《電機(jī)與拖動》實驗指導(dǎo)書(新模板)

1、電機(jī)與拖動實驗指導(dǎo)書課程編號： 課程名稱：電機(jī)與拖動實驗適應(yīng)專業(yè)：自動化、電氣工程及其自動化課程類別：必修、限選實驗教學(xué)種類： 課程總學(xué)時：46+12實驗學(xué)時：12執(zhí) 筆 人：王衛(wèi)東 勾燕潔西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2014年11月實驗一 直流電動機(jī)的機(jī)械特性測定實驗一、實驗?zāi)康?掌握用實驗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。預(yù)習(xí)要求：1直流電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性的定義2直流電動機(jī)調(diào)速原理二、實驗原理并勵電動機(jī)實驗線路，如圖1-1所示。圖1-1 直流并勵電動機(jī)接線圖UfU1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R1、Rf：電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻，位于MEL-09mA

2、、A、V2：直流毫安、電流、電壓表（MEL-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。三、實驗儀器1MEL系列電機(jī)教學(xué)實驗臺的主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。2電機(jī)導(dǎo)軌及渦流測功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量（MEL-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（MEL-06）。5直流并勵電動機(jī)。6波形測試及開關(guān)板（MEL-05）。7三相可調(diào)電阻900（MEL-03）。四、實驗內(nèi)容與步驟 1并勵電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性按如圖1-1所示將儀器設(shè)備與電動機(jī)相連接，然后按如下步驟進(jìn)行實驗：a將R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至

3、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，檢查渦流測功機(jī)與MEL-13是否相連，將MEL-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，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，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)。（將電樞回路調(diào)節(jié)電阻R1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)直流電源的船形開關(guān)

4、，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，可改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向）b直流電機(jī)正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻R1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，此時直流電動機(jī)的勵磁電流If=IfN（即額定勵磁電流）。c在保持U=UN，If=IfN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)的電樞電流Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2，共取數(shù)據(jù)4-5組填入表1-1中。表1-1 U=UN=220V If=IfN= A Ra=

5、 Ia（A）n（r/min）T2（N.m）P2（w）P1（w）（%）n（%）2調(diào)速特性（1）改變電樞回路電阻的調(diào)速a按上述方法起動直流電機(jī)后，將電阻R1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=0.5IN，If=IfN，記錄此時的T2。b保持T2不變，If=IfN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Ia，共取4-5組數(shù)據(jù)填入表1-2中。表1-2 If=IfN= A,T2= N.mUa（V）n（r/min）Ia（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)

6、電阻Rf調(diào)至零，調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源輸出為220V，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器使電動機(jī)的U=UN，Ia=0.5IN，記錄此時的T2。b保持T2和U=UN不變，逐次增加磁場電阻Rf阻值，直至n=1.2nN，每次測取電動機(jī)的n、If和Ia，共取4-5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、實驗報告要求 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(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rmin。電動機(jī)輸入功率P1=UI電動機(jī)效率=×10

7、0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 = ×1002繪出并勵電動機(jī)調(diào)速特性曲線n=f(Ua)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。六、討論與思考 1并勵電動機(jī)的速率特性n=f(Ia)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？實驗二 變壓器

8、空載和短路實驗一、實驗?zāi)康?通過空載實驗，測定三相變壓器的變比和參數(shù)。2通過短路實驗，測取三相變壓器的參數(shù)。預(yù)習(xí)要求：1如何用雙瓦特計法測三相功率，空載和短路實驗應(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驗應(yīng)注意哪些問題？電源應(yīng)加在哪一方較合適？二、實驗原理1三相變壓器變比實驗接線圖，如圖2-1所示。2三相變壓器空載實驗接線圖，如圖2-2所示。3三相變壓器短路實驗接線圖，如圖2-3所示。圖2-1 三相變壓器變比實驗接線圖圖2-3 三相變壓器短路實驗接線圖圖2-2 三相變壓器空載實驗接線圖三、實驗儀器1MEL系列電機(jī)

9、教學(xué)實驗臺主控制屏（含交流電壓表、交流電流表）2功率及功率因數(shù)表（MEL-20或含在主控制屏內(nèi)）3三相心式變壓器（MEL-01）或單相變壓器（在主控制屏的右下方）4三相可調(diào)電阻900（MEL-03）5波形測試及開關(guān)板（MEL-05）6三相可調(diào)電抗（MEL-08）四、實驗內(nèi)容與步驟1測定變比實驗線路如圖2-1所示，被試變壓器選用MEL-02三相三線圈心式變壓器，額定容量PN=152/152/152W，UN=220/63.5/55V，IN=0.4/1.38/1.6A，Y/Y接法。實驗時只用高、低壓兩組線圈，中壓線圈不用。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

10、量程。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U0=0.5UN，測取高、低壓線圈的線電壓U1U1.1V1、U1V1.1W1、U1W1.1U1、U3U1.3V1、U3V1.3W1、U3W1.3U1，記錄于表2-1中。表2-1U（V）KUVU（V）KVWU（V）KWUK=1/3(KUV+KVW+KWU)U1U1.1V1U3U1.3V1U1V1.1W1U3V1.3W1U1W1.1U1U3W1.3U1KUV= U1U1.1V1/U3U1.3V1 KVW= U1V1.1W1/U3V1.3W1 KWU= U1W1.1U1/U3W1.3U12.空載實驗實驗線路如圖

11、2-2所示，變壓器T選用MEL-02三相心式變壓器。實驗時，變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈開路。A、V、W分別為交流電流表、交流電壓表、功率表。若交流電流表、電壓表為三組指針式模擬表，量程可根據(jù)需要選擇，若上述儀表為智能型數(shù)字儀表，量程可手動選擇，功率表含在主控屏上。功率表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接通電源前，先將交流電源調(diào)到輸出電壓為零的位置。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U0=1.2UNb逐次降低電源電壓，在1.20.5UN的范圍內(nèi)測取變壓器的三相線電壓、電流和功率，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表2-2中。其中U=UN

12、的點必須測并在該點附近測點應(yīng)密些。c測量數(shù)據(jù)以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準(zhǔn)備。表2-2序號實 驗 數(shù) 據(jù)計 算 數(shù) 據(jù)U0(V)I0(A)PO(W)UO(V)IO(A)PO(W)cosj0U3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U1I3U10I3V10I3W10PO1PO2123453.短路實驗實驗線路如圖2-3所示，變壓器高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。接通電源前，將交流電壓調(diào)到輸出電壓為零的位置，接通電源后，逐漸增大電源電壓，使變壓器的短路電流IK=1.1IN。然后逐次降低電源電壓，在1.10.5IN的范圍內(nèi)，測取變壓器的三相輸入電壓、電流及功率，共取45組數(shù)據(jù)，記錄于表2

13、-3中，其中IK=IN點必測。實驗時，記下周圍環(huán)境溫度（0C），作為線圈的實際溫度。表2-3 = OC序號實 驗 數(shù) 據(jù)計 算 數(shù) 據(jù)UK（V）IK（A）PK（W）UK（V）IK（A）PK（W）cosjKU1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1I1U1I1V1I1W1PK1PK212345 五、實驗報告要求1計算變壓器的變比根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算出各項的變比，然后取其平均值作為變壓器的變比。 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U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos0=f(U0) 。式中 （2）計算激磁參數(shù)從空載特性曲線查出對應(yīng)于U0=UN時的I0和P0

14、值，并由下式求取激磁參數(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)，cosjK=f(IK)。式中 （2）計算短路參數(shù)從短路特性曲線查出對應(yīng)于IK=IN時的UK和PK值， 并由下式算出實驗環(huán)境溫度qOC時的短路參數(shù)折算到低壓方換算到基準(zhǔn)工作溫度的短路參數(shù)為和，計算出阻抗電壓。IK=IN時的短路損耗PKN=3I4利用由空載和短路實驗測定的參數(shù)，畫出被試變壓器的”型等效電路。六、實驗注意事項在三相變壓器實驗中，應(yīng)注意電壓表、電流表和功率表的合理布置。做短路實驗時操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。實驗三 三相鼠籠感應(yīng)電動機(jī)工作特性實驗一、實驗?zāi)康暮?/p>

15、要求1熟悉三相感應(yīng)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理，掌握基本使用方法。2掌握三相感應(yīng)電機(jī)的空載、堵轉(zhuǎn)和負(fù)載試驗的方法。3用直接負(fù)載法測取三相鼠籠感應(yīng)電動機(jī)的工作特性。4測定三相籠型感應(yīng)電動機(jī)的參數(shù)。預(yù)習(xí)要求：1感應(yīng)電動機(jī)的工作特性指哪些特性？2感應(yīng)電動機(jī)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。二、實驗原理三相籠型感應(yīng)電動機(jī)實驗接線如圖3-1所示。圖3-1 三相籠型感應(yīng)電機(jī)實驗接線三、實驗儀器1 MEL系列電機(jī)教學(xué)實驗臺主控制屏。2電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、矩矩轉(zhuǎn)速測量（MEL-13、MEL-14）。3交流功率、功率因數(shù)表（MEL-20或MEL-24或含在實驗臺主控制屏上）。4直流

16、電壓、毫安、安培表（MEL-06或含在實驗臺主控制屏上）。5三相可調(diào)電阻器900（MEL-03）。6波形測試及開關(guān)板（MEL-05）。7三相鼠籠式感應(yīng)電動機(jī)M04。四、實驗內(nèi)容與步驟1空載試驗測量電路如圖3-1所示。電機(jī)繞組為接法（UN=220伏），且電機(jī)不同測功機(jī)同軸聯(lián)接，不帶測功機(jī)。a起動電壓前，把交流電壓調(diào)節(jié)旋鈕退至零位，然后接通電源，逐漸升高電壓，使電機(jī)起動旋轉(zhuǎn)，觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。并使電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向符合要求。b保持電動機(jī)在額定電壓下空載運(yùn)行數(shù)分鐘，使機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定后再進(jìn)行試驗。c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

17、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)4-5組記錄于表3-1中。表3-1序號UOL（V）IOL（A）PO（W）cosjUABUBCUCAUOLIAIBICIOLPIPIIPO123452短路實驗測量線路如圖3-1。將測功機(jī)和三相感應(yīng)電機(jī)同軸聯(lián)接。a將起子插入測功機(jī)堵轉(zhuǎn)孔中，使測功機(jī)定轉(zhuǎn)子堵住。將三相調(diào)壓器退至零位。b合上交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之逐漸升壓至短路電流到1.2倍額定電流，再逐漸降壓至0.3倍額定電流為止。c在這范圍內(nèi)讀取短路電壓、短路電流、短路功率，共取4-5組數(shù)據(jù)，填入表3-2中。做完實驗后，注意取出測功機(jī)堵轉(zhuǎn)孔中的起子。表3-2序號UOL（V）IOL（A

18、）PO（W）cosjKUABUBCUCAUKIAIBICIKPIPIIPK123455負(fù)載實驗選用設(shè)備和測量接線同空載試驗。實驗開始前，MEL-13中的“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕逆時針到底。a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，并在試驗中保持此額定電壓不變。b調(diào)節(jié)測功機(jī)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕使之加載，使感應(yīng)電動機(jī)的定子電流逐漸上升，直至電流上升到1.25倍額定電流。c從這負(fù)載開始，逐漸減小負(fù)載直至空載，在這范圍內(nèi)讀取感應(yīng)電動機(jī)的定子電流、輸入功率，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)，共讀取4-5組數(shù)據(jù)，記錄于表3-3中。表3-3 UN=220伏（）序號IOL（A）

19、PO（W）T2（N.m）n（r/min）P2（W）IAIBICI1PIPIIP112345五、實驗報告要求1作空載特性曲線：I0、P0、cosj0=f(U0)2作作短路特性曲線：IK、PK=f(UK)3由空載、短路試驗的數(shù)據(jù)求感應(yīng)電機(jī)等效電路的參數(shù)。（1）由短路試驗數(shù)據(jù)求短路參數(shù)短路阻抗 短路電阻 短路電抗 式中 UK、IK、PK由短路特性曲線上 查得，相應(yīng)于IK為額定電流時的相電壓、相電流、三相短路功率。轉(zhuǎn)子電阻的折合值 定、轉(zhuǎn)子漏抗 （2）由空載試驗數(shù)據(jù)求激磁回路參數(shù)空載阻抗 空載電阻 空載電抗 圖3-2 電機(jī)中的鐵耗和機(jī)械耗式中 U0、I0、P0相應(yīng)于U0為額定電壓時的相電壓、相電流、三相空載功率。激磁電抗 激磁電阻