電機實驗指導書

1、電機及拖動基礎實驗指導書徐州師范大學電氣系編 二 00五年目錄1、 電機實驗裝置交流及直流電源操作說明 .22、 電機實驗的基本要求和安全操作規(guī)程 .43、 實驗一:直流電機實驗 .64、 實驗二:直流發(fā)電機實驗 .115、 實驗三:直流串勵電動機 .166、實驗四:單相變壓器實驗 207、 實驗五:三相變壓器實驗 .268、 實驗六:三相異步電動機試驗 .349、 實驗七:單相電阻起動異步電動機 .42 10、實驗八:單相電容起動異步電動機 .46 11、實驗九:單相電容運轉異步電動機 .50 12、試驗十:三相同步電動機的起動和 U 形曲線的測定 .54 13、實驗十一:三相同步發(fā)電機實驗

2、 .58 14、試驗十二:交流伺服電動機的特性測定 .64 15、實驗十三:步進電動機實驗 .67 16、實驗十四:正余弦旋轉變壓器實驗 .74 17、 實驗十五:自整角機實驗 78 18、實驗十六:直流他勵電動機在各種運轉狀態(tài)下的機械特性 .84 19、 實驗十七:三相異步電動機在各種運轉狀態(tài)下的機械特性 . 88電機實驗裝置交流及直流電源操作說明實驗中開啟及關閉電源都在控制屏上操作。開啟三相交流電 源的步驟為:1、開啟電源前。要檢查控制屏下面“直流電機電源”的“電樞電 源”開關 (右下角 及“勵磁電源”開關(左下角都需在“關”斷 的位置?？刂破磷髠榷嗣嫔习惭b的調壓器旋鈕必須在零位,即必 須

3、將它逆時針方向旋轉到底。2、檢查無誤后開啟“電源總開關” , “?！卑粹o指示燈亮,表示實 驗裝置的進線接到電源,但還不能輸出電壓,此時在電源輸出端 進行實驗電路接線操作是安全的。3、按下“啟動”按鈕, “啟動”按鈕指示燈亮,表示三相交流調 壓電源輸出插孔 U 、 V 、 W 及 N 上已經(jīng)接電。實驗電路所需的不 同大小的交流電壓,都可以適當旋轉調壓器旋鈕用導線從這三相 四線制插孔中取得。 輸出線電壓為 0-450V (可調 并可由控制屏 上方的三只交流電壓表指示。當電壓表下面左邊的“指示切換” 開關撥向“三相電網(wǎng)電壓”時,它指示三相電網(wǎng)進線的線電壓; 當“指示切換”開關撥向“三相調壓電壓”時,

4、它指示三相四線 制插孔 U 、 V 、 W 和 N 輸出端的線電壓。4、實驗中如果需要改接線路,必須按下“?！卑粹o以切斷交流電 源,保證實驗操作安全。實驗完畢,還需關斷“電源總開關” ,將 控制屏左側端面上安裝的調壓器旋鈕調回到零位。開啟直流電機電源的操作:1、直流電源是由交流電源變換而來,開啟:直流電機電源 ” 必 須 先完成開啟交流電源,即開啟“電源總開關 ” 并按下”啟動“按鈕。 2、在此之后,接通“勵磁電源“開關,可獲得約為 220V 、 0.5A 不可調的直流電源輸出。 接通” 電樞電源 “開關, 可獲得 40230V 、 3A 可調的直流電源輸出。勵磁電源電壓及電樞電源電壓都可由控

5、 制屏下方的一只直流電壓表指示。當將該電壓表下方的“指示切 換”開關撥向“電樞電壓”時,指示電樞電源電壓,當將它撥向 “勵磁電壓”時,指示勵磁電源電壓。但在電路上“勵磁電源” 與“電樞電源” , “直流電機電源”與“交流三相調壓電源”都是 經(jīng)過三相繞組變壓器隔離的,可獨立使用。3、 “電樞電源”是采用脈寬調制型開關穩(wěn)壓電源,輸入端接有濾 波用的大電容,為了不使過大的充電電路損壞電源電路,采用了 限流延時保護電路。所以本電源在開機時,從電樞電源開關合閘到直流電源輸出約有 34秒的延時,這是正常的。4、電樞電源設有過壓和過流指示告警保護電路。當輸出電壓出現(xiàn) 過壓時,會自動切斷輸出,并告警指示。此時

6、需要恢復電壓,必 須先將“電壓調節(jié)”旋鈕逆時針旋轉調低電壓到正常值(約 240V 以下 ,再按“過壓復位”按鈕,即能輸出電壓。當負載電流過大 (即負載電阻小超過 3A 時,也會自動切斷輸出,并告警指示, 此時需要恢復輸出,只要調小負載電流(即調大負載電阻即可。 有時候在開機時出現(xiàn)過流警告,說明在開機時負載電流太大,需 要降低負載電流,可在電樞電源輸出端增大負載電阻或甚至暫時 撥掉一根導線(空載開機,待直流輸出電壓正常后,再插回導 線加正常負載(不可短路工作。若在空載時開機仍發(fā)生過流警 告,這是由于氣溫或濕度明顯變化,造成光電耦合器 TIL117漏電 使過流保護點參數(shù)改變所致,一般經(jīng)過空載開機(

7、即開啟交流電 源后,再開啟“電樞電源”開關預熱幾十分鐘,即可停止告警, 恢復正常。所有這些操作到直流電壓輸出都有 34秒鐘的延時。 5、在做直流電動機實驗時,要注意開機時需先開“勵磁電源” , 后開“電樞電源” ;在關機時,則要先關“電樞電源”而后關“勵 磁電源”的次序。同時要注意電樞電路中串聯(lián)電阻以防止電源過 流保護。其操作要嚴格遵照實驗指導書中有關內容的說明。電機實驗的基本要求和安全操作規(guī)程電機實驗課的目的在于培養(yǎng)學生掌握基本的實驗方法與操作 步驟。培養(yǎng)學生學會根據(jù)實驗目的,實驗內容及實驗設備擬定實 驗線路,選擇所需儀表,確定實驗步驟,測定所需數(shù)據(jù),進行分 析研究,得出必要結論,從而完成實

8、驗報告。在整個實驗過程中, 必須集中精力,及時認真做好實驗。對實驗過程提出下列基本要 求:一、實驗前的準備實驗前應復習教材中有關的章節(jié),認真研讀實驗指導書,了 解實驗目的、項目、方法及步驟,明確實驗過程中應注意的問題, 并按照實驗項目準備記錄抄表等。實驗前應寫好預習報告,經(jīng)指導教師檢查確認作好了實驗前 的準備,方可開始做實驗。認真做好實驗前的作準備工作, 對于培養(yǎng)學生獨立工作能力, 提高實驗質量和保護實驗設備都是很重要的。二、實驗的進行1、建立小組,合理分工每次實驗都以小組為單位進行,每組由 45人組成。實驗進 行中的接線、調節(jié)負載、保持電壓或電流、記錄數(shù)據(jù)等工作每人 鶯有明確的分工,以保證實

9、驗操作協(xié)調,數(shù)據(jù)記錄準確可靠。 2、選擇組件和儀表實驗前先熟悉該次實驗所用的組件,記錄電機銘牌和選擇儀 表量程,然后依次排列組件和儀表便于測取數(shù)據(jù)。3、安圖接線根據(jù)實驗線路圖及所需要的組件、儀表、安圖接線,線路力 求簡單明了,按接線原則是先串聯(lián)主回路,再接并聯(lián)支路。為查 找線路方便,每路可用相同顏色的導線或插頭。4、起動電機,觀察儀表在正式實驗開始之前,先熟悉儀表刻度,并記錄下倍率,然 后按一定規(guī)范起動電動機,觀察所有儀表是否正常(如指針正、 反向是否超滿量程等 。如果出現(xiàn)異常,應立即切斷電源,并排除 故障;如果一切正常,即可正式開始實驗。5、測取數(shù)據(jù)預習時對電機的實驗方法及所測數(shù)據(jù)的大小做到

10、心中有數(shù)。 正式實驗時,根據(jù)實驗步驟逐次測取數(shù)據(jù)。6、認真負責,實驗有始有終實驗完畢,須將數(shù)據(jù)交指導教師審閱。經(jīng)指導教師認可后, 才允許拆線并把實驗所有組件、導線及儀器等物品整理好。 三、實驗報告實驗報告是根據(jù)實測數(shù)據(jù)和實驗中觀察和發(fā)現(xiàn)的問題,經(jīng)過 自己分析研究或分析討論后寫出的心得體會。實驗報告要簡明扼要、字跡清楚、圖表整潔、結論明確。 實驗報告包括以下內容:1、實驗名稱、專業(yè)班級、學好、姓名、實驗日期等2、列出實驗中所用組件的名稱及編號,電機銘牌數(shù)據(jù)等。3、列出實驗項目并繪出實驗所用的線路,并注明儀表量程,電阻 器阻值,電源端編號等。4、數(shù)據(jù)的整理和計算5、按記錄及計算的數(shù)據(jù)用坐標紙畫出曲

11、線,圖紙尺寸不小于 8cm ×8cm ,曲線要用曲線尺或曲線板連成光滑曲線,不在曲線上 的點仍按實際數(shù)據(jù)標出。6、根據(jù)數(shù)據(jù)和曲線進行計算和分析,說明實驗結果與理論是否符 合,可對某些問題提出一些自己的見解并最后寫出結論。實驗報 告應寫在一定規(guī)格的報告紙上,保持整潔。7、每次實驗每人獨立完成一份報告,按時送交指導教師批閱。 實驗安全操作為了按時完成電機實驗, 確保實驗時人身安全與設備安全, 要 嚴格遵守如下規(guī)定的安全操作規(guī)程:1、實驗時,人體不可接觸帶電線路。2、接線或拆線都必須在切斷電源的情況下進行。3、學生獨立完成接線或改接線路后必須經(jīng)實驗指導教師檢查和允 許,并使組內其他同學引起

12、注意后方可接通電源。實驗中如發(fā)生 事故,應立即切斷電源,經(jīng)查清問題和妥善處理故障后,才能繼 續(xù)進行實驗。4、電機如直接起動則應先檢查功率表及電流表的量程是否符合要 求,是否有短路,以免損壞儀表或電源。5、總電源或實驗臺控制屏上的電源接通應由實驗指導人員來控 制,其他人只能由指導人員允許后方可操作,不得自行合閘。實驗一 直流電機實驗一、實驗目的1、學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。2、認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件及使 用方法。3、熟悉他勵電動機(即并勵電動機按他勵方式的接線、起動、 改變電機轉向與調速的方法。 二、 實驗要點1、如何正確選擇使用儀表,特別是電壓表和電

13、流表的量程。 2、直流電動機起動時,為什么在電樞回路中串接起動變阻器?不 串接會產(chǎn)生什么嚴重后果?3、直流電動機起動時,勵磁回路串接的磁場變阻器應調至什么位 置?為什么?若勵磁回路斷開造成失磁時,會產(chǎn)生什么嚴重后 果?4、直流電動機調速及改變轉向的方法。 三、實驗項目1、觀察直流電動機的結構 2、直流電機的起動方法 (1 、并勵直流電動機的起動方法實驗圖如圖 1所示。 R 10.5A圖 1 并勵直流電動機起動實驗起動前應將電動機勵磁回路中的可變電阻 f R 短接或放在最 小值位置,以使起動后的轉速不致過高,同時由于磁場可變電阻短接或處于最小值位置,使較大的勵磁電流 f I 產(chǎn)生較大的磁通, 因

14、而獲得較大的起動轉矩, 電動機可迅速起動。 電阻 1R 和 R 放在 最大位置。操作步驟:先合上電源總開關(在控制屏上的鑰匙開 關 ,再按起動按鈕 Q (在控制屏上的綠色按鈕 ,接通電樞電源, 轉動可變電阻 1R 和 R 的手柄, 電動機開始起動, 直到起動電阻 1R 和 R 逐步切除為止。改變并勵直流電動機的端電壓或調節(jié)電樞回 路或勵磁回路中的可變電阻 1R 、 R 和 f R ,通過轉速表可以清楚 看見電機的速度變化。操作不宜過快,需與電動機加速過程相適 應,并注意電樞回路電流變化情況,不要出現(xiàn)過流。 (2他勵直流電動機的起動實驗如圖 2所示。 fR 1毫安表圖 2 他勵直流電動機的起動實

15、驗起動前應將電動機勵磁回路中的可變電阻 f R 短接或放在最 小值位置,電阻 1R 放在最大位置。操作步驟:先合上電源總開關, 再按起動按鈕 Q , 接通勵磁電源后再接通電樞電源, 轉動可變電阻 1R 的手柄,電動機開始起動,直到起動電阻 1R 逐步切除為止。改 變他勵直流電動機的端電壓及調節(jié)電樞回路或勵磁回路中的可變 電阻 1R 和 f R , 通過轉速表可以清楚看見電機的速度變化。 操作不 宜過快,需與電動機加速過程相適應,并注意電樞回路電流變化 情況,不要出現(xiàn)過流。 3、直流電動機的反轉實驗接線圖如圖 2所示。將他勵直流電動機的電樞或勵磁繞組的出線端端點對換,重新起動,觀察電動機旋轉方向

16、的改變。 4、并勵電動機工作特性測定 實驗接線圖如圖 3所示。R 1 1圖 3 并勵直流電動機工作特性測定實驗電路起動前應將電動機勵磁回路中的可變電阻 f R 短接或放在最 小值位置,電阻 1R 和 2R 放在最大位置,開關 Q 1斷開。操作步驟:先合上電源總開關,再按起動按鈕 Q ,加上電樞電源和勵磁電源, 轉動可變電阻 1R 的手柄,電動機開始起動,直到起動電阻 1R 逐步 切除為止。改變并勵直流電動機的端電壓提高電動機的轉速,直 到電樞電壓增加到直流并勵電動機的額定電壓 220V 為止。 再調節(jié) 勵磁電阻 f R ,使電機的轉速為 1600r/min,記錄下電流表 A 1的電 流于表 1

17、中。合上開關 Q 1,調節(jié)電阻 2R 的阻值,并把電流表 A 1和 A 2、電壓表 V 2和轉速表的數(shù)據(jù)記錄在表 1中,直到電流表 A 2 的電流增加到 0.5A 為止。表 1 工作特性數(shù)據(jù)(V U U N 220= 四、實驗數(shù)據(jù)整理及實驗報告1、計算電動機輸出功率及效率被測直流電動機的輸出功率 (P 2 等于直流發(fā)電機的損耗加上 發(fā)電機的輸出功率(由于是他勵發(fā)電機,勵磁損耗不包括在內 。 在轉速基本變化不大的情況下,他勵直流發(fā)電機的摩擦損耗功率 和鐵耗之和可以看成常數(shù) 1損 p (實驗中的發(fā)電機摩擦和鐵耗之和為 28.6W ,而發(fā)電量的電樞銅耗和負載電流 I 2的平方成正比(發(fā)電 機的電樞電

18、阻 2cu R 為 22 。即發(fā)電機的輸出功率(發(fā) P :22U I P =發(fā)發(fā)電機的銅損耗(發(fā)銅 P :22cu R I p =發(fā)銅 被測電動機的輸出功率:12損 發(fā)銅 發(fā) +p p P P = 被測電動機的輸入功率:111U I P =被測電動機的輸出轉矩(T 2 :nP P T 260222=(N ·m 被測電動機的效率 為;%10012=P P 把整理的數(shù)據(jù)填入表 2中。2、按測試和計算數(shù)據(jù)畫出并勵直流電動機的工作特性曲 線。 畫出轉速特性曲線: (1I f n = 畫出轉矩特性曲線: (12I f T =畫出效率特性曲線: (1I f =3、計算被測并勵直流電動機的轉速變化

19、率,即N Nn nn n -=0表 2 實驗整理數(shù)據(jù) 實驗二 直流發(fā)電機實驗一、實驗目的1、掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機的各種運行特性,并根據(jù)所測 得的運行特性評定該被試電機的有關性能。2、通過實驗觀察并勵發(fā)電機的自勵過程和自勵條件。 二、實驗要點1、什么是發(fā)電機的運行特性?在求取直流發(fā)電機的特性曲線時, 哪些物理量應保持不變,哪些物理量應測取。2、做空載特性實驗時,勵磁電流為什么必須保持單方向調節(jié)? 3、并勵發(fā)電機自勵的條件有哪些?發(fā)電機不能自勵時應如何處 理?三、實驗項目1、他勵直流發(fā)電機空載特性測定 實驗圖如圖 1所示R 1 圖 1 他勵直流發(fā)電機空載特性試驗他勵直流發(fā)電機空載特性如下:

20、保持 N n n =1500/min,發(fā) 電機空載(即 I =0 ,測取 (00f I f E U =(即電流 A 2和電壓 V 2之間的函數(shù)關系 。操作步驟為:按照圖 1接好電路,把可調電阻 1R 和 f R 放置到最大位置,斷開開關 Q 2,檢查無誤后,按下起動 電源按鈕 Q , 起動電動機。 起動完畢后, 調節(jié)電動機電樞回路可變 電阻 1R 到最小,再調節(jié)電樞電源電壓,使電動機轉速達到額定值 N n n =。 合上開關 Q 2, 減小發(fā)電機勵磁回路電阻 f R , 使發(fā)電機空 載電壓 N U U 9. 00=(N U =220V ,記錄此點數(shù)據(jù) 0U 和 f I (發(fā)電機勵磁電流于實驗表

21、 1中,以后逐漸減小發(fā)電機勵磁電流 f I , 每減小一次均需記錄 0U 和 f I , 直到斷開開關 Q 2, f I =0, 共讀取 8組數(shù)據(jù), 在發(fā)電機額定電壓附近讀取數(shù)據(jù)應間隔小些。 在減小勵 磁電流 f I 過程中只能單方向調節(jié) (為什么? 。 當 f I =0時, 測得 的即為剩磁電壓。表 1 他勵發(fā)電機空載特性數(shù)據(jù) (N n n =1500r/min 2、觀察并勵直流發(fā)電機自勵觀察(1 實驗圖如圖 1,斷開發(fā)電機勵磁回路開關 Q 2,起動并勵電動機 并將轉速調節(jié)到發(fā)電機的額定轉速 N n n =1500r/min,觀察發(fā)電 機是否有剩磁電壓(看電壓表 V 2 ,如無剩磁電壓,則將

22、電動機停 止,把發(fā)電機勵磁回路開關 Q 2合上,對發(fā)電機進行充磁(此時勵 磁電源必要有電壓 。 (2 勵磁繞組聯(lián)接把圖 1發(fā)電機他勵勵磁回路改成并勵勵磁回路,如圖 2所示。R 1 圖 2 并勵發(fā)電機自勵實驗把可調電阻 f R 放置到最大位置,按下起動電源按鈕 Q ,起動電動 機并把轉速調節(jié)到發(fā)電機的額定轉速 N n n =1500r/min。調節(jié)發(fā) 電機勵磁回路可變電阻 f R 減小,觀察發(fā)電機電樞端電壓(看電壓 表 V 2 ,如果端電壓上升,表明發(fā)電機勵磁磁通與剩磁方向一致。 若端電壓下降表明發(fā)電機勵磁磁通與剩磁方向相反。此時應把電 動機停止下來, 斷開電源, 把發(fā)電機的勵磁連線 A 點和

23、B 點換向。 再按上面的實驗過程從新做一遍,這時發(fā)電機電樞輸出電壓應該 正常。3、他勵和并勵直流發(fā)電機的外特性測定 (1 他勵直流發(fā)電機外特性的測定接線圖如圖 3所示。 0.5AR 11圖 3 他勵直流發(fā)電機外特性測定實驗電路他 勵 直 流 發(fā) 電 機 外 特 性 為 :保 持 N n n =1500r/min、fN f I I =,測取 (I f U =(即電壓 V 2同 A 2之間的關系曲線。操 作步驟如下:a 調節(jié)電動機的轉速使電動機的轉速保持發(fā)電機的額定轉速 1500r/minb 調節(jié)發(fā)電機勵磁回路可調電阻 f R , 使其發(fā)電機的端電壓為N U U =220V。c 調節(jié)電阻 2R ,

24、逐步增大發(fā)電機負載,同時調節(jié)電動機電樞端電 壓,保持轉速不變。記錄 V 2同 A 2數(shù)據(jù)于表 2中,直到空載(即斷 開發(fā)電機負載開關 Q 1為止,共讀取 6組數(shù)據(jù)。表 2 他勵發(fā)電機外特性數(shù)據(jù) (2并勵直流發(fā)電機外特性的測定R 1 10.5A圖 4 并勵直流發(fā)電機外特性測定實驗電路并 勵 直 流 發(fā) 電 機 外 特 性 為 :保 持 N n n =1500r/min、 fN f R R =(把圖中 R f 調為零 ,測取 (I f U =(即電壓 V 2同 A 2之間的關系曲線 。接線如圖 4所示,調節(jié)電動機轉速,使之達到發(fā)電機的額定 轉速 N n n =1500r/min, 合上開關 Q 1

25、, 同時調節(jié)電動機電樞電壓, 以保持電動機轉速在 1500r/min不變,調節(jié)負載電阻 R 2 ,記錄 V 2同 A 2數(shù)據(jù)于表 3中, 直到空載 (即斷開發(fā)電機負載開關 Q 1 為止, 共讀取 6組數(shù)據(jù)表 3 并勵發(fā)電機外特性數(shù)據(jù) 五、實驗報告1、按空載試驗測定數(shù)據(jù),作出他勵直流發(fā)電機的空載特性曲線2、按負載試驗測定數(shù)據(jù),在同一坐標上,作出他勵和并勵直流發(fā) 電機的外特性,以資比較。實驗三 直流串勵電動機一、實驗目的1、用實驗方法測取串勵電動機工作特性和機械特性。2、了解串勵電動機起動、調速及改變轉向的方法。二、預習要點1、串勵電動機與并勵電動機的工作特性有何差異。串勵電動機的 轉速變化率是怎

26、樣定義的?2、串勵電動機的調速方法及其注意問題。三、實驗項目1、工作特性和機械特性在保持 U=UN 的條件下,測取 n 、 T 2、 =f(Ia以及 n=f(T2 。 實驗接線圖如圖 1所示。 圖 1 直流電動機機械特性測定實驗圖中校正直流測功機 MG 作為串勵直流電動機的負載,用于 測量電動機 M 的轉矩,兩者之間用連軸器直接聯(lián)接。由于串勵電動機不允許空載起動,因此校正直流測功機 MG 先加他勵電流 I f2為校正值,并接上一定的負載電阻 R 2,使電動機 在起動過程中帶上負載。調節(jié)直流直流串勵電動機 M 的電樞串聯(lián)起動電阻 R 1及磁場分路電阻 R f1到最大值, 打開磁場分路開關 S 1

27、, 合上控制屏上的電樞 電源開關,起動 M ,并觀察轉向是否正確。M 運轉后,調節(jié) R 1,同時調節(jié) MG 的負載電阻 R 2,控制屏上 的電樞電壓調節(jié)旋鈕,使 M 的電樞電壓 U 1=UN 、 I=1.2IN 。在保持 U 1=UN , I f2為校正值(<0.16A的條件下,逐漸減小 負載(即增大 R 2直至 n<1.4nN (n N =1400r/min為止,每次測取 I 、 n 、 I F ,共取 6組數(shù)據(jù),記錄于表 1中。若要在實驗中使串勵電動機 M 停機,須將電樞串聯(lián)起動電阻 R 1調回到最大值, 斷開控制屏上電樞電壓開關, 使 M 失電而停止。表 1 U 1=UN =

28、V I f2mA 2、人為機械特性保持 U=UN 和電樞回路串入電阻 R 1=常數(shù)的條件下,測取 n=f(T2 。實驗電路如圖 1,保持 MG 的他勵電流 I f2為校正值,調節(jié)負 載電阻 R 2。 斷開直流串勵電動機 M 的磁場分路開關 S 1, 調節(jié)電樞 串聯(lián)起動電阻 R 1到最大位置,起動 M ,并觀察轉向是否正確。 M 運轉后,調節(jié) R 1,同時調節(jié) MG 的負載電阻 R 2,控制屏上 的電樞電壓調節(jié)旋鈕,使 M 的電樞電壓 U 1=UN 、 I=IN 、轉速 n = 0.8n N 。保持此時的 R 1不變和 U 1=UN ,逐漸減小電動機的負載(即增 大 R 2直至 n<1.4

29、nN (n N =1400r/min為止,每次測取 U 1、 I 、 n 、 I F ,共取 6組數(shù)據(jù),記錄于表 2中。3、調速特性1電樞回路串電阻調速保持 U=UN 和 T 2=常值的條件下,測取 n=f(Ua 。實驗電路如圖 1,電動機電樞串電阻并帶負載起動后,將 R 1調至零, I f2調至校正值。調節(jié)電樞電壓和校正電機的負載電阻,使 U 1=UN 、 I I N ,記錄此時串勵電動機的 n 、 I 和電機 MG 的 I F 。在保持 U 1=UN 以及 T 2(即保持 I F 不變的條件下,逐漸增加 R 1的阻值,每次測量 n 、 I 、 U 2。共取 6組數(shù)據(jù),記錄于表 3中。 表

30、2 U 1=UN =V R 1= 常值 I f2mA 表 3 U 1=UN =V I f2mA I F 2磁場繞組并聯(lián)電阻調速保持 U=UN 、 T 2=常值及 R 1=0的條件下, n=f(If 。實驗電路如圖 1, 接通電源前, 打開開關 S 1, 將 R 1和 R f1調至 最大值。串勵電動機電樞串電阻并帶負載起動后,調節(jié) R 1至零,合上 開關 S 1。調節(jié)電樞電壓和負載,使 U =U N , T 2=0.8T N 。記錄此時 串勵電動機的 n 、 I 、 I f1和校正直流測功機電樞電流 I F 。在保持 U =U N 及 I F (即 T 2不變的條件下,逐漸減小 R f1的 阻值

31、,注意 R f1不能短接,直至 n<1.4nN 為止。每次測取 n 、 I 、 I f1, 共取數(shù)據(jù) 5組,記錄于表 4中。表 4 U =U N V I f2mA I F A 五、實驗報告1、繪出直流串勵電動機的工作特性曲線 n 、 T 2、 =f (Ia 。2、在同一張坐標紙上繪出串勵電動機的自然和人為機械特性。3、繪出串勵電動機恒轉矩兩種調速的特性曲線。試分析在 U =U N 和 T 2不變條件下調速時電樞電流變化規(guī)律。 比較兩種調速方法 的優(yōu)缺點。實驗四 單相變壓器實驗一、實驗目的1、通過空載試驗和短路試驗確定單相變壓器的參數(shù)2、通過負載試驗測定單相變壓器運行特性二、實驗要點1、在

32、變壓器空載和短路試驗中,各種儀表怎樣連接,才能使測量 誤差最小?2、如何用試驗方法測定變壓器的鐵耗及銅耗?3、變壓器空載及短路試驗時應注意哪些問題?一般電源應接在低 壓邊還是高壓邊合適?三、實驗內容1、測定電壓比接線圖如實驗圖 1所示。 圖 1 單相變壓器變比試驗從控制屏上調壓器的輸出相電壓接線到單相變壓器的低壓線 圈。高壓線圈開路,閉合電源開關 Q ,將低壓線圈外施電壓調至 50%額定電壓左右,測量電壓線圈電壓及高壓線圈電壓,對應不 同的輸入電壓共讀取 5組數(shù)據(jù),記錄于實驗表 3-1中。2、空載試驗變壓器的鐵耗與電源的頻率及波形有關,試驗電源的頻率應 接近被試變壓器的額定頻率(允許偏差不超過

33、±1% ,其波形應 是正弦波。接線圖如實驗圖 2所示。 圖 2 單相變壓器空載試驗在變壓器低壓側施加電壓,即在低壓繞組上施加電壓,高壓 繞組開路。變壓器空載電流 N I I %10%5. 2(0 ,依此選擇電流 表及功率表的電流量程(功率表不用選擇量程 。變壓器空載運行 時功率因數(shù)甚低,一般在 0.2以下。實驗表 1 變比及空載實驗數(shù)據(jù) 變壓器接通電源開關 Q 前(綠色按鈕 ,必須將調壓器(在控 制屏的左側方輸出電壓調至最小位置,以避免開關閉合時,電 流表、功率表電流線圈被沖擊電流所損壞。合上電源開關 Q 后, 調節(jié)調節(jié)變壓器一次側電壓至 N U 2. 1, 然后逐次降壓, 逐次測量

34、空載電壓 0U 、電流 0I 及損耗 0p (在數(shù)字功率因數(shù)表上讀取 ,在 N U 5. 02. 1(范圍內,讀取 67組,(包括 N U U 0點,在該點附 近測量點應較密一些 ,結果記錄于實驗表 1中。 3、短路試驗進行變壓器短路試驗時,高壓線圈接電源的相電壓,低壓線 圈接一電流表短路。如實驗圖 3所示。 圖 3 單相變壓器短路試驗 實驗表 2 短路試驗數(shù)據(jù) 短接線要接牢,其截面積應較大。變壓器短路電壓的數(shù)值約為 N U %10%5(,為了避免過大的短路電流,在接通電源前,必須將調壓器調至輸出電壓為最小的 位置, 然后閉合電源開關 Q , 逐漸緩慢地增加電壓使短路電流升到N I 1. 1(

35、在調節(jié)電壓時,一定要注意電流表的讀數(shù)不能超過要求的 范圍 。在 N I 5. 01. 1(范圍內,測量短路功率 K P (在數(shù)字功率因 數(shù)表上讀取 、 短路電壓 K U 及短路電流 K I 。 讀取數(shù)據(jù) 56組 (包 括 N K I I = , 記錄于實驗表 2。 本試驗應盡快進行, 因為變壓器繞 組很快就發(fā)熱,使繞組電阻增大,讀數(shù)將會發(fā)生偏差。 4、負載試驗接線圖如實驗圖 4所示。 Z F 6×90O 1.5A圖 4 單相變壓器負載試驗變壓器一次繞組(高壓側經(jīng)調壓器(在控制屏上 、開關 Q 接至電源, 負載為六個 1.5A , 90可變電阻串聯(lián) (1.5A , 6×90

36、。 先將負載電阻值調至最大, 然后閉合電源開關 Q , 調節(jié)調壓器輸出 電壓為 V U U N 22011=,減小負載電阻,即增大負載電流,保持N U U 11=,在負載電流從零(02=I , 202U U =至額定值范圍 內(0A 0.63A ,測量負載電流 2I 和二次側電壓 2U ,每改變一次 負載電阻,將 2I 和 2U 數(shù)值記錄于實驗表 3中,共讀取數(shù)據(jù) 56組(包括 N I I 22=點 。實驗表 3 負載試驗數(shù)據(jù)(N U U 11= 若需要進行非純電阻而功率因數(shù)一定的負載實驗,實驗方法 和線路與純電阻負載時相同,此時二次側需要一個可變電抗器, 與負載電阻并聯(lián)或串聯(lián)組成感性負載。

37、四、實驗報告 1、計算變比根據(jù)測變比試驗的幾組數(shù)據(jù),分別計算電壓比,取其平均值 作為受試驗變壓器的電壓比。2、根據(jù)空載試驗所測得的數(shù)據(jù)求下列曲線及參數(shù) (1畫空載特性曲線(00U f I = (00U f p = (2計算變壓器的勵磁參數(shù)從空載特性曲線 (00U f I =及 (00U f p =上查出額定電壓N U 1時的 0I 及 0p ,由此計算勵磁參數(shù)。變壓器空載時, 從電源吸取的功率 0p 為變壓器的鐵耗 Fe p 及空 載銅耗 Cu p ,由于空載銅耗很小,可以忽略不計,故 0p p Fe =,于 是勵磁參數(shù)為01'I U Z m =200' I p r m =2&

38、#39; 2' ' m m m r Z X -=因空載試驗在低壓側進行,折合到高壓側'2mm r K r =' 2m m X K X = ' 2mm Z K Z = 3、根據(jù)短路試驗所測得的數(shù)據(jù)下列曲線及參數(shù)(1畫短路特性曲線(K K U f I = (K K U f p =(2計算短路參數(shù)從短路特性曲線上查得短路電流等于額定電流 N K I I =時的短 路電壓 K U 和短路損耗 K p ,計算短路參數(shù)。K KK I U Z =KKK I p r =22K k K r Z X -=4、根據(jù)負載試驗數(shù)據(jù),作純電阻負載下受試變壓器的外特性N U U 11

39、= 1c o s =(22I f U = 5、根據(jù)實驗數(shù)據(jù),計算變壓器運行性能(1計算額定負載功率因數(shù)為 1時,受試變壓器的電壓變化率 U 及效率 。(2計算功率因數(shù)為 1時,受試變壓器的效率特性 (2P f =。實驗五 三相變壓器實驗一、實驗目的1、通過空載和短路實驗,測定三相變壓器的變比和參數(shù) 2、通過負載實驗,測定三相變壓器的運行特性 二、預習要點1、如何用兩個功率表測定三相功率,空載和短路實驗應如何合理 布置儀表。2、三相心式變壓器的的三相空載電流是否對稱,為什么? 3、如何測定三相變壓器的鐵耗和銅耗。4、變壓器空載和短路實驗時應注意哪些問題?一般電源應加在哪 一方比較合適? 三、實驗

40、項目 1、測定變比 三相變壓器圖 1 三相變壓器變比實驗接線圖實驗線路如圖 1所示。低壓線圈接電源,高壓線圈開路。將 三相交流電源調到電壓為零的位置。開啟控制屏上電源總開關, 按下“開”按鈕,電源接通后,調節(jié)外施電壓 U=0.5UN =27.5V。 測取高、低壓線圈的線電壓 U AB 、 U BC 、 U CA 、 U ab 、 U bc 、 U ca ,記 錄于表 1中。 計算:變比 K :ab ABAB U U K =bc BC BC U U K = caCA CA U U K =表 1 三相變壓器變比實驗數(shù)據(jù)(U=0.5UN =27.5V 平均變比:(31CA BC AB K K K K

41、 +=2、空載實驗測取空載特性 (00L L I f U =, (00L U f P =, (cos 00L U f =。 圖 2 三相變壓器空載實驗接線圖實驗線路如圖 2所示。低壓線圈接電源,高壓線圈開路。將 三相交流電源調到電壓為零的位置。開啟控制屏上電源總開關, 按下“開”按鈕,電源接通后,調節(jié)外施電壓,使 U 0L =1.2UN 。逐次降低電源電壓,在(1.20.2 U N 范圍內,測取變壓器三 相線電壓、線電流和功率。測取數(shù)據(jù)時,在 U 0=U N 的點必測,且 在其附近多測幾組。共取 8組數(shù)據(jù)記錄于表 2中。表 2 三相變壓器空載實驗數(shù)據(jù) 3、短路實驗測取短路特性 (KL KL I

42、 f U =, (KL K I f P =, (cos KL K I f = 圖 3 三相變壓器短路實驗接線圖實驗接線如圖 3所示,變壓器高壓線圈接電源,低壓線圈直 接短路。將三相交流電源調到電壓為零的位置。開啟控制屏上電源總 開關,按下“開”按鈕,電源接通后,緩慢調節(jié)電源電壓,使變壓器短路電流 I KL =1.1IN 。逐次降低電源電壓,在 1.10.2IN 的范圍內,測取變壓器的三 相輸入電壓、電流及功率。測取數(shù)據(jù)時,其中 I KL =IN 點必測,共 取數(shù)據(jù) 5組,記錄于表 3中。(做該實驗時,操作要快,否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化 表 3 三相變壓器短路實驗數(shù)據(jù) 4、純電阻負載實驗保持

43、N U U =1, 1cos 2=的條件下,測取 (22I f U = 實驗接線如圖 4所示。變壓器高壓線圈接電源,低壓線圈經(jīng) 開關 S 接到負載電阻。將開關 S 斷開,負載電阻阻值調至最大, 三相交流電源調到電壓為零的位置。開啟控制屏上電源總開關, 按下“開”按鈕,電源接通后,調節(jié)電源電壓,使變壓器短路電 流 U 1=U N 。在保持 U 1=U 1N 的條件下,合上開關 S ,逐漸增加負載電流, 從空載到額定負載范圍內,測取三相變壓器輸出線電壓和相電流。測取數(shù)據(jù)時,其中 I 2=0和 I 2=I N 兩點必測,共取 8組數(shù)據(jù)記 錄于表 4中 三相變壓器0.5A 圖 4 三相變壓器負載實驗接

44、線圖表 4 三相變壓器負載實驗數(shù)據(jù) 四、實驗報告1、計算變壓器的變比根據(jù)實驗數(shù)據(jù),計算各線電壓之比,然后取其平均值作為變 壓器的變比。ab ABAB U U K =bc BC BC U U K = caCA CA U U K = 2、根據(jù)空載實驗數(shù)據(jù)作空載特性曲線并計算激磁參數(shù)(1繪出空載特性曲線 U 0L =f(I0L , P 0=f(U0L , COS 0=f(U0L 表 2中30cabc ab L U U U U +=30cb a L I I I I +=02010P P P +=LL I U P 0000cos =(2計算激磁參數(shù)從空載特性曲線查出對應于 U 0L =U N 時的 I

45、0L 和 P 0值, 并由下 式求取激磁參數(shù)。2003I P r m =LL m I U I U Z 00003=22m m m r Z X -=式中 300L U U =, L I I 00=, 0P 變壓器空載相電壓, 相電流,三相空載功率。3、繪出短路特性曲線和計算短路參數(shù)(1繪出短路特性曲線 U KL =f(IKL , P K =f(IKL , COS K =f(IKL 式中3CABC AB KL U U U U +=3CKBK AK KL I I I I +=21K K K P P P += KLKL K K I U P 3cos =(2計算短路參數(shù)從短路特性曲線查出對應于 IKL=

46、IN時的 UKL 和 PK 值,并 由下式算出短路參數(shù)2' 3K KK I P r =KLKL K K KI U I U Z ' =2' 2' ' K K K r Z X -=式中 KL K U U =, KL K I I =, K P 短路時的相電壓,相電流,三相空載功率。折算到低壓方2' KZ Z K K =2' Kr r KK =2' KX X KK =4、根據(jù)空載和短路實驗測定的參數(shù),繪出被試變壓器的“ T ”型 等效電路。5、變壓器的電壓變化率(1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出 COS 0=1時的特性曲線 U 2=f (I 2 ,由

47、特性曲線計算出 I 2=I 2N 時的電壓變化率%10020220-=U U U u(2根據(jù)實驗求出的參數(shù),算出 I 2=I N , COS 2=1時的電壓變 化率sin cos (22KX Kr u u u +=6、繪出被試變壓器的效率特性曲線(1用間接法算出在 COS 2=0.8時,不同負載電流時變壓器效 率,記錄于表 5中表 5 COS 2=0.8 P 0= W P KN = W %100 cos 1(2*202*22*20+-=KNNKNP I P P I P I P 式中 I *2P N cos 2=P2P N 為變壓器的額定容量P KN 為變壓器 I KL =IN 時的短路損耗 P

48、 0為變壓器的 U 0L =UN 時的空載損耗 (2計算被測變壓器 =max 時的負載系數(shù) m 。KNm P P 0=實驗六 三相異步電動機試驗一、實驗目的1、熟悉三相異步電動機的起動方法2、掌握三相異步電動機的參數(shù)及工作特性的測定方法二、實驗要點1、 復習三相異步電動機的各種起動方法2、 如何進行三相異步電動機的空載試驗和短路試驗?如何用空 載試驗和短路試驗數(shù)據(jù)求取三相異步電動機的勵磁參數(shù)和短路參 數(shù)。3、 如何從負載試驗求取三相異步電動機的工作特性。三、實驗項目1、 練習三相繞線轉子異步電動機的起動(1 觀察繞線轉子三相異步電動機結構,了解集電環(huán)的短路裝 置及操作方法。(2 實驗接線圖如圖

49、 1所示。 三相繞線式轉 子異步電動機 定子線圈 電阻箱圖 1 三相繞線轉子異步電動機起動調壓器的三相輸入電源 U 、 V 、 W 分別連接到繞線轉子電動機 的 A 、 B 、 C 接線端,把 X 、 Y 、 Z 。 N 端分別用導線聯(lián)接電動機起 動電阻箱, 合上電源開關 Q , 調節(jié)電動機起動電阻箱的阻值, 電動機開始運行。2、 鼠籠三相異步電動機的起動(1三相鼠籠式異步電動機星形連接的直接起動實驗接線圖如圖 2所示。 圖 2 三相鼠籠式異步電動機星形連接的直接起動三相電源分別連接到三相鼠籠式異步電動機的 A 、 B 、 C 接線 端,把 X 、 Y 、 Z 端用導線短接起來,用導線短路三相

50、繞線轉子繞 組回路, 合上電源開關 Q , 電動機開始起動, 注意起動時電流的情 況。(2三相鼠籠式異步電動機三角形連接的直接起動實驗接線圖如圖 3所示。 圖 3 三相鼠籠式異步電動機三角形連接的直接起動三相電源分別連接到三相鼠籠式異步電動機的 A 、 B 、 C 接 線端,把電動機的 A 端和 Z 端、 B 端和 X 端、 C 端和 Y 端分別用導線短接起來。 合上電源開關 Q , 電動機開始起動, 注意起動時電 流的情況。(3 三相鼠籠式異步電動機星形三角形起動實驗接線圖如圖 4所示。三角形起動 星形起動 圖 4 三相鼠籠異步電動機星形三角形起動S 為二位三刀開關, 在控制屏上。 把 S

51、開關放置在電動機為 星形連接的位置。在合上電源開關 Q 前,要認真做好線路的檢查, 連接線有錯時,會出現(xiàn)很大的短路電流(最好讓實驗指導教師幫 助檢查 , 在確認線路無誤后, 合上電源開關 Q , 電動機開始起動, 注意起動時電流的情況。在電動機的轉速穩(wěn)定后,把 S 開關扳到 相反位置,此時電動機在三角形連接方式下穩(wěn)定運行,這樣就完 成了電動機的星形三角形起動。觀察在星形和三角形連接時 電流表的指示有什么不同?3、鼠籠三相異步電動機的參數(shù)測定(1 測量定子繞組冷態(tài)電阻用萬用表測量電動機定子繞組的電阻,注意萬用表的相量量程。 (2 空載試驗按實驗圖 5進行接線。三相異步電動機接為星形。將調壓器輸出

52、電壓調至零位,合 上電壓開關 Q , 逐漸升高電壓以起動電動機。 保持電動機在額定電 壓下空載運轉數(shù)分鐘,待機械摩擦穩(wěn)定后,再進行試驗。調節(jié)調 壓器的輸出電壓, 使電動機定子繞組的外施電壓升高到 N U 2. 1, 由N U 2. 1開始逐漸減小, 則電動機電流相應減小, 直到轉差率顯著增 圖 5 三相異步電動機空載試驗大(即電動機轉速明顯減小 ,定子電流開始回升(或基本不變 為止,每次讀取三相空載電壓、三相空載電流及瓦特表的功率、 功率因數(shù)(在數(shù)字功率因數(shù)表上讀取 ,共讀取數(shù)據(jù) 8組,注意在NU 附近應多測幾點,記錄在實驗表 1中。實驗表 1 空載試驗數(shù)據(jù) (3短路試驗接線圖與圖 5空載試驗

53、接線圖相同。該試驗必須在指導教師 的指導下進行。 將調壓器輸出電壓調至零位, 合上電壓開關 Q , 逐 漸升高電壓以起動電動機。用手抓緊電動機的轉軸,讓電動機不 能轉動,逐漸升高施加到電動機定子繞組上的電壓,直至電動機 定子繞組電流為 N I 2. 1(調整電壓時一定要慢,同時手要用力才能 不讓電動機轉動, 如果手保持不了電動機靜止, 要盡快調低電壓 。 讀取此時三相線電壓、三相線電流及兩只功率表的功率、功率因 數(shù)。讀取后,立即降低外施電壓。在降低電動機外施電壓直至電 動機定子繞組電流降為 N I 3. 0過程中讀取 5組數(shù)據(jù), 記錄于實驗表 2中。 (在做該實驗時,同組的人員要相互配合好,做

54、到記錄數(shù)據(jù) 快速,盡快做完該實驗,否則因為電動機的電流較大,定子繞組 將過熱,同時,用手抓住轉子的人將很困難實驗表 2 短路試驗數(shù)據(jù) 4、三相異步電動機工作特性測定在本實驗中,用直流發(fā)電機作為三相異步電動機的負載。三 相異步電動機的工作特性直接從負載實驗中測定,負載試驗接線 圖如同 5。試驗步驟如下:合上電源開關,起動電動機;調節(jié)調壓 器的輸出電壓,保持電動機的端電 N U U 1,改變發(fā)電機負載電阻 R 的大小,測定各相的電流、電壓及功率共 6組記于表 3中 圖 5 三相異步電動機負載試驗實驗表 3 負載特性數(shù)據(jù) 四、實驗報告1、作空載特性曲線10I 、 (110u f p =,和短路特性曲

55、線 K I 1、 (11K K u f p =。 2、由空載及短路 1實驗數(shù)據(jù), 計算電動機勵磁參數(shù) m r 、 m x 、 m z 及短路參數(shù) ' 21r r r K +=, '21x x x K +=,并繪出受試電動機的等效 電路。3、確定機械損耗及鐵耗, 作曲線 (32012100' 0U f r I p p =-=,如試驗 圖 6所示, 延長曲線交于綜軸 K 點, 過 K 點作橫軸平行線, 由 此可得 01U U =時的機械損耗 p 和鐵耗 Fe p 。 p o2Nu 20u圖 6 從空載損耗中分離出機械損耗和鐵耗4、根據(jù)負載試驗數(shù)據(jù),計算受試電動機的工作特性,將試驗數(shù)據(jù) 及計算數(shù)據(jù)填入試驗表 4中。 I+=P P P 1(311W V U I I I I +=2111cos I U P =602n= %00n n n s -=%21P P = =22T P按實驗表 4中數(shù)據(jù), 繪制受試電動機的工作特性曲線:1P 、1I 、 1cos 、 2T 、 s 、 (2P f =。實驗表 4 工作特性數(shù)據(jù) 實驗七 單相電阻起