发热实验改正版

实验一电器发热实验一、实验目的1、了解电器元件的发热过程;2、掌握电器元件的测温方法及实验内容。3、测试电器元件的发热过程及其稳态温升；4、分析实验数据，估算出电器导体的发热时间常数和综合散热系数。二、实验原理及内容实验：1、实验原理电器的发热及冷却过程是按指数规律变化的。测温方法有很多种，一般采用电阻法和热电偶法。1）电阻法测温原理国家标准规定，线圈温升用电阻法测量。采用电阻法测量温升测得的是平均温升，故只能间接反映线圈内部的发热情况。用电阻法来测量线圈平均温升是利用金属导体的电阻随温度变化的现象，通常)1(0RR(1-1)式中，R0为导体0℃时的电阻；R为导体温度为θ时的电阻；θ为导体的温度；α为导体材料的电阻温度系数。对于紫铜α=1/234.5，对于铝α=1/245。设在周围介质温度θ01时，测得线圈的冷态电阻为R1，由式(1-1)得)1(0101RR(1-2)线圈通电发热导体温度为θ2时，测得线圈的热态电阻为R2，同样由式(1-1)得)1(202RR(1-3)将式(1-3)减去(1-2)，再除以(1-2)，得010121121RRR(1-4)整理后010111221RRR(1-5)如果测热电阻时周围介质温度改变为θ02，线圈温升τ用下式计算：0201011120221RRR(1-6)测得线圈冷电阻R1和热电阻R2，以及相应的周围介质温度θ01和θ02，就可按上式算出线圈的发热温升τ，由于测得的电阻值是线圈总电阻值，所以它表示线圈的平均温升。线圈电阻常用电桥来测量，一般电阻大于1时用单臂电桥，小于1时用双臂电桥。2）热电偶法测温原理(1)热电偶的工作原理如图1-1所示为热电偶的原理图，A、B为两种不同的导体。当它们的两端连接起来，且两连接端热端和冷端具有不同的温度θ和θ0时，由于金属分子内存在自由电子，这一回路会产生电势，这一电势被称为热电势。图1-1热电偶的工作原理热电势大小为)()(),(0BAAB0ABEeE(1-7)式中，EAB(θ)和EBA(θ0)是热端和冷端产生的电势，是温度θ和θ0的函数，下标AB表示导体间热电势是由导体A指向导体B的，如果AB顺序更换，则电势符号也改变，故)()()()(),(00BAAB0ABffEeE(1-8)如果保持冷端θ0不变，则EBA(θ0)为一常数c。代入式(1-8)，得)()(),(0ABcfE(1-9)式(1-9)是热电偶测定温度的基础，利用式（1-9)可以把温度的测量变为热电势的测量。三、实验内容(1)用电阻法测出被测线圈的冷态电阻，以及稳定后的热态电阻，然后通过公式(1-6)计算出线圈的平均温升（2）用点温计测出触头的温升及时间的关系曲线即发热特性曲线，并用作图法求出触头发热时间常数。四、实验线路及仪器设备(1)实验线路下图所示为电器发热实验线路原理图。DQKMSM-220V图1-2电阻法测线圈温升的实验线路图1-3用点温计测触头温升实验线路(2)实验设备及仪器实验设备及仪器如表1-1所示。序号符号设备名称型号、规格1RXGK-I高低压开关通电试验台RXGK—I2Tes双输入数字温度计Tes-13143DQ单臂电桥QJ23A型4KM交流线圈CJ125RXDF-1000大电流发生器RXDF-10006SM闸刀开关表1-1电器发热试验用的仪器设备五.使用实验仪器的注意事项I直流单臂电桥注意事项1在进行任何阻值测量时，不应让“×1000Ω”测量盘示值为0，使测量盘有足够读数位数，以确保测量精度。2指零仪使用注意事项：a.调零：JZ8-23A型指零仪采用盘丝式电流表表芯作指示器，机械调零范围不小于±5格；b.指零仪指针偏转方向：电桥设计时规定，指零仪指针偏转方向与测量盘旋转方向（顺时针或逆时针）保持一致；3测量过程中“B”“G”按钮尽量间断使用，以延长干电池寿命。4对电机、变压器等带电感的电阻进行测量时，必须先按“B”后按“G”，测量完毕应先放“G”后放“B”。5电桥只能对无源（不带电）的电阻器进行测量时；严禁市电或其他电源从电桥输入端引入，以防烧坏电桥。6干电池容量判别：a.指零仪电池：指零仪正常工作电压（不是空载电压）应不得低于5V。当点按“G”按钮即指零仪只接通电源而无信号输入时，指零仪指针瞬间抖动并立即回零，表示正常；若发现指针偏转角度较大而且不回零，则说明9V电池已用完，应更换6F22型叠成电池。b.桥路电池：若电桥灵敏度明显下降，则应更换3节1.5V1号干电池。7电桥使用完毕，必须将两转换开关分别扳至“B外”、“G外”使电源全部切断，并将“B”和“G”按钮复位。电桥若长期不用，则应将所有干电池取出。8电桥保存条件：温度5~40ºC,相对湿度＜80％；空气中不含有腐蚀性物质；无阳光直射；严禁剧烈振动。大电流发生器注意事项1、本设备是为短时间的工作而设计的，所以不允许长时间在额定容量下工作，特别不允许超过额定电流运行，以防过热，其时间如下：负载情况（占额定%）最大持续运行时间（分钟）10058510501202、新安装和长时间不用的变压器，运行前用1500兆欧表测量线圈之间和线圈对地的绝缘电阻，其电阻值不低于0.5兆欧时，方可使用。3、使用中，升流变压器和操作台必须可靠接地，以保证安全。4、使用时应缓慢均匀升流，搬运时应避免过大的震动。5、调压器与电刷接触表面应保持清洁，视情况用90%酒精蘸棉纱擦拭干净。6、本设备应置于清洁、通风、干燥的室内保存。六、实验步骤1.给高低压通电试验柜接三相四线电源，用导线接通柜面板上的AC0~250V交流控制的两个接点，按下柜面板控制端的交流电压AC0~250V上的合闸按钮，调节调压盘，使柜后方的AC0~250V接点的输出电压为交流220V（用万用表测量），按下控制端的分闸按钮2.按实验线路图接线，经指导教师检查后方可通电3.先将闸刀开关SM投向DQ（A,a），用电桥测量出线圈的冷态电阻，并记录此时冷态电阻R1和冷态电阻周围介质温度θ14.用捏子蘸取少在触头接触处量机油，均匀抹5.再将开关SM投向电源端（C,c），使用高低压开关通电试验台的输出电压（AC0~250V接点），按下柜面板控制端的AC0~250V档位上的合闸按钮，此时该档位接入电路6.调节RDXF-1000A大电流发生器的调压盘，使输出电流为40安培（保持其大小不变），给CJ-12接触器供电使它发热7.用点温计测出不同时刻的温度值填入下表，若60分钟之前已经达到稳定状态（大电流发生器的输出电流值不再变化，线圈的电阻不再发生变化），可以结束测量8.待发热基本稳定时，将SM投向DQ（A,a），迅速测量出线圈的热态电阻R2及热态时周围介质温度θ2（此时电源已经断开，线圈的电阻随温度下降而下降，所以必须快速测出表1-2实验数据表序号时间温升值/℃序号时间温升值/℃10秒1025分21分1130分32分1240分43分1345分55分1450分68分1555分712分1660分816分17920分18七、实验结果分析1.根据测出的接触器线圈的冷态电阻R1及热态电阻，以及冷态、热态情况下的周围介质温度θ01、及θ02，代入下式：0201011120221RRR求出接触器线圈的平均温升（α=1/234.5）2.根据表1-2记录的数据，画出触头温升曲线