10電機實驗指導(dǎo)書

1、電機拖動實驗指導(dǎo)書何寧電信學(xué)院自動化系2010年7月目 錄1實驗的基本要求22實驗安全操作規(guī)程33 直流發(fā)電機44直流并勵電動機85單相變壓器126三相鼠籠異步電動機的工作特性17電氣技術(shù)與電機設(shè)備實驗裝置的基本要求1實驗的基本要求電氣技術(shù)與電機設(shè)備實驗課的目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的實驗方法與操作技能，培養(yǎng)學(xué)生把所學(xué)的理論知識與實驗相結(jié)合，在實驗前必須確定實驗步驟，選擇所需儀表和裝置。在實驗過程中要培養(yǎng)自己有分析問題、解決問題的能力。得出必要的結(jié)論，而完成實驗報告。一、實驗前的準(zhǔn)備實驗前結(jié)合教科書的有關(guān)章節(jié)，了解實驗?zāi)康?、方法與步驟，按照實驗指導(dǎo)書，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，集中精力，充分做好實驗前的準(zhǔn)備，

2、經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可后方可開始做實驗。二、實驗的進(jìn)行1、分成小組進(jìn)行實驗，分工要明確，每小組23人組成較好，先由1人接線，1人查找，1人記錄，完成后，3人相互間調(diào)換一次，培養(yǎng)每位同學(xué)都有獨立操作和獨立工作的能力。在實驗進(jìn)行過程中，調(diào)節(jié)負(fù)載時，要觀察儀表的動態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常立即切斷電源，查明原因，排除故障，方可重新合閘。2、選擇組件和儀表 在實驗前要熟悉本次實驗所用的部件及電機，合理選擇儀表量程，然后依次排列組件和儀表便于測取數(shù)據(jù)。3、按圖接線 根據(jù)實驗線路圖和所選的部件、儀表，按圖進(jìn)行接線，線路力求簡單明了，接線的步驟一般先接主回路，再接支路。明確串聯(lián)、并聯(lián)、交流、直流等，每路可用相同的顏色導(dǎo)線，便于查

3、找。4、起動電機，觀察儀表 實驗正式開始前，要熟悉儀表刻度及倍率。電機一起動觀察所有的儀表是否正常（如指針正、反向，及超滿刻度等），如有異常，立即切斷電源，排除故障，即可正式開始。5、認(rèn)真負(fù)責(zé)，測取數(shù)據(jù) 認(rèn)真記錄電機的實驗方法，及儀表顯示的有關(guān)數(shù)據(jù)。實驗完畢后，切斷總電源，拆下所有的導(dǎo)線，并整理好部件及儀器儀表等，做到有始有終。2實驗安全操作規(guī)程為了確保實驗時人身安全與設(shè)備安全，必須要嚴(yán)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） 接線或拆線時都必須在切斷總電源的情況下進(jìn)行。（3） 學(xué)生獨立完成接線后，必須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無誤，并通知本組的同學(xué)，引起注意后方可接通電

4、源。（4） 實驗過程中如發(fā)生故障或其他異常情況，應(yīng)立即切斷電源，查明原因，并排除故障后，才能繼續(xù)進(jìn)行實驗。（5） 總電源或?qū)嶒炁_控制屏上的電源接通應(yīng)由實驗指導(dǎo)人員來控制，學(xué)生只能由指導(dǎo)人員允許后方可操作，不得自行隨意合閘。（6） 特別提醒：三相電源電壓表指示的是相電壓。如果相電壓調(diào)到220V，則線電壓為380V。1 直流發(fā)電機一 實驗?zāi)康?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(guān)性能。二 預(yù)習(xí)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(yīng)保持不變，哪些物理量應(yīng)測取。2作空載特性實驗時，勵磁電流為什么必須保持單方向調(diào)節(jié)？3并

5、勵發(fā)電機的自勵條件有哪些？當(dāng)發(fā)電機不能自勵時應(yīng)如何處理？三 實驗項目1他勵發(fā)電機實驗（1）測空載特性 保持n=nN使IL=0，測取U0=f（If）。（2）測外特性 保持n=nN使If=IfN ，測取U0=f（IL）。四 實驗設(shè)備實驗設(shè)備序號名稱數(shù)量1導(dǎo)軌，測速發(fā)電機1臺2ZQ16測功直流機1臺3ZQ17直流復(fù)勵電機1臺4ZVA-1型直流組合表2只5ZQ16測功控制器模塊1件6刀開關(guān)及按鈕模塊1件7三相可調(diào)電阻器模塊1件五 實驗方法1他勵直流發(fā)電機 圖23 直流他勵發(fā)電機接線圖按圖23接線，測功直流電機作電動機用作為發(fā)電機的動力源。按測功機使用說明，專用電纜插頭應(yīng)插入一般電機用插座，外接線按直流

6、電動機外接線路接線。圖中直流發(fā)電機G選用ZQ17直流復(fù)勵電機，其額定功率PN=110W，額定電壓UN220V，額定電流IN0.55A,額定轉(zhuǎn)速nN1500rmin,額定勵磁電流IfN0.16A。MG、G及TG由聯(lián)軸器直接連接。開關(guān)S選用刀開關(guān)及按鈕模塊的開關(guān)。Rd選用可調(diào)電阻器模塊上的 90和90串聯(lián)后的180變阻器。R2為發(fā)電機的負(fù)載電阻選用可調(diào)電阻器的電阻900與900，采用串并聯(lián)接法。當(dāng)負(fù)載電流大于0.5A時，可調(diào)電阻器模塊中的串聯(lián)電阻調(diào)至零并用導(dǎo)線短接，以免燒壞可調(diào)電阻器。直流電流表，電壓表選用ZVA-1型直流組合表，并選擇合適的量程。（1）測空載特性：在n=nN和發(fā)電機輸出電流為零情

7、況下，空載電壓和勵磁電流間的關(guān)系曲線。1） 把發(fā)電機G的負(fù)載開關(guān)S打開，接通電源箱上的勵磁電源開關(guān)，將Rf2調(diào)至使G勵磁電壓最小的位置。2） 使MG電樞串聯(lián)起動電阻R1阻值最大。先接通電源箱上的勵磁電源開關(guān)，再接通電源箱上的0220V/2A直流可調(diào)電源開關(guān)給MG加上電樞電源，起動直流電動機MG，其旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合正向旋轉(zhuǎn)要求。3） 電動機MG起動正常運轉(zhuǎn)后，調(diào)MG電樞串聯(lián)電阻Rd使發(fā)電機轉(zhuǎn)速達(dá)額定值，并在以后整個實驗中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。4） 調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁分壓電阻Rf2，使發(fā)電機空載電壓達(dá)U01.2UN為止。5） 在保持n=nN=1500rmin條件下，從U01.2V開始，單方向調(diào)節(jié)分壓器

8、電阻Rf2使發(fā)電機勵磁電流逐次減小，每次測取發(fā)建交的空載電壓U0和勵磁電流If，直至If0（此時測得的電壓即為電機的剩磁電壓）。6） 測取數(shù)據(jù)時U0=UN和If0兩點必測，并在U0=UN附近測點應(yīng)較密。7） 共測取78組數(shù)據(jù)，記錄于表22中表22 n=nN=1500rmin IL=0U0(V)If（mA）（2）測外特性：在n=nN和If=IfN情況下，發(fā)電機的輸出電壓和輸出電流間的關(guān)系曲線。1） 把發(fā)電機負(fù)載電阻Rg調(diào)到最大值，合上負(fù)載開關(guān)S。2） 同時調(diào)節(jié)發(fā)電機的分壓電阻Rf2和負(fù)載電阻R2以及MG電樞電阻Rd，使發(fā)電機的IL=IN,U=UN, n=nN,該點為發(fā)電機的額定運行點，其勵磁電流

9、稱為額定勵磁電流Ifn，記錄該組數(shù)據(jù)。3） 在保持nnN和IfIfN不變的條件下，逐次增加負(fù)載電阻Rg，即減小發(fā)電機負(fù)載電流IL此時轉(zhuǎn)速要上升，應(yīng)加大MG的Rd使n=nN，測取發(fā)電機電壓和負(fù)載電流IL0這樣逐點，從額定負(fù)載到空載運行點范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機的電壓U和負(fù)載電流IL，直到空載（斷開開關(guān)S，此時IL0），共取67組數(shù)據(jù)，記錄于表23中。表23 n=nN=_ rmin U(V)Il（A）（六 注意事項 1直流電動機MG起動時，要注意須將Rd調(diào)到最大，接通電樞電源，MG起動運轉(zhuǎn)。起動完畢，按需要調(diào)整其電樞電阻（如保持轉(zhuǎn)速到某一值）。 2做外特性時，當(dāng)電流超過0.5A時，R2中可調(diào)電阻器模

10、塊中串聯(lián)的電阻調(diào)值零并用導(dǎo)線短接，以免電流過大燒壞可調(diào)電阻器。七 實驗報告 1根據(jù)空載實驗數(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的飽和系數(shù)和剩磁電壓的百分?jǐn)?shù)。 2在座標(biāo)紙上繪出發(fā)電機的外特性曲線。算出電壓變化率：U= U0-UN 100 UN 八 思考題 1并勵發(fā)電機不能建立電壓有哪些原因？ 2在發(fā)電機一電動機組成的機組中，當(dāng)發(fā)電機負(fù)載增加是時，為什么機組的轉(zhuǎn)速會變低？為了保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n=nN，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？2直流并勵電動機一 實驗?zāi)康?掌握用實驗方法測取直流并勵電動機的各種工作特性和機械特性。2掌握直流并勵發(fā)電機的調(diào)速方法。二 預(yù)習(xí)要點1什么是直流電動機的工作特性和機械特性？

11、2直流電動機的調(diào)速原理是什么？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,= f（I），n= f（T2）。2調(diào)速特性（1）改變電樞電壓調(diào)速保持U=UN和If=IfN常數(shù)，T2常數(shù)，測取n= f（U）。四 實驗方法1實驗設(shè)備序號名稱數(shù)量1導(dǎo)軌，ZQ23測速發(fā)電機1臺2ZQ16測功直流電機1臺3ZQ17直流復(fù)勵電動機1臺4ZVA-1型直流組合表2只5ZQ16測功控制器模塊1件6刀開關(guān)及按鈕模塊1件7可調(diào)電阻器模塊1件2并勵電動機的工作特性和機械特性1）按圖26接線，測功機按測功機用外接線路接線。Rf1選用可調(diào)電阻器中的 900和900串聯(lián)后的1800阻值，R1選

12、用可調(diào)電阻器模塊中的 90和90串聯(lián)后的180阻值。 圖26 直流并勵電動機接線圖 2）將直流并勵電動機M的勵磁調(diào)節(jié)電阻Rf1調(diào)至最小值，電樞串聯(lián)起動電阻R1調(diào)至最大值，接通電源箱上的電樞電源開關(guān)使其起動。3）M起動正常后，將其電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)電樞電源的電壓為220V，調(diào)節(jié)測功機負(fù)載電阻Rg和電動機的勵磁調(diào)節(jié)電阻Rf1，使電動機達(dá)到額定值：n=nN，U=UN，I=IN。此時M的勵磁電流即為額定勵磁電流IfN。4）保持U=UN, If=IfN不變的條件下，逐次減小電動機負(fù)載加大Rg。測取電動機電樞輸入電流I，轉(zhuǎn)速n和測功控制器模塊上顯示的轉(zhuǎn)矩T2與功率P2。共取910組數(shù)據(jù)，記錄于表

13、27中。表27 U=UN_V If=Ifn=_mA實驗數(shù)據(jù)I(A)n (rmin)P2(W)T2(N.m)計算數(shù)據(jù)P1(W)()n ()3.調(diào)速特性（1）改變電樞端電壓的調(diào)速 1）直流電動機M運行后，將電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻Rg，電樞電壓及勵磁電阻Rf1，使M的U=UN,I=0.5IN,If=IfN。 2）保持If=IfN不變，逐次增加R1的阻值，降低電樞兩端的電壓U,使R1從零調(diào)至最大值，每次測取電動機的端電壓U,轉(zhuǎn)速n和電樞電流I。 3）共取數(shù)據(jù)89組，記錄于表28中表28 If=IfN=_mA T2=_N.mU(V)n(rmin)I(A)五 實驗報告1由表27計算出，并給出n,T2

14、, =f(I)及n=f(T2)的特性曲線。 電動機輸入功率：P1=UI 輸入電流：I=I+IfN 電動機效率：P2 100 P1 由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：n=n0-nN 100 nN 2.繪出并勵電動機調(diào)速特性曲線n=f(U)。七 思考題 1并勵電動機的速率特性nf(I)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運行有什么影響？ 2當(dāng)電動機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵磁電流不變時，減小電樞端電壓，為什么會引起電動機轉(zhuǎn)速降低？ 3當(dāng)電動機的負(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并勵電動機在負(fù)載運行中，當(dāng)磁場回路斷線時是否一定會出現(xiàn)“飛車”？為什么？3

15、單相變壓器一 實驗?zāi)康?通過空載和短路實驗測定變壓器的變比和參數(shù)。二 預(yù)習(xí)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(yīng)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 測取空載特性U0=f(I0),P0=f(U0),cos0=f(U0)。2短路實驗 測取短路特性Uk=f(IK),P0=f(Ik),cosk=f(Ik)。四 實驗方法1實驗設(shè)備序號名稱數(shù)量1JVA-1型交流組合表1只2交流電電壓表（3只）1件3JW-33型功率與功率因素組合表2只4三相組式變壓器模塊1件5可調(diào)電阻器模塊1件6三

16、相自耦調(diào)壓器及電抗器模塊1件7刀開關(guān)與按鈕模塊1件 圖31 空載實驗接線圖2空載實驗 1）在三相調(diào)壓交流電源斷電的條件下，按圖31接線。被測變壓器選用三相組式變壓器模塊中的一只作為單相變壓器，其額定容量PN=77W，U1NU2N=22055V,I1NI2N=0.351.4A。變壓器的低壓線圈a,x接電源，高壓線圈A,X開路。 2）選好所有電表量程。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕向逆時針轉(zhuǎn)到底，即將其調(diào)到輸出電壓為零的位置。 3）合上交流電源總開關(guān)，按下電源箱“啟動”按鈕，便接通了三相交流電源。調(diào)節(jié)三相調(diào)壓器旋鈕，使變壓器空載電壓U0=1.2U2N，然后逐次降低電源電壓，在1.20.2U2N的范圍內(nèi)，測

17、取變壓器的U0,I0,P0。 4）測取數(shù)據(jù)時，U0=U2N點必須測，并在該點附近測的點較密，共測取數(shù)據(jù)78組。記錄于表31中。表31序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)U0(V)I0(A)P0(W)UAX(V)cos0cos03.短路實驗 1）按下電源箱上的“停止”按鈕，切斷三相調(diào)壓交流電源，按圖32接線（以后每次改接線路，都要關(guān)斷電源）。將變壓器的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。 圖32 短路實驗接線圖 2）選好所有電表量程，將交流調(diào)壓器旋鈕調(diào)到輸出電壓為零的位置。 3）接通交流電源，逐次緩慢增加輸入電壓，直到短路電流等于1.1I2N為止，在（0.2-1.1）I2N范圍內(nèi)測取變壓器的UK,IK,PK。 4

18、）測取數(shù)據(jù)時，IK=I2N點必須測，共測取數(shù)據(jù)67組記錄于表32中。實驗時記下周圍環(huán)境溫度（）。表32 室溫_序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)Uk(V)Ik(A)Pk(W)coskCosk五 注意事項 1在變壓器實驗中，應(yīng)注意電壓表，電流表，功率表的合理布置及量程選擇。 2短路實驗操作要快，否則線圈發(fā)熱引起電阻變化。六 實驗報告1計算變比 由空載實驗測變壓器的原副邊電壓的數(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=UAXUax 2繪出控制特性曲線和計算激磁參數(shù) （1）繪出空載特性曲線U0=f(I0),P0=f(U0), cos0=f(U0)。 式中：cos0 P0 U0*I0 (2)計算

19、激磁參數(shù)從空載特性曲線上查出對應(yīng)于U0=UN時的I0和P0值，并由下式算出激磁參數(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), cosk=f(Ik)。 （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Ik=IN時的Uk和Pk值由下式算出實驗環(huán)境溫度為（）時的短路參數(shù)。 折算到低壓方 由于短路電阻rk隨溫度變化，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時的阻值。 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。計算短路電壓（阻抗電壓）百分?jǐn)?shù) Ik=IN時短路損耗PkN=IN*IN Rk75。4利用空載和短路實驗測定的

20、參數(shù)，畫出被試變壓器折算到低壓方的“T”型等效電路。 4三相異步電動機的工作特性一、實驗?zāi)康?、掌握三相異步電動機的空載和負(fù)載試驗的方法。2、用直接負(fù)載法測取三相鼠籠異步電動機的工作特性。3、測定鼠籠異步電動機的參數(shù)。二、預(yù)習(xí)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、空載實驗2、負(fù)載實驗四、實驗方法1、實驗設(shè)備序號名稱數(shù)量1導(dǎo)軌、ZQ23測速發(fā)電機1件2ZQ16測功直流電機1件3ZQ20三相鼠籠異步電動機1臺4交流電壓表(1只)1件5交流電流表(1只)1件6JW-33型功率與功率因數(shù)組合表1只

21、7JVA-1型交流組合表1只8可調(diào)電阻器模塊1件9刀開關(guān)與按鈕模塊1件10ZVA-1型直流組合表1只11ZQ16測功控制器模塊1件1、空載實驗1)按圖4-3接線。電機繞組為接法(UN=220V)，電機直接與測速發(fā)電機同軸聯(lián)接，測功電機不工作。2)把交流調(diào)壓器調(diào)至電壓最小位置，接通電源，逐漸升高電壓，使電機起動旋轉(zhuǎn)。3)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(dá)到穩(wěn)定后再進(jìn)行試驗。圖4-3 三相鼠籠式異步電動機試驗接線圖4)調(diào)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(nèi)讀取空載電壓、空載電流、空載功率。5)在測取空載實驗數(shù)據(jù)時，在額定電壓附近多測幾點，

22、共取數(shù)據(jù)79組記錄于表4-4中。表4-4序號UOL(V)IOL(A)PO(W)COS0UABUBCUCAUOLIAIBICIOLPAPCP02、負(fù)載實驗1)測量接線圖同圖4-3。將測功直流電機與測速發(fā)電機的插頭與測功控制器模塊的測功機座相連接，同軸聯(lián)接測功機。測功機接線見測功機使用說明。2)合上交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之逐漸升壓至額定電壓并保持不變。3)調(diào)節(jié)負(fù)載電阻Rg，使異步電動機的定子電流逐漸上升，直至電流上升到1.25倍額定電流。4)從這負(fù)載開始，逐漸減小負(fù)載直至空載，在這范圍內(nèi)讀取異步電動機的定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T2、輸出功率P2等數(shù)據(jù)。5)共取數(shù)據(jù)89組記錄于表4-5中表4-5 U