电机与拖动基础实验指导.docx
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电机与拖动基础实验指导
电机与拖动基础实验指导
南京邮电大学自动化学院
电机及电气技术实验的基本要求
电机及电气技术实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。
培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。
在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。
现按实验过程提出下列基本要求。
一、实验前的准备
实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题（有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等），并按照实验项目准备记录抄表等。
实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。
认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。
二、实验的进行
1、建立小组，合理分工
每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。
2、选择组件和仪表
实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。
3、按图接线
根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。
为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。
4、起动电机，观察仪表
在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常（如指针正、反向是否超满量程等）。
如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如一切正常，即可正式开始实验。
5、测取数据
预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。
正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。
6、认真负责，实验有始有终
实验完毕，须将数据交指导教师审阅。
经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。
三、实验报告
实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。
实验报告包括以下内容：
1）实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。
2）列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据（PN、UN、IN、nN）等。
3）列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。
4）数据的整理和计算
5）按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。
6）根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。
实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。
7）每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。
电机及电气技术实验的安全操作规程
为了按时完成电机及拖动实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：
1．实验时人体不可接触带电线路。
2．接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
3．学生独立完成接线或改接线路后必须经指导老师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。
4．电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。
5．总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导教师来控制，其他人员只能在指导教师允许后方可操作，不得自行合闸。
实验一他励直流电动机的四象限运行
一、实验目的
1、测定他励直流电动机的工作特性。
2、掌握他励直流电动机的起动、调速方法。
3、了解和测定他励直流电动机在各种运转状态之间的机械特性。
（扩展实验，在开放实验时间做，不占用本次课堂实验时间。
）
二、预习要点
1、直流电机的起动方法。
2、改变直流电动机的机械特性有哪些方法？
3、直流电动机的调速方法。
4、直流电动机在能耗制动时，能量传递关系、电动势平衡方程式以及机械特性。
（扩展实验）
三、实验项目
1、工作特性和机械特性
保持U=UN和If=IfN不变，测取n、T2、η=f（Ia）、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、实验步骤
1、测定他励直流电动机的工作特性与机械特性
（1）按图1－1接线，检查电表的极性（+，-）是否正确，量程是否正确，电动机励磁回路接线是否按牢靠。
然后，将电动机电枢所串联的起动电阻
，发电机G的励磁回路电阻
调到最大位置，电动机M的磁场调节电阻
调到最小位置，断开开关S，并断开电枢电源开关，做好起动准备。
（2）开启励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值，调节
使MG的励磁电流为额定值，并保持不变，接通电枢电源开关，使电动机M启动。
（3）当电动机M启动后，观察转速表指针的偏转方向，正确地应使仪表正向偏转，若指示不正确，调换电枢电源接线端的极性，以使其纠正，逐渐减小电动机起动电阻
值，即起动时电阻
放在最大位置，启动完毕后将
短接。
图1－1直流他励电动机接线图
（4）调节电动机的励磁电阻
，使得电动机的励磁电流为额定值。
（5）合上开关S，调节负载电阻
，使得电动机转速为额定转速，电流为额定电流值，至此成功地找到电动机的稳态运行点：
电压为额定电压，电流为额定电流，转速为额定转速，励磁电流为额定励磁电流。
（6）保持电动机电压为额定电压220V，励磁电流为额定励磁电流，发电机的励磁电流为额定励磁电流不变。
调解发电机的负载电阻
，测定电动机的电枢电流
，转速n和发电机的负载电流
，并从校正曲线查出电动机的对应输出转矩
，记录数据7——10组于表1-1。
表1-1工作特性和机械特性
实
验
所
测
数
据
（A）
电动机电枢电流
转速（r/min）
发电机负载电流
计
算
值
2、他励直流电动机的调速
（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Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，If＝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R1的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R1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Ia。
3）共取数据7-9组，记录于表1-2中
表1－2If＝IfN＝mAT2＝N·m
Ua（V）
n（r/min）
Ia（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If2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，I＝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Ia。
共取7－8组记录于表1－3中。
表1－3U＝UN＝VT2＝N·m
n（r/min）
If（mA）
Ia（A）
3、能耗制动（扩展实验）
1）按图接线,RL=180Ω。
2）按照上述实验步骤，起动电机。
3）将开关S1断开电源，连接至负载电阻RL上，调节RL大小，观察电机转速、电压表、电流表的数值。
图1－2能耗制动接线图
五、注意事项
1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。
使电动机正常起动。
起动后，将起动电阻R1调至零，使电机正常工作。
2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。
同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联的电阻Rf1调回到最小值。
给下次起动作好准备。
3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
4、若要测量电动机的转矩T2，必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值额定电流值，以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。
六、实验报告
1、由表2-1计算出P2和η，并给出n、T2、η＝f（Ia）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If2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+IfN
电动机效率：
由工作特性求出转速变化率：
2、绘出他励电动机调速特性曲线n＝f（Ua）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RL的阻值有什么关系？
为什么？
该制动方法有什么缺点？
实验二三相异步电动机的运行和异步电动机的参数测定
一、实验目的
1．熟悉三相异步电动机的运行，Y-△连接方法，改变相序的概念，电机的启动，调速以及改变转向的方法；
2．测定三相异步电动机的参数（用空载实验、短路实验测定
）。
二、实验项目
1．认识实验
（1）异步电动机通过三相调压器接到电源上，使三相交流电源到U、V、W（即A、B、C）三点。
在三线中串入电流表，在三相间各并联一块电压表。
如图2-1所示。
图2-1三相异步电动机参数测定接线图
（2）利用调压器改变供给异步电动机的电源，异步电动机连接成Y形，即将U、V、W（A、B、C）各接A、B、C三相宫电线，X、Y、Z接在一起。
（3）当施加电压从零逐渐增加，达到某值时，电机开始启动，然后逐渐增加电压到额定电压。
测量其空载转速，观察其方向，再降低电压，使电机停下来。
（4）将三相交流供电线任意两相交换，再逐渐增加电压，观察电动机的转向，理解电源相序变化对电机转向的影响。
2．参数测定
测量定子绕组的冷态直流电组，用数字万用表测量三个定子绕组
值，娶妻平均数，即得冷态电阻。
至于异步电动机的参数
，可用空载和短路实验来测定。
下面主要作这两个实验。
（1）空载实验
a.按照图2-1接线。
电机绕组为Y接，负载与电机脱开，即不加负载。
b.把交流调压器的电压调至最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电动机旋转，并注意电机的旋转方向。
若电机的旋转方向不符合要求，则需改变任意两根输入线即可。
c.保持电机在额定电压下，空载运行数分钟，使电机的机械损耗达到稳定后，再继续进行实验。
d.调节电压有1.2倍的额定电压开始逐渐降低电压，同时读取空载电压，空载电流，空载功率。
在测定空载实验数据时，可取7~9组数据，并记录于表2-1。
e.降低电源电压至0，断开交流电源。
表2-1空载实验数据
序号
U0（V）
I0（A）
P0（W）
Z0
R0
X0
UAB
UBC
UCA
U0
IA
IB
IC
I0
PI
PII
P0
1
2
3
4
5
6
7
8
（2）短路实验
a.测量接线图如图2-1所示，利用制动工具把三相异步电动机堵住（即用扳手别在轴上，使电动机卡住而转不起来）。
b.将调压器输出电压调至0，合上交流电源，逐渐增加调压器的电压，使短路（线电流）达到1.2倍额定电流，然后再降低电压使电流达到0.3倍额定电流，在此范围内读取短路电压、短路电流和短路功率，并将数据记录于表2-2。
表2-2短路实验数据
序号
Uk（V）
Ik（A）
Pk（W）
Zk
Rk
Xk
UAB
UBC
UCA
Uk
IA
IB
IC
Ik
PI
PII
Pk
1
2
3
4
5
6
7
8
三、实验报告
由空载实验，短路实验求取异步电动机的等效电路参数。
计算公式：
空载阻抗：
；空载电阻：
；空载电抗：
，其中
为空载相电压，相电流，三相空载功率之和。
励磁电抗
，
由下列短路实验求得。
励磁电阻：
，式中
为额定电压下的铁损耗，由图2-2确定。
图2-2电机的铁损与机械损耗
即作出
曲线，在
时对应的
可取
的延长线与纵轴的交点，线段OK的长度表示机械损耗
。
由短路实验计算出短路参数：
短路阻抗
；短路电阻：
；短路电抗：
，式中
分别是短路相电压、短路相电流、三相短路功率之和。
转子绕组的折合值为
，定、转子漏电抗为
最后画出完整的三相异步电动机等效电路图，并填入相关参数。
四、回答问题
１．空载电流大约是额定电流的百分之几？
异步电动机的空载电流为什么比三相变压器打得多？
２．短路实验若把Ｕｋ误加上ＵＮ值，会导致什么严重结果？
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