最新版电机电机学实验报告.docx

1、最新版电机电机学实验报告电机学实验报告实验一 直流他励电动机机械特性1.实验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性2.预习要点1改变他励直流电动机械特性有哪些方法？2他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？3.他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。3.实验项目1.电动及回馈制动特性。2电动及反接制动特性。3.能耗制动特性。4.实验设备及仪器1.MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。2.电机导轨及转速表（ MEL-13、MEL-14 ）3三相可调电阻 900Q

2、 （ MEL-03 ）4三相可调电阻 90Q （ MEL-04 ）5.波形测试及开关板（MEL-05 ）6. 直流电压、电流、毫安表（ MEL-06 ）7.电机起动箱（MEL-09 ）5.实验方法及步骤1.电动及回馈制动特性接线图如图5-1M 为直流并励电动机 M12 （接成他励方式），Un=220V , In=0.55A, nN=1600r/min ,Pn=80W ;励磁电压 Uf=220V，励磁电流If v 0.13A。G为直流并励电动机 M03 （接成他励方式），Un=220V , In=1.1A, nN=1600r/min;直流电压表 V1为220V可调直流稳压电源自带， V2的量程为

3、300V （MEL-06 ）;直流电流表 mAA1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；mA2、A2分别选用量程为 200mA、5A的毫伏表、安培表（MEL-06 ）Ri选用900 Q欧姆电阻（MEL-03 ）R2选用180欧姆电阻（MEL-04中两90欧姆电阻相串联）R3选用3000 Q磁场调节电阻（MEL-09 ）R4选用2250 Q电阻（用 MEL-03中两只900 Q电阻相并联再加上两只 900 Q电阻相串联）开关Si、S2选用MEL-05中的双刀双掷开关。按图5-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；（1） 开关Si合向“ 1”端，Sz合向“ 2”端。（2） 电阻

4、R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。（3） 直流励磁电源船形开关和 220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。实验步骤。a. 按次序先按下绿色闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和 220V电源船形开关，使直流电动机 M起动运转，调节直流可调电源，使 V1读数为 5=220伏，调节R2阻值至零。b. 分别调节直流电动机 M的磁场调节电阻 R1，发电机G磁场调节电阻R3、负载电阻 R4 （先调节相串联的 900Q电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节 900Q电 阻相并联的旋钮），使直流电动机 M的转速nN=1600r/min , If+I a=I n=0.55A，此时lf

5、=lfN , 记录此值。c. 保持电动机的U=Un=220V , If=IfN不变，改变R4及R3阻值，测取 M在额定负载至 空载范围的n、Ia,共取5-6组数据填入表中。表 5-1 Un=220 伏 IfN= 0.076 AIa ( A)0.290.210.170.150.130.12n ( r/min )160016301640165516901695d.折掉开关S2的短接线，调节R3,使发电机G的空载电压达到最大（不超过220伏）， 并且极性与电动机电枢电压相同。e.保持电枢电源电压 U=Un=220V , If=IfN，把开关S2合向1”端，把 R4值减小，直至为零（先调节相串联的 9

6、00 Q电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器） 。再调节R3阻值使阻值逐渐增加，电动机 M的转速升高，当 A1表的电流值为0时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加 R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至电流接近0.8倍额定值(实验中应注意电动机转速不超过 2100转/分)。测取电动机 M的n、la,共取5-6组数据填入表5-2中。表 5-2 Un=220 伏 IfN= 0.078 AIa ( A)0-0.12-0.24-0.28-0.38-0.40n (r/min )172918101885191020002030因为T2=CM 0 I2,而CM 0中为常数，则Tx I2,

7、为简便起见，只要求 n=f (la)特性, 见图5-2。2电动及反接制动特性。在断电的条件下，对图 5-1作如下改动：(1) Ri为MEL-09的3000 Q磁场调节电阻， R?为MEL-03 的900 Q电阻，R3不用， R4不变。(2) S1合向“ 1”端，S2合向“ 2”端(短接线拆掉)，把发电机G的电枢二个插头对 调。实验步骤：a.在未上电源前， R1置最小值，R2置300Q左右，R4置最大值。b按前述方法起动电动机，测量发电机 G的空载电压是否和直流稳压电源极性相反，若极性相反可把 S2含向“ 1”端。C.调节 R2为900Q，调节直流电源电压 U=U n=220V，调节 R1使If

8、=IfN，保持以上值 不变，逐渐减小 R4阻值，电机减速直至为零，继续减小 R4阻值，此时电动机工作于反接制动状态运行(第四象限)；d.再减小R4阻值，直至电动机 M的电流接近0.8倍In，测取电动机在第 1、第4象 限的n、I2,共取5-6组数据记录于表 5-3中。表 5-3 R2=900 Q Un=220V IfN= 0.24 AI2 (A)0.130.290.300.350.400.440.42n ( r/min )0-210-322-525-1000-1375-1490为简便起见，画 n=f (Ia),见图5-3。3.能耗制动特性图5-1中，R1用3000 Q , R2改为360欧(采

9、用 MEL-04中只90 Q电阻相串联)，R3采 用MEL-03中的900欧电阻，R4仍用2250 Q电阻。操作前，把Si俣向“ 2”端，Ri、R2置最大值，R3置最大值，R4置300欧(把两只串 联电阻调至零位，并用导线短接，把两只并联电阻调在 300欧位置)，S2合向“ 1”端。按前述方法起动发电机 G (此时作电动机使用)，调节直流稳压电源使 U=Un=220伏, 调节Ri使电动机M的=加,调节R3使发电机G的lf=80mA，调节R4并先使只4阻值减小, 使电机M的能耗制动电流la接近0.8IaN数据，记录于表 5-4中。表 5-4 R2=360Q IfN= 80 mAIa ( A)-0

10、.31-0.21-0.180.13n ( r/min )-1423-910-801-558调节R2的180Q，重复上述实验步骤，测取 Ia、n,共取6-7组数据，记录于表 5-5中。表 5-5 R2=180 Q IfN= mAIa (A)-0.34-0.37-0.24-0.190.180.220.20n ( r/min )-862-962-614-462-1792-1682-1748当忽略不变损耗时，可近似为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩 T=CMIa,他励电动机在磁通 不变的情况下，其机械特性可以由曲线 n=f (Ia)来描述。画出以上二条能耗制动特此曲线 n=f (Ia),见图5

11、-4。6.实验注意事项调节串并联电阻时，要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻，防止电阻过流烧毁 熔断丝。7.实验分析1电动及回馈制动：发电机工作时的电磁转矩为制动转矩，这样不但限制了转速的 继续升高，而且又把机车下坡时的位能转换为电能而回馈给电网，节省了能量。 在变频调速系统中，电动机的减速和停止都是通过逐渐减小运行频率来实现的， 在变频器频率减小的瞬间，电动机的同回馈制动原理框图步转速随之下降，而由 于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变，或者说，它的转速变化是有一定时 间滞后的，这时会出现实际转速大于给定转速，从而产生电动机反电动势高于变 频器直流端电压的情况，这时电动机就变成发电机，非

12、但不消耗电网电能，反而 可以通过变频器专用型能量回馈单元向电网送电，这样既有良好的制动效果，又 将动能转变化为电能，向电网送电而达到回收能量的效果。2电动及反接制动：反接制动的关键仍是采用了双向双刀开关 Q注意 开关上下触点为交叉接线。 当双向双刀开关合在图中上方位置时，电动机正常运行，电磁转矩属于拖动性质的转矩。当双向双刀开关合向图中下方位置时，电机处于反接制动状态。因为开关Q刚刚合向下边瞬间由于惯量的存在，转速不会突变，励磁也并没改变， 电势也暂不改变，只是电枢电源反接使电枢电流反向，从而使转矩反向成为反接 制动转矩。因而使转速迅速下降，若在转速下降到 0的瞬间断开电源，则电机将立即停转，

13、如果转速没有断开电源则电机将反向转动。3能耗制动：能耗制动的关键是采用了双向双刀开关 Q。当开关Q合在图中上边位置时电机作电动机运行，即电磁转矩与转速同方向，属 于拖动转矩。而当开关 Q合向图中下边位置时，电机作发电机运行。因为开关刚刚合向下边瞬间，由于惯量的存在，转速不会突变；励磁接线并没改 变磁场也没改变，故电势 也暂时不变，故电机作发电机运行，发电机运行时，电 磁转矩为制动作用的转矩，因此将使转速尽快降低，与其同时电势也随之减小， 制动作用减弱。最后转子达到停转。适当减少限流电阻 R,可以增强制动作用，减少制动时间。实验二 直流发电机1.实验目的1掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，

14、并根据所测得的运行特性评定该被试 电机的有关性能。2.通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。2.预习要点1什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变， 而哪些物理量应测取。2.做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？3.并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4.如何确定复励发电机是积复励还是差复励？3.实验项目1.他励发电机空载特性：保持 n=nN使i=o，测取uo=f（i f）。外特性：保持 n=nN使if =ifN，测取u=f（i）。 调节特性：保持 n=nN,使u=in,测取i f =f（i）。2.并励发电机（1）观察自励过程测

15、外特性：保持 n=nN使R2 =常数，测取u=f（i）。3.复励发电机积复励发电机外特性：保持 n=nN使r=常数，测取u=f（i）。4.实验设备及仪器1. MEL系列电机教学实验台主控制屏（ MEL-1、MEL-IIA、B）。2电机导轨及测功机，转矩转速测量组件（ MEL-13 ）或电机导轨及转速表。3.直流并励电动机 M03。4.直流复励发电机 M01。5直流稳压电源（位于主控制屏下部） 。6. 直流电压、毫安、安培表（ MEL-06 ）。7.波形测试及开关板（MEL-05 ）。8三相可调电阻 900Q （ MEL-03 ）。9三相可调电阻 90Q （ MEL-04 ）。10.电机起动箱（MEL-09 ）。5.实验说明及操作步骤