電機及拖動實驗指導書2016.3

1、電機及拖動實驗指導書2014年10月一、電機實驗守則1、嚴格遵守實驗室各項規(guī)章制度和操作規(guī)程，注意安全。2、 任何情況下，人身不可接觸帶電導線，接線和改接線時，都必須在切斷電源的情況下進行，不得帶電操作。3、實驗課前要根據(jù)教師要求，認真閱讀實驗指導書，復習有關基礎理論寫明確實驗目的、方法和步驟以及制作必要的數(shù)據(jù)表格。4、實驗時，注意衣服、圍巾、發(fā)辮及導線要遠離電機的旋轉部分；不準用手和腳去促使電機的起動或停轉。5、學生獨立完成接線或改接線后，經(jīng)指導教師檢查允許，然后招呼全組同學引起注意，方可合閘通電，起動電機。6、實驗過程中，如發(fā)生事故和出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應立即切斷電源，保持現(xiàn)場，并報告指導教師，

2、待查明原因后，方可繼續(xù)實驗。7、電機起動時，應將電流表及功率表電流線圈從線路中拆離，或經(jīng)并聯(lián)開關短路。8、總電源應由實驗室人員掌握，學生不得亂動。合總電源時，應通知全體實驗人員。   二、 實驗的基本要求 電力拖動實驗課是理論與實踐結合的重要環(huán)節(jié)。目的在于通過實驗，使學生加深理解電機的原理、結構、特性及其運行性能等的實驗，掌握基本的實驗方法和操作技能，逐步培養(yǎng)學生學會運用科學的實驗方法，來研究、探索自然規(guī)律的能力，以及與其他實驗人員一起在一道工作中，互相尊重，密切配合的協(xié)作精神。為使學生能夠安全、順利完成每個實驗，學生必須按下列要求進行實驗。 一、實驗前的預習 為

3、避免實驗中的盲目性，實驗前應復習教科書有關章節(jié)，認真研讀實驗指導書,了解實驗目的、項目、方法與步驟，明確實驗過程中應注意的問題(有些內容可到實驗室對照實驗預習，如熟悉組件的編號，使用及其規(guī)定值等)，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)指導教師檢查認為確實作好了實驗前的準備，方可開始作實驗。 認真作好實驗前的準備工作，對于培養(yǎng)同學獨立工作能力，提高實驗質量和保護實驗設備都是很重要的。二、實驗的進行過程 每次實驗都以小組為單位進行,每組由34人組成，并推選小組長，小組長在每次實驗中可輪流擔任。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)等工作每人應有明確的分工，以保證實

4、驗操作協(xié)調，記錄數(shù)據(jù)準確可靠。 1、正確接線，力求簡明 根據(jù)實驗線路圖及所選組件、儀表、按圖接線，線路力求簡單明了，按接線原則是先接串聯(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，接線要牢固，以防震動脫落或接觸不良。2、熟悉儀表，起動電機 在正式實驗開始之前，先熟悉儀表刻度，并記下倍率，然后按一定規(guī)范起動電機，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。 3、按照實驗步驟，測取所需數(shù)據(jù) 預習時對電機的試驗方法和實驗步驟要給以重視。實驗中測量什么數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的大小、保持什么條件下、數(shù)據(jù)的大致

5、趨勢等作到心中有數(shù)。正式實驗時,根據(jù)實驗步驟逐次測取數(shù)據(jù)，由組長指揮，各種數(shù)據(jù)同時讀取，以減小誤差。 4、提交實驗數(shù)據(jù)，整理實驗設備 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用的組件、導線及儀器等物品整理好。三、認真編寫、按時提交實驗報告 實驗報告是根據(jù)實測數(shù)據(jù)和在實驗中觀察和發(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、學號、姓名、實驗日期、室溫。 2) 列出實驗中所用組件的名稱及編號，電機銘牌數(shù)據(jù)(PN、UN、IN、nN）等。 3) 列出實驗項目

6、并繪出實驗時所用的線路圖，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。實驗一 他勵直流電動機一實驗目的1掌握用實驗方法測取他勵直流電動機的工作特性和機械特性。2掌握直流他勵電動機的調速方法。二預習要點1什么是直

7、流電動機的工作特性和機械特性？2直流電動機起動時，勵磁電源和電樞電源應如何調節(jié)？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？3直流電動機調速及改變轉向的方法。三實驗項目1工作特性和機械特性保持U=UN 和If =IfN 不變，測取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。2調速特性（1）改變電樞電壓調速保持U=UN 、If=IfN =常數(shù)，T2 =常數(shù)，測取n=f(Ua)。（2）改變勵磁電流調速保持U=UN，T2 =常數(shù)，R1 =0，測取n=f(If)。四實驗方法1他勵電動機的工作特性和機械特性。實驗線路如圖1-1所示。U1、U2、：分別為直流電動機電樞電源、直流電動機勵磁電源。m

8、A、A、V2：直流毫安、電流、電壓表G：渦流測功機，測功機加載控制位于NMEL-13A，由”轉速/轉矩設定”電位器進行調節(jié)。a實驗開始時，將NMEL-13A“轉速控制”和“轉矩控制”選擇開關撥向“轉矩控制”，”轉速/轉矩設定”電位器逆時針旋到底。（1）按圖1-1接線，檢查M、G之間是否用聯(lián)軸器聯(lián)接好，電機導軌和NMEL-13A的連接線是否接好，電動機勵磁回路接線是否牢靠，儀表的量程，極性是否正確選擇。（2）將直流電動機電樞電樞電壓源調至最小，勵磁電源調至最大。（3）合上控制屏的漏電保護器，按次序按下綠色“閉合”按鈕開關，打開勵磁電源船形開關和直流電機電樞電源船形開關，此時，電動機電樞電源的綠色

9、工作發(fā)光二極管亮，指示直流電壓已建立，旋轉電壓調節(jié)電位器，使電動機電樞電源輸出220V電壓。（4）從數(shù)字轉速表上觀察電機旋轉方向，若電機反轉，可先停機，將電樞或勵磁兩端接線對調，重新起動，則電機轉向應符合正向旋轉的要求。b直流電機正常起動后，調節(jié)直流電動機電樞電源的輸出至220V，再分別調節(jié)直流電動機勵磁電源和“轉速/轉矩設定”電位器，使電動機達到額定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此時直流電機的勵磁電流If=IfN（額定勵磁電流），記錄IfN= A。c保持U=UN，If=IfN不變的條件下，逐次減小電動機的負載，即逆時針調節(jié)”轉速/轉矩設定”電位器，測取電動

10、機電樞電流Ia、轉速n和轉矩T2，共取數(shù)據(jù)7-8組填入表1-1中。表1-1 U=UN=220V If=IfN= A 實驗數(shù)據(jù)Ia（A）n（r/min）T2（N.m）計算數(shù)據(jù)P2（w）P1（w）（%）2調速特性（1）改變電樞端電壓的調速實驗線路如圖1-1所示。a按上述方法起動直流電機后，同時調節(jié)”轉速/轉矩設定”電位器，電樞電壓和直流電動機勵磁電源，使電動機的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，記錄此時的T2= N.m。b保持T2不變，If=IfN不變，降低電樞兩端的電壓Ua，每次測取電動機的端電壓Ua，轉速n和電樞電流Ia，共取7-8組數(shù)據(jù)填入表1-2中。表1-2 If=IfN= A,T

11、2= N.mUa（V）n（r/min）Ia（A）（2）改變勵磁電流的調速a按上述方法起動直流電機后，將直流電動機勵磁電流調至最大，調節(jié)直流電動機電樞電源為220V，調節(jié)”轉速/轉矩設定”電位器，使電動機的U=UN，Ia=0.5IN，記錄此時的T2= N.mb保持T2和U=UN不變，逐次減小直流電動機勵磁電流，直至n=1.3nN，每次測取電動機的n、If和Ia，共取7-8組數(shù)據(jù)填寫入表1-3中。表1-3 U=UN=220V，T2= N.mn（r/min）If（A）Ia（A）五實驗報告1由表1-1計算出 P2和，并繪出n、T2、=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線。電動機輸出功率P2=0.105

12、nT2式中輸出轉矩T2 的單位為N·m，轉速n的單位為rmin。電動機輸入功率P1=UI電動機效率=×100電動機輸入電流I =Ia +IfN2繪出他勵電動機調速特性曲線n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒轉矩負載時兩種調速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調速方法的優(yōu)缺點。實驗二 直流發(fā)電機一實驗目的1掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機的運行特性，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。二預習要點1什么是發(fā)電機的運行特性？對于不同的特性曲線，在實驗中哪些物理量應保持不變，而哪些物理量應測取。2做空載試驗時，勵磁電流為什么必須單方

13、向調節(jié)？3并勵發(fā)電機的自勵條件有哪些？當發(fā)電機不能自勵時應如何處理？三實驗項目1他勵發(fā)電機（1）空載特性：保持n=nN，使I=0，測取Uo=f(If)。（2）外特性：保持n=nN，使If =IfN，測取U=f(I)。（3）調節(jié)特性：保持n=nN，使U=UN，測取If =f(I)。2并勵發(fā)電機（1）觀察自勵過程（2）測外特性：保持n=nN，使Rf2 =常數(shù),測取U=f(I)。四實驗說明及操作步驟1他勵發(fā)電機。按圖2-1接線G：直流發(fā)電機M01，PN=100W，UN=200V，IN=0.5A，NN=1600r/minM：直流電動機M03，按他勵接法S：雙刀雙擲開關，位于NMEL-05R：發(fā)電機負載

14、電阻，位于NMEL-03/4中R1。mA1：毫安表，位于直流電動機勵磁電源上。U1、U2、U3：分別為直流電動機電樞電源、直流電動機勵磁電源和直流發(fā)電機勵磁電源。將NMEL-18/3中紐子開關撥向直流發(fā)電機勵磁。V2、mA2、A：分別為直流電壓表（量程為300V檔），直流毫安表（量程為200mA檔），直流安倍表（量程為2A檔）。（1）空載特性a斷開直流發(fā)電機負載開關S，調節(jié)直流電動機電樞電源至最小，直流電動機勵磁電流最大，注意選擇各儀表的量程。b 合上控制屏的漏電保護器，按次序按下綠色“閉合”按鈕開關，依次合上直流電動機勵磁電源船形開關和電樞電源船形開關，此時，電動機電樞電源的綠色工作發(fā)光二極

15、管亮，指示直流電壓已建立，旋轉電樞電源的電壓調節(jié)電位器，使電動機旋轉。c從數(shù)字轉速表上觀察電機旋轉方向，若電機反轉，可先停機，將電樞或勵磁兩端接線對調，重新起動，則電機轉向應符合正向旋轉的要求。d調節(jié)電動機電樞電源至220V，再調節(jié)電動機勵磁電流，使電動機（發(fā)電機）轉速達到1600r/min（額定值），并在以后整個實驗過程中始終保持此額定轉速不變。e調節(jié)發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電機空載電壓達UO=1.2UN（240V）為止。f在保持電機額定轉速（1600r/min）條件下，從UO=1.2UN開始，單方向調節(jié)直流發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電機勵磁電流逐次減小，直至If2=0。每次測取發(fā)電機的空載電壓UO和

16、勵磁電流If2，只取7-8組數(shù)據(jù)，填入表2-1中，其中UO=UN和If2=0兩點必測，并在UO=UN附近測點應較密。表2-1 n=nN=1600r/minUO（V）If2（A）（2）外特性a在空載實驗后，把發(fā)電機負載電阻R調到最大值，合上負載開關S。b同時調節(jié)電動機勵磁電流，發(fā)電機勵磁電流和負載電阻R，使發(fā)電機的n=nN，U=UN（200V），I=IN（0.5A），該點為發(fā)電機的額定運行點，其勵磁電流稱為額定勵磁電流If2N= A.c在保持n=nN和If2=If2N不變的條件下，逐漸增加負載電阻，即減少發(fā)電機負載電流，在額定負載到空載運行點范圍內，每次測取發(fā)電機的電壓U和電流I，直到空載（斷開

17、開關S），共取6-7組數(shù)據(jù)，填入表2-2中。其中額定和空載兩點必測。表2-2 n=nN=1600r/min If2=If2NU（V）I（A）（3）調整特性a斷開發(fā)電機負載開關S，調節(jié)發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電機空載電壓達額定值（UN=200V）。b在保持發(fā)電機n=nN條件下，合上負載開關S，調節(jié)負載電阻R，逐次增加發(fā)電機輸出電流I，同時相應調節(jié)發(fā)電機勵磁電流If2，使發(fā)電機端電壓保持額定值U=UN，從發(fā)電機的空載至額定負載范圍內每次測取發(fā)電機的輸出電流I和勵磁電流If2，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表2-3中。表2-3 n=nN=1600r/min,U=UN=200VI（A）If2（A）2并勵直流發(fā)電機（

18、1）觀察自勵過程a斷開主控制屏電源開關，即按下紅色按鈕。按圖2-1接線。mA1：直流毫安表，位于直流電動機勵磁電源上。mA2、A：直流毫安表、電流表。Rf：NMEL-03/4中R2的兩只電阻相串聯(lián)，并調至最大。R：采用NMEL-03/4中R1。S1、S2：位于NMEL-05V1、V2：直流電壓表。M：直流電動機M03G：直流發(fā)電機M01b斷開S1、S2，按前述方法（他勵發(fā)電機空載特性實驗b）起動電動機，調節(jié)電動機轉速，使發(fā)電機的轉速n=nN，用直流電壓表測量發(fā)電機是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，可將并勵繞組改接他勵進行充磁。c合上開關S1，逐漸減少Rf，觀察發(fā)電機樞兩端電壓，若電壓逐漸上升，說明

19、滿足自勵條件，如果不能自勵建壓，將勵磁回路的兩個端頭對調聯(lián)接即可。（2）外特性a在并勵發(fā)電機電壓建立后，調節(jié)負載電阻R到最大，合上負載開關S2，調節(jié)電動機的勵磁電源，發(fā)電機的磁場勵磁電源和負載電阻R，使發(fā)電機n=nN，U=UN，I=IN。b保證此時Rf的值和n=nN不變的條件下，逐步減小負載，直至I=0，從額定到負載運行范圍內，每次測取發(fā)電機的電壓U和電流I，共取6-7組數(shù)據(jù)，填入表2-4中，其中額定和空載兩點必測。表2-4 n=nN=1600r/min Rf2= AU（V）I（A）五注意事項起動直流電動機時，先把電樞電源調至最小，勵磁電源調至最大，起動完畢后，再調節(jié)電樞電源。六實驗報告1根據(jù)

20、空載實驗數(shù)據(jù)，作出他勵空載特性曲線2在同一張座標上繪出他勵、并勵發(fā)電機的兩條外特性曲線。分別算出兩種勵磁方式的電壓變化率：U=´100%并分析差異的原因。3繪出他勵發(fā)電機調整特性曲線，分析在發(fā)電機轉速不變的條件下，為什么負載增加時，要保持端電壓不變，必須增加勵磁電流的原因。實驗三 單相變壓器一實驗目的1通過空載和短路實驗測定變壓器的變比和參數(shù)。2通過負載實驗測取變壓器的運行特性。二預習要點1變壓器的空載和短路實驗有什么特點？實驗中電源電壓一般加在哪一方較合適？2在空載和短路實驗中，各種儀表應怎樣聯(lián)接才能使測量誤差最?。?如何用實驗方法測定變壓器的鐵耗及銅耗？ 三實驗項目1空載實驗 測

21、取空載特性U0=f(I0)，P0=f(U0)。2短路實驗 測取短路特性UK=f(IK)，PK=f(I)。3負載實驗 保持U1=U1N，=1的條件下，測取U2=f(I2)。 四實驗方法1空載實驗實驗線路如圖3-1。實驗時，變壓器低壓線圈2U1、2U2接電源，高壓線圈1U1、1U2開路。A、V1、V2分別為交流電流表、交流電壓表。其中用一只電壓表，交替觀察變壓器的原、副邊電壓讀數(shù)。W為功率表，需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯線。a未上主電源前，將調壓器旋鈕逆時針方向旋轉到底。并合理選擇各儀表量程。變壓器T U1N/U2N=220V/110V，I1N/I2N=0.4A/0.8A。b合上交流

22、電源總開關，即按下綠色“閉合”開關，順時針調節(jié)調壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2UN。c然后，逐次降低電源電壓，在1.20.5UN的范圍內；測取變壓器的U0、I0、P0，共取67組數(shù)據(jù)，記錄于表3-1中。其中U=UN的點必須測，并在該點附近測的點應密些。為了計算變壓器的變化，在UN以下測取原方電壓的同時測取副方電壓，填入表3-1中。e測量數(shù)據(jù)以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準備。表3-1序 號實 驗 數(shù) 據(jù)計算數(shù)據(jù)U0（V）I0（A）PO（W）U1U1。1U212345672短路實驗實驗線路如圖3-2。（每次改接線路時，都要關斷電源）實驗時，變壓器T的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短

23、路。A、V、W分別為交流電流表、電壓表、功率表，選擇方法同空載實驗。a未上主電源前，將調壓器調節(jié)旋鈕逆時針調到底。b合上交流電源綠色“閉合”開關，接通交流電源，逐次增加輸入電壓，直到短路電流等于1.1IN為止。在0.51.1IN范圍內測取變壓器的UK、IK、PK，共取67組數(shù)據(jù)記錄于表3-2中，其中IK=IN的點必測。并記錄實驗時周圍環(huán)境溫度（）。表3-2 室溫= OC序 號實 驗 數(shù) 據(jù)計算數(shù)據(jù)U（V）I（A）P（W）1234563負載實驗實驗線路如圖3-3所示。變壓器T低壓線圈接電源，高壓線圈經(jīng)過開關S1接到負載電阻RL上。RL選用NMEL-03/4的R1電阻。開關S1、采用NMEL-05

24、的雙刀雙擲開關，電壓表、電流表、功率表（含功率因數(shù)表）的選擇同空載實驗。a未上主電源前，將調壓器調節(jié)旋鈕逆時針調到底，S1斷開，負載電阻值調節(jié)到最大。b合上交流電源，逐漸升高電源電壓，使變壓器輸入電壓U1=UN=110V。c在保持U1=UN的條件下，合下開關S1，逐漸增加負載電流，即減小負載電阻RL的值，從空載到額定負載范圍內，測取變壓器的輸出電壓U2和電流I2。d測取數(shù)據(jù)時，I2=0和I2=I2N=0.8A必測，共取數(shù)據(jù)67組，記錄于表3-3中。表3-3 =1 U1=UN=110V序 號1234567U2（V）I2（A）五注意事項1在變壓器實驗中，應注意電壓表、電流表、功率表的合理布置。2短

25、路實驗操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。六實驗報告1計算變比由空載實驗測取變壓器的原、副方電壓的三組數(shù)據(jù)，分別計算出變比，然后取其平均值作為變壓器的變比K。K=U1u1.1U2U2u1.2u22繪出空載特性曲線和計算激磁參數(shù)（1）繪出空載特性曲線UO=f(IO)，PO=f(UO)，=f(UO)。式中：（2）計算激磁參數(shù)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UK=f(IK)、PK=f(IK)、=f(IK)。（2）計算短路參數(shù)。4利用空載和短路實驗測定的參數(shù)，畫出被試變壓器折算到低壓方的“”型等效電路。 實驗四 三相鼠籠異步電動機的工作特性一實驗目的1掌握三相異步電機的空載、堵

26、轉和負載試驗的方法。2用直接負載法測取三相鼠籠異步電動機的工作特性。3測定三相籠型異步電動機的參數(shù)。二預習要點1異步電動機的工作特性指哪些特性？2異步電動機的等效電路有哪些參數(shù)？它們的物理意義是什么？3工作特性和參數(shù)的測定方法。三實驗項目1空載試驗。2短路試驗。3負載試驗。四實驗方法及步驟1空載試驗測量電路如圖4-2所示。電機繞組為接法（UN=220V），且電機不與測功機同軸聯(lián)接，不帶測功機。a起動電壓前，把交流電壓調節(jié)旋鈕退至零位，然后接通電源，逐漸升高電壓，使電機起動旋轉，觀察電機旋轉方向。并使電機旋轉方向符合要求。（如電動機轉向不符合要求，則對調任意兩相電源。）b保持電動機在額定電壓下空載運行數(shù)分鐘，使機械損耗達到穩(wěn)定后再進行試驗。c調節(jié)電壓由1.2倍額定電壓開始逐漸降低電壓，直至電流或功率顯著增大為止。在這范圍內讀取空載電壓、空載電流、空載功率。d在測取空載實驗數(shù)據(jù)時，在額定電壓附近多測幾點，共取數(shù)據(jù)7-9組記錄于表4-2中。表4