电机教学实验指导书.docx
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电机教学实验指导书
前言
电机实验是学习电机理论的重要实践环节。
其目的在于通过试验来验证和研究电机理论，增强感性认识以促进认识的深化，培养学生科学的分析能力，使学生掌握电机试验的操作方法和基本技能；培养学生严肃认真和实事求是的科学作风，锻炼科学实验的能力
为了培养学生独立分析问题和解决问题的能力；培养学生的动手操作能力；为了更有效的完成每项实验，要求学生在实验前必须作充分预习。
除复习与实验有关的理论，还要认真研究实验指导书，了解实验目的、内容、弄清实验原理、实验接线、操作方法和步骤、应测试记录的数据以及实验过程中要注意的问题，总而言之，要求学生试验前心中有数。
为培养学生的综合设计能力，实验指导书中一些实验以任务书的形式编写。
电机实验安全操作注意事项
为了按时完成电机实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守实验室的安全操作规程，电机实验的安全操作注意事项如下：
1．人体不可接触带电线路。
2．接线或拆线都必须在切断电源（或拉开电源开关）情况下进行。
3．学生独立完成接线或改接线路后，必须经指导教师检查允许，招呼全组同学引起注意后，方可合上电源。
实验中如发生事故，应立即切断电源保护现场，并报告指导教师，待查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。
4．实验时应注意衣服、围巾和发辫及实验用的导线等不得卷入电机的旋转部分。
不得用手或脚促使电机启动或停转，以免发生危险。
5．操作开关应迅速果断，快合快断。
以免产生电弧烧坏闸刀，合闸时应使刀片投入刀座，保持接触良好。
6．总电源应由实验室工作人员掌管，其他人不得乱动。
7．不要大声喧哗、互相打闹，实验时要精力集中。
8．要注意实验室的卫生，不要随地吐痰、乱扔碎纸。
THMET-2型网络型电机及电气技术实验装置交流及直流操作说明
一、实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。
开启三相交流电源的步骤为：
1、开启电源前，要检查控制屏下面“直流高压电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关都须在关断的位置。
控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即逆时针方向旋转到底。
2、检查无误后开启“电源总开关”，“停止”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。
此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。
3、按下“启动”按钮，“启动”按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。
实验电路所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从三相四线制插孔中取得。
输出线电压为0~450V（可调）并由控制屏上方的三只交流电压表指示。
当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N的输出端的线电压。
4、实验中如果需要改接线路，必须按下“停止”按钮以切断交流电源，保证实验操作安全。
实验完毕，还需关断“电源总开关”，并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。
将“直流高压电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到关断位置。
二、开启直流高压电源的操作
1、直流高压电源是由交流电源变换而来，开启“直流高压电源”，必须先完成开启交流电源，即开启“电源总开关”并按下“启动”按钮。
2、在此之后，接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。
接通“电枢电源”开关，40~250V、3A可调节的直流电压输出。
励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏中下方的1只直流电压表指示。
当该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时，指示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压”时，指示励磁电源电压。
但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”，“直流高压电源”与“交流三相调压电源”都是经过三相多绕组变压器隔离的，可独立使用。
3、“电枢电源”是采用脉宽调制型开关式稳压电源，输入端接有滤波用的大电容，为了不使过大的充电电流损坏电源电路，采用了限流延时的保护电路。
所以本电源在开机时，从电枢电源开关合闸刀直流电压输出约有3~4秒钟的延时，这是正常的。
4、电枢电源设有过压和过流指示告警保护电路。
当输出电压出现过电压时，会自动切断输出，并告警指示。
此时需要恢复输出，必须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低电压到正常值（约250V以下），再按“过压复位”按钮，即能输出电压。
当负载电流过大（即负载电阻过小）超过3A时，也会自动切断输出，并告警指示，此时需要恢复输出，只要调小负载电流（即调大负载电阻）即可。
有时候在开机时出现过流告警，说明在开机时负载电流太大，需要降低负载电流，可在电枢电源输出端增大负载电阻或甚至暂时拔掉一根导线（空载）开机，待直流输出电压正常后，再插回导线加正常负载（不可短路）工作。
若在空载时开机仍发生过流告警，这是气温或湿度明显变化，造成光电耦合器TIL117漏电使过流保护起控点改变所致，一般先经过空载开机（即开启交流电源后，再开启“电枢电源”开关）预热几十分钟，即可停止告警，恢复正常。
所有这些操作到直流电枢电压输出都有3~4秒钟的延时。
5、在做直流电动机实验时，要注意开机时须先开“励磁电源”后开“电枢电源”；在关机时，则要先关“电枢电源”而后关“励磁电源”的次序。
同时要注意在电枢电路中串联启动电阻以防止电源过流保护。
具体操作要严格遵照实验指导书中有关内容的说明。
网络型电机及电气技术实验装置的基本要求和安全操作规程
实验的基本要求
网络型电机及电气技术实验装置课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。
培养学生能根据实验目的，实验内容及实验设备来拟定实验线路，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。
学生在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。
现按实验过程对学生提出下列基本要求。
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，方可开始做实验。
认真作好实验前的准备工作，对于培养学生独立工作能力，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，一般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。
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；如果一切正常，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。
实验安全操作规程
为了按时完成电机及电气技术实验，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教师检查和允许，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电流量程是否符合要求，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人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。
三相变压器的实验
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，测定三相变压器的运行特性。
二．实验内容
1、测定变比。
2、空载实验：
测取空载特性U0=f（I0）,P0=f（U0）,cosφ0=f（U0）。
3、短路实验：
测取短路特性Uk=f（Ik）,Pk=f（Ik）,cosφk=f（Ik）。
4、纯电阻负载实验：
保持U1=U1N,cosφ2=1的条件下,测取U2=f（I2）。
三．实验要求
1、根据实验题目、三相变压器铭牌选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容,参照单相变压器确定本实验方案、步骤,并设计实验接线图。
要求用两表法。
3、列出实验数据表格。
4、标明本实验注意事项。
5、写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
三相变压器的不对称短路和三次谐波问题的研究
一．实验目的
1、研究三相变压器的不对称短路。
2、分析三相变压器不同接法和不同铁心结构在不对称情况下有和区别。
3、掌握测定三相变压器零序阻抗的方法。
4、研究三相变压器的三次谐波电势。
5、观察、分析三相变压器不同接法方式时的空载电流和电势的波形。
二．实验内容
1、Y/Y0连接单相短路。
分三相芯式变压器和三相组式变压器两种情况。
2、Y/Y连接两相短路。
分三相芯式变压器和三相组式变压器两种情况。
3、Y/Y0连接变压器零序阻抗的测定。
4、三相变压器不同接法（Y0/Y、Y/Y、Y/Δ、Y/∠）对三次谐波电势影响。
三．实验要求
1、根据实验题目、三相变压器铭牌选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容,确定本实验方案、步骤,并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、写出实验的方法和步骤，标明本实验注意事项。
5、写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
变压器的并联运行
一．实验目的
1、掌握变压器的并联条件、方法（包括如何检验并联条件）及实际操作。
2、研究多台变压器并联运行时，短路电压对负荷分配的影响。
二．实验内容
1、测定并联运行单相变压器的短路电压及变比。
2、将两台单相变压器接成并联，检验并联条件，进行并联操作。
3、容量相同，Ua1x1=Ua2x2,K
=K
时的并联实验。
4、容量相同，Ua1x1=Ua2x2,K
≠K
时的并联实验。
5、容量相同，Ua1x1≠Ua2x2,K
=K
时的并联实验。
6、容量相同，Ua1x1≠Ua2x2,K
≠K
时的并联实验。
三．实验要求
1、 根据实验题目、变压器铭牌选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容,确定本实验方案、步骤,并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、标明本实验注意事项。
5、写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
三相异步电动机的综合实验
一．实验目的
1、熟悉三相异步电动机几种常见的起动方法。
2、了解电机调速及改变转向的方法。
3、了解三相异步电动机的某些非正常运行现象,探讨产生这些现象的原因。
4、掌握力矩与电压平方成正比的关系。
二．实验内容
1、测定三相异步电动机定子绕组的首末端。
2、三相异步电动机的起动。
3、三相异步电动机的调速和逆转。
4、三相异步电动机的非正常运行。
5、验证力矩与电压平方成正比的关系。
三．实验要求
1、根据实验题目、三相异步电动机铭牌选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容,确定本实验方案、步骤,并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、 标明本实验注意事项。
5、写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
三相异步电动机的温升实验
一．实验目的
1、熟悉三相异步电动机几种常见温升的实验方法。
2、研究叠频法测定异步电动机温升的实验方法
二．实验内容
1、测定冷却介质的温度。
2、测定电机定子绕组冷态电阻。
3、叠频法测定异步电动机温升。
三．实验要求
1、根据实验题目、三相异步电动机铭牌选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容，确定本实验方案、步骤，并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、标明本实验注意事项。
5、写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
三相异步电动机转矩-转速特性的研究
一．实验目的
1、熟悉三相异步电动机转矩-转速特性性质。
2、了解电机转矩-转速测定的几种方法。
二．实验内容
1、测定三相异步电动机转矩-转速特性曲线。
三．实验要求
1、根据实验题目、三相异步电动机铭牌选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容，确定本实验方案、步骤，并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、标明本实验注意事项。
5、写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
直流电机综合实验
一．实验目的
1、掌握并励直流电动机的起动，调速及正反转的操作过程。
2、观察并励直流发电机的自激过程，掌握自激条件。
3、掌握用实验方法测定直流发电机的主要运行特性。
二．实验内容
1、反复练习并励直流电动机的起动，调速及正反转的操作。
2、取他励直流发电机的空载特性：
保持n=nN,I.=0,.E0（U0）=f（If）。
3、求取他励直流发电机的外特性：
保持n=nN,If=IfN,U=f（I）。
4、求取他励直流发电机的调整特性：
保持n=nN,U=U.N,If=f（I）。
5、观察并励直流发电机的自激过程。
6、求取并励直流发电机的空载特性：
保持n=nN,激磁回路串联电阻为常数，
。
三． 实验要求
1、根据实验题目、直流电动机和直流发电机铭牌选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容,确定实验方案、步骤,并设计实验接线图。
列出实验数据表格。
标明本实验注意事项。
写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
转差法测定同步发电机同步电抗Xd、Xq的研究
一．实验目的
1、通过实验掌握同步发电机直、交轴同步电抗的参数。
2、研究同步发电机直、交轴同步电抗对电机的影响。
二．实验内容
1、用转差法测定Xd、Xq
三．实验要求
1、根据实验题目、选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容，确定本实验方案、步骤，并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、标明本实验注意事项。
5、出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
反同步旋转法测定同步发电机的
逆序电抗X2及负序电阻r2的研究
一．实验目的
1、通过实验掌握同步发电机的逆序电抗X2及负序电阻r2参数的测定方法。
2、研究同步发电机产生逆序电抗X2及负序电阻r2的因素。
二．实验内容
1、同步旋转法测定同步发电机的逆序电抗X2及负序电阻r2。
三．实验要求
1、根据实验题目、选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容，确定本实验方案、步骤，并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、标明本实验注意事项。
5、出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
单相电源法测定同步发电机的零序电抗X。
的研究
一．实验目的
1、通过实验掌握同步发电机的零序电抗X。
的意义。
2、研究同步发电机的零序电抗X。
对电机的影响。
二．实验内容
1、单相电源法测定同步发电机的零序电抗X。
三．实验要求
1、根据实验题目、选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容，确定本实验方案、步骤，并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、标明本实验注意事项。
5、出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
静止法测超瞬变电抗Xd″、Xq″或瞬变电抗Xd′、Xq′
一．实验目的
1、通过实验掌握同步发电机用静止法测超瞬变电抗Xd″、Xq″或瞬变电抗Xd′、Xq′参数的物理意义。
2、研究同步发电机的超瞬变电抗Xd″、Xq″或瞬变电抗Xd′、Xq′对电机的影响。
二．实验内容
1、用静止法测超瞬变电抗Xd″、Xq″或瞬变电抗Xd′、Xq′。
三．实验要求
1、根据实验题目、选择本实验所需设备（包括名称、规格）和仪表（含类型和量程）
2、根据实验目的及内容，确定本实验方案、步骤，并设计实验接线图。
3、列出实验数据表格。
4、标明本实验注意事项。
5、出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进行分析。
交流测速发电机实验
一、实验目的
1、通过实验加深对交流测速发电机工作原理及其运行情况的理解。
2、掌握交流测速发电机的输出特性及其线性误差的测定方法。
3、通过实验了解负载性质及大小对交流测速发电机输出特性的影响。
二、预习要点
1、纯电阻负载及纯电容负载对交流测速发电机输出特性有何影响？
2、交流测速发电机产生线性误差的原因是什么？
如何测定其线性误差？
三、实验项目
1、测定交流测速发电机的剩余电压。
2、测定交流测速发电机带纯电阻负载时的输出特性n=f（U2）。
3、测定交流测速发电机带纯电容负载时的输出特性n=f（U2）。
四、实验要求
1、记录实验所用设备，并抄录被测试交流测速发电机铭牌数据。
2、在同一坐标纸上绘出不同性质负载时的输出特性曲线n=f（U2），并进行分析比较。
3、根据实验结果求出U1=U1N、转速n=0时，交流测速发电机的剩余电压值Ur。
4、分析交流测速发电机的线性误差。
力矩式自整角机实验
自整角机是一种对角位移或角速度的偏差有自整步能力的控制电机，他广泛用于显示装置和随动系统中，使机械上互不相连的两根或多根转轴能自动保持相同的转角变化或同步旋转，在系统中通常是两台或多台自整角机组合使用。
产生信号的一方称发送机，接收信号的一方称为接收机。
一、使用说明
1、自整角机技术参数
发送机型号BD-404A-2
接收机型号BS-404A
激磁电压220V±5%
激磁电流0.2A
次级电压49V
频率50HZ
2、发送机的刻度盘及接收机的指针调准在特定位置的方法
旋松电机轴头螺母，拧紧电机后轴头，旋转刻度盘（或手拨指针圆盘）至某要求的刻度值位置，保持该电机转轴位置并旋紧轴头螺母。
3、接线柱的使用方法
本装置将自整角机的五个输出端分别与接线柱对应相连，激磁绕组用L1、L2（L1′、L2′）表示；次级绕组用T1、T2、T3、（T1′、T2′、T3′）表示。
使用时根据实验接线图要求用手枪插头线分别将接线柱连结，即可完成实验要求。
（注：
电源线、连接导线出厂配套）。
4、发送机的刻度盘上边和接收机的指针两端均有20小格的刻度线，每一小格为3′，转角按游标尺方法读数。
5、接收机的指针圆盘直径为4cm，测量静态整步转矩=砝码重力×圆盘半径=砝码重力×2cm。
6、将固紧滚花螺钉拧松后，便可用手柄轻巧旋转发送机的刻度盘（不允许用力向外拉，以防轴头变形）。
如需固定刻度盘在某刻度值位置不动，可用手旋紧滚花螺钉。
7、需吊砝码实验时，将串有砝码勾的另一线端固定在指针小圆盘的小孔上，将线绕过小圆盘上边凹槽，在砝码勾上吊砝码即可。
8、每套自整角机实验装置中的发送机、接收机均应配套，按同一编号配套。
9、自整角机变压器用力矩式自整角接收机代用。
10、需要测试激磁绕组的信号，在该部件的电源插座上插上激磁绕组测试线即可。
二、实验目的
1、了解力矩式自整角机精度和特性的测定方法
2、掌握力矩式自整角机系统的工作原理和应用知识
三、预习要点
1、力矩式自整角机的工作原理
2、力矩式自整角机精度与特性测试方法
3、力矩式自整角机比整步转矩的测量方法
四、实验项目
1、测定力矩式自整角发送机的零位误差。
2、测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系曲线。
3、测定力矩式自整角比整步转矩（又称比力矩）及阻尼时间。
4、测定力矩式自整角机的静态误差。
五、实验要求
1、根据实验结果，求出被试力矩式自整角发送机的零位误差Δθ。
2、作出静态整步转矩与失调角的关系曲线T=f（θ）。
3、实测比整步转矩和接收机的阻尼时间数值为多少？
4、求出被试力矩式自整角机的静态误差Δθjt。
控制式自整角机
一、实验目的
1、通过实验测定控制式自整角机的主要技术参数
2、掌握控制式自整角机的工作原理和运行特性
二、预习要点
1、控制式自整角机的工作原理和运行特性
2、控制式自整角机的主要技术指标
三、实验项目
1、测自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f（θ）
2、测定比电压Uθ和零位电压U0
四、实验要求
1、作自整角变压器的输出电压与失调角的关系曲线U2=f（θ）。
2、该自整角变压器的比电压为多少？
3、被测试自整角变压器的零位电压数值为多少？
旋转变压器
旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。
当激磁绕组以一定频率的交流电激励时，输出绕组的电压可与转角的正弦、余弦成函数关系，或在一定范围内可以成线性关系。
它广泛用于自动控制系统中的三角运算、传输角度数据等，也可以作为移相器用。
一、使用说明
D56旋转变压器，中频电源实验装置是由旋转变压器中频电源和旋转变压器实验仪两部分组合而成。
1、实验仪
（1）旋转变压器技术指标
型号：
36XZ20-5
电压比：
0.56
电压：
60V
频率：
400Hz
激励方：
定子
空载阻抗；2000Ω
绝缘电阻：
≥100MΩ
精度：
1级
（2）刻度盘
1）本装置将旋转变压器转轴与刻度盘固紧连接，使用时旋转刻度盘手柄即可完成转轴旋转。
2）可轻松旋转刻度盘，但不允许用力向外拉，以防轴头变形。
（3）接线柱
本装置将旋转变压器
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