电机与电力拖动实验指导书

电机及电力拖动技术实验指导书自动化实验室编河北工程大学教务处（二〇〇七年）目录实验安全操作规程..........................................................................................0实验二直流电动机各种运转状态的机械特性测试..................................1实验三单相变压器实验..............................................................................5实验四三相异步电动机的起动与调速....................................................10实验安全操作规程为了顺利完成实验任务，确保人身安全与设备安全，实验者要遵守如下规定：1、接线、拆线或多处改接线路时要切断电源。实验中确需带电更改少量线路时，可用一只手操作，一次拔插一根线，不可双手同时接触线路。任何时候人体都不得接触导线裸漏部分等可能带电的部件。2、完成接线或改接线路后要经指导教师检查，并使周围同学注意后方可接通电源。3、实验中如发生事故，应立即切断电源，并妥善处理。4、实验室总电源开关的闭合由实验指导人员操作，其他人员允许分闸但不得合闸。5、实验中电动机高速旋转，要谨防衣服、围巾和头发等卷入其中造成人身伤害。1实验二直流电动机各种运转状态的机械特性测试一、实验目的掌握用实验方法测定他励直流电动机各种运行状态下机械特性的方法。二、预习要点⑴．改变直流电动机机械特性有哪些方法。⑵．直流电动机在什么情况下，从电动运行状态进入回馈制动状态。直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电势平衡方程式以及机械特性。⑶．直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式以及机械特性。三、实验内容⑴．测定电动及回馈制动状态下的机械特性。⑵．测定能耗制动状态下的机械特性。⑶．测定电动及反接制动状态下的机械特性。四、实验设备⑴．RTDJ34／RTDJ31直流并励电动机／直流复励发电机⑵．RTDJ09／RTDJ10／RTDJ37电阻挂箱⑶．RTZN02智能直流电压电流表挂箱，用2只⑷．RTDJ12波形测试及开关板⑸．手持式转速表五、实验操作1、实验接线按图3-1接线，图中各部分说明如下：⑴．MD和Ldf为被测直流电动机的电枢绕组和励磁绕组，使用RTDJ34直流并励电动机，接成他励方式使用。额定电压220V，电流1.1A，转速1500rpm。⑵．MG和Lgf为作测试设备使用的直流电机的电枢绕组和励磁绕组，使用RTDJ34直流复励发电机，接成他励方式使用。与被测电机同轴连接。⑶．电阻R1＝900Ω，选用RTDJ37上端的电阻。R2＝360Ω＝180Ω＋180Ω，选用RTDJ37中间的电阻和RTDJ09上端的电阻。R3＝3600Ω＝1800Ω＋1800Ω，选用RTDJ10上端和中间的电阻。R4＝810Ω＝450Ω＋180Ω＋180Ω，选用RTDJ10下端的电阻（两只900Ω并联）、RTDJ09中间的电阻和下端的电阻。⑷．直流电流表A1和A3选用两只RTZN02中的小量程电流表，A2和A4选用其大量程电表。⑸．“直流电机励磁电源”和“直流电机电枢电源”分别取自实验台左边电源控制屏中部的相应电源输出。⑹．发电机电枢回路里可并联一只直流电压表，用RTZN02上端的电压表。22、电动及回馈制动状态下的机械特性测定⑴．R2和R4阻值调到最大。S1合向电源侧1，S2置于中间位置。电枢电源调到最低（旋钮逆时针旋转到底），并关闭电枢电源开关。⑵．闭合实验台电源总开关，按下起动按钮，接通励磁电源开关。调节电阻R1使电动机励磁电流If＝110mA；调节电阻R3使发电机励磁电流Igf＝100mA。⑶．接通电枢回路电源，升高电枢电源电压到220V并保持不变。这时电机应该起动到了较高速度正常运转，观察是否有异常。⑷．用直流电压表检测S2中间位置两接线端与电源侧“1”（图中右侧）两接线端的极性是否相同。若不同，对调S2电源侧的两条线，使之极性相同。⑸．把S2扳到短路线侧“2”，把R2调到“0Ω”，减小R4使被测电机MD电枢电流Ia＝1.0A。该点作为第一个测量点，把电枢电流和转速计入表2-1。⑹．逐次增大R4阻值直至发电机空载（把S2置于中间位置实现），测取若干组电动机电枢电流和转速的数据填入表2-1。表2－1电动及回馈制动状态下的机械特性测试数据表测试条件Ua＝UN=220V，If＝110mA，R2=0Ω电枢电流Ia(A)0.80.60.40.2转速n(rpm)电枢电流Ia(A)0.0−0.1−0.2−0.3−0.4转速n(rpm)直流电机励磁电源(220V)直流电机电枢电源(40～220V)MGA4R2IaIgaR4LgfMDR1IfIgfR3LdfA2S112S212＋－－A3A1＋－－图3-1他励直流电动机各种运转状态下机械特性测定实验接线图3⑺．把S2扳到电源侧“1”（这时R4应是最大值），使发电机也接入电源，电源极性是使发电机能产生与电动机相同方向的电磁转矩。减小R4到“0Ω”，并适当调节R3，使电动机电流Ia降到“0.0A”。这时电动机的运行状态是电动机的理想空载点。把电枢电流和转速计入表2-1。如果上一步没能测“Ia＝+0.2A”的点，可在此通过调节R3找到并测该点。⑻．逐渐增大R3阻值（弱磁）使发电机增加出力，转速升高，电动机进入第二象限回馈制动状态运行。在增大R3的过程中测取电动机电枢电流和转速的数据填入表2-1。注意：机组最高转速不可超过2000转/分。⑼．通过调节R3使发电机励磁电流恢复到正常值Igf＝100mA。3、能耗制动状态下的机械特性⑴．把R4置最大值，S2置于电源侧1不变。把电动机电枢电阻R2调到“180Ω”（一个旋钮置最大，另一个置最小），扳S1使之置于短路线侧“2”。⑵．减小R4阻值，使电机转速上升，直至电动机的电枢电流达到0.8A，此时电动机工作于能耗制动状态。然后逐次增大R4阻值使转速降低，测取几组电动机电枢电流和转速的数据填入表2-2。注意电动机电流为负值。测试中必要时可降低电枢电源电压，测完后恢复额定值。表2－2能耗制动状态下的机械特性测试数据表测试条件Ua＝0V，If＝110mA，R2=180Ω电枢电流Ia(A)−0.8−0.6−0.4−0.20.0转速n(rpm)04、电动及反接制动状态下的机械特性测定⑴．把电动机电枢电阻R2置最大值“360Ω”，把R4置最大值，对调S2电源侧1的两条电源线使发电机产生的磁转矩与电动机方向相反。S1和S2都置于电源侧“1”。⑵．逐渐减小R4阻值，使电机减速直至为零。继续减小R4，使电动机进入“反向”旋转，转速在反方向上逐渐上升，此时电动机工作于反接制动状态运行，直至电动机的电枢电流达到0.8A。然后逐次增大R4阻值直至发电机空载（S2置于中间位置），测取6～7组电动机电枢电流和转速的数据填入表2-3。注意电动机在第四象限运行时转速n为负值。表2－3电动及反接制动状态下的机械特性测试数据表测试条件Ua＝UN=220V，If＝110mA，R2=360Ω电枢电流Ia(A)0.80.70.60.5转速n(rpm)4六、注意事项⑴．每次起动机组时，打开电枢电源之前，必须确保电枢电源调节旋钮在最小位置（逆时针旋转到底）,每次断开电枢电源之后要把该旋钮旋转到使输出最小位置。⑵．要按实验指导书配电阻，以保证在不改接线情况下顺利做完实验。⑶．发电机励磁一定要接并励绕组，错接串励绕组等于给电源短路。⑷．所有记录的数据都是电动机的数据，切勿读错表。七、实验报告要求根据实验数据绘出电动机的上述三条机械特性n＝ƒ(Ia)，并结合理论课内容和测试过程对特性曲线进行说明。八、思考题⑴．回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点？⑵．直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？⑶．当电动机MD从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么？作为负载的MG，从第一到第四象限其电磁转矩方向是否改变？为什么？⑷．在电动机反接制动实验中，当电机MD运行在第一象限时，作为负载的电机MG是运行在什么状态？当MD进入第四象限时，MG又运行在什么状态？5实验三单相变压器实验一、实验目的⑴．通过空载和短路试验测定变压器的变比和参数。⑵．通过负载试验测取变压器的运行特性。二、预习要点⑴．变压器的空载和短路试验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方合适？⑵．在空载和短路试验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？⑶．如何用实验方法测定变压器铁耗及铜耗。三、实验内容⑴．空载试验测取空载特性Uo=ƒ(Io)，Po=ƒ(Uo)。⑵．短路试验测取短路特性UK=ƒ(IK)，PK=ƒ(IK)。⑶．纯电阻负载试验保持U1=UN,COSΦ2=1的条件下，测取U2=ƒ(I2)。⑷．阻感性负载试验保持U1=UN，COSΦ2=0.8的条件下，测取U2=ƒ(I2)。四、实验设备⑴．RTDJ03三相组式变压器，其额定值为：PN＝77W，U1N／U2N＝220／55V，I1N／I2N=0.35／1.4A⑵．RDJ09／RTDJ21三相可调电阻器（90Ω）／电感器实验挂箱⑶．RTZN08／RTZN09三相交流电流表／电压表⑷．RTZN07智能功率表、功率因数表五、实验操作1、空载试验⑴．按图3-1接线，注意切断三相可调压交流电源。被试变压器选用RTDJ03中的任意一只。变压器的低压线圈a－x接电源，高压线圈A－X开路。⑵．把调压器手柄旋到零位（即将实验台左侧调压器手柄逆时针方向旋转到底，使调压器输出三相交流电源电压为零）。⑶．合上实验台总电源开关，按下“启动”按钮，接通调压器输出开关（按下调压器输出“接通”按钮或将调压器输出钮子开关旋转到水平位置），使实验线路接通交流电源。调节调压器旋钮使被测变压器空载电压Uo=1.2UN。⑷．逐次降低电源电压，在1.2～0.5UN的范围内，测取变压器的Uo、Io、Po，共测取6-7组数据。U=UN点必须测数据，并在该点附近测试点分布较密，。三相调压器输出电源控制屏AV1UVWWPOUOXAaxIO**V2UAX图3-1单相变压器空载试验接线图6⑸．为了计算变压器的变比，在电压低于UN的点测试时读取副边电压，数据也记录于表3-1中。表3-1变压器空载试验数据记录表序号实验数据计算数据Uo（V）Io（A）Po（W）UAX（V）COSΦo166260.5355449.5544635.7727.5⑹．测完数据后，断开调压器输出开关（按下调压器输出“断开”按钮或将调压器输出钮子开关旋转到垂直位置），按下控制屏上的“停止”按钮，使实验线路和设备断电。把调压器手柄旋到零位。2、短路试验⑴．按图3-2接线。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。在电源引线端串入电阻是为了降低变压器短路电流对调压器输出电压变化的敏感性，可取Rw＝90～180Ω，使用RTDJ37中间的电阻。注意：改接线路时要先关断电源。⑵．把调压器手柄旋到零位，按下“启动”按钮，接通调压器输出开关。逐次缓慢增加变压器电压，直到短路电流等于1.1IN为止，在“（1.1～0.2）IN”范围内测取变压器的UK、IK、PK。测取5～6组数据记录于表3-2中，IK=IN点必须测。注意：本实验应在尽量短时间内完成，因为变压器的绕组很快就发热，使绕组电阻增大，读数产生偏差。三相调压器输出电源控制屏AVUVWWRWPKUKXAaxIK**图3-2单相变压器短路试验接线图7表3-2变压器短路试验数据记录表序号实验数据计算数据IK（A）UK（V）PK（W）COSΦK10.38520.3530.31540.24550.17560.073、纯电阻性负载试验⑴．实验线路如图3-3所示。变压器高压线圈接电源，低压线圈接负载电阻Rz。Rz取RTDJ09中的四只90Ω电阻串联，并将其调到最大。功率因数表取自RTZN07，通过“功能