电机学实验指导书最终版

电机学实验指导书西安工程大学电子信息学院电气工程教研室2007-6-15ii【内容简介】电机实验是学习研究电机理论的重要环节，其目的在于通过实验验证和研究电机理论，使学生掌握电机实验的方法和基本技能，培养学生严肃认真事实求是的科学作风。本讲义主要介绍电气自动化和电力系统自动化中常用的直流电机、变压器、异步电机和同步电机的相关实验和实验原理，学生可以掌握实验方法，学会选择仪表，测取实验数据等基本实验研究技能。通过实验，加深对电机学理论知识的理解。本书主要以电机教学实验为主，又照顾到工程实验应用，在内容讲述和编排上进行一些改革尝试。本讲义可作为高等院校有关专业的辅助教材和参考书，也可供从事电机试验等工程技术人员参考iii前言随着教学改革的不断深化，电气工程类各学科的教学内容和教学方式都产生了很大变化。加强实验教学环节，提高学生的动手能力已经成为人们的共识。电机实验课是《电机学》和其相近课程的重要组成部分，本实验讲义只侧重于掌握实验方法，并运用课堂上学到的电机理论知识来分析研究实验中的各种问题，得出必要的结论，从而达到培养学生在电机这门学科中具备分析问题和解决问题的初步能力。本实验讲义是针对电信学院实验中心电机学实验室的“电机综合实验台”编写的，适用于本学校的《电机学》等课程的实验教学。在内容上详细介绍了实验的方法，同时还增加了实验的原理，使学生更容易了解实验过程。内容包括：直流电机、变压器、异步电机、同步电机相关实验内容。参加编写工作的有刘毅力、李彦宾。刘重轩教授负责统稿和校正，最后，刘重轩教授审订。由于编者的水平有限，难免有纰漏之处，敬请读者批评指正。编者2007年7月10日iv目录电机学及拖动基础实验的基本要求和安全操作规程...........................................1直流电机实验.................................................................................................................5实验一认识实验................................................................................................5实验二直流发电机............................................................................................8实验三直流他励电动机实验.......................................................................13实验四他励直流电动机的机械特性实验.................................................19三相变压器实验.........................................................................................................25实验五三相变压器的参数测量实验..............................................................26实验六三相变压器的联接组和不对称短路.................................................32实验七三相变压器的负载运行....................................................................43实验八三相变压器的并联运行（选作）...................................................48异步电机实验..............................................................................................................51实验九三相异步电动机的参数测定实验...................................................51实验十三相异步电动机的工作特性............................................................62实验十一三相绕线式异步电机在各种运行状态下的机械特性实验....65同步电机实验..............................................................................................................75实验十二三相同步发电机的运行特性.......................................................75实验十三三相同步电机参数的测定............................................................84实验十四三相同步发电机的并联运行特性.................................................92附录.......................................................................................................................991电机学及拖动基础实验的基本要求和安全操作规程实验的基本要求电机及电气技术实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。一.实验前的准备1.实验前应复习教科书中有关章节，认真研读实验指导书，了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题（有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等），并按照实验项目准备记录抄表等。2.实验前应写好预习报告，经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。3.认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。二、实验进行1.实验的进行建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行，每组由4～5人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。2.选择组件和仪表实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。3.按图接线根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。4.起动电机，观察仪表在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常（如指针正、反向是否超满量程等）。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。5.测取数据预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时，根据实验步骤逐次测取数据。6.认真负责，实验有始有终2实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。三、实验报告1.实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。2.实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。3.实验报告包括以下内容：实验名称、专业班级、姓名、实验日期、室温℃；列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据(NP、NU、NINn)等；列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等；数据的整理和计算；按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线，不在曲线上的点仍按实际数据标出。4.根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。实验安全操作规程为了按时完成电机及电气技术实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：1.学生应按时到达实验室．在辅导教师宣布开始实验后，按预习中的分工及仪表清单领取仪表及电压、电流插头，并布置设备、接线。凡在某一项实验中暂时不用的设备、仪表应整理好放在一边，以免用错发生意外。书包、衣服等不能放在实验台或仪器设备上。2.接线须整齐、清楚，力求简单、避免交叉．导线的长短、粗细选择应合适。一个接线柱上最多接两根线，以免导线松脱．线路布置(仪器摆放，接线等)应文明，安全、便于检查和操作。仪表位置应正确、便于准确读数。3.接线完毕，组内应互相认真检查，且每个成员对全部线路都应掌握。实验中不用的导线应整理好放回原处。然后请辅导教师检查，未经教师检查和同意不得进行实验。4.合闸前，要检查有关的各调节量(调压器、变阻器等)是否在适当的位置。在调节负载或改变电阻、电压、转速等量时，必须考虑到其他量的变化关系，随时注意其他量是否超过额定值、全组同学应明确分工、统一指挥，以免发生因配合不当而使设备过载乃至损坏的事故。5.原始记录中应包括实验日期、小组成员、主要铭牌数据及实验数据(包括实验保3持条件等)。记录数据要清晰，尽量避免涂改。对所作记录应随时检查，以免事后返工。实验内容完成后，组内应先检查所记录的数据，确信合理后再将原始记录送交教师审查，教师认可后方能拆线。实验数据不符合要求的应返工重做。学生将拆下的导线及电压，电流插头整理好并放归原处后，再请教师签字。签字后的原始记录不得再随意涂改。6.在操作过程中，如果发生故障，学生应在教师的帮助下，学习判断分析故障原因和排除方法。如果发生事故，当事人要按时交出事故报告，以便实验室查明情况，酌情处理。7.实验中应注意安全：(1)实验时不得穿大衣、戴围巾，女同学(长发的)须戴好安全帽，禁止身体接触有电线路的裸露部分和设备的转动部分，以免发生人身伤害事故。(2)接线时，后接电源线；拆线时，须先切断电源。严禁带电改接线。合闸前须通知全组成员。调节时不应过猛。8.机器运转后，小组成员不得远离机器。一旦发生事故，应立即切断电源，保持除电源刀闸外的一切现场，并报告辅导教师处理。实验前须知由实验指导人员介绍电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。1.仪表选择：教学实验所用仪表，多数采用准确度为1.0级，量程略大于被测电机铭牌标明的额定值。如电压为110V则应选择0150V电压表，220V的应选0300V；额定电流为17.4A，则应选020A（或030A）的电流表，励磁电流约为额定电流的25%，可选2A或3A的电流表。2.导线的选择根据电流的大小来选取导线的粗细，一般来说导线截面应适当选择大些，且以多股短线为宜。导线的参考载流量见表。接线可按“先串联后并联”或“先接粗线后接细线”的原则进行。通常一个同学接线，另一同学查线，或分工接线，互相检查。电压表和直流电机的磁场回路一律用带颜色的塑料细线联接。橡皮绝缘铜芯导线的容许电流标称截面(2mm)铜芯（A）单芯双芯三芯0.510——41.02016132.53426224.04538296.05647368.070594610.08572553.励磁回路调节电阻