电机系统实验指导书

电机系统实验指导书1目录第一章直流电机......................................................................................2实验一认识实验.................................................................................2实验二直流发电机...................................................................................6实验三直流电动机.................................................................................12第二章变压器........................................................................................16实验一单相变压器.................................................................................16实验二三相变压器.................................................................................21实验三三相变压器的联接组和不对称短路.............................................28第三章异步电机....................................................................................36实验一三相鼠笼异步电动机的工作特性.................................................36实验二三相异步电动机的起动与调速....................................................44第四章同步电机....................................................................................48实验一三相同步发电机的运行特性........................................................48实验二三相同步发电机的并联运行........................................................53实验三三相同步电动机..........................................................................59第五章电机机械特性的测定..................................................................63实验一直流他励电动机机械特性...........................................................63实验二三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性...........................68实验三异步电机的M-S曲线测绘..........................................................72电机系统实验指导书2第一章直流电机实验一认识实验一．实验目的1．学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等部件及使用方法。3．熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。二．预习要点1．如何正确选择使用仪器仪表，特别是电压表、电流表的量程。2．直流电动机起动时，励磁电源和电枢电源应如何调节？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？3．直流电动机调速及改变转向的方法。三．实验项目1．了解电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。2．用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。3．直流他励电动机的起动，调速及改变转向。四．实验设备1．直流电动机电枢电源（NMEL-18/1）2．直流电动机励磁电源（NMEL-18/2）3．可调电阻箱（NMEL-03/4）4．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13）5．直流电压、电流表6．直流并励电动机M03五．实验说明及操作步骤1．由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，电机系统实验指导书3注意事项。2．在控制屏上按次序悬挂NMEL-13、NMEL-03/4组件，并检查NMEL-13和涡流测功机的连接。3．用伏安法测电枢的直流电阻，接线原理图见图1-1。R：可调电阻箱（NMEL-03/4）中的单相可调电阻R1。V：直流电压表A：直流安培表（1）经检查接线无误后，直流电动机电枢电源调至最小，R1调至最大，直流电压表量程选为300V档，直流电流表量程选为2A档。（2）依次按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，使直流电动机电枢电源的船形开关处于“ON”，建立直流电源，并调节直流电源至110V输出。调节R1使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行，如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），改变电压表量程为20V，迅速测取电机电枢两端电压UM和电流Ia。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表1-1。（3）增大R（逆时针旋转）使电流分别达到0.15A和0.1A，用上述方法测取六组数据，填入表1-1。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=3132aaaRRR。表1-1室温0C序号UM（V）Ia（A）R（Ω）Ra平均（Ω）Raref（Ω）1Ra11Ra1Ra12Ra132Ra21Ra2Ra22Ra23图1-1测电枢绕组直流电阻接线图直流电动机M直流电动机电枢电源VEF1F2A1A2AIR1VU电机系统实验指导书43Ra31Ra3Ra32Ra33表中Ra1=（Ra11+Ra12+Ra13）/3Ra2=（Ra21+Ra22+Ra23）/3Ra3=（Ra31+Ra32+Ra33）/3（4）计算基准工作温度时的电枢电阻由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：Raref=Raaref235235式中Raref——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）Ra——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω）θref——基准工作温度，对于E级绝缘为750C。θa——实际冷态时电枢绕组的温度。（0C）4．直流电动机的起动实验开始时，将NMEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关拨向“转矩控制”，”转速/转矩设定”旋钮逆时针旋到底。（1）按图1-2接线，检查电机导轨和NMEL-13的连接线是否接好，电动机励磁回路接线是否牢靠。（2）将直流电动机电枢电源调至最小，直流电动机励磁电源调至最大。（3）合上控制屏的漏电保护器，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，分别使直流电动机励磁电源船形开关和直流电动机电枢电源船形开关处于“ON”位置，此时，电动机电枢电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，调节旋钮，使电动机电枢电源输出220V电压。5．调节他励电动机的转速（1）分别改变电动机电枢电源和励磁电流，观察转速变化情况。（2）调节”转速/转矩设定”旋钮，改变转矩，注意转矩不要超过1.1N.m，以上两种情况可分别观察转速变化情况。图1-2直流他励电动机接线图直流电动机G直流电动机励磁电源mA直流电动机电枢电源VF1F2A1A2EE电机系统实验指导书56．改变电动机的转向将直流电动机电枢电源调至最小，”转速/转矩设定”旋钮逆时针调到底，先断开电动机电枢电源，再断开励磁电源，使电动机停机，将电枢或励磁回路的两端接线对调后，再按前述起动电机，观察电动机的转向及转速表的读数。六．注意事项1．直流他励电动机起动时，须将励磁电源调到最大，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同时必须将电枢电源调至最小，然后方可接通电源，使电动机正常起动，起动后，将电枢电源调至220V，使电机正常工作。2．直流他励电机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时，必须将电枢电源调回最小值，励磁电源调到最大值，给下次起动作好准备。3．测量前注意仪表的量程及极性，接法。七．实验报告1．画出直流并励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，电动机电枢电源和电动机励磁电源应如何调节？为什么？2．减小电枢电源，电机的转速如何变化？减小励磁电源，转速又如何变化？3．用什么方法可以改变直流电动机的转向？4．为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠？电机系统实验指导书6实验二直流发电机一．实验目的1．掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该电机的有关性能。2．通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。二．预习要点1．什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取。2．做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？3．并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4．如何确定复励发电机是积复励还是差复励？三．实验项目1．他励发电机（1）空载特性：保持n=nN，使I=0，测取Uo=f(If)。（2）外特性：保持n=nN，使If=IfN，测取U=f(I)。（3）调节特性：保持n=nN，使U=UN，测取If=f(I)。2．并励发电机（1）观察自励过程（2）测外特性：保持n=nN，使Rf=常数,测取U=f(I)。3．复励发电机积复励发电机外特性：保持n=nN，使Rf=常数，测取U=f(I)。四．实验设备1．直流电动机电枢电源（NMEL-18/1）2．直流电动机励磁电源（NMEL-18/2）3．同步发电机励磁电源/直流发电机励磁电源（NMEL-18/3）4．可调电阻箱（NMEL-03/4）5．电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13）6．开关板（NMEL-05）电机系统实验指导书77．直流电压、毫安、安培表8．直流发电机M019．直流并励电动机M03五．实验说明及操作步骤1．他励发电机。按图1-3接线S1：双刀双掷开关（NMEL-05）R1：发电机负载电阻（NMEL-03/4中R1）。V、A：分别为直流电压表（量程为300V档），直流安倍表（量程为2A档）。（1）空载特性a．打开发电机负载开关S1，将NMEL-18/3中纽子开关拨向直流发电机励磁，直流发电机励磁电流调至最小，接通直流发电机励磁电源，注意选择各仪表的量程。b．调节直流电动机电枢电源至最小，直流电动机励磁电流最大，接通直流电动机励磁电源，接通直流电动机电枢电源，使电机旋转。b．从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将直流电动机电枢或励磁两端接线对调，重新起动，则电机转向应符合正向旋转的要求。d．调节电动机电枢电源至220V，再调节电动机励磁电流，使电动机（发电机）转速达到1600r/min（额定值），并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。e．调节发电机励磁电流，使发电机空载电压达UO=1.2UN（240V）为止。f．在保持电机额定转速（1600r/min）条件下，从UO=1.2UN开始，单方向调节直流发电机励磁电流，使发电机励磁电流逐次减小，直至If=o。每次测取发电机的空载电压UO和励磁电流If，只取7-8组数据，填入表1-2中，其中UO=UN和If=0两点必测，并在UO=UN附近