2014電機及拖動實驗指導書解析

1、1實驗一直流發(fā)電機的工作特性一頭驗目的1觀察并勵直流發(fā)電機的自勵過程及自勵條件。2測定并勵及他勵直流發(fā)電機運行的負載外特性曲線。3觀察直流發(fā)電機的剩磁（無勵磁）發(fā)電。二預習要點1 什么是發(fā)電機的運行外特性？如何測定？2并勵直流發(fā)電機不能自勵發(fā)電時該如何處理？3如何保持直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速不變？4直流發(fā)電機的他勵運行與并勵運行差異何在？為什么？5認真閱讀附錄部分關(guān)于實驗臺的使用說明。三實驗設備1原動機為直流電動機 M03 臺：UN220V,IN1.1A,PN185W,nN1600rpm2直流發(fā)電機為 M01 臺：UN200V，IN0.5A,PN100W，nN1600rpm3直流電流表 2 臺（2A）

2、4直流電壓表一臺5NMEL 03 可變電阻箱及轉(zhuǎn)速表（MEL 09）各一臺6直流勵磁電源、可調(diào)直流電源各一臺四實驗項目1并勵發(fā)電機A 實驗線路圖 1-1 并勵發(fā)電機（1） 可調(diào)直流源經(jīng)電樞電流測量表 A1 向直流電動機 M03 的電樞供電（Vo 內(nèi)接）（2）直流勵磁電源經(jīng)勵磁電流測量表 A2 向直流電機的勵磁線圈 F1 , F2 供電。（3）直流發(fā)電機 M01 輸出端接 300V 檔電壓表，負載回路串直流電流表 2A 檔。o按復位輸出凹發(fā)電機勵磁 匸丿電動機勵磁+6直流勵就電源可譙直沆t ti i壓源2（4）直流發(fā)電機的勵磁線圈 F1 , F2 并聯(lián)到發(fā)電機的電樞端。（5）RL總阻值 0135

3、0Q可調(diào)。接線要求：必須保證在操作過程中帶電導線的金屬部分不裸露在外 。完成接線后，檢查各旋鈕的初始位置：可調(diào)直流電源輸出最小（調(diào)節(jié)旋鈕 逆時針旋到底），而RL在最大位置（3 個調(diào)節(jié)旋 鈕都逆時針旋到底）；直流勵磁電源開關(guān)置“ 0N”，可調(diào)直流電源開關(guān)置“ 0N”；必須經(jīng)指導教師檢查認可，才能通電。B 實驗系統(tǒng)的啟動及調(diào)試（1） 接通總電源后，先檢查直流電動機的勵磁電流測量表 A2， 必須要有 100mA 左 右的電流指示，才能 按復位鍵啟動電機，否則禁止啟動電動機，直到勵磁電流正常。（2）調(diào)節(jié)“可調(diào)直流穩(wěn)壓電源”輸出電壓，漸升電動機轉(zhuǎn)速，發(fā)電機端的電壓表和電流表應有逐漸增大的讀數(shù)，則表明發(fā)電

4、成功，可將電動機升速到1600rpm。（3）如果漸升電動機轉(zhuǎn)速， 發(fā)電機端的電壓表和電流表的 讀數(shù)不變化， 貝 U 表明發(fā) 電機不能發(fā)電，則將可調(diào)直流電源恢復到最低后關(guān)斷，待改接發(fā)電機勵磁接線 后再開。（4）若勵磁端對換后發(fā)電機仍不能發(fā)電，則要先充磁。方法如下：a） 先將可調(diào)直流電源降到最小，然后關(guān)斷。b） 再將直流勵磁電源關(guān)斷。c） 將發(fā)電機與電動機的勵磁線圈 F1，F(xiàn)2 并聯(lián)（見圖 1-2，不管如何并聯(lián)法）。d）開啟直流電源總開關(guān)，開啟勵磁電源，勵磁電流測量表A2 應有 200mA 左右的電流指示，片刻后關(guān)斷兩個開關(guān)。e） 將發(fā)電機的勵磁線圈 F1，F(xiàn)2 重新并聯(lián)到發(fā)電機 G 的電樞 F1

5、，F(xiàn)2 端。f）按以上步驟重新啟動電動機。F1A2發(fā)電機勵磁直沆勁磕杞源6 圖 1-2發(fā)電機充磁C并勵直流發(fā)電機的運行外特性 U=f （I）測定（n=1600rpm 保持恒定）U :并勵發(fā)電機輸出電壓 I:并勵發(fā)電機負載電流表 1-1數(shù)據(jù)記錄：（n=1600rpm 保持恒定，通過調(diào)節(jié) RL來改變 I 值。U(V)I(A)Imin=(RL最大)0 250.300.350.400.50注意：隨發(fā)電機輸出功率增大，必然造成 電動機的轉(zhuǎn)速跌落，要不斷微調(diào)“可調(diào)直流穩(wěn) 壓電源”，將轉(zhuǎn)速調(diào)整到 n=1600rpm （增大電動機的電樞端電壓）。2 他勵直流發(fā)電機外特性 U=f （I）測定（n=1600rpm

6、 保持恒定）把發(fā)電機的勵磁繞組（見右側(cè)的 F1、F2）也接到直流勵磁電源，其余不變電動機勵繼3圖 1-3 他勵發(fā)電機所有旋鈕重新置初始位置后啟動電動機，操作方法同上 表 1-2數(shù)據(jù)記錄：（n=1600rpm 保持恒定）U(V)1(A)Imin(RL最大) )0.250 300 350 400.453 觀察直流發(fā)電機的剩磁（無勵磁）發(fā)電關(guān)閉所有直流電源后，將直流 發(fā)電機的勵磁線圈 F1、F2 從勵磁直流電源處 斷開 （無勵磁），并使發(fā)電機空載（且斷開RL回路）。圖 1-4剩磁發(fā)電所有旋鈕重新置初始位置后啟動電動機。觀察發(fā)電機輸出端的電壓表是否有電壓指示值：若有則剩磁發(fā)電成功，否則不成功 表 1-

7、3數(shù)據(jù)記錄：n(rpm)1600u（v）2AA2200tlLA+0直沆勵強乜嫄500V1WI可汀力沆杞圧源O按復位輸出o按復橙輸出3亀動機勵璇可汨亙/低圧源輸出最小U135QO電樞電流測瑩逆進到底 輸出最小AIA2發(fā)電機，勵施電動機勵穆4五 實驗報告1畫出實驗時電氣線路圖。2寫出實驗操作步驟（上電前的準備工作和上電后的操作步驟及注意事項） 。3實驗原始數(shù)據(jù)記錄。4在同座標上畫出直流發(fā)電機并勵和他勵運行時的外特性。5回答問題（ 1） 并勵發(fā)電機不能發(fā)電的原因有哪些？實驗中如何解決？（ 2） 在電動機發(fā)電機組成的機組中，當發(fā)電機負載增加時，機組的轉(zhuǎn)速會發(fā)生 什么變化？如何處理？為什么？（ 3） 簡

8、述發(fā)電機并勵運行與他勵運行時外特性曲線的異同。（ 4） 直流發(fā)電機的剩磁發(fā)電是否一定能實現(xiàn)，為什么？（ 5） 發(fā)電機是否可能發(fā)生電樞端有電壓，但額定轉(zhuǎn)速下離額定電壓甚遠？為何？5實驗二單相變壓器的參數(shù)測定一頭驗目的1通過變壓器的空載和短路試驗測定變壓器的變比和參數(shù)2通過負載試驗測定變壓器的運行特性、電壓調(diào)整率、變壓器的效率n等二預習要點1變壓器的空載和短路試驗有什么特點？電源電壓一般加在哪一方較合適？2 在空載和短路試驗中，各儀表如何排序才能使測量誤差最??？3如何用實驗方法測定變壓器的鐵耗、銅損和電壓調(diào)整率？三實驗設備1單相變壓器一臺(UIN220V,IIN0.4A ； U2N110V，I2N

9、0.8A)2可調(diào)交流電源一臺3交流電壓表、交流電流表、功率表各一臺、可變電阻箱一臺(N MEL 04)。四實驗項目1空載試驗測取空載特性 Uo=f (Io) , Po=f ( Uo)電源加在變壓器低壓側(cè)，額定電壓 55V。電壓表 V 應可隨時改變測量點。表兩端 線頭固定不動，只移動被測端線頭。圖 2-1空載試驗通電前必須使三相調(diào)壓器輸出為零。且數(shù)字表的顯示會滯后，所以操作要慢一些 A 表接在 W表及 V 表之后，是因為變壓器空載電流較小，避免將電壓表線圈的電流或 功率表電壓表線圈的電流計入電流表，造成較大測量誤差。表 2-1 記錄數(shù)據(jù)(電壓不必精確地為某一值，接近即可)：序 號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)

10、Uo(V)Io(A)Po(W)U1U1、1U2COS o11.2UN宀66。021.1UN60。53UN55。04o.9UN49。55O.8UN 44。06O.7UN 38。57O.5UN 27。5U L1UAiJU1仍仍1U26其中：COS0=Po/S = Po/loUo2短路試驗（操作要盡快完成）測取短路特性 UK=f （IK）, PK=f （IK）實驗線路如下：注意，通電前必須使三相調(diào)壓器輸出為零！電源加在高壓側(cè)。由于副繞組短路，所以實驗時要嚴密監(jiān)視電流表的讀數(shù)，小心地慢慢增大三相調(diào)壓 器的輸出！注意到電流表 A 的位置被移到了功率表 W 及電壓表 V 之前，因為短路試驗時的電 流較大，

11、電壓表線圈的電流或功率表電壓表線圈的電流很小，對短路試驗的計算不會產(chǎn) 生什么影響。另一方面，電流表 A 由于電流增大，其兩端電壓會增大，而此時 V 測量 到的電壓較小，當然不希望計入電流表 A 的端電壓。序 號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)UK(V)lK(A)PK(W)COSK&PK/ lKUK11.1IN0。4421.0IN0。4030.9IN宀0。3640.8IN 0。3250.7IN& 0。2860.5IN0。20圖 2-2短路試驗三相調(diào)莊器73負載試驗測取負載特性 U2=f （12）實驗線路如圖 2-3 所示。上電前RL置最大值。先空載（開路），調(diào)節(jié)交流調(diào)節(jié)器使 U20= U2N=1

12、10V,之后調(diào)節(jié)器不再變動。通過 調(diào)節(jié)RL使 12增大直至 12=l2N= 0.8A （接近）。*表 2-2 記錄數(shù)據(jù)：（電流不必精確地為某一值，接近即可）室溫 9 =C0在計算出短路阻抗后，要按國家標準換算到75 C0時的值（參見實驗報告部分）8圖 2-3 負載試驗表 2-3 記錄數(shù)據(jù)（電流不必精確地為某一值，接近即可）：序號U2(V)I2(A)P1=I1U1COS (WP2 = I2U2(W1U2N=I2NQ 0.820.9 I2NQ0.7230.8I2NQ0.6440.6I2NQ0.4850.4I2NQ0.3260.2I2NQ0 .167I2= 0.00 (開路)其中丨2= 0 及 12

13、= I2N兩點必須測量4電壓調(diào)整率的計算變壓器在額定負載電流下的電壓與空載時的電壓是不同的，所謂變壓器的電壓調(diào)整 率就是指該電壓的相對變化量（歸算到原邊）：2%丄100%屮100%U20U20其中：U；=U2*KU20=U20*KU2=U20U2l|2 = |2N而 U20則是二次側(cè)空載電壓，變比取K=UIN/U2N，因此可直接利用負載試驗數(shù)據(jù)進行 電壓調(diào)整率的計算。應該指出：當功率因素 cosO不同時變壓器的電壓調(diào)整率也不同。5變壓器的效率曲線 n=f（I2）測定（電阻性負載）用間接法測定阻性負載下變壓器的效率：H = P2 = I2U2P1 I1U1COS三相調(diào)庾彖9由于二次側(cè)是阻性負載，

14、所以 cosO 1 ，而一次側(cè)的功率由功率表測得。10因此效率曲線 n =f (12)測定可在負載試驗時 加測 P1 及計算 P2 而完成 五實驗報告1計算變比 K2繪制空載特性曲線及計算激磁參數(shù)(1)空載特性曲線 Uo= f (Io), Po=f (Uo), COSo=f (Uo)(2)計算激磁參數(shù)以 Uo=UN時所對應的 Po、Io來計算變壓器的激磁參數(shù)，空載時 Zmzi, rmr1, XmXi，所以 ZoZmro心rm,xo心 Xm, 因此有：3 繪制短路特性曲線及計算短路參數(shù)(1)短路特性曲線UK= f (IK),(2)計算短路參數(shù)以 I=IN時所對應的PK、IK來計算變壓器的激磁參數(shù)

15、，短路時試驗電壓很 低，主磁通就很小，rm，可近似認為：由于短路電阻 rK隨溫度而變化，按國家標準應換算到 75C時的值:亠亠0To十十75 CrK75C= rKTo+日日其中，To= 234.5C (本變壓器為銅線),9 為試驗時的環(huán)境溫度。 阻抗電壓：4按空載試驗與短路試驗求出的參數(shù)， 畫出變壓器折算到低壓方的“r”型等效電路。5變壓器的電壓調(diào)整率 U2%、變壓器的效率 n = (P2/P1) %并畫 n =f (I2)6 簡答問題(1)空載試驗與短路試驗時電壓表與電流表的連接位置為何不同？(2)短路試驗為何選擇在低壓側(cè)進行？(3)當二次側(cè)是阻性負載，為什么可以認為 coS 1 ?P0Zm

16、2 2Xm二ZmrmPK=f (UK), COS K=f (UK)100%UNUK100%KXU NIK= IN時的短路損耗：100%PKN2 -NrK750Zc11一實驗目的1 用實驗方法測定三相變壓器的極性。2用實驗方法判定三相變壓器的聯(lián)接組別 二預習要點1聯(lián)接組的定義，為何要研究聯(lián)接組，國家標準聯(lián)接組有哪幾種2如何把 Y/Y-12 改成 Y/Y-6，如何把 D/Y-11 改成 D/Y-5。 三實驗設備1三相調(diào)壓器一臺2三相芯式變壓器一臺(N MEL 02 )3交流電壓表一臺四實驗項目(變壓器繞組端以A、X, B、Y,C、Z 及 a、x,b、y, c、z 表示)1 測定繞組極性(三相調(diào)壓器

17、的輸出線電壓 Uuv為 100V)實驗所使用的三相芯式變壓器由 1 個原繞組和 2 個副繞組組成(見附錄圖片 4)。上 部標出 220V 字樣的是原繞組，下部為 2 個電壓不同的副繞組。所有繞組均為獨立結(jié)構(gòu)，內(nèi)部并未聯(lián)接！為同名端，對應在變壓器上為繞組上相應的位置(每個繞組的上端或每個繞組的下端為同名端)。這是固定不變的。但字母 a、b、c 和 x、y、z 可根據(jù)不同情況標 注在繞組的上端或下端。三相調(diào)壓暮(1)測定相間極性接線如圖圖 3-1(a),在 B、Y 間加 100V 交流電壓。測量UAC、UAX、UCZ的值; 改變接線，交流電壓加到 A、X 端，Y、Z 相連，B、C 懸空再測一次。若

18、UAC竿UAXUCZ|則可判定 A、C 為同極性端；同理若UBC殲UBYUCZ| 則可實驗三三相變壓器的聯(lián)接組別UV(a)測定相間極性圖 3-1測定繞組極性及原、副方極性UVL1 L2過憂過壓佟護TA M龍沆過圧保爐12判定 B、C 為同極性端。13表 3-1 記錄數(shù)據(jù):UAC(V)UAX(V)UCZ(V)UBC(V)UBY( V)UCZ(V)說明：兩次的磁路不同，所以結(jié)果有差異同理，如果交流電壓加到 C、Z 端，貝 UUBYUAX。（2）測定原、副方極性接線如圖 3-1 b），在 A、B 間加 100V 交流電壓。測量 UAa、UAX、Uax的值, 若 UAa節(jié)UAX Uax|則可判定 A、

19、a 為同極性端。其余類推。表 3-2 記錄數(shù)據(jù):UAX(V)UAa(V)Ua x(V)聯(lián)接并用測量法判定以下聯(lián)接組（UUV為 200V）三相變壓器的聯(lián)接組別是指 變壓器原、副方的不同聯(lián)接方式及對各引出端的不同命名，由此造成原方線電壓UAB與副方線電壓 Uab間的相位差不同。由于這種相位差 總是30的整數(shù)倍，好象時鐘在整數(shù)點鐘時時針與分針間的夾角相仿，故又稱為變壓器的“鐘點數(shù)”為此變壓器原、副繞組中的 A 與 a 均應連接，表示“相量鐘” 長、短針的軸。(1)Y/Y-12表 3-3 記錄數(shù)據(jù):UABUabUbB從圖 3-3 相量圖可知，若聯(lián)接組別為 Y/Y-12,則有：UbBUAB Uab圖 3

20、-2Y/Y-12 及 Y/Y-6(a) Y/Y-12三和彳勺圧樂U V W(b) Y/Y-614表 3-4 記錄數(shù)據(jù):UABUabUbB從圖 3-4 相量圖可知，若聯(lián)接組別為 Y/Y-6,則有：UbBUAB+ Uab(2) Y/Y-6圖 3-3Y/Y-12 相量圖15(3)D/Y-11uVLlL2T.3U V(a) D/Y-11豆柯調(diào)圧黑UL1VL2即3過沆過圧偎護UkVCa汁1(b)D/Y-5圖 3-5D/Y-11 及 D/Y-5表 3-5 記錄數(shù)據(jù):UABUabUbB從圖 3-6 相量圖可知，若聯(lián)接組別為 D/Y-11，則按余弦定理有:UbB27a+UAB22 UabUABCOS3I0(4

21、)D/Y-5表 3-6 記錄數(shù)據(jù):UABUabUbB圖 3-6 D /Y-11 相量圖16從圖 3-7 相量圖可知，若聯(lián)接組別為 D/Y-5，則按余弦定理有:UbB2ab2+UAB22UabUABCOS150五實驗報告1 畫出實驗時電氣線路圖。2 在測定相間極性時，如何判別 B 與 A 或 C 是否為同極性端？畫出實驗線路并說明測 量方法。3 在用測量法判定變壓器聯(lián)接組別時，變壓器原、副繞組中的A 與 a 必須重合的含義是什么？其中 U 是施加到電樞的直流電源,由于啟動瞬間電動機的反電勢 EaEa是電動機的反電勢，工 R 是回路總電阻Cen = 0，所以：（式一2）實驗四他勵直流電動機的機械特

22、性一實驗目的1直流電動機的啟動方法。2如何改變直流電動機的轉(zhuǎn)向。3直流電動機的調(diào)速方法。4測定直流他勵電動機的固有和人為機械特性，并比較各特性曲線。二預習要點1 直流電動機的啟動方法有哪些？2 改變直流電動機機械特性有哪些方法？三實驗設備1可調(diào)直流電壓源（帶輸出指示）、直流勵磁電源、測功機（NMEL -13）各一臺2直流電動機（NM03） 臺UN: 220V、IN：1.1A、PN: 185W、nN: 1600rpm32A 直流電流表 2 臺實驗項目實驗線路如下:1 直流電動機的啟動（測功機空載：即“轉(zhuǎn)矩設定”旋鈕逆時針旋到底）啟動后，電流表 A2 的讀數(shù)必須大于 100 mA，否則不允許復位輸

23、出可調(diào)直流電壓。 測功機的使用（見附錄及圖片 3）測功機的控制選擇：開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制”側(cè)，轉(zhuǎn)矩控制旋鈕逆時針旋到底。測功機的使用：“3A”處的開關(guān)扳向下方，無負載轉(zhuǎn)矩；“3A”處的開關(guān)扳向上方, 調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設定”旋鈕就可改變電動機的負載轉(zhuǎn)矩。注意：測功機的轉(zhuǎn)矩讀數(shù)不正確，故不采用。轉(zhuǎn)矩用計算法求取。直流電動機的啟動嚴格受到電動機額定電流的制約，通常啟動電流不能超過1.5IN將全電路歐姆定律應用于直流電動機的電樞回路，則有：（式一1）可調(diào)直流穗莊源圖 5-1他勵電動機的固有和人為機械特性18顯然要限制 la可采用兩種方法：一是降低直流電源 U，二是增大回路總電阻 工 R。（1）降壓啟動（啟動電

24、阻 Ra= 0,勵磁電阻 Rf=0 ）電樞回路未串電阻必須用低壓啟動：將可調(diào)直流電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆時針旋到底（輸出最小），再接通勵磁電源，必須先 確認勵磁回路已接通（有勵磁電流指示）,才能按“復位”鍵啟動電動機。然后 U 從小到大逐漸增加，直到達額定電壓UNO直接關(guān)閉電源，可調(diào)直流電源輸出保持不變進行下一項內(nèi)容。（2）串阻啟動（勵磁電阻 Rf= 0，可調(diào)直流電源輸出上一步已預設置為 U = 220V） 電樞回路串 R a_ = 100Q 電阻后可直接用額定電壓啟動 ：啟動時串入 Ra= 100 Q電阻，啟動電動機后，逐步減小 Ra直到 Ra= 0。2改變直流電動機的轉(zhuǎn)向（測功機空載）電動機的轉(zhuǎn)動

25、緣于電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的表達式如下：Ta=CT Ia（式 一 3）由于和 la都是有方向的量，所以改變其中任何一個都能改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向。改變 的方向只要改變勵磁電流方向，改變 la的方向只要改變直流電源 U 的極性。（1）改變勵磁極性（勵磁電阻 Rf= 0,可調(diào)直流電源輸出預置在最小即逆時針旋到底 ） 直流電源輸出預置在最小串入 Ra= 100Q電阻后按“復位”鍵，如果電動機不轉(zhuǎn)， 則逐步減小 Ra，直到電動機轉(zhuǎn)動，并觀察電動機轉(zhuǎn)向。關(guān)斷可調(diào)直流電源及勵磁，改變勵磁極性，其它保持不變，重新通電并觀察轉(zhuǎn)向。（2）改變直流電壓 U 的極性（Rf= 0，可調(diào)直流源輸出預置在 U = Umin） 改

26、變直流電源U 的極性后，重新通電并觀察轉(zhuǎn)向。3測定直流電動機的機械特性 n = f （Ta）用 Ea= Cen 代入（式一 1） U - Ea= la藝 R 則有：u _ I a RCe再用 Ta=CTla代去（式一 4）中的 la則有：式一 5 即為直流電動機的機械特性。由于 Ta與 la成正比，通?？蓽y la與 n 更為方便，即 n = f （ Kla）= f （ Ta） 注意：以下所有操作均串入 Ra= 100Q且使測功機空載，然后啟動直流電動機（1）測定直流電動機的固有機械特性 n = f （Kla）= f （Ta） ,U=220V!記錄直流電動機的銘牌參數(shù)： 額定電壓、額定電流、額定

27、轉(zhuǎn)速、勵磁等。使勵磁電阻 Rf=0，Ra=100 Q 且測功機空載。然后 啟動電動機，逐步減小 Ra直到（式一4）CeCeCT2Ta（式一5）19Ra= 0,調(diào)節(jié)可調(diào)直流穩(wěn)壓源的輸出電壓達 U=220V 左右并保持不變。先記錄下測20功機空載時的轉(zhuǎn)速 n 電流 la,然后用測功機的“轉(zhuǎn)矩設定”旋鈕改變 Tf使電動機 電樞電流達表1 中要求的值，同時記錄下相應的轉(zhuǎn)速 n、電流 la。表 5-1 記錄數(shù)據(jù)：（轉(zhuǎn)矩表顯示值不準確，不要記錄）U=220Vn (rpm)計算 Tf(N.m)Ia(A)Imin0. 300. 500. 700. 901. 10（2）測定直流電動機的人為機械特性n = f （

28、Kla）= f （Ta）nce直流電動機的人為機械特性是指對電動機采取某些措施，使電動機工作于固有機械 特性以外的特性曲線。從（式一 4）:（其中 Ce是電機常數(shù)）可知，直流電動機的調(diào)速方案有三種：一是串阻（改變工 R）;二是調(diào)壓（改變 U）;三是調(diào)磁（改變）。同樣地，運用測功機的“轉(zhuǎn)矩設定”旋鈕可調(diào)節(jié) Tf使電動機電樞電流達到記錄表中要求的值。串阻特性（勵磁電阻 Rf= 0 ）在 Ra兩端接電壓表，使 Ra=100 Q 且測功機空載，啟動電動機，調(diào)節(jié)可調(diào)直流穩(wěn)壓源的輸出電壓達 U=220V,逐步減小 Ra使 Ra= 0，記錄下當前轉(zhuǎn)速 nmax。逐漸增大 Ra使轉(zhuǎn)速 n 比 nmax下降 2

29、3%，然后測表 2 數(shù)據(jù)。表 5-2 記錄數(shù)據(jù)：（轉(zhuǎn)矩表顯示值不準確，不要記錄）n (rpm)計算 Ta(N.m)Ia(A)Imin0. 300. 500. 700. 901. 10U=220VRa = _Q （當電流為 1A 時 Ra兩端電壓讀數(shù)即是阻值）調(diào)壓特性（勵磁電阻 Rf= 0 ）使 Ra=100 Q 且測功機空載。然后 啟動電動機，調(diào)節(jié)可調(diào)直流穩(wěn)壓源的輸出電壓達U=150V,逐步減小 Ra直到 Ra= 0。然后測表 3 數(shù)據(jù)。表 5-3 記錄數(shù)據(jù)：U=150V （轉(zhuǎn)矩表顯示值不準確，不要記錄）n (rpm)計算 Ta(N.m)Ia(A)Imin0. 300. 500. 700. 9

30、01. 10 調(diào)磁特性（先使勵磁電阻 Rf= 0 ）使 Ra=100Q且測功機空載。然后 啟動電動機，調(diào)節(jié)可調(diào)直流穩(wěn)壓源的輸出電壓達 U=220V,逐步減小 Ra直到 Ra= 0。然后小心地增大勵磁電阻 Rf，使 If= 0.9 If max。 注意不要造成飛車！表 5-4 記錄數(shù)據(jù)：（轉(zhuǎn)矩表顯示值不準確，不要記錄）n (rpm)計算 Ta(N.m)21Ia(A)Imin0. 300. 500. 700. 901. 10U=220VIf= 0.9 If max五實驗報告1畫出實驗時的電氣線路圖(用一個總圖實現(xiàn)各實驗項目)。2在同一座標下畫出固有、串阻、調(diào)壓、調(diào)磁等 4 根特性曲線 n = f

31、(Ta)。 3 問題簡答(1) 若直流電動機未加勵磁就接通電樞電壓，結(jié)果如何？并用數(shù)學表達式分析之(2) 如何改變直流電動機的轉(zhuǎn)向？并用數(shù)學表達式分析之。(3) 直流電動機的調(diào)速有哪幾種方法？其機械特性如何？(4) 試分析造成直流電動機固有、串阻、調(diào)壓、調(diào)磁等機械特性曲線不同的原因?qū)嶒炍迦嗷\型異步電機的工作特性實驗目的1 用直接負載法測取三相籠型異步電動機的工作特性。222測定三相籠型異步電動機的參數(shù)。二預習要點1 何為三相異步電動機的工作特性？2三相異步電動機的等效電路有哪些參數(shù)？其物理意義如何？3如何測定三相異步電動機的工作特性和等效電路參數(shù)？ 三實驗設備1直流電壓源、三相調(diào)壓器各一臺2

32、三相異步電動機一臺（M04）3 組合表具一套4電流插座三個 四實驗項目1 測定 M04 定子繞組的冷態(tài)電阻所謂電動機定子繞組的冷態(tài)電阻，是指電動機在室溫下放置一段時間后，用溫度計 測量鐵芯溫度，若所得值與冷卻介質(zhì)（空氣）溫度值相差不超過 2K，即為實際冷態(tài), 測得的繞組電阻就是冷態(tài)電阻。電動機參數(shù)：UN220V （），IN0.48A,PN100W，nN1420rpm測量方法有伏安法和電橋法，本實驗米用直流伏安法。線路如下：為了防止繞組發(fā)熱，試驗電流取0.1IN= 0.048 （A）50 及土 10 （mA。操作時注 意小心、緩慢旋轉(zhuǎn)“可調(diào)直流穩(wěn)壓電源”。測 3 次/相，共測 9 次。直流電源的

33、輸出電壓盡量小，且在繞組回路串 5400Q 可調(diào)電阻。表 7-1 記錄數(shù)據(jù)：1e= 2 R/9 （9 次測量的平均值）室溫 9 =_C繞組 1繞組 2繞組 31 (A)U (V)R ( Q)注意：（1）測量時要保持電動機轉(zhuǎn)子靜止。（2）測量時間越短越好。2 空載試驗（測取空載電壓、空載電流、空載功率等）由于要測量電動機的三相功率，所以采用 二瓦特計法，具體原理及方法如下: *用組合表具實現(xiàn)二瓦特計法測量圖 7-1 定子繞組的冷態(tài)電阻測定M04 電機定子繞組出線端位置圖23組合表具結(jié)構(gòu)如下（由功率表、交流電流表、交流電壓表及串接插頭組合而成）：由于本設備的功率表、交流電流表及交流電壓表均只有 1

34、 個，為了測量三相電 流、三相電壓及兩個功率，故此組裝一套公共的測量表具（如圖 4-4）,供三相輪流 使用，并在三相線路中各置一個插座（位于實驗臺底部中間位置），以備組合表具 測量使用。當表具插頭插進某一相的插座后，組合表具端 1、端 2 之間的測量電路 就被串入該相回路中，即對該相參數(shù)進行測量。其中電壓表 V 與功率表的電壓線圈并聯(lián)，而電流表與功率表的電流線圈串聯(lián)。功率表的電壓線圈非“*”端為 COM 端，被固定地接到 B 相（其實可將任意一相作 為 COM 端）。組合表具插頭插入 A、C 相插座時，既可測功率，也可測電流；而插入 B 相時， 只能測電流，電壓 Uca必須用電壓表單獨測量，所

35、以電壓表測量端要能靈活移動。啟動電動機空載運行數(shù)分鐘后，待電動機機械損耗達到穩(wěn)定狀態(tài)后再進行數(shù)據(jù) 測量。測時調(diào)節(jié)電動機定子電壓：從1.2UN（由于電壓報警值較低，且定為 250V）開 始，逐漸降低電壓直到電流或功率顯著增大為止 。實驗線路如下：圖 7-2測取三相籠型異步電動機的工作特性注意：（1）電動機轉(zhuǎn)子必須與其它所有機械脫離。（2）通電前，三相調(diào)壓器輸出 置“零位”，以后操作均如此。（3）在電流或功率顯著增大點附近多測幾個值（按需要自行酌定）。（4）組合表具可帶電操作，但操作時要求迅速、平穩(wěn)。表 7-2 記錄數(shù)據(jù)（注：功率值包括符號； 電壓表測量端要能靈活移動以便測量 Uca）：3Z圖 4

36、-4 組合表具的組成1U*三相功率測量原理圖銭電壓220VVC0MR-_OP2倉共點-注訂語，為三個串聯(lián):供姐合表具串入使用.定予總蛆聯(lián)接原理圖原理圖2o序號U（ V）IAI( A)I0PIP( W)cogCOS|) )0UABUBCUcAU0IBICP2P01250.02242.03220.04198.05176.06154.07自酌其中：U=(UAB+UBC+UCA) /3Io=(IA+IB+IC) /3Po=IP1+P2I3堵轉(zhuǎn)試驗（堵轉(zhuǎn)試驗線路同上，但電動機與測功機必須聯(lián)軸）（1）完成空載試驗后先關(guān)閉電源等電動機完全停車， 并務必使調(diào)壓器輸出在“零位” ！（2）在測功機頂部小孔插入“十

37、字”螺刀到底 使電機堵轉(zhuǎn)（用手轉(zhuǎn)動電機確認）。（3）堵轉(zhuǎn)電流從取1.2IN到0.3IN為止。注意：上電后小心地增大三相調(diào)壓器的輸出電壓，嚴密監(jiān)視電流表（相當于短路試驗）。表 7-3 記錄數(shù)據(jù)：IAN= 0.48A功率值含正負符號序號U (V)IAI (A)IPI3(W)P2PKCOS) )COSJ) )KUABUBCUCAUKIBICIK10.5720.5330.4840.4350.3460.2470.14其中：UK= (UAB+UBC+UCA) /3COSoPo _PoSo3 IoUo2oIK= (IA+IB+IC)/3PK= I P1+P2I4負載試驗（試驗線路同上，但 堵轉(zhuǎn)螺刀必須取出）

38、（1） 完成以上實驗后關(guān)閉電源，待 電動機停止轉(zhuǎn)動后取出堵轉(zhuǎn)螺刀。（2） 用測功機改變負載轉(zhuǎn)矩（不記錄轉(zhuǎn)矩表讀數(shù)）（3） 負載試驗電流 從1.25IN開始逐漸減小（1.1IN、IN、0.8IN、0.6IN、0.4IN）到空載為止。表 7-4 記錄數(shù)據(jù)（電動機電壓UAB三 220） 功率值包括符號IAN= 0.48A序號IA1 (A)11P I3(W)計算 T2(N.M)n (rpm)P2(W)1B1CPHP10.6020.5330.4840.3850.2960.2070其中：U = (UAB+UBC+UCA)/3 I =(IA+IB+IC)/ 3P = I P I +PH IP 2 = T2

39、Q五實驗報告1 計算基準工作溫度下的相電阻在室溫下測量所得的電動機繞組相電阻要按下式轉(zhuǎn)換（按E 級絕緣取 75C）:To + 750C門=亡T0+ a其中r1。是 9 次測量的平均值，To= 235oc, 9為試驗時的環(huán)境溫度。2作空載特性曲線Io、Po、cos = f （Uo）3作堵轉(zhuǎn)特性曲線IK、PK= f （UK）4求電動機的等效電路參數(shù)（1）堵轉(zhuǎn)參數(shù)（即短路參數(shù)）COSKPKPKSK31KUK27其中iKa、PK、UK對應堵轉(zhuǎn)試驗時當IK=IN時的相電流平均值、三相短路有功功率及相電壓平均值。轉(zhuǎn)子電阻的折算值：=rK- ri( ri忽略 xm、rm,而 ri此前已求出) 定、轉(zhuǎn)子漏抗：

40、X2 XiXK/ 2(2)由空載試驗求激磁參數(shù)率及相電壓平均值。按下面提供的空載等效電路可知：激磁電抗 Xo= Xm + XiZo= Uo/ lo(忽略激磁電阻)其中 Xi在短路試驗時已求出，所以 Xm 就可求出。最后剩下激磁電阻:rm=PFe/3 loa圖 7-3電動機堵轉(zhuǎn)時的等效電路ZKUKI KaPK31KaZ0 =U010aP03l0a2 _2Xo一ZOro其中l(wèi)oa、Uo=UN時28其中曲線的虛線部分的機械損耗 Pmec是按變化趨勢推理使之與縱軸相連，因為由于 轉(zhuǎn)速變化不大，將 Pmec近似看作常數(shù)并無不妥。由于空載試驗時的空載功率 Po= PFe+Pmec+ 3ril。2，其中銅耗

41、 3ril。2可求出，故有：2Po- 3rilo= PFe+Pmec然后按幾何圖形的比例關(guān)系分配 PFe與 Pmec的大小。至此，電動機等效電路參數(shù)：門、門、Xi、Xm、rm、X2、已全部求出，畫出 r 等效參數(shù)電路也就沒有問題了。5畫出電動機的 r 等效參數(shù)電路6作工作特性曲線 Pi、li、n、n、s、cos 曲=f (P2)2 _PFe+Pmec= f線確定， 如下圖其中 PFe為額定電壓時的鐵耗，它可由空載時的圖7-4空載時異步電動機的等效電路29P13i1 U1P2 二 0.105 n T 2=氏100 %P1以上式中：I1為定子繞組相電流，U1為定子繞組相電壓，P1為二瓦法的功率 7

42、 由損耗分析法求額定負載時的效率n2電動機的損耗有：PFe+Pmec+ 3M0,鐵耗：PFe機械損耗：Pmec3riIo2定子銅耗：PCu1=轉(zhuǎn)子銅耗：PCu2=Pems/100雜散損耗：Ped取額定負載時輸入功率 P1的 0.5%如果電磁功率為 Pem則:Pem= Pl- PCu1- PFe鐵耗和機械損耗：2P0= PFe+ Pmec= Po_3riI0Po是空載功率，為分離鐵耗和機械損耗，按前面的方法繪制 Po= PFe+Pmec= f（ U。2）曲線，并按曲線變化規(guī)律延長使曲線與縱軸相交，過該交點作與橫軸平行的水平線。由于轉(zhuǎn)速變化不大，而機械損耗僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)，因此機械損耗可認為是恒定值，

43、即 下圖中的虛線以下部分。而鐵耗可認為與磁密平方成正比，則 與電動機端電壓的平方成正比，即虛線以上的 曲線部分，由此可分離出不同電壓時的鐵耗PFe。1500- n1500100cos表 7-5 由負載試驗數(shù)據(jù)計算工作特性，填入下表：（轉(zhuǎn)矩表顯示值不準確，不要記錄）1二3 330電動機的總損耗 工 P = PFe+ Pcul+ Pcu2+Ped于是求得額定負載時的效率為：PUP100% P1式中的 P1 對應于 P2 額定功率 Ps 時從工作特性曲線查出。8 問題簡答（1） 從空載及短路試驗求電動機等效參數(shù)時，會引起誤差的原因有哪些？（2） 從短路試驗數(shù)據(jù)可以得到哪些結(jié)論？（3） 由負載試驗數(shù)據(jù)

44、法或損耗分析法求取電動機的效率 n ,都會產(chǎn)生誤差，其主要原 因是什么？31一實驗臺簡介（見圖片 1）實驗臺采用模塊化構(gòu)件，組成不同實驗項目，但有些部分是固定配置，茲介紹如下。1總電源開關(guān)實驗臺左面裝有三相空氣開關(guān)，“閉合”按鈕、“斷開”按鈕及電源指示燈等。 合空氣開關(guān)（紅燈亮）-“閉合”按鈕 T所有直流電源及數(shù)字儀表可用。2三相交流電源的使用合空氣開關(guān)-按“閉合”（紅燈滅綠燈亮）旋“交流電源輸出調(diào)節(jié)”手柄三相交流輸出。三相交流的輸出 U、V、W 是自耦變壓器的二次側(cè)，其電壓大小由“交流電源輸 出調(diào)節(jié)”手柄位置決定，可通過實驗臺左下方的 3 個指針式電壓表來監(jiān)視： 按“斷開”，（綠燈滅紅燈亮）

45、U V、W 無輸出電壓。通常調(diào)節(jié)手柄逆時針旋到底（輸出為 0）,再開啟電源，然后逐漸增大到所需值。3數(shù)字儀表（必須使數(shù)字儀表的電源開關(guān)處“ ON ”）所有數(shù)字儀表均采用 3 位半 LED 顯示。有時上電后數(shù)字儀表的顯示會出現(xiàn)混亂， 可將數(shù)字儀表的電源開關(guān)先 “OFF ”后“ON”。（1）交流數(shù)字表位于實驗臺左上方，包括電壓表、電流表、功率表 等 3 種 其中功率表的使用如下（I*、U*連接在一起）：數(shù)字功率表由一個電壓測量通道和一個電流測量通道，其原理為：既測量電壓、電 流的大小，也測量兩者的相位差 札顯示結(jié)果為 P = lUcos 必須注意被測對象的電壓、電流是否與所選量程相當。（2） 直流

46、數(shù)字表位于交流數(shù)字表下方，包括電壓表、毫安表、安培表等 3 種。數(shù)字儀表對“量程”極其敏感，一旦 測量值超過“量程”的范圍，會立即跳閘并告 警。若遇此情況可先按“復位”消除告警聲，改變“量程”后，重新開始。如果不能確定被測信號的大小，則可選用“自動”檔。附錄實驗臺使用須知附錄一圖-1功率表的使用方法32二 直流勵磁電源與可調(diào)直流電源 （見圖片 2 ） 位于面板底部中偏右。其中右端的開關(guān) K1 是兩個直流電源的 總開關(guān)，而勵磁電源 還有自身 的開關(guān) K2。 （ 1）勵磁電源依次合上 K1、K2,勵磁電源即有輸出電壓。 供直流電動機及直流發(fā)電機勵磁用， 電流大小可以調(diào)節(jié) 。（ 2）可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

47、供直流電動機電樞用： “電壓調(diào)節(jié)“旋鈕逆時針旋到底， 開啟開關(guān) K1 后， 必須 按“復位”才會有直流電壓輸出（其大小從 內(nèi)部已連接的電壓指示 V 表顯示），然后 將輸出電壓調(diào)節(jié)到所需值。三 轉(zhuǎn)速顯示與測功機 使用時 電纜線必須與測功機相連 ，包括以下功能：1 轉(zhuǎn)速顯示 電纜線必須與測功機相連， 當測功機旋轉(zhuǎn)時， 通過電纜線向轉(zhuǎn)速表傳送轉(zhuǎn)速 脈沖，轉(zhuǎn)速表 將轉(zhuǎn)速脈沖轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速顯示，單位 rpm 。當轉(zhuǎn)速顯示為“ +”，則“轉(zhuǎn)速信號輸出”（電壓）的極性如圖所示。 若轉(zhuǎn)速顯示為“”，則“轉(zhuǎn)速信號輸出”的極性與圖示相反?！稗D(zhuǎn)速信號輸出”電壓可用作轉(zhuǎn)速反饋信號，以構(gòu)成速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。2 測功機（見圖

48、片 3）當測功機旋轉(zhuǎn)時， 通過電纜線可向測功機的轉(zhuǎn)子施加一個可以調(diào)節(jié)的電磁轉(zhuǎn)矩， 方法如下：（1）為讀轉(zhuǎn)矩，測功機必須調(diào)零（ 轉(zhuǎn)矩輸出開關(guān)扳向下方 ）（ 2） “ 3A ”處轉(zhuǎn)矩輸出開關(guān) 扳向上方 （則測功機對電動機施加轉(zhuǎn)矩 ）。（3） 啟動電動機， 使測功機旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設定” 即可對電動機施加轉(zhuǎn)矩 ， 單 位 N.M 。注意： 調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設定”也可對電動機施加轉(zhuǎn)矩，兩者的區(qū)別僅在于一個是以 轉(zhuǎn)矩作為反饋信號， 控制轉(zhuǎn)矩為一定值； 另一個是以轉(zhuǎn)速為反饋信號， 使轉(zhuǎn)速為一定值， 否則就改變轉(zhuǎn)矩大小。33四直 流 電 機 啟 動 電 阻(包 括 勵 磁 電 阻) 、 三 相 電阻、三相芯式變壓

49、器 ( 見圖片 4 )1 三相電阻箱 (MEL 03/MEL 04)圖-3 電阻串聯(lián)或并聯(lián)使用(1)當調(diào)節(jié)手柄在最小位時，每組電阻為 180 Q(2)電阻上的電流不能超過 FUSE 所標定的大小。2 三相芯式變壓器一個原繞組和兩個不同電壓的副繞組。 各繞組均為獨立結(jié)構(gòu)，內(nèi)部相互未有任何連接。34附錄二實驗報告及樣式一實驗報告的意義實驗報告是對所完成的實驗或研究課題的總結(jié)。實驗報告主要應該包括以下幾個內(nèi)容：1研究的主題。2使用的設備（包括名稱、型號、規(guī)格、數(shù)量、生產(chǎn)商、生產(chǎn)日期等）。3實驗線路、操作步驟、要點及注意事項。4數(shù)據(jù)記錄。5數(shù)據(jù)分析及結(jié)論。作為教學實驗報告，還會附加一些重要的概念和操作方面的問題簡答。實驗報告反映了一個課題從提出到得出