電機(jī)與拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)2013

1、實(shí)驗(yàn)一并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握用實(shí)驗(yàn)方法測取并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。 2.掌握并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。 二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1.什么是直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性？ 2.直流電動(dòng)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)速圖1-1 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)接線圖 保持U=UN 、If=IfN =常數(shù)，T2 =常數(shù)，測取n=f(Ua)。(2)改變勵(lì)磁電流調(diào)速保持U=UN，T2 =常數(shù)，R1 =0，測取n=f(If)。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1.MEL系列電機(jī)

2、系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏（MEL-、MEL-A、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3.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)M03（PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min）4.220V直流可調(diào)穩(wěn)壓電源（位于實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏的下部）（含直流電壓、電流毫安表）5.電機(jī)起動(dòng)箱（ MEL-09）6.直流電壓、毫安、安培表（MEL-06），使用時(shí)要注意各儀表的量程及極性（電壓表量程為300V，電流安培表量程為2A，毫安表量程為200mA） 五、實(shí)驗(yàn)方法 1.并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)線路如圖1-1所示。電動(dòng)機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻R1選用MEL-09組件的100電阻，磁

3、場調(diào)節(jié)電阻Rf選用MEL-09組件的3000可調(diào)電阻。首先起動(dòng)并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)向應(yīng)符合要求。（起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，按以下方法操作：磁場調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至最??；電樞調(diào)節(jié)電阻R1調(diào)至最大；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(shí)針調(diào)到底，然后方可接通電源，使電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)；起動(dòng)后，將電阻R1調(diào)至最小，使電機(jī)正常工作。）將R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)壓旋鈕使輸出電壓為220V，再分別調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf和“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電機(jī)達(dá)到額定值：U=UN，I=IN ，n=nN，其勵(lì)磁電流即為額定勵(lì)磁電流IfN 。在保持U=UN，If =IfN 不變的條

4、件下，逐次減小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，即逆時(shí)針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器。測取電動(dòng)機(jī)電樞電流 Ia，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表1-1中。 表1-1 U=UN = V If=IfN= A 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia（A）n（r/min）T2（Nm）計(jì)算數(shù)據(jù)P2（W）P1（W）（%）n（%） 2.調(diào)速特性 （1）改變電樞端電壓的調(diào)速 直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，將電阻R1 調(diào)至零，同時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載、電樞電壓及電阻Rf，使U=UN，I=0.5IN，If =IfN，記錄并保持此時(shí)的T2值和If =IfN，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(dòng)機(jī)的端電壓Ua，轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia，共取5

5、-6組數(shù)據(jù)，記錄于表1-2中。 表1-2 If =IfN = A T2 = N·mUa(V)n(r/min)Ia(A) （2）改變勵(lì)磁電流的調(diào)速 直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，將電阻R1和電阻Rf 調(diào)至零，同時(shí)調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)壓旋鈕和校正電機(jī)的負(fù)載（調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩設(shè)定電位器），使電動(dòng)機(jī)U=UN，I=0.5IN，記錄并保持此時(shí)的T2值和U=UN 的值，逐次增加磁場電阻Rf阻值，直至n=1.3 nN（不要超過2000r/min），每次測取電動(dòng)機(jī)的n、If和Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)，記錄于表1-3中。 表1-3 U=UN = V T2= N·mn（r/min）If(A)Ia(A）六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1.由表

6、1-1計(jì)算出 P2和，并繪出n、T2、=f(Ia )及n=f(T2)的特性曲線。 電動(dòng)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(dòng)機(jī)輸入功率： P1=UI 電動(dòng)機(jī)效率： = ×100 電動(dòng)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(lì)電動(dòng)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(shí)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)。 七、思考題 1.并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速率特性n=f（Ia）為什么是略微下降？是否會(huì)出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性

7、對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有何影響？ 2.當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流不變時(shí)，減小電樞端電壓，為什么會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低？ 3.當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時(shí)，減小勵(lì)磁電流會(huì)引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？ 4.并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載運(yùn)行中，當(dāng)磁場回路斷線時(shí)是否一定會(huì)出現(xiàn)“飛速”？為什么？實(shí)驗(yàn)二 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庵绷麟妱?dòng)機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的機(jī)械特性二預(yù)習(xí)要點(diǎn)1改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)械特性有哪些方法？三實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏。2電機(jī)導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)速表（MEL-13、MEL-14）3三相可調(diào)電阻900（MEL-03）4三相可調(diào)電阻90（MEL-

8、04）5波形測試及開關(guān)板（MEL-05）6、直流電壓、電流、毫安表（MEL-06）7電機(jī)起動(dòng)箱（MEL-09）五實(shí)驗(yàn)方法及步驟電動(dòng)及回饋制動(dòng)特性接線圖如左圖。M為并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)M12（接成他勵(lì)方式），UN=220V，IN=0.55A，nN=1600r/min，PN=80W；勵(lì)磁電壓Uf=220V，勵(lì)磁電流If 0.13A。G為并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)M03（接成他勵(lì)方式），UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min;直流電壓表V1為220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶，V2的量程為300V（MEL-06）；直流電流表mA1、A1分別為220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶毫安表、安培表；mA2、A2分別選用

9、量程為200mA、5A的毫伏表、安培表（MEL-06）R1選用900歐姆電阻（MEL-03）R2選用2250電阻（用MEL-03中兩只900電阻相并聯(lián)再加上兩只900電阻相串聯(lián)）R3選用3000磁場調(diào)節(jié)電阻（MEL-09）開關(guān)S1選用MEL-05中的雙刀雙擲開關(guān)。按圖接線，在開啟電源前，檢查開關(guān)、電阻等的設(shè)置：（1）開關(guān)S1合向“2”端。（2）電阻R1至最小值，R2、R3阻值至最大位置。（3）直流勵(lì)磁電源船形開關(guān)和220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源船形開關(guān)須在斷開位置。實(shí)驗(yàn)步驟。a按次序先按下綠色“閉合”電源開關(guān)、再合勵(lì)磁電源船型開關(guān)和220V電源船形開關(guān)，使直流電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)直流可調(diào)電源，使V

10、1讀數(shù)為UN=220伏。b分別調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)M的磁場調(diào)節(jié)電阻R1，發(fā)電機(jī)G磁場調(diào)節(jié)電阻R3、負(fù)載電阻R2（先調(diào)節(jié)相串聯(lián)的900電阻旋鈕，調(diào)到零用導(dǎo)線短接以免燒毀熔斷器，再調(diào)節(jié)900電阻相并聯(lián)的旋鈕），使直流電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速nN=1500r/min，If+Ia=IN=0.55A，此時(shí)If=IfN，記錄此值。c保持電動(dòng)機(jī)的U=UN=220V，If=IfN不變，改變R2及R3阻值，測取M在額定負(fù)載至空載范圍的n、Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表2-1中。表2-1 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）d折掉開關(guān)S1的短接線，調(diào)節(jié)R3，使發(fā)電機(jī)G的空載電壓達(dá)到最大（不超過220伏），并且極性

11、與電動(dòng)機(jī)電樞電壓相同。e保持電樞電源電壓U=UN=220V，If=IfN，把開關(guān)S1合向“1”端，把R2值減小，直至為零（先調(diào)節(jié)相串聯(lián)的900電阻旋鈕，調(diào)到零用導(dǎo)線短接以免燒毀熔斷器）。再調(diào)節(jié)R3阻值使阻值逐漸增加，電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)A1表的電流值為0時(shí)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速，繼續(xù)增加R3阻值，則電動(dòng)機(jī)進(jìn)入第二象限回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行直至電流接近0.8倍額定值（實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不超過2100轉(zhuǎn)/分）。測取電動(dòng)機(jī)M的n、Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表2-2中。表2-2 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）因?yàn)門2=CMI2，而CM中為常數(shù)，則TI2，為簡便起見，只要

12、求n=f（Ia）特性，見圖。六實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)調(diào)節(jié)串并聯(lián)電阻時(shí)，要按電流的大小而相應(yīng)調(diào)節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)電阻，防止電阻過流燒毀熔斷絲。七實(shí)驗(yàn)報(bào)告根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第一、第二象限的制動(dòng)特性n=f（Ia）。 八思考題1.回饋制動(dòng)實(shí)驗(yàn)中,如何判別電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在理想空載點(diǎn)?2.直流電動(dòng)機(jī)從第一象限運(yùn)行到第二象限轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變,試問電磁轉(zhuǎn)矩的方向是否也不變? 為什么?實(shí)驗(yàn)三 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用直接負(fù)載法測取三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。 二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1.異步電動(dòng)機(jī)的工作特性指哪些特性？ 2.異步電動(dòng)機(jī)的等效電路有哪些參數(shù)？它們的物理意義是什么？ 3.工作特性的測定方法。

13、三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 1.空載試驗(yàn)。 2.短路試驗(yàn)。 四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主控制屏（含交流電壓、電流表）。2電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、轉(zhuǎn)速表（MEL-13、MEL-14）3交流功率、功率因數(shù)表4三相可調(diào)電阻900（MEL-03）5波形測試及開關(guān)板（MEL-05）6三相籠型異步電動(dòng)機(jī) M04 五、實(shí)驗(yàn)方法1.空載試驗(yàn) 測量線路圖為圖3-1，電機(jī)繞組接法。(額定電壓220V) 按圖3-1接線。 首先把交流調(diào)壓器退到零位，然后接通電源，逐漸升高電壓，使電機(jī)起動(dòng)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。 注意：調(diào)整相序時(shí)，必須切斷電源。保持電動(dòng)機(jī)在額定電壓下空載運(yùn)行數(shù)分鐘，使機(jī)械損耗

14、達(dá)到穩(wěn)定后再進(jìn)行試驗(yàn)。調(diào)節(jié)電壓由1.2倍額定電壓開始逐漸降低，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，共讀取79組數(shù)據(jù)，記錄于表3-1中。圖3-1 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)接線圖 2.短路試驗(yàn) 測量接線圖同圖3-1。 把電機(jī)堵住，調(diào)壓器退至零，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。在這范圍內(nèi)讀取短路電壓、短路電流、短路功率共讀取45組數(shù)據(jù)，記錄于表3-2中。 表3-1序號(hào)U(V)I(A)P(W)cosjUOIOPIPIIPOcosjo12345678 注意：空載試驗(yàn)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，在額定電壓附近應(yīng)多測幾點(diǎn)。

15、 表3-2序號(hào)U(V)I(A)P(W)cosjUKIKPIPIIPKcosfK123456 注意：先觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)向，再堵住轉(zhuǎn)子，防止制動(dòng)工具拋出傷害周圍人員。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1.計(jì)算基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的相電阻 由實(shí)驗(yàn)直接測得每相電阻值，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(shí)的定子繞組相電阻： 式中 rlef 換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)定子繞組的相電阻，； r1c 定子繞組的實(shí)際冷態(tài)相電阻，；（約為50） ref 基準(zhǔn)工作溫度，對(duì)于E級(jí)絕緣為75OC； c 實(shí)際冷態(tài)時(shí)定子繞組的溫度，OC。 2.作空載特性曲線：I0、P0、cosj0 = f(U0)3.作短路特性曲線：IK、PK=

16、 f(UK)4.由空載、短路試驗(yàn)的數(shù)據(jù)求異步電機(jī)等效電路的參數(shù)。 (1)由短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)求短路參數(shù)短路阻抗 ； 短路電阻 ； 短路電抗 XK = 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(shí)的相電壓、相電流、三相短路功率。轉(zhuǎn)子電阻的折合值 r2 rK - r1 定、轉(zhuǎn)子漏抗 X1X2 (2)由空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求激磁回路參數(shù) 空載阻抗 ； 空載電阻 ； 空載電抗 X0 =式中， U0、I0、P0相應(yīng)于U0為額定電壓時(shí)的相電壓、相電流、三相空載功率。 激磁電抗 Xm = X0 - X1 ； 激磁電阻 式中，PFe為額定電壓時(shí)的鐵耗，由圖3-2確定。 七、思考題 1.由空載、短路

17、試驗(yàn)數(shù)據(jù)求取異步電機(jī)的等效電路參數(shù)時(shí)，有哪些因素會(huì)引起誤差？ 2.從短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以得出哪些結(jié)論？實(shí)驗(yàn)四 三相繞線式異步電機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性。二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1.如何利用現(xiàn)有設(shè)備測定三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 2.測定各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性應(yīng)注意哪些問題。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 1.測定三相繞線異步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性。 2. 測定三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)再生發(fā)電制動(dòng)機(jī)械特性。四、實(shí)驗(yàn)線路及操作步驟 實(shí)驗(yàn)線路如圖4-1所示，圖中G選用直流電動(dòng)機(jī)M03，其UN = 220V，PN=185W，安裝時(shí)和三相繞線式異步

18、電動(dòng)機(jī)用聯(lián)軸器直接聯(lián)接，RS=0，R1=2250，R2=3000。定子繞組Y接法。1.測定三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性(三相異步電機(jī)加電壓U=200V, 同測工作特性相同)調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之逐漸升壓至200v（在做試驗(yàn)時(shí)保持電壓恒定），校正過的直流電機(jī)先合勵(lì)磁電壓，再調(diào)勵(lì)磁電流至規(guī)定值95mA，再調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R1（先調(diào)串聯(lián)部分短接，再調(diào)并聯(lián)部分），使異步電動(dòng)機(jī)的定子電流逐漸上升，直至電流上升到額定電流，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(dòng)機(jī)的定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速、直流電機(jī)的負(fù)載電流I2（可查對(duì)應(yīng)的T2值）等數(shù)據(jù)，共讀取56組數(shù)據(jù)，記錄于表4-1中。表4-1 U=200V If =95mA序號(hào)I1