10电机实验指导书

1电机拖动实验指导书何宁电信学院自动化系2010年7月2目录1实验的基本要求……………………………………………………………………22实验安全操作规程…………………………………………………………………33直流发电机…………………………………………………………………………44直流并励电动机……………………………………………………………………85单相变压器…………………………………………………………………………126三相鼠笼异步电动机的工作特性…………………………………………………173电气技术与电机设备实验装置的基本要求1实验的基本要求电气技术与电机设备实验课的目的是培养学生掌握基本的实验方法与操作技能，培养学生把所学的理论知识与实验相结合，在实验前必须确定实验步骤，选择所需仪表和装置。在实验过程中要培养自己有分析问题、解决问题的能力。得出必要的结论，而完成实验报告。一、实验前的准备实验前结合教科书的有关章节，了解实验目的、方法与步骤，按照实验指导书，记录有关数据，集中精力，充分做好实验前的准备，经指导老师认可后方可开始做实验。二、实验的进行1、分成小组进行实验，分工要明确，每小组2~3人组成较好，先由1人接线，1人查找，1人记录，完成后，3人相互间调换一次，培养每位同学都有独立操作和独立工作的能力。在实验进行过程中，调节负载时，要观察仪表的动态，发现异常立即切断电源，查明原因，排除故障，方可重新合闸。2、选择组件和仪表在实验前要熟悉本次实验所用的部件及电机，合理选择仪表量程，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和所选的部件、仪表，按图进行接线，线路力求简单明了，接线的步骤一般先接主回路，再接支路。明确串联、并联、交流、直流等，每路可用相同的颜色导线，便于查找。4、起动电机，观察仪表实验正式开始前，要熟悉仪表刻度及倍率。电机一起动观察所有的仪表是否正常（如指针正、反向，及超满刻度等），如有异常，立即切断电源，排除故障，即可正式开始。5、认真负责，测取数据认真记录电机的实验方法，及仪表显示的有关数据。实验完毕后，切断总电源，拆下所有的导线，并整理好部件及仪器仪表等，做到有始有终。42实验安全操作规程为了确保实验时人身安全与设备安全，必须要严格遵守如下规定的安全操作规程：（1）实验时，人体不可接触带电线路。（2）接线或拆线时都必须在切断总电源的情况下进行。（3）学生独立完成接线后，必须经指导老师检查无误，并通知本组的同学，引起注意后方可接通电源。（4）实验过程中如发生故障或其他异常情况，应立即切断电源，查明原因，并排除故障后，才能继续进行实验。（5）总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，学生只能由指导人员允许后方可操作，不得自行随意合闸。（6）特别提醒：三相电源电压表指示的是相电压。如果相电压调到220V，则线电压为380V。51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各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。二预习要点1．什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。2．作空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？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？三实验项目1．他励发电机实验（1）测空载特性保持n=nN使IL=0，测取U0=f（If）。（2）测外特性保持n=nN使If=IfN，测取U0=f（IL）。四实验设备实验设备序号名称数量1导轨，测速发电机1台2ZQ16测功直流机1台3ZQ17直流复励电机1台4ZVA-1型直流组合表2只5ZQ16测功控制器模块1件6刀开关及按钮模块1件7三相可调电阻器模块1件五实验方法1．他励直流发电机6图2－3直流他励发电机接线图按图2－3接线，测功直流电机作电动机用作为发电机的动力源。按测功机使用说明，专用电缆插头应插入一般电机用插座，外接线按直流电动机外接线路接线。图中直流发电机G选用ZQ17直流复励电机，其额定功率PN=110W，额定电压UN＝220V，额定电流IN＝0.55A,额定转速nN＝1500r／min,额定励磁电流IfN0.16A。MG、G及TG由联轴器直接连接。开关S选用刀开关及按钮模块的开关。Rd选用可调电阻器模块上的90Ω和90Ω串联后的180Ω变阻器。R2为发电机的负载电阻选用可调电阻器的电阻900Ω与900Ω，采用串并联接法。当负载电流大于0.5A时，可调电阻器模块中的串联电阻调至零并用导线短接，以免烧坏可调电阻器。直流电流表，电压表选用ZVA-1型直流组合表，并选择合适的量程。（1）测空载特性：在n=nN和发电机输出电流为零情况下，空载电压和励磁电流间的关系曲线。1）把发电机G的负载开关S打开，接通电源箱上的励磁电源开关，将Rf2调至使G励磁电压最小的位置。2）使MG电枢串联起动电阻R1阻值最大。先接通电源箱上的励磁电源开关，再接通电源箱上的0～220V/2A直流可调电源开关给MG加上电枢电源，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转要求。73）电动机MG起动正常运转后，调MG电枢串联电阻Rd使发电机转速达额定值，并在以后整个实验中始终保持此额定转速不变。4）调节发电机励磁分压电阻Rf2，使发电机空载电压达U0＝1.2UN为止。5）在保持n=nN=1500r／min条件下，从U0＝1.2V开始，单方向调节分压器电阻Rf2使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发建交的空载电压U0和励磁电流If，直至If＝0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。6）测取数据时U0=UN和If＝0两点必测，并在U0=UN附近测点应较密。7）共测取7～8组数据，记录于表2－2中表2－2n=nN=1500r／minIL=0U0(V)If（mA）（2）测外特性：在n=nN和If=IfN情况下，发电机的输出电压和输出电流间的关系曲线。1）把发电机负载电阻Rg调到最大值，合上负载开关S。2）同时调节发电机的分压电阻Rf2和负载电阻R2以及MG电枢电阻Rd，使发电机的IL=IN,U=UN,n=nN,该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流Ifn，记录该组数据。3）在保持n＝nN和If＝IfN不变的条件下，逐次增加负载电阻Rg，即减小发电机负载电流IL此时转速要上升，应加大MG的Rd使n=nN，测取发电机电压和负载电流IL0这样逐点，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和负载电流IL，直到空载（断开开关S，此时IL＝0），共取6～7组数据，记录于表2－3中。表2－3n=nN=______r／minU(V)Il（A）（六注意事项1．直流电动机MG起动时，要注意须将Rd调到最大，接通电枢电源，MG起动运转。起动完毕，按需要调整其电枢电阻（如保持转速到某一值）。82．做外特性时，当电流超过0.5A时，R2中可调电阻器模块中串联的电阻调值零并用导线短接，以免电流过大烧坏可调电阻器。七实验报告1．根据空载实验数据，作出空载特性曲线，由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。2．在座标纸上绘出发电机的外特性曲线。算出电压变化率：△U﹪=U0-UN100﹪UN八思考题1．并励发电机不能建立电压有哪些原因？2．在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加是时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN，应如何调节？92直流并励电动机一实验目的了解直流电动机的启动、运行、停止的方法。掌握用实验方法测取直流并励电动机的各种工作特性和机械特性。二预习要点1．什么是直流电动机的工作特性和机械特性？2．直流电动机的调速方法和原理n=(U-IaRa)/Ceφ三实验项目测取直流并励电动机的工作特性和机械特性保持U=UN和If=IfN不变，测取n，T2,η=f（Iα），n=f（T2）。四实验方法1．实验设备序号名称数量1导轨，ZQ23测速发电机1台2ZQ16测功直流电机1台3ZQ17直流复励电动机1台nN=1500转/分UN=220VIN=0.4AZVA-1型直流组合表2只5ZQ16测功控制器模块1件6刀开关及按钮模块1件7可调电阻器模块1件2．并励电动机的工作特性和机械特性1）按图2－6接线，测功机按测功机用外接线路接线。Rf1选用可调电阻器中的900Ω和900Ω串联后的1800Ω阻值，R1选用可调电10阻器模块中的90Ω和90Ω串联后的180Ω阻值。图2－6直流并励电动机接线图2）将直流并励电动机M的励磁调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，负载电阻Rg调至最大值，开关S断开，接通电源箱上的电枢电源开关使其起动。3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节测功机负载电阻Rg和电动机的励磁调节电阻Rf1，使电动机达到额定值：n=nN，U=UN，I=IN。此时M的励磁电流即为额定励磁电流IfN。4）保持U=UN,If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机负载加大Rg。测取电动机电枢输入电流Iα，转速n和测功控制器模块上显示的转矩T2与功率P2。共取9～10组数据，记录于表2－7中。11表2－7U=UN＝_______VIf=Ifn=________mA实验数据Iα(A)n(r／min)P2(W)T2(N.m)计算数据P1(W)η(﹪)△n(﹪)五实验报告1．由表2－7计算出η，并给出n，T2，η=f(Iα)及n=f(T2)的特性曲线。电动机输入功率：P1=UI输入电流：I=Iα+IfN电动机效率：η=P2/P1×100﹪由工作特性求出转速变化率：△n﹪=（n0-nN）/nN×100﹪六思考题1．并励电动机的速率特性n＝f(Iα)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什么影响？2．当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什12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“飞车”？为什么？133单相变压器一实验目的1．通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。二预习要点1．变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？3．如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。三实验项目1．空载实验测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0),cosΦ0=f(U0)。2．短路实验测取短路特性Uk=f(IK),P0=f(Ik),cosΦk=f(Ik)。四实验方法1．实验设备序号名称数量1JVA-1型交流组合表1只2交流电电压表（3只）1件3JWΦ-33型功率与功率因素组合表2只4三相组式变压器模块1件5可调电阻器模块1件6三相自耦调压器及电抗器模块1件7刀开关与按钮模块1件14图3－1空载实验接线图2．空载实验1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3－1接线。被测变压器选用三相组式变压器模块中的一只作为单相变压器，其额定容量PN=77W，U1N∕U2N=220∕55V,I1N∕I2N=0.35∕1.4A。变压器的低压线圈a,x接电源，高压线圈A,X开路。2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针转到底，即将其调到输出电压为零的位置。3）合上交流电源总开关，按下电源箱“启动”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2U2N，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U2N的范围内，测取变压器的U0,I0,P0。4）测取数据时，U0=U2N点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7－8组。记录于表3－1中。表3－1序号实验数据计算数据U0(V)I0(A)P0(W)UAX(V)cosΦ0cosΦ0′153.短路实验1）按下电源箱上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图3－2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。图3－2短路实验接线图2）选好所有