《电机与拖动》实验指导书(新模板)

《电机与拖动》实验指导书课程编号：课程名称：电机与拖动实验适应专业：自动化、电气工程及其自动化课程类别：必修、限选实验教学种类：课程总学时：46+12实验学时：12执笔人：王卫东勾燕洁西安电子科技大学机电工程学院2014年11月1实验一直流电动机的机械特性测定实验一、实验目的1．掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性2．掌握直流并励电动机的调速方法。预习要求：1．直流电动机的工作特性和机械特性的定义2．直流电动机调速原理二、实验原理并励电动机实验线路，如图1-1所示。U1：可调直流稳压电源R1、Rf：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于MEL-09mA、A、V2：直流毫安、电流、电压表（MEL-06）G：涡流测功机IS：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。图1-6直流并励电动机接线图图1-1直流并励电动机接线图Uf2三、实验仪器1．MEL系列电机教学实验台的主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（MEL-13）或电机导轨及编码器、转速表。3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）4．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。5．直流并励电动机。6．波形测试及开关板（MEL-05）。7．三相可调电阻900Ω（MEL-03）。四、实验内容与步骤1．并励电动机的工作特性和机械特性按如图1-1所示将仪器设备与电动机相连接，然后按如下步骤进行实验：a．将R1调至最大，Rf调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档，检查涡流测功机与MEL-13是否相连，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底，开启控制屏的总电源控制钥匙开关至“开”位置，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，旋转电压调节电位器，使可调直流稳压电源输出220V电压，使电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。（将电枢回路调节电阻R1调至最大值，“转矩设定”电位器逆时针调到零，先断开可调直流电源的船形开关，再断开励磁电源的开关，使他励电动机停机，将电枢或励磁回路的两端接线对调后，可改变电机旋转方向）b．直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，调节直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻Rf和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此时直流电动机的励磁电流If=IfN（即额定励磁电流）。c．在保持U=UN，If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机的电枢电流Ia、转速n和转矩T2，共取数据4-5组填入表1-1中。3表1-1U=UN=220VIf=IfN=ARa=ΩIa（A）n（r/min）T2（N.m）P2（w）P1（w）η（%）△n（%）2．调速特性（1）改变电枢回路电阻的调速a．按上述方法起动直流电机后，将电阻R1调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁场调节电阻Rf，使电机的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，记录此时的T2。b．保持T2不变，If=IfN不变，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia，共取4-5组数据填入表1-2中。表1-2If=IfN=A,T2=N.mUa（V）n（r/min）Ia（A）（2）改变励磁电流的调速a．直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻Rf调至零，调节可调直流电源输出为220V，调节“转矩设定”电位器使电动机的U=UN，Ia=0.5IN，记录此时的T2。b．保持T2和U=UN不变，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.2nN，每次测取电动机的n、If和Ia，共取4-5组数据填写入表1-3中。表1-3U=UN=220V，T2=N.mn（r/min）If（A）Ia（A）五、实验报告要求1．由表1-1计算出P2和η，并绘出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线。电动机输出功率4P2=0.105nT2式中输出转矩T2的单位为N·m，转速n的单位为r／min。电动机输入功率P1=UI电动机效率η=12PP×100％电动机输入电流I=Ia+IfN由工作特性求出转速变化率：Δn=NNOnnn×100％2．绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。六、讨论与思考1．并励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？2．当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低？3．当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？4．并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现”飞速”？为什么？5实验二变压器空载和短路实验一、实验目的1．通过空载实验，测定三相变压器的变比和参数。2．通过短路实验，测取三相变压器的参数。预习要求：1．如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。2．三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？3．如何测定三相变压器的铁耗和铜耗？4．变压器空载和短路实验应注意哪些问题？电源应加在哪一方较合适？二、实验原理1．三相变压器变比实验接线图，如图2-1所示。2．三相变压器空载实验接线图，如图2-2所示。3．三相变压器短路实验接线图，如图2-3所示。图2-4三相变压器变比实验接线图电源输出三相交流主控制屏图2-1三相变压器变比实验接线图6三、实验仪器1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2．功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）3．三相心式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方）4．三相可调电阻900Ω（MEL-03）5．波形测试及开关板（MEL-05）6．三相可调电抗（MEL-08）四、实验内容与步骤1．测定变比实验线路如图2-1所示，被试变压器选用MEL-02三相三线圈心式变压器，额定容量PN=152/152/152W，UN=220/63.5/55V，IN=0.4/1.38/1.6A，Y/Δ/Y接法。实验时只用高、图2-5a三相变压器空载实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）主控制屏交流电源输出图2-2三相变压器空载实验接线图图2-6a三相变压器短路实验接线图（MEL-I、MEL-IIA）主控制屏交流电源输出图2-3三相变压器短路实验接线图7低压两组线圈，中压线圈不用。a．在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。b．合上交流电源总开关，即按下绿色”闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U0=0.5UN，测取高、低压线圈的线电压U1U1.1V1、U1V1.1W1、U1W1.1U1、U3U1.3V1、U3V1.3W1、U3W1.3U1，记录于表2-1中。表2-1U（V）KUVU（V）KVWU（V）KWUK=1/3(KUV+KVW+KWU)U1U1.1V1U3U1.3V1U1V1.1W1U3V1.3W1U1W1.1U1U3W1.3U1KUV=U1U1.1V1/U3U1.3V1KVW=U1V1.1W1/U3V1.3W1KWU=U1W1.1U1/U3W1.3U12.空载实验实验线路如图2-2所示，变压器T选用MEL-02三相心式变压器。实验时，变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。A、V、W分别为交流电流表、交流电压表、功率表。若交流电流表、电压表为三组指针式模拟表，量程可根据需要选择，若上述仪表为智能型数字仪表，量程可手动选择，功率表含在主控屏上。功率表接线时需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。a．接通电源前，先将交流电源调到输出电压为零的位置。合上交流电源总开关，即按下绿色”闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UNb．逐次降低电源电压，在1.2~0.5UN的范围内测取变压器的三相线电压、电流和功率，共取4~5组数据记录于表2-2中。其中U=UN的点必须测并在该点附近测点应密些。c．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。表2-2序号实验数据计算数据U0(V)I0(A)PO(W)UO(V)IO(A)PO(W)cos0U3U1.3V1U3V1.3W1U3W1.3U1I3U10I3V10I3W10PO1PO2123453.短路实验实验线路如图2-3所示，变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。8接通电源前，将交流电压调到输出电压为零的位置，接通电源后，逐渐增大电源电压，使变压器的短路电流IK=1.1IN。然后逐次降低电源电压，在1.1～0.5IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率，共取4～5组数据，记录于表2-3中，其中IK=IN点必测。实验时，记下周围环境温度（0C），作为线圈的实际温度。表2-3θ=OC序号实验数据计算数据UK（V）IK（A）PK（W）UK（V）IK（A）PK（W）cosKU1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1I1U1I1V1I1W1PK1PK212345五、实验报告要求1．计算变压器的变比根据实验数据，计算出各项的变比，然后取其平均值作为变压器的变比。13.1311.1113.1311.1113.1311.11,,UWUWWUWVWVVWVUVUUVUUKUUKUUK2．根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数（1）绘出空载特性曲线U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。式中3/)(13.1313.1313.13UWWVVUOUUUU3/)(103103130WVOUIIII02010PPPOOOIUP3cos0（2）计算激磁参数从空载特性曲线查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式求取激磁参数。222,3,3mmmOOmOOmrZXIUZIPr3．绘出短路特性曲线和计算短路参数（1）绘出短路特性曲线UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosK=f(IK)。式中3/)(11.1111.1111.11UWWVVUKUUUU3/)(111111WVUKIIII921KKKPPPKKKKIUP3cos（2）计算短路参数从短路特性曲线查出对应于IK=IN时的UK和PK值，并由下式算出实验环境温度OC时的短路参数2'2''2',3,3KKKNKKNKKrZXIUZIPr折算到低压方2'2'2',,KXXKrrKZZKKKKKK换算到基准工作温度的短路参数为CKOr75和CKOZ75，计算出阻抗电压。%1003075NCKNKUZIU%1003075NCKNKrUrIU%1003NKNKXUXIUIK=IN时的短路损耗PKN=3IN2CKOr754．利用由空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的”Γ”型等效电路。六、实验注意事项在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。10实验三三相鼠笼感应电动机工作特性实验一、实验目的和要求1．熟悉三相感应电动机的结构、工作原理，掌握基本使用方法。2．掌握三相感应电机的空载、堵转和负载试验的方法。3．用直接负载法测取三相鼠笼感应电动机的工作特性。4．测定三相笼型感应电动机的参数。预习要求：1．感应电动机的工作特性指哪些特性？2．感应电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？3．工作特性和参数的测定方法。二、实验原理三相笼型感应电动机实验接线如图3-1所示。三、实验仪器1．MEL系列电机教学实验台主控制屏。2．电机导轨及测功机、矩矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。3．交流功率、功率因数表（MEL-20