电机与拖动实验报告

实验报告本课程名称：电机与拖动班级：姓名：学号：指导老师：茂名学院自动化专业实验室实验一认识实验一、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、变阻器等组件。3.学习并励电动机的接线、起动、改变电机转向以及调速的方法。二、预习要点1.直流电动机起动的基本要求:起动电流足够小，起动转矩要大。dtdGDTTnjtq3752；ICTqMq（1）、电枢串电阻(并调到最大)；（2）、磁场调节电阻应最小；（3）、空载（静态转矩为0）。2.直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器？为了限制起动电流：RRCURREUIqseeqsseqn3.直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置？为什么？使起动转矩足够大，ICTqMq，与RUIfff成正比。4.如何改变电动机的转向？改变电磁转矩的方向：ICsMT（1）改变Is方向；（2）改变Φ的方向。三、实验设备1.MEL-Ⅰ型电机系统教学实验台主控制屏；2.电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）；3.直流并励电动机M03；铭牌数据:Ue=220V;Ie=1.1A;If0.16A;ne=1600r/min4.220V直流可调稳压电源(位于实验台主控制屏的下部)；5.电机起动箱；6.直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。注意量程!7.四、实验步骤1．用伏安法测电枢的直流电阻(1)按图1-1接线，并正确选择仪表量程[R调至最大3000Ω、电压表为300档、安培表为2A档]（2）操作并填表打开电源并调至产生220V输出，调节R使Is=0.2A，迅速测取UM、Ia填入表1-1；增大R使Is=0.15A和Is=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℃序号UM（V）Ia（A）R（Ω）Ra平均（Ω）Raref（Ω）12.160.11Ra1124.829.525.529.82.09Ra1230.32．10Ra1333.523．100.15Ra2122.722.93.12Ra2222.13.13Ra2323.832.740.14Ra3123.424.12.80Ra3224.92.76Ra3324.0表中Ra1=（Ra11+Ra12+Ra13）/3Ra2=（Ra21+Ra22+Ra23）/3Ra3=（Ra31+Ra32+Ra33）/32．直流电动机的起动图1-1测电枢绕组直流电阻接线图操作步骤：(1)按图1-2正确接线[要求接线牢固，仪表量程、极性正确]；（2）电枢调节电阻调至最大，磁场调节电阻调至最小，转矩设定为0；（3）打开电源，调节电压调节电位器，使输出220V电压，（4）调节电枢调节电阻至最小，起动完毕。3.他励电动机的调速（1）改变电枢调节电阻R1，观察转转速的变化：R1↑n；R1↓n(2)改变励磁调节电阻Rf，观察转转速的变化：Rf↑n；Rf↓n3．改变电动机的转向（1）停机（先断开电枢电源，再断开励磁电源），对调电枢回路两端接线，按前述起动方法起动，观察转向变化：（2）再停机，对调励磁回路两端接线，按前述方法再起动，观察转向变化：六、实验数据及分析（即实验指导书上的“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，起动电阻R1和磁场调节电阻Rf应调到什么位置？为什么？答：接线图如上所示。电机启动时，启动电阻R1和磁场调接电阻Rf应调到最大，是为了限制启动电流过大而烧坏器件。2.增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？答：增大电枢回路电机转速降低，增大励磁回路调接电阻电机转速增大。3.用什么方法可以改变直流电动机的转向？答：改变电流、磁场、电压的方向。4.为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠？答：为了避免弱磁，造成飞车事故，他励电机必须设有弱磁保护。七．实验体会：图1-2直流他励电动机接线图本次实验轻松简单，掌握了电机转速的调接的方法，是入门的好实验，让我们掌握了基础。实验二直流电动机一、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。二、预习要点1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？（1）直流电动机的工作特性：是指端电压VUUN220，电枢电路无外串电阻，励磁电流IIfNf时，电动机的转速n、电磁转矩T和效率η三者与输出功率P2之间的关系。在实际运行中，电枢电流Is可直接测量，并且Is差不多和P2成正比。所以往往将工作特性表示为n、T、η=f(Is)关系曲线。①转速特性n=f(Is)=，②转矩特性T=f(Is)＝＝9.55，③效率特性η=f(P2)=f(Is)=＝；（2）机械特性：是指端电压VUUN220，电枢电路无外串电阻，励磁电流IIfNf时，电动机的转速n与电磁转矩T的关系：n＝f(T2)＝。2.直流电动机调速原理是什么？改变直流电动机的工作速度的原理如下：，（1）改变电枢电路电阻R调速；nIsCeRsCeUCeIsRsUn0ICSeICSM)1(02IPRISSSUnnICTSe2105.02CCCCICCIMeeeSeeSTRURURUCICRRIeSeSSRUUn)(串（2）改变电枢供电电压U调速；（3）改变磁通φ调速。三、实验设备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、实验步骤1．并励电动机的工作特性和机械特性。实验线路如图1-6所示：正向起动电动机，并使电动机处在额定运行点，记录此时的励磁电流mA，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，测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表1-8中。表1-8U=UN=220VIf=IfN=1.1ARa=3.45Ω2．调速特性（1）改变电枢端电压的调速正向起动电动机，使电动机处在U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，记录此时的T2=实验数据Ia（A）1.100.9400.8000.7200.6000.5100.4100.31n（r/min）16001606162016281639165016681685T2（N.m）1.161.000.900.840.630.500.410.30计算数据P2（w）194.88168.63153.09143.58108.4186.6271.8053.07P1（w）484448.8418400.4374354.2332.2310.2η（%）40.3%37.4%36.6%35.9%29.0%24.5%21.6%17.1%△n（%）0.00%0.75%1.20%1.57%2.50%3.20%4.22%5.2%图1-6直流并励电动机接线图IIfNfN.m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7-8组数据填入表1-9中。表1-9If=IfN=31.45A,T2=0.33N.mUa（V）11811410910294898479n（r/min）15801570150014001300121011501070Ia（A）0.550.540.520.490.470.450.430.41（2）改变励磁电流的调速正向起动电动机，使电动机处在U=UN，Ia=0.5IN，记录此时的T2=N.m保持T2和U=UN不变，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia，共取7-8组数据填写入表1-10中。表1-10U=UN=220V，T2=0.33N.mn（r/min）1394142615001540181118551838If（A）108．497.587.970.948.045.647.1Ia（A）0.550．560.570.580.610.620.63(3)能耗制动，按图1一7接线：RL：采用MEL-03中两只900Ω电阻并联。a．将开关S合向“1”端，R1调至最大，Rf调至最小，起动直流电机。b．运行正常后，从电机电枢的一端拨出一根导线，使电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。c．重复起动电动机，待运转正常后，把S合向“2”端记录停机时间。d．选择不同RL阻值，观察对停机时间的影响。五．实验数据分析与处理1.由表1-8计算出P2和η，并绘出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲图1-7直流并励电动机能耗制动接线图线。n=f(Ia)的特性曲线158016001620164016601680170000.20.40.60.811.2n=f（T2）的特性曲线00.20.40.60.811.215801600162016401660168017002.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n=f(Ua)的特性曲线9001000110012001300140015001600150170190210230n=f（If）的特性曲线1600165017001750180018501900195040506070801003．能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？答：制动电阻越大，机械特性斜率越小，达到稳态点C的时候越短，即制动时间短。缺点：电功率绝大部分消耗在电阻的发热上，随着转速的下降，制动转矩随之减小，制动效果变差。六．思考题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？答：励磁电流不变，电枢端电压不变；转速下降之后；反电动势减下；电枢电流会不变大；电磁转距变大。2．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？答：电磁转矩与电枢电流成正比；减下电枢端电压；电枢励磁电流也会下降；电动机会在新的转速下保持恒速运行。转速不变时，反电动势与励磁电流成正比，减下励磁电流反电动势会减下；电枢电流变大，电动势会加速，直至比较高的转速，保持恒速运行。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？答：电动势不变，励磁电流减小则转速升高。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”？为什么答：不一定。如果励磁回路断路，电磁转矩立即减小。如果电机在负载运行，因为没有足够的电磁转矩，电枢电流立即上升，超过额定值，长时间之后电枢绕组烧坏。七实验心得：通过该实验充分认识到并励直流电动机的调速、启动与制动的原理和方法。实验三三相变压器一.实验目的1．通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。2．通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。二.预习要点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。答：空载实验：低压侧接电源，功率表、电压表、高压侧开路。短路实验：高压侧接电源、功率表、电压表、低压侧开路。2．三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？答：不对称。3．如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。答：空载实验侧铁耗，短路实验侧铜耗。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？三．实验项目1．测定变比2．空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos0=f(U0)。3．短路实验：测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosK=f(IK)。4．纯电阻负载实验：保