電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

第1章直流電機(jī)

實(shí)驗(yàn)一認(rèn)識實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.學(xué)習(xí)電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求與安全操作注意事項(xiàng)。

2.認(rèn)識在直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)中所用的電機(jī)、儀表、變阻器等組件及使用方法。

3.熟悉他勵電動機(jī)（即并勵電動機(jī)按他勵方式）的接線、起動、改變電機(jī)方向與調(diào)速

的方法。

預(yù)習(xí)要點(diǎn)

1.如何正確選擇使用儀器儀表。特別是電壓表、電流表的量程。

2.直流他勵電動機(jī)起動時，為什么在電樞回路中需要串聯(lián)起動變阻器？不連接會產(chǎn)生

什么嚴(yán)重后果？

3.直流電動機(jī)起動時，勵磁回路連接的磁場變阻器應(yīng)調(diào)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(yán)重后果？

4.直流電動機(jī)調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向的方法。

三.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.了解MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺中的直流穩(wěn)壓電源、渦流測功機(jī)、變阻器、多

量程直流電壓表、電流表、毫安表及直流電動機(jī)的使用方法。

2.用伏安法測直流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)的電樞繞組的冷態(tài)電阻。

3.直流他勵電動機(jī)的起動，調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向。

四.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器

1.MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏（MEL-LMEL-HA、B）

2.電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量（MEL-13）或電機(jī)導(dǎo)軌及校正直流發(fā)電機(jī)

3.直流并勵電動機(jī)M03

4.220V直流可調(diào)穩(wěn)壓電源（位于實(shí)驗(yàn)臺主控制屏的下部）

5.電機(jī)起動箱（MEL-09）。

1

6.直流電壓、毫安、安培表（MEL-06）。

五.實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟

1.山實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員講解電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求，實(shí)驗(yàn)臺各面板的布置及使用方法，注意

事項(xiàng)。

2.在控制屏上按次序懸掛MEL-13、MEL-09組件，并檢查MEL-13和渦流測功機(jī)的連

接。

3.用伏安法測電樞的直流電阻，接線原理圖見圖1-1。

U：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

R：3000Q磁場調(diào)節(jié)電阻（MEL-09）

V：直流電壓表（MEL-06）

A：直流安培表（MEL-06）

M：直流電機(jī)電樞

（1）經(jīng)檢查接線無誤后，逆時針調(diào)節(jié)磁

圖1T測電樞繞組直流電阻接線圖

場調(diào)節(jié)電阻R使至最大。直流電壓表量程選為

300V檔，直流安培表量程選為2A檔。

（2）按順序按下主控制屏綠色“閉合”按鈕開關(guān)，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的船形開關(guān)以及

復(fù)位開關(guān)，建立直流電源，并調(diào)節(jié)直流電源至220V輸出。

調(diào)節(jié)R使電樞電流達(dá)到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，測量

無法進(jìn)行，如果此時電流太小，可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大的誤差），迅速測取電機(jī)電樞兩

端電壓UM和電流L。將電機(jī)轉(zhuǎn)子分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二周，同樣測取UM、&填

入表1-1O

（3）增大R（逆時針旋轉(zhuǎn)）使電流分別達(dá)到0.15A和0.1A,用上述方法測取六組數(shù)據(jù)，

填入表l-lo

取三次測量的平均值作為實(shí)際冷態(tài)電阻值Ra=￡f0竺二巴。

3

表1-1室溫℃

序號U（V）（）R（Q）Ra平均（Q）

MlaARaref（Q）

Rall

1Rai2Rai

Ral3

2Ra21Ra2

2

Ra22

Ra23

Ra31

3Ra32Ra3

Ra33

表中Ral=(Rall+Ral2+Ral3)B

Ra2=(Ra2l+Ra22+Ra23)B

Ra3=(Ra3l+Ra32+Ra33)/3

（4）計算基準(zhǔn)工作溫度時的電樞電阻

由實(shí)驗(yàn)測得電樞繞組電阻值，此值為實(shí)際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算

到基準(zhǔn)工作溫度時的電樞繞組電阻值：

式中Rael——換算到基準(zhǔn)工作溫度時電樞繞組電阻。（Q）

Ra——電樞繞組的實(shí)際冷態(tài)電阻。（Q）

0ref一基準(zhǔn)工作溫度，對于E級絕緣為75℃o

0a——實(shí)際冷態(tài)時電樞繞組的溫度。（℃）

4.直流儀表、轉(zhuǎn)速表和變阻器的選擇。

直流儀表、轉(zhuǎn)速表量程是根據(jù)電機(jī)的額定值和實(shí)驗(yàn)中可能達(dá)到的最大值來選擇，變阻

器根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)，并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。

（1）電壓量程的選擇

如測量電動機(jī)兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為300V量程檔。

（2）電流量程的選擇。

因?yàn)橹绷鞑铍妱訖C(jī)的額定電流為1.1A,測量電樞電流的電表可選用2A量程檔，額

定勵磁電流小于0.16A,測量勵磁電流的毫安表選用200mA量程檔。

（3）電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1600r/min,若采用指針表和測速發(fā)電機(jī)，則選用1800r/min量程

檔。若采用光電編碼器，則不需要量程選擇。

（4）變阻器的選擇

變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定。在本實(shí)

驗(yàn)中，電樞回路調(diào)節(jié)電阻選用NMEL-09組件的100Q/1.22A電阻，磁場回路調(diào)節(jié)選用

NMEL-09的3000Q/200mA可調(diào)電阻。

5.直流電動機(jī)的起動

R1：電樞調(diào)節(jié)電阻（NMEL-09）

3

Rf：磁場調(diào)節(jié)電阻（NMEL-09）

M：直流并勵電動機(jī)M03：

G：渦流測功機(jī)

Is：電流源,位于NMEL-13,

由“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器進(jìn)行調(diào)

節(jié)。實(shí)驗(yàn)開始時，將NMEL-13

“轉(zhuǎn)速控制"和''轉(zhuǎn)矩控制”

選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”,

“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針旋

到底。

U,：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

U2：直流電機(jī)勵磁電源

圖1-2直流他勵電動機(jī)接線圖V1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電

壓表

V2：直流電壓表，量程為300V檔，位于NMEL-06

A：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電流表

mA：毫安表，位于直流電機(jī)勵磁電源部。

（1）按圖1-2接線，檢查M、G之間是否用聯(lián)軸器聯(lián)接好，電機(jī)導(dǎo)軌和NMEL-13的

連接線是否接好，電動機(jī)勵磁回路接線是否牢靠，儀表的量程，極性是否正確選擇。

（2）將電機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻Ri調(diào)至最大，磁場調(diào)節(jié)電阻調(diào)至最小，轉(zhuǎn)矩設(shè)定電位器（位

于NMEL-13）逆時針調(diào)到底。

（3）開啟控制屏的總電源控制鑰匙開關(guān)至“開”位置，按次序按下綠色“閉合”按鈕

開關(guān)，打開勵磁電源船形開關(guān)和可調(diào)直流電源船形開關(guān)，按下復(fù)位按鈕，此時，直流電源

的綠色工作發(fā)光二極管亮，指示直流電壓已建立，旋轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)電位器，使可調(diào)直流穩(wěn)壓

電源輸出220V電壓。

（4）減小R1電阻至最小。

6.調(diào)節(jié)他勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。

（1）分別改變串入電動機(jī)M電樞回路的調(diào)節(jié)電阻R）和勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rf

（2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩設(shè)定電位器，注意轉(zhuǎn)矩不要超過l.lN.m,以上兩種情況可分別觀察轉(zhuǎn)

速變化情況

7.改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向

將電樞回路調(diào)節(jié)電阻Ri調(diào)至最大值，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針調(diào)到零，先斷開可調(diào)

4

直流電源的船形開關(guān)，再斷開勵磁電源的開關(guān)，使他勵電動機(jī)停機(jī)，將電樞或勵磁回路的

兩端接線對調(diào)后，再按前述起動電機(jī)，觀察電動機(jī)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)。

六.注意事項(xiàng)

1.直流他勵電動機(jī)起動時，須將勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf調(diào)到最小，先接通勵磁電源,

使勵磁電流最大，同時必須將電樞串聯(lián)起動電阻Ri調(diào)至最大，然后方可接通電源，使電動

機(jī)正常起動，起動后，將起動電阻Ri調(diào)至最小，使電機(jī)正常工作。

2.直流他勵電機(jī)停機(jī)時，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源。同時，必須將電

樞串聯(lián)電阻Ri調(diào)回最大值，勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf調(diào)到最小值，給下次起動作好準(zhǔn)備。

3.測量前注意儀表的量程及極性，接法。

七.實(shí)驗(yàn)報告

L畫出直流并勵電動機(jī)電樞串電阻起動的接線圖。說明電動機(jī)起動時，起動電阻比和

磁場調(diào)節(jié)電阻Rf應(yīng)調(diào)到什么位置？為什么？

2.增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，電機(jī)的轉(zhuǎn)速如何變化？增大勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻，轉(zhuǎn)速

又如何變化？

3.用什么方法可以改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向？

4.為什么要求直流并勵電動機(jī)磁場回路的接線要牢靠？

5

實(shí)驗(yàn)二直流發(fā)電機(jī)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握用實(shí)驗(yàn)方法測定直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性，并根據(jù)所測得的運(yùn)行特性評定該被試

電機(jī)的有關(guān)性能。

2.通過實(shí)驗(yàn)觀察并勵發(fā)電機(jī)的自勵過程和自勵條件。

預(yù)習(xí)要點(diǎn)

L什么是發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性？對于不同的特性曲線，在實(shí)驗(yàn)中哪些物理量應(yīng)保持不變,

而哪些物理量應(yīng)測取。

2.做空載試驗(yàn)時，勵磁電流為什么必須單方向調(diào)節(jié)？

3.并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件有哪些？當(dāng)發(fā)電機(jī)不能自勵時應(yīng)如何處理？

4.如何確定復(fù)勵發(fā)電機(jī)是積復(fù)勵還是差復(fù)勵？

三.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.他勵發(fā)電機(jī)

(1)空載特性：保持n=n、，使ro,測取Uo=f(L)。

(2)外特性：保持n=n'，使If=■,測取U=f(D。

(3)調(diào)節(jié)特性:保持n=n*,使U=UH,測取h=f(i)。

2.并勵發(fā)電機(jī)

(1)觀察自勵過程

⑵測外特性：保持n=n、，使網(wǎng)=常數(shù),測取u=f(D?

3.復(fù)勵發(fā)電機(jī)

積復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性：保持n=n、使R尸常數(shù)，測取u=f(D。

四.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器

1.MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏(MEL-LMEL-IIA,B)。

2.電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量組件(NMEL-13)或電機(jī)導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)速表。

3.直流并勵電動機(jī)MO3。

4.直流復(fù)勵發(fā)電機(jī)MO1。

5.直流穩(wěn)壓電源(位于主控制屏下部)。

6.直流電壓、毫安、安培表(NMEL-06)。

6

7.波形測試及開關(guān)板(NMEL-05)。

8.三相可調(diào)電阻900Q(NMEL-03)。

9.三相可調(diào)電阻90Q(NMEL-04),

10.電機(jī)起動箱(NMEL-09).

五.實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟

1.他勵發(fā)電機(jī)。

按圖1-3接線

圖1-3直流他勵發(fā)電機(jī)接線圖

G：直流發(fā)電機(jī)MOI,PN=100W,UN=200V,IN=0.5A,NN=1600r/min

M：直流電動機(jī)M03,按他勵接法

Si、S2：雙刀雙擲開關(guān)，位于NMEL-05

Ri：電樞調(diào)節(jié)電阻100Q/1.22A,位于NMEL-09。

Rfl：磁場調(diào)節(jié)電阻3000Q/200mA,位于NMEL-09。

RE：磁場調(diào)節(jié)變阻器，采用NMEL-03最上端900Q變阻器，并采用分壓器接法。

R2：發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻，采用NMEL-03中間端和下端變阻器，采用串并聯(lián)接法，阻值

為2250Q(900Q與900Q電阻串聯(lián)加上900Q與900Q并聯(lián))。調(diào)節(jié)時先調(diào)節(jié)串聯(lián)部分，當(dāng)

7

負(fù)載電流大于0.4A時用并聯(lián)部分，并將串聯(lián)部分阻值調(diào)到最小并用導(dǎo)線短接以避免燒毀熔

斷器。

mAi、A1：分別為毫安表和電流表，位于直流電源上。

3、U2：分別為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源和電機(jī)勵磁電源。

V2>mA2、A2：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.打開發(fā)電機(jī)負(fù)載開關(guān)S2,合上勵磁電源開關(guān)S1,接通直流電機(jī)勵磁電源，調(diào)節(jié)R。

使直流發(fā)電機(jī)勵磁電壓最小，mA2讀數(shù)最小。此時，注意選擇各儀表的量程。

b.調(diào)節(jié)電動機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻Ri至最大，磁場調(diào)節(jié)電阻Rn至最小，起動可調(diào)直流穩(wěn)壓

電源（先合上對應(yīng)的船形開關(guān)，再按下復(fù)位按鈕，此時，綠色工作發(fā)光二極管亮，表明直

流電壓已正常建立），使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

b.從數(shù)字轉(zhuǎn)速表上觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，若電機(jī)反轉(zhuǎn)，可先停機(jī)，將電樞或勵磁兩端接

線對調(diào)，重新起動，則電機(jī)轉(zhuǎn)向應(yīng)符合正向旋轉(zhuǎn)的要求。

d.調(diào)節(jié)電動機(jī)電樞電阻R1至最小值，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源調(diào)至220V,再調(diào)節(jié)電動機(jī)磁

場電阻Rn，使電動機(jī)（發(fā)電機(jī)）轉(zhuǎn)速達(dá)到1600r/min（額定值），并在以后整個實(shí)驗(yàn)過程中

始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。

e.調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)磁場電阻Rc，使發(fā)電機(jī)空載電壓達(dá)VO=1.2UN（240V）為止。

f.在保持電機(jī)額定轉(zhuǎn)速（1600r/min）條件下，從U°=1.2UN開始，單方向調(diào)節(jié)分壓器

電阻Ro使發(fā)電機(jī)勵磁電流逐次減小，直至3=。。

每次測取發(fā)電機(jī)的空載電壓U。和勵磁電流電,只取7-8組數(shù)據(jù)、填入表1-2中，其中

U0=UN和4=0兩點(diǎn)必測，并在U°=UN附近測點(diǎn)應(yīng)較密。

表1-2n=nN=1600r/min

Uo(V)

lf2(A)

（2）外特性

a.在空載實(shí)驗(yàn)后，把發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻R2調(diào)到最大值（把NMEL-03中間和下端的變阻

器逆時針旋轉(zhuǎn)到底），合上負(fù)載開關(guān)S2。

b.同時調(diào)節(jié)電動機(jī)磁場調(diào)節(jié)電阻Rn，發(fā)電機(jī)磁場調(diào)節(jié)電阻RR和負(fù)載電阻R2,使發(fā)

電機(jī)的n=nN,U=UN（200V）,I=IN（0.5A）,該點(diǎn)為發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，其勵磁電流稱為

額定勵磁電流If2N=A.

c.在保持n=nN和3=1削不變的條件下，逐漸增加負(fù)載電阻，即減少發(fā)電機(jī)負(fù)載電流,

在額定負(fù)載到空載運(yùn)行點(diǎn)范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機(jī)的電壓U和電流I,直到空載（斷開開

關(guān)S2）,共取6-7組數(shù)據(jù)，填入表1-3中。其中額定和空載兩點(diǎn)必測。

8

表1-3n=nN=1600r/min1已=1小

U(V)

I(A)

(3)調(diào)整特性

a.斷開發(fā)電機(jī)負(fù)載開關(guān)S2,調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)磁場電阻R。使發(fā)電機(jī)空載電壓達(dá)額定值

(UN=200V)

b.在保持發(fā)電機(jī)n=nN條件下，合上負(fù)載開關(guān)S2,調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R2,逐次增加發(fā)電機(jī)

輸出電流I,同時相應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流1f2,使發(fā)電機(jī)端電壓保持額定值U=UN，從發(fā)電

機(jī)的空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)每次測取發(fā)電機(jī)的輸出電流I和勵磁電流%，共取5-6組數(shù)據(jù)

填入表1-4中。

表1-4n=nN=1600r/min,U=UN=200V

I(A)

%(A)

2.并勵直流發(fā)電機(jī)

圖1-4直流并勵發(fā)電機(jī)接線圖

(1)觀察自勵過程

a.斷開主控制屏電源開關(guān)，即按下紅色按鈕，鑰匙開關(guān)撥向“關(guān)”。

9

按圖1-4接線

Ri、Rfl：電動機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻，位于NMEL-09。

Ai、mA1：直流電流表、毫安表，位于可調(diào)直流電源和勵磁電源上.

mA2>A2：直流毫安表、電流表位于NMEL-06。

RQ：NMEL-03中二只900Q電阻相串聯(lián)，并調(diào)至最大。

R2：采用NMEL-03中間端和下端變阻器，采用串并聯(lián)接法，阻值為2250Q。

S|、S2：位于NMEL-05

V|、V2：直流電壓表，其中V1位于直流可調(diào)電源上，V2位于NMEL-06。

b.斷開舟、S2,按前述方法(他勵發(fā)電機(jī)空載特性實(shí)驗(yàn)b)起動電動機(jī)，調(diào)節(jié)電動機(jī)

轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速2股，用直流電壓表測量發(fā)電機(jī)是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，

可將并勵繞組改接他勵進(jìn)行充磁。

c.合上開關(guān)S”逐漸減少R。觀察電動機(jī)電樞兩端電壓，若電壓逐漸上升，說明滿

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(diào)聯(lián)接即可。

(2)外特性

a.在并勵發(fā)電機(jī)電壓建立后，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R2到最大，合上負(fù)我開關(guān)S2,調(diào)節(jié)電動

機(jī)的磁場調(diào)節(jié)電阻Rn，發(fā)電機(jī)的磁場調(diào)節(jié)電阻RR和負(fù)載電阻R2,使發(fā)電機(jī)n=nN,U=UN，

I=IN。

b.保證此時Rn的值和n=nN不變的條件下，逐步減小負(fù)載，直至1=0,從額定到負(fù)載

運(yùn)行范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機(jī)的電壓U和電流I,共取6-7組數(shù)據(jù)，填入表1-5中，其中額

定和空載兩點(diǎn)必測。

表1-5n=nN=1600r/minR(2=A

U(V)

I(A)

3.復(fù)勵發(fā)電機(jī)

(1)積復(fù)勵和差復(fù)勵的判別

a.接線如圖1-5所示

Ri、Rfl：電動機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻，位于NMEL-09。

A1、mA1：直流電流、毫安表

V2、M、mA2：直流電壓、電流、毫安表，采用NMEL-06組件。

Rn：采用NMEL-03中兩只900Q電阻串聯(lián)。

R2：采用NMEL-03中四只900。電阻串并聯(lián)接法，最大值為2250。。

S1、S2：單刀雙擲和雙刀雙擲開關(guān)，位于NMEL-05開關(guān)板上。

按圖接線，先合上開關(guān)S,將串勵繞組短接，使發(fā)電機(jī)處于并勵狀態(tài)運(yùn)行，按上述并勵

10

發(fā)電機(jī)外特性試驗(yàn)方法，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電流1=0.5瓜，n=m,U=UN?

b.打開短路開關(guān)在保持發(fā)電機(jī)n,RQ和R2不變的條件下，觀察發(fā)電機(jī)端電壓的

變化，若此電壓升高即為積復(fù)勵，若電壓降低為差復(fù)勵，如要把差復(fù)勵改為積復(fù)勵，對調(diào)

串勵繞組接線即可。

圖上5直流復(fù)勵發(fā)電機(jī)接線圖

(2)積復(fù)勵發(fā)電機(jī)的外特性。

實(shí)驗(yàn)方法與測取并勵發(fā)電機(jī)的外特性相同。先將發(fā)電機(jī)調(diào)到額定運(yùn)行點(diǎn)，n=ns,U=U”

I=h,在保持此時的電和n=n、不變的條件下，逐次減小發(fā)電機(jī)負(fù)載電流，直至1=0。從額

定負(fù)載到空載范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機(jī)的電壓U和電流I,共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表1-6

中，其中額定和空載兩點(diǎn)必測。

表1-6n=m=r/min3=常數(shù)

U(V)

I(A)

六.注意事項(xiàng)

1.起動直流電動機(jī)時，先把R調(diào)到最大，電調(diào)到最小，起動完畢后，再把Ri調(diào)到最

小。

11

2.做外特性時，當(dāng)電流超過0.4安時，R,中串聯(lián)的電阻必須調(diào)至零，以免損壞。

七.實(shí)驗(yàn)報告

L根據(jù)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出空載特性曲線，由空載特性曲線計算出被試電機(jī)的飽和系

數(shù)和剩磁電壓的百分?jǐn)?shù)。

2.在同一張座標(biāo)上繪出他勵、并勵和復(fù)勵發(fā)電機(jī)的三條外特性曲線。分別算出三種勵

磁方式的電壓變化率：

UN

并分析差異的原因。

3.繪出他勵發(fā)電機(jī)調(diào)整特性曲線，分析在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，為什么負(fù)載增加

時，要保持端電壓不變，必須增加勵磁電流的原因。

八.思考題

1.并勵發(fā)電機(jī)不能建立電壓有哪些原因？

2.在發(fā)電機(jī)電動機(jī)組成的機(jī)組中，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載增加時，為什么機(jī)組的轉(zhuǎn)速會變低？

為了保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速!1=小，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？

12

實(shí)驗(yàn)三直流并勵電動機(jī)

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握用實(shí)驗(yàn)方法測取直流并勵電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。

2.掌握直流并勵電動機(jī)的調(diào)速方法。

二.預(yù)習(xí)要點(diǎn)

1.什么是直流電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性？

2.直流電動機(jī)調(diào)速原理是什么？

三.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.工作特性和機(jī)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(diào)速特性

(1)改變電樞電壓調(diào)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(diào)速

保持保UN,T2=常數(shù),Ri=0,測取n=持If)。

(3)觀察能耗制動過程

四.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器

1.MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺的主控制屏(MEL-I、MEL-HA、B)。

2.電機(jī)導(dǎo)軌及渦流測功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量(NMEL-13)或電機(jī)導(dǎo)軌及編碼器、轉(zhuǎn)速

表。

3.可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(含直流電壓、電流、毫安表)

4.直流電壓、毫安、安培表(NMEL-06)。

5.直流并勵電動機(jī)。

6.旋轉(zhuǎn)指示燈及開關(guān)板(NMEL-O5)。

7.三相可調(diào)電阻900Q(NMEL-O3)。

五.實(shí)驗(yàn)方法

1.并勵電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。

13

實(shí)驗(yàn)線路如圖1-6所示

U,：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

Ri、Rf：電樞調(diào)節(jié)電阻和磁

場調(diào)節(jié)電阻，位于MEL-09。

mA、A、V2：直流毫安、電

流、電壓表（NMEL-06）

G：渦流測功機(jī)

Is：渦流測功機(jī)勵磁電流調(diào)

節(jié)，位于MEL-13。

a.將Ri調(diào)至最大，R）

調(diào)至最小，毫安表量程為

200mA,電流表量程為2A

檔，電壓表量程為300V檔，

圖1-6直流并勵電動機(jī)接線圖檢查渦流測功機(jī)與

NMEL-13是否相連，將

NMEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆

時針旋到底，打開船形開關(guān)，按實(shí)驗(yàn)一方法起動直流電源，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整電機(jī)的旋

轉(zhuǎn)方向，使電機(jī)正轉(zhuǎn)。

b.直流電機(jī)正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻Ri調(diào)至零，調(diào)節(jié)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出

至220V,再分別調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻Rf和“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機(jī)達(dá)到額定值：

U=UN=220V,Ia=IN,n=nN=1600r/min,此時直流電機(jī)的勵磁電流I尸尿（額定勵磁電流）。

c.保持U=UN，1產(chǎn)1田不變的條件下，逐次減小電動機(jī)的負(fù)載，即逆時針調(diào)節(jié)”轉(zhuǎn)矩設(shè)

定”電位器，測取電動機(jī)電樞電流h、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2,共取數(shù)據(jù)7-8組填入表1-8中。

表1-8U=UN=220VI尸12=AK產(chǎn)Q

14

實(shí)

la(A)

驗(yàn)

n(r/min)

數(shù)

據(jù)T2(N.m)

P(w)

計2

算Pl(w)

數(shù)n(%)

據(jù)

△n(%)

2.調(diào)速特性

(1)改變電樞端電壓的調(diào)速

a.按上述方法起動直流電機(jī)后，將電阻Ri調(diào)至零，并同時調(diào)節(jié)負(fù)載，電樞電壓和磁

場調(diào)節(jié)電阻Rf,使電機(jī)的U=UN，Ia=0.5h，If=IiN，記錄此時的12=N.m

b.保持T2不變，I產(chǎn)ItN不變，逐次增加R1的阻值，即降低電樞兩端的電壓Ua，R1從

零調(diào)至最大值，每次測取電動機(jī)的端電壓Ua，轉(zhuǎn)速n和電樞電流1共取7-8組數(shù)據(jù)填入

表1-9中。

表1-9If=I(N=A,Tz=N.m

Ua(V)

n(r/min)

la(A)

(2)改變勵磁電流的調(diào)速

a.直流電動機(jī)起動后，將電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至零，調(diào)節(jié)可調(diào)直流電

源的輸出為220V,調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機(jī)的U=UN，Ia=0.5h，記錄此時的

T2=N.m

b.保持T2和U=UN不變，逐次增加磁場電阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次測取電動機(jī)

的n、If和3共取7-8組數(shù)據(jù)填寫入表1-10中。

表1-10U=UN=220V,12=N.m

n(r/min)

If(A)

la(A)

(3)能耗制動

15

按圖1一7接線

Ul：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

K、R)：直流電機(jī)電樞調(diào)節(jié)

電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻

(NMEL-09)

RL：采用NMEL-03中兩只

900Q電阻并聯(lián)。

S：雙刀雙擲開關(guān)

圖1-7直流并勵電動機(jī)能耗制動接線圖

(NMEL-05)

a.將開關(guān)S合向“1”端，R調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，起動直流電機(jī)。

b.運(yùn)行正常后，從電機(jī)電樞的一端撥出一根導(dǎo)線，使電樞開路，電機(jī)處于自由停機(jī),

記錄停機(jī)忖間。

c.重復(fù)起動電動機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，把S合向“2”端記錄停機(jī)時間。

d.選擇不同RL阻值，觀察對停機(jī)時間的影響。

六.實(shí)驗(yàn)報告

1.由表1-8計算出P2和n,并繪出n、T2、n=f(L)及n=f⑴)的特性曲線。

電動機(jī)輸出功率

P2=0.105nT2

式中輸出轉(zhuǎn)矩T2的單位為N?m,轉(zhuǎn)速n的單位為r/min。

電動機(jī)輸入功率

Pi=UI

電動機(jī)效率

X100%

P\

電動機(jī)輸入電流

I=Ia+IfN

由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：

△n=n°~nNX100%

nN

2.繪出并勵電動機(jī)調(diào)速特性曲線n=f(UJ和n=f(If)。分析在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時兩種調(diào)速的

電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

3.能耗制動時間與制動電阻Ri的阻值有什么關(guān)系？為什么？該制動方法有什么缺點(diǎn)？

16

七.思考題

1.并勵電動機(jī)的速率特性n=f(L)為什么是略微下降？是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什

么？上翹的速率特性對電動機(jī)運(yùn)行有何影響？

2.當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵磁電流不變時，減小電樞端壓，為什么會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速

降低？

3.當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為什

么？

4.并勵電動機(jī)在負(fù)載運(yùn)行中，當(dāng)磁場回路斷線時是否一定會出現(xiàn)“飛速”？為什么？

17

第2章變壓器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一單相變壓器

一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

i.通過空載和短路實(shí)驗(yàn)測定變壓器的變比和參數(shù)。

2.通過負(fù)載實(shí)驗(yàn)測取變壓器的運(yùn)行特性。

二.預(yù)習(xí)要點(diǎn)

1.變壓器的空載和短路實(shí)驗(yàn)有什么特點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)中電源電壓一般加在哪一方較合適？

2.在空載和短路實(shí)驗(yàn)中，各種儀表應(yīng)怎樣聯(lián)接才能使測量誤差最?。?/p>

3.如何用實(shí)驗(yàn)方法測定變壓器的鐵耗及銅耗。

三.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.空載實(shí)驗(yàn)測取空載特性Uo=f（I。），P0=f（U。）。

2.短路實(shí)驗(yàn)測取短路特性UK=f（h）,PK=f（lK）。

3.負(fù)載實(shí)驗(yàn)

（1）純電阻負(fù)載

保持UI=UM,cos°2=l的條件下，測取U2=f（L）。

（2）阻感性負(fù)載

保持Ui=Uz,cos%=0-8的條件下，測取3f⑴）。

四.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器

1.MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏（含交流電壓表、交流電流表）

2.功率及功率因數(shù)表（NMEL-20或含在主控制屏內(nèi)）

3.三相組式變壓器（NMEL-01）或單相變壓器（在主控制屏的右下方）

4.三相可調(diào)電阻900Q（NMEL-03）

5.旋轉(zhuǎn)指示燈及開關(guān)板（NMEL-05）

6.三相可調(diào)電抗（NMEL-08）

五.實(shí)驗(yàn)方法

18

1.空載實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)線路如圖2-1

圖27空載實(shí)驗(yàn)接線圖

變壓器T選用NMEL-01三相組式變壓器中的一只或單獨(dú)的組式變壓器。實(shí)驗(yàn)時、變壓

器低壓線圈2U1、2U2接電源，高壓線圈1U1、1U2開路。

A,%、V2分別為交流電流表、交流電壓表。具體配置由所采購的設(shè)備型號不同由所

差別。若設(shè)備為MEL-I系列，則交流電流表、電壓表為指針式模擬表，量程可根據(jù)需要選

擇；若設(shè)備為MEL-II系列，則上述儀表為智能型數(shù)字儀表，量程可自動也可手動選擇。儀

表數(shù)量也可能由于設(shè)備型號不同而不同。若電壓表只有一只，則只能交替觀察變壓器的原、

副邊電壓讀數(shù)，若電壓表有二只或三只，則可同時接上儀表。

W為功率表，根據(jù)采購的設(shè)備型號不同，或在主控屏上或?yàn)閱为?dú)的組件（MEL-20或

MEL-24）,接線時，需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯線。

a.在三相交流電源斷電的條件下，將調(diào)壓器旋鈕逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底。并合理選擇各

儀表量程。

變壓器T額定容量PN=77W,UIN/U2N=220V/55V,I|N/12N=0.35A/1.4A

b.合上交流電源總開關(guān)，即按下綠色“閉合”開關(guān)，順時針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使變壓

器空載電壓U肝1.2UN

c.然后，逐次降低電源電壓，在1.2~0.5UN的范圍內(nèi)：測取變壓器的U。、I。、P°,共

取6~7組數(shù)據(jù)，記錄于表2-1中。其中U=UN的點(diǎn)必須測，并在該點(diǎn)附近測的點(diǎn)應(yīng)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2-1中。

e.測量數(shù)據(jù)以后，斷開三相電源，以便為下次實(shí)驗(yàn)作好準(zhǔn)備。

表2-1

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)

序號

Umi，1U2

Uo(V)1（）（A）Po(W)cos(p2

1

19

2

3

4

5

6

7

2.短路實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)線路如圖2-2。（每次改接線路時，都要關(guān)斷電源）

圖2-2短路實(shí)驗(yàn)接線圖

實(shí)驗(yàn)時，變壓器T的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。

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(shí)驗(yàn)。

a.斷開三相交流電源，將調(diào)壓器旋鈕逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，即使輸出電壓為零。

b.合上交流電源綠色“閉合”開關(guān)，接通交流電源，逐次增加輸入電壓，直到短路電

流等于LIIN為止。在0.5~1.再范圍內(nèi)測取變壓器的UK、IK、PK，共取6~7組數(shù)據(jù)記錄于

表2-2中，其中I=IK的點(diǎn)必測?并記錄實(shí)驗(yàn)時周圍環(huán)境溫度（℃）。

表2-2室溫6=℃

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)

序號

UK（V）IK（A）PK（W）cos（pk

1

2

3

4

5

6

20

3.負(fù)載實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)線路如圖2-3所示。

變壓器T低壓線圈接電源，高壓線圈經(jīng)過開關(guān)S,和S2,接到負(fù)載電阻R.和電抗XL上。

RL選用NMEL-03的兩只900Q電阻相串聯(lián)，XL選用NMEL-08,開關(guān)S|、S2采用NMEL-05

的雙刀雙擲開關(guān)，電壓表、電流表、功率表(含功率因數(shù)表)的選擇同空載實(shí)驗(yàn)。

圖2-3負(fù)載實(shí)驗(yàn)接線圖

(1)純電阻負(fù)載

a.未上主電源前，將調(diào)壓器調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)到底，Si、S2斷開，負(fù)載電阻值調(diào)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UI=UN=55V

c.在保持U尸UN的條件下，合下開關(guān)S1,逐漸增加負(fù)載電流，即減小負(fù)載電阻RL的

值，從空載到額定負(fù)載范圍內(nèi)，測取變壓器的輸出電壓U2和電流12。

d.測取數(shù)據(jù)時，［2=0和I2=I2N=O.35A必測,共取數(shù)據(jù)6~7組,記錄于表3-3中。

表3-3cos°2=1U|=UN=55V

序號1234567

U2(V)

I2(A)

(2)阻感性負(fù)載(cose2=0.8)(選做)

a.用電抗器XL和RL并聯(lián)作為變壓器的負(fù)載，S1、S2打開，電阻及電抗器調(diào)至最大,

即將變阻器旋鈕和調(diào)壓器旋鈕，逆時針調(diào)到底。

b.合上交流電源，調(diào)節(jié)電源輸出使U1=U】N

c.合上Si、S2,在保持U|=UIN及cos%=0.8條件下，逐漸增加負(fù)載，從空載到額定

負(fù)載的范圍內(nèi)，測取變壓器U2和12,共測取數(shù)據(jù)6-7組記錄于表3-4中，其中12=0和I2=l2N

兩點(diǎn)必測。

表3-4cos^>2=0.8U|=U|N=55V

21

序號1234567

U2(V)

I2(A)

六.注意事項(xiàng)

1.在變壓器實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)注意電壓表、電流表、功率表的合理布置。

2.短路實(shí)驗(yàn)操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。

七.實(shí)驗(yàn)報告

1.計算變比

由空載實(shí)驗(yàn)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=Un：l.lV2/U2UIJV2

2.繪出空載特性曲線和計算激磁參數(shù)

⑴繪出空我特性曲線Po=f(Uo),cos<Po=f(U。)。

p

式中：cos<p=——--

(2)計算激磁參數(shù)

從空載特性曲線上查出對應(yīng)于Uo=U\時的I。和P。值，并由下式算出激磁參數(shù)

之哈

10

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產(chǎn)f(IK)、PK=f(l。、COS^=f(lK)o

(2)計算短路參數(shù)。

從短路特性曲線上查出對應(yīng)于短路電流h=k時的&和PK值，由下式算出實(shí)驗(yàn)環(huán)境

溫度為0(°C)短路參數(shù)。

U

yK

PK

22

I.2~

XK=\ZK-rK

折算到低壓方

z-互

乙”一,?

由于短路電阻n隨溫度而變化，因此，算出的短路電阻應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)換算到基準(zhǔn)工作

溫度75°C時的阻值。

234.5+75

r

K15℃234.5+<9

ZK15°C=+歡

式中：234.5為銅導(dǎo)線的常數(shù)，若用鋁導(dǎo)線常數(shù)應(yīng)改為228。

阻抗電壓

J7

UK=NK75"CX]00%

UN

。曳**100%

UN

=，nXkxlOO%

UN

IK=IN時的短路損耗PKN=^rKi5°c

4.利用空載和短路實(shí)驗(yàn)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。

5.變壓器的電壓變化率△〃

(1)繪出cos02=1和cos%=0.8兩條外特性曲線U2=f(I2),由特性曲線計算出1=1次時

的電壓變化率

U，o-U、

\U=———xlOO%

U20

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)求出的參數(shù)，算出L=b、COS%=1和L=LN、cos%=。8時的電壓變化

率△及

\U-(UKrCOS<p2+UKXsin(p2)

將兩種計算結(jié)果進(jìn)行比較，并分析不同性質(zhì)的負(fù)載對輸出電壓的影響。

23

6.繪出被試變壓器的效率特性曲線

7=(1--；---+―「心、——)x100%

/次cos/2+2+/；PKN

(1)用間接法算出cos%=0.8不同負(fù)載電流時的變壓器效率,記錄于表2-5中。

表2-5COS(p>=0.8P。=WPKN=W

I2*(A)P2(W)n

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

式中：IjPxcos^=P2(W)；

PK\為變壓器IK=IN時的短路損耗(W);

P。為變壓器UO=UN時的空載損耗(W)?

(2)由計算數(shù)據(jù)繪出變壓器的效率曲線n=f(I；)。

(3)計算被試變壓器。=。max時的負(fù)載系數(shù)Bm=,但二。

\PKN

24

實(shí)驗(yàn)二三相變壓器

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.通過空載和短路實(shí)驗(yàn)，測定三相變壓器的變比和參數(shù)。

2.通過負(fù)載實(shí)驗(yàn)，測取三相變壓器的運(yùn)行特性。

二.預(yù)習(xí)要點(diǎn)

1.如何用雙瓦特計法測三相功率，空載和短路實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何合理布置儀表。

2.三相心式變壓器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(shí)驗(yàn)應(yīng)注意哪些問題？電源應(yīng)加在哪一方較合適？

三.實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.測定變比

2.空載實(shí)驗(yàn):測取空載特性Uo=f（I。）,Po=f（Uo）,cos<?）=f（U。）。

3.短路實(shí)驗(yàn)：測取短路特性UK=f（L）,PK=f（lK）,COS<pK=f（lK）?

4.純電阻負(fù)載實(shí)驗(yàn)：保持UI=UN,<:。即2=1的條件下,測取Uz=f（h）。

四.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器

1.MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏（含交流電壓表、交流電流表）

2.功率及功率因數(shù)表（NMEL-20或含在主控制屏內(nèi)）

3.三相心式變壓器（NMEL-02）或單相變壓器（在主控制屏的右下方）

4.三相可調(diào)電阻900Q（NMEL-03）

5.旋轉(zhuǎn)指示燈及開關(guān)板（NMEL-05）

6.三相可調(diào)電抗（NMEL-08）

五.實(shí)驗(yàn)方法

1.測定變比

實(shí)驗(yàn)線路如圖2-4所示，被試變壓器選用三相三線圈心式變壓器，額定容量

PM=152/152/152W,UN=220/63.5/55V,M0.4/1.38/1.6A,Y/A/Y接法。實(shí)驗(yàn)時只用高、低壓

兩組線圈，中壓線圈不用。

25

a.在三相交流電源斷電的條件下，將調(diào)壓器旋鈕逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底。并合理選擇各

U(V)

圖2-4三相變壓