电机智能本.docx

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电机智能本

实验一、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

1、工作特性和机械特性

保持U=Un和lf=lfN不变，测取n、T2、n=f（la）、n=f（T2）。

2、调速特性

（1）改变电枢电压调速

保持U=Un、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f（Ua）。

（2）改变励磁电流调速

保持U=Un,T2=常数，测取n=f（If）。

四、实验原理

直流电动机按励磁方式的不同，可分为他励、串励、并励、复励等几种。

1、并励直流电动机的工作特性：

并励直流电动机的工作特性是指当U=Un,|f=|Fn时n=f（la）,M=f（la）及n=f@）等关

系曲线。

由并励电动机电枢回路电压方程：

U=Ea+|a（Ra+Rl）=Ce©n+^（Ra+Rl）

得：

n=[U—la（Ra+Rl）]/Ce©,可知n=f（la）的曲线为一直线。

由M=Cm©a,可知M=f（la）曲线亦为一直线，直流电动机的效率n=p/p2，可知u=f（la）曲线不是一条简单的直线。

2、并励直流电动机的机械特性：

直流电动机的转速随着电磁转矩变化的关系称为直流电动机的机械特性即：

n=f（M）,将la=M/（CM©）代入n=[U-la（Ra+Ri）]/Ce©J则可得：

n=U/Ce©—l—la（Ra+R1）/Ce©=U/Ce©—（Ra+R1）M/CeCm©2=n0—KM（K为常数）

可见，并励直流发电机的转速n与机电电磁转矩M是线性关系，其机械特性为一条直线。

并励直流电动机机械特性分为固有机械特性和人工机械特性。

当U=UN，|f=|fN电枢回路内不串外中电阻，所测得的n=f（M）关系曲线为直流电动机的固有机械特性。

而当上述任一条件改变时所测得的n=f（M）关系曲线称为直流电动机的人工机械特性。

3、直流电动机的调速特性:

由n=[U—la（Ra+Rl）]/Ce©可知，为了达到调速目的，可采用下列三种方法:

（1）改变施加在电动机电枢回路的端电压U；

（2）改变励磁电流来改变磁通制

（3）改变串接在电枢回路中的电阻Ri0

五、实验方法

1、实验设备

序号

型号（天煌）

型号（天科）

名称

数量

1

DD03

DQ03-1

导轨、测速发电机及转速表

1台

2

DJ23

DQ19

校正直流测功机

1台

3

DJ15

DQ09

直流并励电动机

1台

4

D31

D22-1

直流电压、毫安、电流表

2件

5

D42

DQ27

三相可调电阻器

1件

6

D44

DQ26

可调电阻器、电容器

1件

7

D51

DQ31

波形测试及开关板

1件

2、屏上挂件排列顺序

天煌：

D31、D42、D51、D31、D44

（天科：

D22-1、DQ27、DQ31、D22-1、DQ26）

3、并励电动机的工作特性和机械特性

1）按图2-1接线。

校正直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。

R1选用D44（DQ27的1800Q阻值。

选用

D42（DQ27的900Q串联900Q共1800Q阻值。

R用D44（DQ26的180Q阻值。

F2选用D42的900Q串联900Q再加900Q并联900Q共2250Q阻值（或者DQ27的900Q串联900Q再力卩DQ26+4只90Q串联共2160Q阻值）。

图2-1直流并励电动机接线图

2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻Rfi调至最小值，电枢串联起动电阻Ri调至最大值（满磁通，低电枢电流起动），接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起

动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。

3）M起动正常后，将其电枢串联电阻Ri调至零，调节电枢电源的电压为220V,调节校正直流测功机的励磁电流b为校正值（100mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rfi，使电动机达到额定值：

U=Un，1=In，n=nN。

此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。

4）保持U=Un，If=IfN，If2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载电流。

测取电动机电枢输入电流la,转速n和校正电机的负载电流If（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T2）。

共取数据9-10组，记录于表2-1中。

表2—1U=Un=VIf=IfN=mAIf2=mA

实验数据

Ia（A）

n（r/min）

If（A）

T2（N•m）

计

算数据

P2（W）

P1（W）

n（%）

△n（%）

4、调速特性

（1）改变电枢端电压的调速

1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rfi，使M的U=Un,I=0.5In,lf=IfN记下此时MG的If值。

2）保持此时的If值（即T2值）和If=IfN不变，逐次增加Ri的阻值，降低电枢两端的电压Ua,使Ri从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua,转速n和电枢电流lao

3）共取数据8-9组，记录于表2-2中

表2—2If=IfN=mAT2=N•m

Ua（V）

n（r/min）

la（A）

（2）改变励磁电流的调速

1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf1调至零，将MG的磁场调节电阻lf2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=Un,1=0.5In记下此时的If值。

2）保持此时MG的If值（T2值）和M的U=Un不变，逐次增加磁场电阻阻值：

直至n=1.3nN，每次测取电动机的n、If和la。

共取7—8组记录于表2—3中。

表2—3U=Un=VT2=N•m

n（r/min）

If（mA）

la（A）

六、实验报告

1、由表2-1计算出P2和耳，并给出n、T2、n=f（la）及n=f（T2）的特性曲线。

电动机输出功率：

P2=0.105nT2

式中输出转矩T2的单位为N.m（由lf2及If值，从校正曲线T2=f（If）查得），转速n的单位为r/min。

电动机输入功率：

P1=UI

输入电流：

I=Ia+|fN

电动机效率：

旦100%

R

nonN

由工作特性求出转速变化率：

n%---100%

nN

2、绘出并励电动机调速特性曲线n=f（Ua）和n=f（If）o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。

七、思考题

1、并励电动机的速率特性n=f（la）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，减小电枢端电压，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“飞车”？

为什么？

实验三、三相变压器的联接组的测定

一、实验目的

1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。

2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。

二、预习要点

1、联接组的定义。

为什么要研究联接组。

国家规定的标准联接组有哪几种。

2、如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/△-11改为Y/△-5联接组。

三、实验项目

1、测定极性

2、连接并判定以下联接组

（1）Y/Y-12

（2）Y/Y-6

（3）Y/△-11

⑷Y/△-5

四、实验原理

多台变压器并联运行时，需要知道变压器一、二次绕组的联结方式和一、二次绕组的对应的线电势之间的相位关系，联接组别就是表征上述相位差的一种标志。

1、三相变压器和单相变压器一样，每组绕组也是由原边（高压端）绕组和副边（低压）绕组构成，一般高压绕组的匝数多，线径细；低压绕组的匝数少，线径粗。

因而高压绕组的电阻大于低压绕组的电阻，因此，通过测量绕组的电阻，就可确定变压器的原、副边绕组。

变压器的原、副边绕圈被同一主磁能©所交链，当©交变时，在原、副边线圈中感

应的电势有一定极性关系，即任一瞬间，一个线圈的某一端点电位为正（或负）时，另一个线圈必有一个相应的端点，其电位也是正（或负）的，这两个对应的端点称为同极性端，常用“•”“*标出。

对于三相变压器，除了每相的原、副边绕组存在同极性端外，原或副边各相绕组之间也存在着同极性端，

2、三相变压器的三相绕组有多种接法，最常用的是星形和三角形联接。

（1）星形接法它是把三相绕组的末端X、丫、Z（或x、y、z）连在一起，而把它们的首端A、B、C（或ab、c）引出来。

当有中点引出线时，记为Yo。

（2）三角形接法三角形接法有两种：

一种按a-x-b-y-c-z-a的顺序接；另一种按a_y-b-z-c-x_a的顺序连接。

三相变压器的联接组别是用一次侧与二次侧线电势（电压）之间的相位差表示的，它不仅与绕组的绕向和首端标记有关，而且还与三相绕组的连接方法有关。

为了形象地表示原、畐他电动势的相位关系，常采用所谓时钟表示法，即把高压绕组的线电势（或电压）相量作为时钟的长针并指向12点，相应低压绕组的线电势（或电压）相量作为

时钟的短针，其所指的数字作为三相变压器联接组的标号

三相变压器的联接组由以下因素决定的：

（1）首端标记与同极性是否一致；

（2）三相绕组之间的联接法。

前者决定了原边，副边同一相的相位关系（同相或反相），后者决定了构成三相原、副边电动势相位图，据此便可确定线电压的相位差。

三相变压器的联接组标号有许多种，为了制造和并联运行方便，我国规定了一些标准联接组别，标准联接组别有：

Y/Yo-12,Y/△-11，Y/△-1，Yo/Y-12及Y/Y-12五种,

前三种最常用。

五、实验方法

1、实验设备

序号

型号

名称

数量

1

D33

交流电压表

1件

2

D32

交流电流表

1件

3

D34-3

单三相智能功率、功率因数表

1件

4

DJ12

三相心式变压器

1件

5

D51

波形测试，开关板

1件

2、屏上排列顺序

D33、D32、D34-3、DJ12、DJ11、D51

3、测定极性

（1）测定相间极性

被测变压器选用三相芯式变压器DJ12,用其中高压和低压两组绕组，额定容量

Pn=152/152WU=220/55V,In=0.4/1.6A，Y/Y接法。

测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z标记。

低压绕组标记用a、b、c、x、y、z。

1）按图3-1接线。

A、X接电源的U、V两端子，Y、Z短接

2）接通交流电源，在绕组A、X间施加约50%Un的电压。

3）用电压表测出电压Uby、Ucz、Ubc，若Ubc=IUby-UczI,则首末端标记正确;若Ubc=IUby+UczI,则标记不对。

须将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。

4）用同样方法，将B、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。

⑵测定原、副方极性

V

W

—

C

A

源电流交压调相三1ODD

图3-2测定原、副方极性接线图

1）暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、乙然后按图3-2接线，原、副方中点用导线相连。

2）高压三相绕组施加约50%的额定电压，用电压表测量电压Uax、Uby、Ucz、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、Ucc，若UAa=UAx-Uax，贝UA相高、低压绕组同相，并且首端A与3端点为同极性。

若UAa=UAx+Uax，贝UA与a端点为异极性。

3）用同样的方法判别出B、b、C、c两相原、副方的极性。

4）高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。

4、检验联接组

⑴Y/Y-12

（b）

（a）

图3-3Y/Y-12联接组

（a）接线图（b）电势相量图

按图3-3接线。

A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出闌、閑、LCc及UBc，将数据记录于表3-1中。

表3-1

实验数据

计算数据

Uab

（V）

Uab

（V）

UBb

（V）

Ucc

（V）

Ubc

（V）

UAB

KlUab

UBb

（V）

Ucc

（V）

Ubc

（V）

根据Y/Y-12联接组的电势相量图可知：

UBbUCc（Kl1）Uab

UbcUabR—K「1

KUAB

KLU为线电压之比

ab

连接正确，属Y/Y-12联接组

若用两式计算出的电压UBb，UCc，UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组

（a）接线图

（b）电势相量图

将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a两点用导线相联，如图3-4所示。

按前面方法测出电压Uab、Uab、UBb、Ucc及Ubc，将数据记录于表3-2中

表3-2

实验数据

计算数据

Uab

（V）

Uab

（V）

UBb

（V）

Ucc

（V）

Ubc

（V）

UAB

KlUab

UBb

（V）

Ucc

（V）

Ubc

（V）

根据Y/Y-6联接组的电势相量图可得

UBbUcc（Kl1）Uab

L2

UbcUab.（KLKl1）

若由上两式计算出电压UBb、Ucc、Ubc的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于

Y/Y-6联接组。

⑶丫/△-11

按图3-5接线。

A、a两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取Uab、

Uab、UBb、Ucc及Ubc，将数据记录于表3-3中

（a）接线图（b）电势相量图

表3-3

实验数据

计算数据

Uab

（V）

Uab

（V）

UBb

（V）

Ucc

（V）

Ubc

（V）

KLUab

UBb

（V）

Ucc

（V）

Ubc

（V）

根据Y/△-11联接组的电势相量可得

UBbUccUbcUab.Kf3KL1

若由上式计算出的电压UBb、Ucc、Ubc的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属

Y/△-11联接组。

（4）Y/△-5

将Y/△-11联接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图3-6所示。

实验方法同前,

测取UAB、Uab、UBb、Ucc和Ubc，将数据记录于表3-4中。

图3-6Y/△-5联接组

（a）接线图

（b）电势相量图

表3-4

实验数据

计算数据

Uab

（V）

Uab

（V）

UBb

（V）

Ucc

（V）

Ubc

（V）

UAB

Kl

Uab

UBb

（V）

Ucc

（V）

Ubc

（V）

根据丫/△-5联接组的电势相量图可得

UBbUccUbcUabK3心1

若由上式计算出的电压UBb、Ucc、UBc的数值与实测相同，则绕组联接正确，属于

Y/△-5联接组

六、实验报告

1计算出不同联接组的UBb、Ucc、Ubc的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是否正确。

七、附录

变压器联接组校核公式

（设Uab1,UabKlUabKl）

组别

UBb=Ucc

Ubc

UBc/UBb

12

Kl1

Jk：

Kl1

>1

1

/3Kl1

Jk：

1

>1

2

Kl1

JK：

Kl1

>1

3

Jk：

1

v'k2j3kl1

>1

4

Jk：

Kl1

Kl1

>1

5

=1

v'k2V3kl1

6

Kl1

Jk：

Kl1

<1

7

1

<1

8

Jk：

Kl1

Kl1

<1

9

\W1

<1

10

kKl1

Kl1

<1

11

=1

Vk2J3Kl1

v'k2<3Kl1