电动机的电枢端电压)。
2他励直流发电机外特性U=f(I)测定(n=1600rpm保持恒定)
把发电机的励磁绕组(见右侧的F1、F2)也接到直流励磁电源,其余不变
可湘止泣U圧源
逆茂到底
揄出就小
0按复位输出
电励机励磁
图1-3他励发电机
U(V)
244
240
238
236
233
231
1(A)
Imin(RL最大)
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
所有旋钮重新置初始位置后启动电动机,操作方法同上表1-2数据记录:
(n=1600rpm保持恒定)
3观察直流发电机的剩磁(无励磁)发电
关闭所有直流电源后,将直流发电机的励磁线圈F1、F2从励磁直流电源处断开(无励磁),并使发电机空载(且断开Rl回路)。
AI
可调4u.it檢屋嫌
电枢电流测量
©-逆进到底输出最小
o校夏位締出
图1-4剩磁发电
所有旋钮重新置初始位置后启动电动机。
观察发电机输出端的电压表是否有电压指示值:
若有则剩磁发电成功,否则不成功表1-3数据记录:
n(rpm)
1600
u(v)
19
五实验报告
1画出实验时电气线路图。
2写出实验操作步骤(上电前的准备工作和上电后的操作步骤及注意事项)
3实验原始数据记录。
4在同座标上画出直流发电机并励和他励运行时的外特性。
5
6回答问题
(1)并励发电机不能发电的原因有哪些?
实验中如何解决?
答:
可能是发电机失磁或是励磁绕组接到电枢的记性不正确。
解决方法是改变发电机励磁接线,若励磁端兑换后发电机仍不能发电,可采用充磁的方法。
(2)在电动机一发电机组成的机组中,当发电机负载增加时,机组的转速会发生什么变化?
如何处理?
为什么?
答:
转速会降低。
因为发电机负载增加时,电流随之增加发电机的输出功率增加,短时的输出功率增加会造成转速下降,应增加电动机的电枢端电压,从而使转速上升到1600rpm。
(3)简述发电机并励运行与他励运行时外特性曲线的异同。
答:
(1)相同,当负载增加时,磁通减小,相应的电动势下降,电枢电阻压降和电刷接触压降均增大。
(2)不同:
并励发电机中,端电压下降时,历次电流减小,引起磁通及电动势进一步减小。
因此并励发电机的外特性比他励电动机好。
(4)直流发电机的剩磁发电是否一定能实现,为什么?
答:
不一定,因为励磁发电必须满足两个条件:
励磁绕组并接到电枢的极性必须正确,且RfvRfer。
满足两个条件才可能实现剩磁发电。
(5)发电机是否可能发生电枢端有电压,但额定转速下离额定电压甚远?
为何?
答:
有可能。
估计是励磁回路未接通,使发电机处于剩磁发电状态。
如果在励磁回路传入电流表就可能发现问题的症结。
心得体会:
通过本次试验我对滞留发电机的工作特性有了更进一步的了解。
实验前的预
习准备对实验的顺利与否非常重要,理论与实践的结合也是关键。
实验二单相变压器的参数测定
1实验目的
1通过变压器的空载和短路试验测定变压器的变比和参数
2通过负载试验测定变压器的运行特性、电压调整率、变压器的效率n等
2预习要点
1变压器的空载和短路试验有什么特点?
电源电压一般加在哪一方较合适?
2在空载和短路试验中,各仪表如何排序才能使测量误差最小?
3如何用实验方法测定变压器的铁耗、铜损和电压调整率?
3实验设备
1单相变压器一台(U1N220V,I1N0.35A;U2N55V,I2N1.4A)
2可调交流电源一台
3交流电压表、交流电流表、功率表各一台、可变电阻箱一台(MEL—04)
四实验项目
1空载试验测取空载特性Uo=f(Io),Po=f(Uo)
电源加在变压器低压侧,额定电压55V。
电压表V应可随时改变测量点。
出5
三相调压麥
图2-1空载试验
通电前必须使三相调压器输出为零。
且数字表的显示会滞后,所以操作要慢一些A表接在W表及V表之后,是因为变压器空载电流较小,避免将电压表线圈的电流或功率表电压表线圈的电流计入电流表,造成较大测量误差。
表2-1记录数据(电压不必精确地为某一值,接近即可):
序号
实验数据
计算数据
U0(V)
I0(A)
P0(W)
U1U1、1U2
COS©0
1
1.2UN〜66。
0
0.12
1.52
259.4
0.192
2
1.1Un〜60。
5
0.09
1.23
237.3
0.226
3
Un~55o0
0.07
1.02
216.6
0.265
4
0.9Un~49o5
0.06
0.83
196.6
0.279
5
0.8Un〜44o0
0.05
0.66
173.9
0.3
6
0.7UN〜38o5
0.04
0.52
153.1
0.338
7
0.5UN〜27o5
0.03
0.28
109.6
0.339
其中:
COS©0=Po/S=P0/|oUo
2短路试验(操作要尽快完成)测取短路特性UK=f(Ik),PK=f(Ik)实验线路如下:
注意,通电前必须使三相调压器输出为零!
电源加在高压侧。
由于副绕组短路,所以要严密监视电流表的读数,小心地增大三相调压器的输出!
注意到电流表A的位置被移到了功率表W及电压表V之前,因为短路试验时的电流较大,电压表线圈的电流或功率表电压表线圈的电流很小,对短路试验的计算不会产生什么影响。
另一方面,电流表A由于电流增大,其两端电压会增大,而此时V测量到的电压较小,当然不希望计入电流表A的端电压。
序号
实验数据
计算数据
Uk(V)
Ik(A)
PK(W)
COS©K〜PK/IKUK
1
20.32
1.1In〜0。
39
5.41
0.683
2
28.63
1.0In〜0。
35
4.56
0.699
3
16.70
0.9In〜0。
32
3.67
0.687
4
14.62
0.8In~0。
28
2.81
0.686
5
12.97
0.7In〜0。
25
2.22
0.685
6
9.21
0.5In〜0。
18
1.13
0.682
表2-2记录数据:
(电流不必精确地为某一值,接近即可)
室温B=C°
在计算出短路阻抗后,要按国家标准换算到75C0时的值(参见实验报告部分)
3负载试验测取负载特性U2=f(I2)
实验线路如图2-3所示。
上电前Rl置最大值。
当U2=U2N=55V时,使|2=|2N=1.4A左右,然后逐渐减小|2并同时测量U2值
*************
注意:
由于I2=I2N=1.4A已经略大于Rl的额定电流1.3A,故操作要尽快完成。
三相调压&
表2-3记录数据(电流不必精确地为某一值,接近即可):
序号
U2(V)
I2(A)
P1=l1U1COS©
(W
P2=I2U2(W
1
U2N
=51.42
I2N〜1.40
78.45
71.99
2
51.85
0.9I2N〜1.26
71.37
65.33
3
52.36
0.8I2N〜1.12
63.93
58.64
4
53.25
0.6I2N~0.84
48.07
44.73
5
54.17
0.4I2N〜0.56
33.00
30.34
6
54.86
0.2I2N〜0.28
17.02
15.36
7
55.88
|2=0.00
1.22
0
注意:
保持U仁UN=220V;其中12=0及|2=|2N两点必须测量。
4电压调整率的计算
变压器在额定负载电流下的电压与空载时的电压是不同的,所谓变压器的电压调整率就是指该电压的相对变化量(归算到原边):
U2%5100%芈100%
U20U20
其中:
U2U2?
KU;0U20?
K
U2U2NU2011
|2|2N
而U20则是二次侧空载电压,变比取K=U1N/U2N,因此可直接利用负载试验数据进行
电压调整率的计算。
应该指出:
当功率因素cos①不同时变压器的电压调整率也不同。
5变压器的效率曲线n=f(12)测定(电阻性负载)
用间接法测定阻性负载下变压器的效率:
P2|2U2
P1|iU1COS
由于二次侧是阻性负载,所以COS①"1,而一次侧的功率由功率表测得。
因此效率曲线n=f(12)测定可在负载试验时加测P1及计算P2而完成五实验报告
1计算变比K
K=4.28
2绘制空载特性曲线及计算激磁参数
(1)空载特性曲线Uo=f(Io),Po=f(Uo),COS©o=f(Uo)
f干…〜丁牛
(2)
计算激磁参数以Uo=Un时所对应的Po、Io来计算变压器的激磁参数,空载时zm》Z1,rm》r1,xm》x1,所以zo~Zmro~rm,xo~xm,因此有:
Rk'=37.2欧姆Zk'=53.2欧姆Xk'=38.1欧姆折算后Zk=2.9欧姆Rk=2.0欧姆Xk=2.1欧姆
75摄氏度时Rk=2.4欧姆Zk=3.2欧姆阻抗电压Uk=6%Ukr=4.5%Ukx=4%
电路损耗为0.294W
3绘制短路特性曲线及计算短路参数
(1)短路特性曲线Uk=f(Ik),PK=f(Uk),COS©k=f(Uk)
(2)
:
22
ZK75)C.rK750CXK
计算短路参数
以Uo=Un时所对应的Pk、Ik来计算变压器的激磁参数,短路时试验电压
很低,主磁通就很小,
rm,可近似认为:
'pkrK
Ik
‘UKXK
ZK
ik
Z'K
'2rK
折算到低压侧:
ZKZ|2
K2
rK
rK、,XK
2XK2
K2K2
由于短路电阻「K随温度而变化,按国家标准应换算到75C0时的值:
0
T075C
rK750CrK-
T。
其中,To=234.5°C(本变压器为铜线),9为试验时的环境温度。
阻抗电压:
4按空载试验与短路试验求出的参数,画出变压器折算到低压方的“r”型等效电路。
K=220/51.42=4.28
5变压器的电压调整率△U2%、变压器的效率n=(P2/P1)%并画n=f(I2)
(1)空载试验与短路试验时电压表与电流表的连接位置为何不同?
空载试验A表接在W和V表之后是因为变压器空载电流较小,避免将电压表绕圈的电流或功率电压线圈的电流计入电流表,造成较大的测量误差,短路试验中A表在W及
V表之前,因为短路实验的电流较大,电压表的电流造成影响不大。
(2)短路试验为何选择在低压侧进行?
因为是二次侧短路,在一次侧加额定电压是不允许的,否则会烧毁绕组。
(3)当二次侧是阻性负载,为什么可以认为cos①"1?
一实验目的
1用实验方法测定三相变压器的极性。
2用实验方法判定三相变压器的联接组别。
二预习要点
1联接组的定义,为何要研究联接组,国家标准联接组有哪几种。
2如何把Y/Y-12改成Y/Y-6,如何把D/Y-11改成D/Y-5。
三实验设备
1三相调压器一台
2三相芯式变压器一台(MEL—02)
3交流电压表一台
四实验项目(变压器绕组端以A、X,B、Y,C、Z及a、x,b、y,c、z表示)
1测定绕组极性(三相调压器的输出线电压Uuv为100V)
实验所使用的三相芯式变压器由1个原绕组和2个副绕组组成(见附录图片4)。
上部标出220V字样的是原绕组,下部为2个电压不同的副绕组。
所有绕组均为独立结构,内部并未联接。
(1)测定相间极性
接线如图图3-1(a),在B、丫间加100V交流电压。
测量Uac、Uax、Ucz的值;
改变接线,交流电压加到A、X端,丫、Z相连,B、C悬空再测一次。
若Uac幵Uax—Ucz|则可判定A、C为同极性端。
表3-1记录数据:
Uac(V)
Uax(V)
Ucz(V)
Ubc(V)
Uby(V)
Ucz(V)
0
49.28
49.37
82.98
90.60
8.46
说明:
两次的磁路不同,所以结果有差异。
同理,如果交流电压加到C、Z端,贝UUby>Uax
(2)测定原、副方极性
接线如图3-1b),在A、B间加100V交流电压。
测量UAa、Uax、Uax的值,若UAa幷Uax—Uax|则可判定A、a为同极性端。
其余类推。
表3-2记录数据:
Uax(V)
UAa(V)
Uax(V)
50.00
25.14
24.94
2联接并用测量法判定以下联接组(Uuv为200V)
三相变压器的联接组别是指变压器原、副方的不同联接方式及对各引出端的不同命名,由此造成原方线电压UAB与副方线电压Uab间的相位差不同。
由于这种相位差总是30°的整数倍,好象时钟在整数点钟时时针与分针间的夹角相仿,故又称为变
压器的“钟点数”为此变压器原、副绕组中的A与a均应连接,表示“相量钟”长、短针的轴。
(1)Y/Y-12
表3-3记录数据:
Uab
Uab
UbB
199.7
100.1
101.3
从图3-3相量图可知,若联接组别为Y/Y-12,则有:
UbB〜Uab—Uab
图3-3Y/Y-12相量图
(2)Y/Y-6
(3)D/Y-11
(b)D/Y-5
(a)D/Y-11
图3-5D/Y-11及D/Y-5
表3-5记录数据:
Uab
Uab
UbB
199.3
171.0
101.2
从图3-6相量图可知,若联接组别为D/Y-11,则按余弦定理有:
UbB2MJab2+Uab2—2UabUabcos30°
(4)D/Y-5
表3-6记录数据:
Uab
Uab
UbB
199.3
171.0
357.3
从图3-7相量图可知,若联接组别为D/Y-5,则按余弦定理有:
UbBhUJab2+Uab2—2UabUabCOS15O0
图3-7D/Y-5相量图
五实验报告
1画出实验时电气线路图。
2在测定相间极性时,如何判别B与A或C是否为同极性端?
画出实验线路并说明测量方法。
在CZ间加100V交流电压,测量Uab,Uax,Uby的值,若Uab=Uax-Uby的绝对值,则可判定AB是同极性端。
同理可判断其它
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实验五他励直流电动机的机械特性
一实验目的
1直流电动机的启动方法。
2如何改变直流电动机的转向。
3直流电动机的调速方法。
4测定直流他励电动机的固有和人为机械特性,并比较各特性曲线。
二预习要点
1直流电动机的启动方法有哪些?
2改变直流电动机机械特性有哪些方法?
三实验设备
1可调直流电压源(带输出指示)、直流励磁电源、测功机(MEL—09)各一台
2直流电动机(M03)—台Un:
220V、In:
1.1A、Pn:
185W、nN:
1600rpm
3启动电阻箱(MEL—09)—套
4500mA、2A直流电流表各一台
四实验项目
实验线路如下:
图5-1他励电动机的固有和人为机械特性
1直流电动机的启动(测功机空载:
即“转矩设定”旋钮逆时针旋到底)
启动直流电动机之前,电流表A2的读数必须大于100mA,否则不允许启动。
测功机的使用(见附录及图片3)
测功机的控制选择:
开关扳向“转矩控制”侧,转矩控制旋钮逆时针旋到底。
测功机的使用:
“3A”处的开关扳向下方,无负载转矩;“3A”处的开关扳向上方,调节“转矩设定”旋钮就可改变电动机的负载转矩。
注意:
测功机的转矩读数不正确,故不采用。
转矩用计算法求取。
直流电动机的启动严格受到电动机额定电流的制约,通常启动电流不能超过1.5In
将全电路欧姆定律应用于直流电动机的电枢回路,则有:
U-Ea=la艺R(式一1)
其中U是施加到电枢的直流电源,Ea是电动机的反电势,工R是回路总电阻。
U
la—R(式一2)
由于启动瞬间电动机的反电势Ea=Ce①n=0,所以:
显然要限制la可采用两种方法:
一是降低直流电源U,二是增大回路总电阻工R。
(1)降压启动(启动电阻Ra=0,励磁电阻Rf=0)
电枢回路未串电阻必须用低压启动:
将可调直流电源的调节旋钮逆时针旋到底(输出最小),再接通励磁电源,必须先确认励磁回路已接通(有励磁电流指示),才能按“复位”键启动电动机。
然后U从小到大逐渐增加,直到达额定电压UnO
关闭电源,可调直流电源输出保持不变进行下一项内容。
(2)串阻启动(励磁电阻Rf=0,可调直流电源输出预设置为U=220V)
电枢回路串Ra=1OOQ电阻后可直接用额定电压启动:
启动时串入Ra=100Q电阻,启动电动机后,逐步减小Ra直到Ra=0o
2改变直流电动机的转向(测功机空载)
电动机的转动缘于电磁转矩,电磁转矩的表达式如下:
由于①和la都是有方向的量,所以改变其中任何一个都能改变电磁转矩的方向。
改变①的方向只要改变励磁电流方向,改变la的方向只要改变直流电源U的极性。
(1)改变励磁极性(励磁电阻Rf=0,可调直流电源输出预置在最小即逆时针旋到底)直流电源输出预置在最小串入Ra=100Q电阻后按“复位”键,如果电动机不转,则逐步减小Ra,直到电动机转动,并观察电动机转向。
关断可调直流电源及励磁,改变励磁极性,其它保持不变,重新通电并观察转向。
(2)改变直流电压U的极性(Rf=0,可调直流源输出预置在U=Umin)改变直流电源U的极性后,重新通电并观察转向。
3测定直流电动机的机械特性n=f(Ta)
用Ea=Ce①n代入(式一1)U—Ea=la艺R则有:
(式一4)
UlaRCe
再用Ta=Ct①Ia代去(式一4)中的la则有:
UR
nCTC^^^Ta(式-5)
式一5即为直流电动机的机械特性。
由于Ta与la成正比,通常可测la与n更为方便,即n=f(Kla)=f(Ta)注意:
以下所有操作均串入Ra=100Q且使测功机空载,然后启动直流电动机。
(1)测定直流电动机的固有机械特性n=f(Kla)=f(Ta)lU=220V
记录直流电动机的铭牌参数:
额定电压、额定电流、额定转速、励磁等。
使励磁电阻Rf=0,Ra=100Q且测功机空载。
然后启动电动机,逐步减小Ra直到Ra=0,调节可调直流稳压源的输出电压达U=220V左右并保持不变。
先记录下测功机