电机学实验指导书简化版0531.docx

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电机学实验指导书简化版0531

实验一他励直流电动机实验

一、实验目的

1、认识DDSZ-1型电机及电气技术实验装置，了解电机拖动实验的基本要求与安全操作规程。

2、认识和了解在电机拖动实验中所用的电源、开关、仪表、挂件、电机等组件及使用方法。

3、熟悉他励直流电动机的接线、起动、机械特性、改变转向与调速的基本方法。

二、实验项目

1、了解DD01电源控制屏及电枢电源、励磁电源、变阻器、直流电压表、电流表、直流测速发电机转速表的使用方法；了解校正直流测功电动机、普通直流电动机的铭牌参数及要求。

2、直流他励电动机的连线、起动准备、起动；测试机械特性直流他励电动机的调速及改变转向。

三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序

1、实验设备：

DD03-DJ23-DJ15、D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。

2、控制屏上挂件排列顺序：

D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。

四、实验说明及操作步骤

1、由指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置面板布置及使用方法。

2、直流他励电动机的机械特性

1）直流他励电动机的接线

图1－1他励直流电动机接线图

2）他励直流电动机起动步骤

（1）起动准备：

检查接线是否正确，直流电表的极性、量程选择是否正确。

将电动机的起动电阻调最大R1=180Ω、电动机的励磁调节电阻调最小Rf1=0Ω；测功机的励磁电阻调最大Rf2=1800Ω；断开开关S。

（2）启动过程：

开启控制屏上的电源总（钥匙）开关，按下其上方的“启动”按钮；→先接通其下方左边的励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值，调节Rf2使If2=100mA并保持不变；→再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M起动；→M起动后（调整转速表的量程与指针偏转方向）调节控制屏上电枢电源‘电压调节’旋钮，使电动机输入端电压U=UN=220V；→减小起动电阻R1阻值，直至R1=0Ω。

起动过程完成（注意：

一旦启动过程完成后就不要随便将他励直流电动机停机，直到将所有参数测试完成再停机；否则又要重复上述步骤）。

3）直流他励电动机的特性测试

调速：

弱磁调速、调电枢电压

（1）弱磁调速（Ua=220V,R1=0）

If（mA）

100

90

70

60

50

N（r/min）

Ia（A）

（2）调电枢电压（R1=0,If=100mA）

Ua（V）

220

180

150

100

80

N（r/min）

Ia（A）

（3）改变电动机的转向

停机过程：

将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，→先切断控制屏上的电枢电源开关，→然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。

改变转向：

在断电情况下，将电枢（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，并观察电动机的转向及转速表指针偏转的方向。

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。

六、实验报告

1、画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。

说明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?

为什么?

2、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？

增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？

3、用什么方法可以改变直流电动机的转向？

4、为什么磁场回路的接线要牢靠，起动时电枢回路要串联起动变阻器？

七、思考题

1、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？

2、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？

实验二单相变压器实验

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、实验项目

1、空载实验：

测取空载特性U0=f（I0），P0=f（U0）,cosφ0=f（U0）。

2、短路实验：

测取短路特性UK=f（IK），PK=f（IK）,cosφK=f（IK）。

3、纯电阻负载实验：

保持U1=UN，cosφ2=1的条件下，测取U2=f（I2）。

三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序

实验设备及屏上排列顺序：

D33、D32、D34-3、DJ11、D51、D42、D43。

四、实验说明及操作步骤

1、空载实验

1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图4-1接线。

被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器（额定容量PN=77W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A）。

变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。

2）选好所有电表量程。

将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。

3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。

调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2UN的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。

4）测取数据时，U=UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。

记录于表4-1中。

5）为了计算变压器的变比，在UN以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表4-1中。

图4-1空载实验接线图

表4-1

序号

实验数据

计算数据

U0（V）

I0（A）

P0（W）

UAX（V）

cosφ0

2、短路实验

1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图4-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。

将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。

3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN为止，在（0.2～1.1）IN范围内测取变压器的UK、IK、PK。

4）测取数据时，IK=IN点必须测，共测取数据6-7组记录于表4-2中。

实验时记下周围环境温度（℃）。

图4-2短路实验接线图

表4-2室温℃

序号

实验数据

计算数据

UK（V）

IK（A）

PK（W）

cosφK

3、纯电阻负载实验

图4-3负载实验接线图

1）实验线路如图4-3所示。

变压器低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1，接到负载电阻RL上。

RL选用D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值，功率因数表选用D34-3，开关S1选用D51挂箱。

2）将调压器调到输出电压为零的位置，S1打开，负载电阻值调到最大。

3）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN。

4）保持U1=UN，合上S1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻RL的值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。

5）测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据5-6组，记录于表4-3中。

表4-3cosφ2=1U1=UN=V

序号

U2（V）

I2（A）

五、注意事项

1、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。

2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。

六、实验报告

1、计算变比

由空载实验测变压器的原副边电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。

式中：

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：

（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=f（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（℃）时的短路参数。

折算到低压方：

由于短路电阻rK随温度变化，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。

计算短路电压（阻抗电压）百分数

IK=IN时短路损耗PKN=IN2rK75℃

4、利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“T”型等效电路。

实验三三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-Δ）换接起动。

四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序

1、实验设备：

DD03-DJ23-DJ16（DJ17）、D31、D32、D33、D43、D51、D42、DJ17-1、DD05。

2、屏上挂件排列顺序：

D33、D32、D51、D31、D43。

五、实验说明及操作步骤

1、三相鼠笼式异步电机直接起动

图9-1异步电动机直接起动

1）按图9-1接线。

电机绕组为Δ接法。

异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接负载。

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（按最大位置所对应的读数值定性计量）。

2、三相鼠笼式异步电机Y-△起动

1）按图9-2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（Δ）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。

图9-2三相鼠笼式异步电机星形Y—△三角形起动

将三刀开关掷向右测接成Y形，观察电压表V2将电机输入电压调至220V后合闸，记录起动瞬间电流IstY；

将三刀开关掷向左测接成Δ形，观察电压表V2将电机输入电压调至220V后合闸，记录起动瞬间电流IstΔ；

比较IstY和IstΔ。

3、三相鼠笼式异步电机降压调速

接线按图9-2的△接线法，将定子电压逐渐减少，记录数据

U2（V）

220

180

150

100

80

N（r/min）

4、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）

1）按图9-3接线。

图9-3线绕式异步电机转子绕组串电阻起动

起动实验：

先将电阻箱调至最大，定子电压V2调至220V，观察A1电流变化，起动2－3秒后，逐次切除段电阻，试比较起动电流变化。

调速实验：

（定子电压V2调至180V）起动完成后，通电时间不应超过10秒以免绕组过热，分别串入电阻记录数据于表9-2中。

表9-2

rst（Ω）

0

2

5

15

n（r/min）

六、实验报告

1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。

2、由起动试验数据求下述两种情况下的起动电流。

（1）外施额定电压UN。

（直接法起动）

（2）外施电压为。

（Y-Δ起动）

3、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。

4、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。

实验四三相变压器的联接组别判定

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、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（4）Y/△-5

三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序

实验设备及屏上排列顺序：

D33、D32、D34-3、DJ12、D51。

四、实验说明及操作步骤

1、测定极性

（1）测定相间极性

被测变压器先用三相心式变压器DJ12，用其中高压和低压两组绕组（额定容量PN=152/152W，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y接法）。

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6-1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=65V的电压。

3）用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，若UBC=∣UBY-UCZ∣，则首末端标记正确；若UBC=∣UBY+UCZ∣，则标记不对。

须将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。

测试表（接线参图6－1，方法见1）-4）所述）

加电压端

测试

计算

UAX

UBY

UCZ

UBC

UBC=∣UBY-UCZ∣

65V

52V

13V

39V

39V

加电压端

测试

计算

UBY

UCZ

UAX

UCA

UCA=∣UCZ-UAX∣

65V

32.4V

32.6V

0V

0V

加电压端

测试

计算

UCZ

UAX

UBY

UAB

UBC=∣UAX-UBY∣

65V

12.7V

52.2V

39V

39V

4）用同样的方法，将B、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联标出每相首、末端正确标记。

另外，本步骤的改进法，把X、Y和Z连接，在BC端加110V，测UAX、UCZ和UAC电压，若UAC＝∣UAX-UCZ∣，则A、C为同名端。

加电压端

测试

计算

UBC

UAX

UCZ

UAC

UAC=∣UAX-UCZ∣

110V

10V

51V

41V

41V

图6-1测定相间极性接线图

（2）测定原、副边极性

1）暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z，然后按图6-2接线。

原、副边中点用导线相连。

2）高压三相绕组施加约50%的额定电压（110V），用电压表测量电压UAX、UBY、Ucz、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=Uax-UAX，则A相高，低压绕组同相，并且首端A与a端点为同极性，若UAa=UaX+UAX，则A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、副边的极性。

4）高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接也不同的联接组。

图6-2测定原、副方极性接线图

2、检验联接组

（1）Y/Y-12

图6-3Y/Y-12的联接

按图6-3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UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表6-1中

表6-1

实验数据

计算数据

UAB（V）

Uab（V）

UBb（V）

UCc（V）

UBc（V）

KL=UAB/Uab

UBb（V）

UCc（V）

UBc（V）

根据Y/Y-12联接组的电势相量图可知：

为线电压之比

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，则表示绕组连接正确，属Y/Y-12联接组。

（2）Y/Y-6

图6-4Y/Y-6联接组

将Y/Y-12联接组的副边绕组首，末端标记对调，A、a两点用导线相联，如图6-4所示。

按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表6-2中

表6-2

实验数据

计算数据

UAB（V）

Uab（V）

UBb（V）

UCc（V）

UBc（V）

KL=UAB/Uab

UBb（V）

UCc（V）

UBc（V）

根据Y/Y-6联接组的电势相量图可得

若上两式计算出电压的数值与实测相同，绕组连接正确，则属于Y/Y-6联接组。

（3）Y/△-11

按图6-5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6-3中

图6-5Y/△-11联接组

表6-3

实验数据

计算数据

UAB（V）

Uab（V）

UBb（V）

UCc（V）

UBc（V）

KL=UAB/Uab

UBb（V）

UCc（V）

UBc（V）

根据Y/△-11联接组的电势相量可得：

若由上式计算出的电压UBc、UCcUBb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

图6-6Y/△-5联接组

将Y/△-11联接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图6-6所示。

实验方法同前，测取UAB、Uab、UBb、UCc、和UBc，将数据记录于表6-4中

表6-4

实验数据

计算数据

UAB（V）

Uab（V）

UBb（V）

UCc（V）

UBc（V）

KL=UAB/Uab

UBb（V）

UCc（V）

UBc（V）

根据Y/△-5联接组的电势相量图可得:

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。

五、实验报告

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?