电机拖动实验指导.docx

1、电机拖动实验指导 电机与拖动基础实验指导书实验一 直流发电机(天煌) 一、实验目的 1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，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。 二、预习要点 1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。 2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？ 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？ 三、实验项目 1、他励发电机实验 （1）测空载特性 保持n=nN使IL=0，测取U0=f

2、（If）。 （2）测外特性 保持n=nN使If=IfN ，测取U=f（IL）。 （3）测调节特性 保持n=nN使U=UN，测取If=f（IL）。 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程 （2）测外特性 保持n=nN使Rf2=常数，测取U=f（IL）。 3、复励发电机实验 积复励发电机外特性 保持n=nN使Rf2常数，测取Uf（IL）。 四、实验设备及挂件排列顺序 1、实验设备序号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1 台2DJ23校正直流测功机1 台3DJ13直流复励发电机1 台4D31直流电压、毫安、安培表2 件5D44可调电阻器、电容器1 件6D51波形测试及开关板1 件7

3、D42三相可调电阻器1 件 2、屏上挂件排列顺序 D31、D44、D31、D42、D51 五、实验方法 1、他励直流发电机图11直流他励发电机接线图 按图1-1接线。图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN100W，UN200V，IN0.5A，nN1600r/min。校正直流测功机MG作为G的原动机（按他励电动机接线）。MG、G及TG由联轴器直接连接。开关S选用D51组件。Rf1选用D44的1800变阻器，Rf2 选用D42的900变阻器，并采用分压器接法。R1选用D44的180变阻器。R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900与900电阻串联加上900与900并联），阻值为2

4、250。当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。 （1）测空载特性 1）把发电机G的负载开关S打开，接通控制屏上的励磁电源开关，将Rf2调至使G励磁电压最小的位置。 2）使MG电枢串联起动电阻R1阻值最大，Rf1阻值最小。仍先接通控制屏下方左边的励磁电源开关，在观察到MG的励磁电流为最大的条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转的要求。 3）电动机MG起动正常运转后，将MG电枢串联电阻R1调至最小值 ，将MG的电枢电源电压调为220V，调节电动机磁场调节电阻Rf1

5、，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。 4）调节发电机励磁分压电阻Rf2，使发电机空载电压达U01.2UN为止。 5）在保持n=nN1600r/min条件下，从U01.2UN 开始，单方向调节分压器电阻Rf2使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If，直至If0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。 6）测取数据时U0UN和If0两点必测，并在U0UN 附近测点应较密。 7）共测取78组数据，记录于表1-1中表1-1 n=nN1600r/min IL=0U0（V）If（mA） （2）测外特性 1）把发电机负载电阻R2调到最大值，合上负载

6、开关S。 2）同时调节电动机的磁场调节电阻Rf1，发电机的分压电阻Rf2 和负载电阻R2使发电机的ILIN，UUN，n=nN，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流IfN，记录该组数据。 3）在保持n=nN和IfIfN 不变的条件下，逐次增加负载电阻R2，即减小发电机负载电流IL，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流IL，直到空载（断开开关S，此时IL=0），共取6-7组数据，记录于表1-2中。表1-2 nnN r/min IfIfN mAU（V）IL（A） （3）测调整特性 1）调节发电机的分压电阻Rf2，保持n=nN，使发电机空载达额定电压。 2）在保持

7、发电机n=nN条件下，合上负载开关S，调节负载电阻R2，逐次增加发电机输出电流IL，同时相应调节发电机励磁电流If，使发电机端电压保持额定值UUN。 3）从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流IL和励磁电流If，共取5-6组数据记录于表1-3中。表1-3 n=nN r/min UUN VIL（A）If（mA） 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程 1）按注意事项使电机MG停机，在断电的条件下将发电机G的励磁方式从他励改为并励，接线如图1-2所示。Rf2选用D42的900电阻两只相串联并调至最大阻值，打开开关S。 2）按实验注意事项起动电动机，调节电动机的转速，使发电机的转速n

8、=nN，用直流电压表量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行充磁。 3）合上开关S逐渐减小Rf2，观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足自励条件。如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即可。 4）对应着一定的励磁电阻，逐步降低发电机转速，使发电机电压随之下降，直至电压不能建立，此时的转速即为临界转速。 （2）测外特性图12直流并励发电机接线图 1）按图1-2接线。调节负载电阻R2到最大,合上负载开关S。 2）调节电动机的磁场调节电阻Rf1、发电机的磁场调节电阻Rf2和负载电阻R2，使发电机的转速、输出电压和电流三者均达额定值，即n=nN，U=UN

9、，IL=IN。 3）保持此时Rf2的值和n=nN不变，逐次减小负载，直至IL=0，从额定到空载运行范围内每次测取发电机的电压U和电流IL。 4）共取6-7组数据,记录于表1-4中。表1-4 nnN r/min Rf2常值 U（V） IL（A）3、复励发电机实验 （1）积复励和差复励的判别 1）接线如图1-3所示，Rf2选用D42的1800阻值。C1、C2为串励绕组。 2）合上开关S1将串励绕组短接，使发电机处于并励状态运行，按上述并励发电机外特性试验方法，调节发电机输出电流IL=0.5IN。 3）打开短路开关S1,在保持发电机n, Rf2 和R2 不变的条件下,观察发电机端电压的变化,若此时电

10、压升高即为积复励,若电压降低则为差复励。图13直流复励发电机接线图 4）如要把差复励发电机改为积复励 ,对调串励绕组接线即可。 （2）积复励发电机的外特性 1）实验方法与测取并励发电机的外特性相同。先将发电机调到额定运行点，n=nN，U=UN，IL=IN。 2）保持此时的Rf2 和n=nN不变，逐次减小发电机负载电流，直至IL=0。 3）从额定负载到空载范围内，每次测取发电机的电压U和电流IL，共取6-7组数据，记录于表1-5中。 表1-5 nnN r/min Rf2常数U（V） IL（A） 五、注意事项 1、直流电动机MG起动时，要注意须将R1调到最大，Rf1调到最小，先接通励磁电源，观察到

11、励磁电流If1为最大后，接通电枢电源，MG起动运转。起动完毕，应将R1调到最小。 2、做外特性时，当电流超过0.4A时,R2中串联的电阻调至零并用导线短接,以免电流过大引起变阻器损坏。 六、实验报告 1、根据空载实验数据,作出空载特性曲线,由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。 2、在同一座标纸上绘出他励、并励和复励发电机的三条外特性曲线。分别算出三种励磁方式的电压变化率： 并分析差异原因。 3、绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，为什么负载增加时，要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。 七、思考题 1、并励发电机不能建立电压有哪些原因？ 2、在发

12、电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN，应如何调节？实验二 三相变压器(天煌)一、实验目的 1、通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。 2、通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。二、预习要点 1、如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。 2、三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？ 3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。 4、变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较合适？三、实验项目 1、测定变比 2、空载实验 测取空载特性U0L=f(I0L)，P0=f(U0L), cos0

13、=f(U0L)。 3、短路实验 测取短路特性UKL=f(IKL)，PK=f(IKL) ，cosK=f(IKL)。 4、纯电阻负载实验 保持U1=UN，cos2=1的条件下，测取U2=f(I2)。四、实验方法1、实验设备序号型 号名 称数 量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJ12三相心式变压器1件5D42三相可调电阻器1件6D51波形测试及开关板1件 2、屏上排列顺序 D33、D32、D343、DJ12、D42、D51 3、测定变比 图2-1 三相变压器变比实验接线图实验线路如图2-1所示，被测变压器选用DJ12 三相三线圈心式变压器，额

14、定容量PN=152/152/152W，UN=220/63.6/55V，IN=0.4/1.38/1.6A， Y/Y接法。实验时只用高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源接通后，调节外施电压U=0.5UN27.5V测取高、低线圈的线电压UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca，记录于表2-1中。 表2-1高压绕组线电压(V)低压绕组线电压(V)变比(K)UABUabKABUBCUbcKBCUCAucaKCA计算：变比K：平均变比： 4、空载实验图2-2三相变压器空载实验接线图 1) 将控制屏左侧三相交

15、流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关”按钮,在断电的条件下，按图2-2接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。 2) 按下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压U0L=1.2UN。 3) 逐次降低电源电压，在(1.20.2)UN范围内， 测取变压器三相线电压、线电流和功率。 4) 测取数据时，其中U0=UN的点必测,且在其附近多测几组。共取数据8-9组记录于表2-2中。表2-2序号实 验 数 据计 算 数 据U0L(V)I0L(A)P0(W)U0L(V)I0L(A)P0(W)cos0UabUbcUcaIa0Ib0Ic0P01P02 5、短路实验 1) 将三相交流

16、电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图2-3接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 2) 按下“开”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流IKL=1.1IN。 图2-3 三相变压器短路实验接线图3) 逐次降低电源电压，在1.10.2IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。 4) 测取数据时，其中IKL=IN点必测，共取数据5-6组。记录于表2-3中。实验时记下周围环境温度()，作为线圈的实际温度。表2-3 室温 序号实 验 数 据计 算 数 据UKL(V)IKL(A)PK(W)UKL(V)IKL(A)PK(W)cosKUABUBC

17、UCAIAKIBKICKPK1PK26、纯电阻负载实验 图2-4 三相变压器负载实验接线图1) 将电源电压调至零值，按下“关”按钮，按图2-4接线。变压器低压线圈接电源,高压线圈经开关S接负载电阻RL，RL选用D42的1800变阻器共三只，开关S选用D51挂件。将负载电阻RL阻值调至最大，打开开关S。 2) 按下“开”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压U1=UN。 3) 在保持U1=U1N的条件下，合上开关S，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范围内，测取三相变压器输出线电压和相电流。4) 测取数据时，其中I2=0和I2=IN两点必测。共取数据7-8 组记录于表2-4中。 表2-4

18、 U1=U1N= V； cos2=1序号U2（V）I2（A）UABUBCUCAU2IAIBICI2 五、注意事项 在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。六、实验报告 1、计算变压器的变比 根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。 2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数 (1) 绘出空载特性曲线U0L =f(I0L)，P0=f(U0L)，cos0=f(U0L) (2)计算激磁参数 从空载特性曲线查出对应于U0L=UN时的I0L和P0值，并由下式求取激磁参数。 式中 ，P0 变压器空载相电压，

19、相电流，三相空载功率（注：Y接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。 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 UKL=f(IKL)，PK=f(IKL)，cosK=f(IKL)式中 (2) 计算短路参数 从短路特性曲线查出对应于IKL=IN时的UKL和PK值，并由下式算出实验环境温度时的短路参数 式中 , PK短路时的相电压、相电流、三相短路功率。折算到低压方换算到基准工作温度下的短路参数K75和ZK75，计算短路电压百分数 计算IK=IN时的短路损耗 4、根据空载和短路实验测定的参数， 画出被试变压器的“T”型等效电路。 5、变压器的电压变化率 (1)

20、 根据实验数据绘出cos2=1时的特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率 (2) 根据实验求出的参数，算出I2=IN，cos2=1时的电压变化率 6、绘出被试变压器的效率特性曲线 (1) 用间接法算出在cos2=0.8时，不同负载电流时变压器效率，记录于表2-5中。 表2-5 cos2=0.8 P0= W PKN= WI2*P2(W)0.20.40.60.81.01.2 式中 I*2PNcos2=P2 PN为变压器的额定容量 PKN为变压器IKL=IN时的短路损耗 P0为变压器的U0L=UN时的空载损耗 (2) 计算被测变压器=max时的负载系数m。实验三 三相异

21、步电动机的起动与调速(天煌)一、实验目的 通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。二、预习要点 1、复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。 2、复习异步电动机的调速方法。三、实验项目 1、直接起动 2、星形三角形(Y-)换接起动。 3、自耦变压器起动。 4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。 5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。四、实验方法1、 实验设备序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ16三相鼠笼异步电动机1件3DJ17三相线绕式异步电动机1件4DJ23校正过的直流电机1件5D31直流电压、毫安、安培表1件6D32交流电流表1件

22、7D33交流电压表1件8D43三相可调电抗器1件9D51波形测试及开关板1件10DJ17-1起动与调速电阻箱1件11DD05测功支架、测功盘及弹簧秤1套 2、屏上挂件排列顺序 D33、D32、D51、D31、D43 3、三相鼠笼式异步电机直接起动试验 图3-1 异步电动机直接起动 1) 按图3-1接线。电机绕组为接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接负载电机DJ23。 2) 把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。 3) 调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交

23、流电源)。 4)再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量)。 5) 断开电源开关，将调压器退到零位，电机轴伸端装上圆盘（注：圆盘直径为10cm）和弹簧秤。 6) 合上开关，调节调压器，使电机电流为23倍额定电流，读取电压值UK、电流值IK，转矩值TK(圆盘半径乘以弹簧秤力)， 试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。对应于额定电压时的起动电流ISt和起动转矩TSt按下式计算： 式中 IK起动试验时的电流值，A； TK起动试验时的转矩值，Nm。 表3-1

24、测 量 值计 算 值UK(V)IK(A)F(N)TK(Nm)ISt(A)Tst(Nm) 4、星形三角形(Y-)起动 图3-2 三相鼠笼式异步电机星形三角形起动 1) 按图3-2接线。线接好后把调压器退到零位。 2) 三刀双掷开关合向右边(Y接法)。合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压220伏，打开电源开关，待电机停转。 3) 合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S合向左边，使电机()正常运行，整个起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。 5、自耦变压器起动。1) 按图3-3接线。电机绕组为接法。 2) 三相调压器退到零位，开关S合向左边。自耦变压器选用

25、D43挂箱。 3) 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压220伏，断开电源开关，待电机停转。 4) 开关S合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动( 自耦变压器抽头输出电压分别为电源电压的40%、60%和80%)并经一定时间图3-3 三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动再把S合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。 观察起动瞬间电流以作定性的比较。 6、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动电机定子绕组Y形接法图3-4 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动 1) 按图3-4接线。 2) 转子每相串入的电阻可用DJ17-1起动与调速电阻箱。 3) 调压器退到零

26、位，轴伸端装上圆盘和弹簧秤。 4) 接通交流电源，调节输出电压(观察电机转向应符合要求)，在定子电压为180伏，转子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。 5) 试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。数据记入表3-2中。 表3-2Rst()02515F(N)Ist(A)Tst(Nm) 7、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速1) 实验线路图同图3-4。同轴联接校正直流电机MG作为线绕式异步电动机M的负载，MG的实验电路直流复励发电机接线图左接线。电路接好后，将M的转子附加电阻调至最大。直流复励发电机接线图 2) 合上电源开关，电机空载起动， 保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转子附加电阻调至零。 3) 调节校正电机的励磁电流If为校正值(100mA或50mA)，再调节直流发电机负载电流，使电动机输出功