电机拖动实验指导书已被简化删除.docx

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电机拖动实验指导书已被简化删除

实验一直流电机认识实验

一、实验目的

1．进行电机实验的安全教育和明确实验的基本要求。

2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件。

3．学习直流电动机的接线、起动、改变电机转向以及调速的方法。

二、预习要点

1．直流电动机起动的基本要求。

2．直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器?

3．直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置？

为什么？

三、实验项目

1．了解DSZ-1实验装置中电机实验台D01的220V直流稳压电源、测功机系统、变阻器、多量程直流电压电流表D41、电动机（D17）的使用方法。

2．直流并励电动机电枢串电阻起动。

3．改变串入电枢回路电阻或改变串入励磁回路电阻时，观察电动机转速变化情况。

四、实验线路及操作步骤

1．由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。

介绍实验装置的使用方法。

2．仪表和变阻器的选择

仪表的量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择

（1）电压量程的选择：

如测量电动机两端为220伏的直流电压，选用D41的300V量程档的直流电压表。

由于电表在满刻度的70%左右测量精度最佳以及用高量程测量低电压时相对误差大，因此不应选用450伏档。

（2）电流量程的选择

因为额定电流为1.1A，测量电枢电流的电表A1可选用D41的2A量程档的直流电流表。

额定励磁电流小于0.16A，电流表A2选用0.2A量程档。

（3）变阻器的选择

变阻器的选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。

3．直流并励电动机的起动

实验线路如图1-1所示。

图中为直流电动机，选用并励直流电动机，编号为D17，额定功率PN=185W，额定电压UN=220V，额定电流IN=1.1A，额定转速nN=1600r/m，额定励磁电流IfN＜0.16A。

TG为测速发电机。

直流电压电流表选用D41。

R1选用阻值为100欧，电流为1.2安的变阻器，作为直流并励电动机起动电阻。

Rf选用阻值为3000欧，电流为0.22安的变阻器，作为直流并励电动机励磁回路串接的电阻。

这两只变阻器附设在D01的右侧，接线完毕，把直流电机与测功机之间用连轴器直接联接，由测速发电机TG测量电动机的转速。

直流220V电源由D01右侧可调直流稳压电源提供。

实验前应将电压调节旋钮调整到中间位置，起动后应检查电压是否可调，如发现电压不能调节，应关机检查原因。

图1－1直流并励电动机接线图

4．并励直流电动机的起动步骤

（1）接线时应切断电源。

接好线后检查接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，励磁回路接线是否牢靠。

然后将起动电阻Rf调到阻值最大位置，磁场调节电阻R1调到最小位置，做好起动准备。

（2）将电源控制屏D02上钥匙开关转到开的位置，面板上红色指示灯亮，再按下D02面板上带绿色指示灯‘开’的按钮，绿灯亮红灯熄，同时D01面板上交流和直流电源的红色指示灯亮。

（3）按下D01右面面板上带绿色指示灯的直流电源按钮，绿灯亮红灯熄，电动机接入电源，电机起动，电压表和电流表均有读数。

（4）电机起动时，注意观察D01面板上转速表指针偏转方向，若不正确，可拨动面板上转速正、反向开关来纠正。

调节直流电源调压旋钮，使电动机端电压加到220伏，减少起动电阻R1，直至短接，起动完毕。

5．并励直流电动机的调速实验

分别调节电枢电阻R1和磁场调节电阻Rf，观察电动机转速的变化情况。

6．改变直流电动机转向实验

断开电源，将直流电机的电枢绕组或励磁绕组两端的接线对调后，重新起动电动机，观察电动机转向及转速表指针偏转方向。

五、注意事项

1．D41直流电压电流表的九芯插头，应插到实验台的九芯插座中。

2．测量前注意仪表的量程、极性及其接法，测量时按下测量键。

3．直流电源启动前应将电压调节旋钮调整到中间的位置，起动后电压120—250伏的范围内均匀调节。

如发现输出电压不可调或调节范围偏小，应关机检查线路，如发现输出电压为0伏，则应检查保险丝是否熔断，一旦确准电源有故障，应及时检修，待修复后方可使用。

六、实验报告

1．画出直流并励电动机电枢串电阻起动的接线图，并说明起动时R1和Rf应调到什么位置？

为什么？

2．增大电枢回路的调节电阻，电机转速如何变化？

增大励磁回路调节电阻又如何变化？

3．用什么方法可以改变直流电动机的转向？

4．为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠？

实验三直流并励电动机

一、实验目的

1．掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。

2．掌握直流并励电动机的调速方法。

二、预习要点

1．什么是直流电动机的工作特性和机械特性?

2．直流电动机调速原理是什么?

三、实验项目

（3）能耗制动

图2-8并励电动机能耗制动接线图

为了实验方便，DSZ-1电机实验装置配有直流电动机能耗控制箱，编号为D62。

接线前，先将D62箱体背面两芯头插入实验台的两芯插座中。

接线图如图2-8所示。

图中D52作为能耗制动电阻RL接到面板上R、R、两接线柱。

电动机电枢的两个端分别接到A＋、A－接线柱。

起动电阻R1接到C＋、C－两接线柱。

并励绕组与磁场调节电阻Rf串联后接到F＋、F－两接线柱。

直流电源接入L＋、L－两接线柱。

实验时先按下直流电源的接通按钮，由图2-8可见，并励绕组接入电源，由于接触器常开触头IC断开，电枢无电流，电动机不能起动，按下D62“起动”按钮，接触器IC工作，其常开触头闭合，常闭触头断开，电枢接入电源，电动机开始起动。

起动后，若按下“制动”按钮，电枢脱开电源经制动电阻R1和常闭触头IC闭合，电机进入能耗制动。

在不接制动电阻R1的情况下，若按下“制动”按钮，由于电枢开路，电机处于自由停机。

选择不同R1的阻值，重复实验，观察对停机时间的影响。

一、注意事项

1．直流电动机起动前，测功机加载旋钮调至零。

实验做完也要将测功机负载旋钮调到零，否则电机起动时，测功机转矩盘指针会受到冲击。

2．D01面板上，转速表正反转开关，打到正向。

从测功机端观察电机转向为逆时针方向，若转速反向，测功机加载时，无转矩值读数。

二、实验报告

1．由表2—6计算出Ia、P2和η，并绘出n、M、n＝f（Ia）及n＝f（M2）的自然特性曲线。

电动机输出功率P2＝0.105nM2

式中输出转矩M2的单位为N·m，转速n的单位为r／min。

电动机输入功率：

P1＝U（Ia＋IfN）

电动机效率：

η＝

×100％

电动机电枢电流：

Ia=I－IfN

由工作特性求出转速变化率：

Δn＝

×l00％

2．绘出并励电动机调速特性曲线n＝f（U）和n＝f（If）。

分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。

3．能耗制动时间与制动电阻R1的阻值有什么关系？

为什么？

该制动方法有什么缺点？

七、思考题

1．并励电动机的转速特性n=f（Ia）为什么是略微下降?

是否会出现上翘现象?

为什么?

上翘的速率特性对电动机运行有何影响?

2．当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低?

3．当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么?

4．并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”?

为什么？

实验四单相变压器

一、实验目的

1．通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。

2．通过负载实验测取变压器的运行特性。

二、预习要点

1．变压器的空载和短路实验有什么特点？

实验中电源电压一般加在哪一方较合适？

2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接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及铜耗。

三、实验项目

1．空载实验

测取空载特性U0=f（I0）,P0=f（U0）。

2．短路实验

测取短路特性UK=f（IK）,PK=f（UK）。

3．负载实验

（1）、纯电阻负载

保持U1=U1N,cosφ2=1的条件下，测取U2=f（I2）。

（2）、阻感性负载

保持U1=U1N,cosφ2=0．8的条件下，测取U2=f（I2）。

四、实验线路及操作步骤

1．空载实验

实验线路如图3－1所示，被试变压器选用D11三相组式变压器，实验用其中的一相，其额定容量PN=76W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.345/1.38A。

变压器的低压线圈接电源，高压线圈开路。

接通电源前，选好所有电表量程，将电源控制屏D02的交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置，然后打开钥匙开关，按下D02面板上“开”的按钮，再按下D01面板上带绿色指示灯的交流电源按钮，此时变压器接入交流电源，调节交流电源调压旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN，然后，逐次降低电源电压，在1.2～0.5UN的范围内，测取变压器的U0、I0、P0共取6－7组数据，记录于表2－1中，其中U=UN的点必测，并在该点附近测的点应密些。

为了计算变压器的变化，在UN以下测取原边电压的同时，测出副边电压，取三组数据记录于表3－1中。

图3－1空载实验接线图

表3－1

序号

实验数据

计算数据

U0（V）

I0（A）

P0（W）

UAX（V）

COSφ0

2．短路实验：

实验线路如图3－2所示，变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

接通电源前，先将交流调压旋钮调到输出电压为零的位置，选好所有电表量程，按上述方法接通交流电源，逐次增加输入电压，直至短路电流等于1.1IN为止，在0.5～1.1IN范围内测取变压器的UK、IK、PK，共取4～5组数据记录于表2－2中，其中I=IK的点必测。

并记下实验时周围环境温度θ（℃）。

图3－2短路实验接线图

表3－2

序号

实验数据

计算数据

UK（V）

IK（A）

PK（W）

UAX（V）

COSφK

五、注意事项

在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。

在空载实验中，交流电压表选用D42，75V档，交流电流表选用D43，0.25A档，功率表选用D44，量程选择62.5V，0.4A档，置于COSφ2=0.4档。

在短路实验中，电压表选择30V档，电流表选择0.5A档，功率仍选择62.5V、0.4A、COSφ2=0.4档。

短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。

六、实验报告

1．计算变比

由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。

K==UAX/UaX

2.绘出空载特性曲线和计算激磁参数

（1）绘出空载特性曲线U0=f（I0）,P0=f（U0）,COSφ0=f（U0）。

式中：

COSφ0=

（2）计算激磁参数：

从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式算出激磁参数

3．绘出短路特性曲线和计算短路参数

（1）绘出短路特性曲线UK=f（IK）、PK=（IK）、cosφK=f（IK）。

（2）计算短路参数

从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK值，由下式算出实验环境温度为θ（℃）下的短路参数。

折算到低压方

由于短路电阻rK随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃时的阻值。

式中：

234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。

阻抗电压

IK=IN时的短路损耗PKN=IN2rK75℃

4．用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“Г”型等效电路。

5．变压器的电压变化率Δu

（1）绘出COSφ2=1和COSφ2=0.8两条外特性曲线U2=f（I2），由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率Δu。

Δu＝

×100％

（2）根据实验求出的参数，算出I2=I2N、COSφ2=1和I2=I2N、COSφ2=0.8时的电压变化率Δu。

Δu

将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。

6.绘出被试变压器的效率特性曲线

（1）用间接法算出COSφ2=0.8不同负载电流时的变压器效率，记录于表3－5中。

式中：

I2*PNCOSφ2=P2，W；

PKN为变压器IK=IN时的短路损耗，W；

P0为变压器U0=UN时的空载损耗，W。

（2）由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f（I2*）。

（3）计算被变压器η=ηmax时的负载系数βm。

表3－5COSφ2=0.8P0=WPKNW

I*2（A）

P2（W）

η

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

实验八三相异步电动机的起动与调速实验

一、实验目的

通过实验掌握异步电动机的不同起动和调速方法。

二、预习要点

1.复习异步电动机有哪几种起动方法，以及各种起动的技术指标。

2.复习异步电动机有哪几种调速方法。

三、实验项目

1．直接起动

2．星形－三角形（Y-△）起动

3．自耦变压器法降压起动

4．绕线式异步电动机转子串可变电阻器起动

5.绕线式异步电动机转子串可变电阻器调速

四、实验线路及操作步骤

1．三相鼠笼式异步电动机直接起动实验

三相异步电动机选用D21，交流电压表（D43）、交流电流表（D42）。

仪表量程选择为：

电压表的量程为300V，电流表的量程为5A。

按图8－1接线，电机绕组△接法

图8－1三相鼠笼式异步电动机直接起动实验电路图

安装电机使电机与测速发电机及测功负载同轴联接，旋紧固定螺丝。

将三相电源调至零位。

空载情况下，接通电源，逐渐升高电压，起动电机，调节三相电源使之逐渐升压至额定电压。

然后切断三相电源，等电机完全停止旋转后，再全压接通三相电源，使电机在额定电压下全压起动，电流表受起动电流冲击而偏转，记录电流表瞬时偏转的最大值，此电流值可作为电机起动电流的估计值。

定量确定起动电流值可按以下实验步骤实现：

停止电机，将三相电源调至零位，空载状态下，用销钉把测功机的定子和转子销住。

接通电源，慢慢调节三相可调电源，使电机在堵转状态下的定子电流达2～3倍额定电流，读取此时的电压值UK、电流值IK、转矩值MK，注意：

实验通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。

实验完毕，切断电源，拔出销钉。

对应于额定电压时的起动电流Ist和起动转矩Mst按下式计算：

式中UK――起动实验时的电压值，V

UN――电机额定电压值，V

式中IK――堵转实验时的电流值，A

Mst――堵转实验时的转矩值，Nm

2．三相鼠笼式异步电动机星形－三角形（Y-△）起动

除了实验1所用设备外，再增加Y-△启动设备D63

实验线路按图8－2

图8－2三相鼠笼式异步电动机星形－三角形起动电路

安装电机使电机与测功机同轴联接，旋紧固定螺丝。

将三相电源调至零位，在空载情况下，接通电源，调节三相电源逐渐升压至额定电压，按下起动按钮，使电机成Y接法起动，经过一定时间的延时自动切换成△接法正常运行，整个起动过程结束。

延时时间可调节时间继电器控制旋钮。

观察起动及Y-△切换过程中电机电流的变化情况，试与其他起动方法作定性比较。

3．三相鼠笼式异步电动机自耦变压器降压起动

除了实验1所用设备外，再增加自耦变压器启动设备（D64）及三相可变电抗器（D53）。

仪表量程选用同实验1

实验线路按图8－3，电机绕组△接法

图8－3三相鼠笼式异步电动机自耦变压器降压起动电路

安装电机使电机与测功机同轴联接，旋紧固定螺丝。

将三相电源调至零位，在空载情况下，接通电源，调节三相电源逐渐升压至额定电压220V，按下起动按钮，电机经自耦变压器降压起动，经一定时间的延时自动切换至额定电压正常运行，整个起动过程结束。

延时时间可调节时间继电器控制旋钮。

另外调节三相电抗的大小，可控制电机降压幅度。

观察起动时电机电流的变化情况以作定性比较。

五、实验报告

1．比较异步电动机不同起动方法的优缺点。

2．由起动实验数据求下述三种情况下的起动电流和起动转矩：

（1）外施额定电压UN

（2）外施电压为UN/

。

（Y－△起动）

（3）外施电压为UK/KA，式中KA为起动用自耦变压器的变化。

（自耦变压器起动）

3．绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和转矩的影响。

4.绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对转速的影响。

六、思考题

1．起动电流和外施电压相比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？

2．起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？