《电机与拖动基础》实验教案要点

《电机及拖动基础》实验教案11实验一直流电动机一.实验目的1.掌握用实验方法测取直流他励电动机的工作特性和机械特性。2.掌握直流他励电动机的调速方法。二.实验内容1.工作特性和机械特性的测定保持U=UN和If=IfN不变，测取n、T2、n=f(Ia)及n=f(T2)。2.调速特性的测定(1)改变电枢电压调速保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f(Ua)。(2)改变励磁电流调速保持U=UN，T2=常数，R1=0，测取n=f(If)。三.实验原理及实验方法（一）直流电动机的工作特性和机械特性的测定1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？直流电动机的工作特性是指端电压为额定电压，电枢回路无外串电阻，励磁电流为额定励磁电流时，电动机的转速n、电磁转矩TEM效率η与输出功率之间的关系，即n、T2、n=f(Ia)。直流电动机的机械特性是指电动机的、电磁转矩TEM与电动机的转速n之间的关系，即n=f(Tem)。2.实验接线图1-1直流他励电动机实验接线图《电机及拖动基础》实验教案23.实验方法（1）直流电机起动将电枢回路电阻R1调至最大，励磁回路电阻Rf调至最小，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，即使电动机轻载或空载起动。（2）电动机转速方向观察MEL-13上转速显示屏，看电动机是否正转。若电动机反转，应改变电枢电源电压的极性或改变励磁电源电压极性。（3）工作特性曲线和机械特性曲线的测定①电动机的额定状态的调试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，此时直流电机的励磁电流If=IfN（额定励磁电流）。②工作特性曲线和机械特性曲线的测定保持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。（二）直流电动机调速特性的测定1.直流电动机调速原理是什么？调速方法有哪些？根据电动机的转速表达式n=(U-IR)/CeΦ，其中电枢电流I主要是由负载决定，因此只要改变该表达式中的参数U、R、Φ三个参数，就可以改变电动机的转速，相应就有三种调速方法：降低电源电压调速、电枢回路串电阻调速和弱磁调速。2.实验方法（1）降低电源电压调速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。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。（2）弱磁调速直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻Rf调至零，调节可调直流电源的输出为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。保持T2和U=UN不变，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN(或Rf阻值最大)，每次测取电动机的n、If和Ia，共取7-8组数据。四．实验要求《电机及拖动基础》实验教案331.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：P2=0.105nT2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.绘出他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。《电机及拖动基础》实验教案4实验二单相变压器一．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．实验内容1.空载实验测取空载特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。2.短路实验测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK)。三.实验原理所谓空载是指变压器的一个绕组加上交流电压，另一个绕组开路。从空载实验可以测定变压器的变比K、铁耗pFe以及等效电路中的励磁阻抗Zm。空载实验在变压器的一次侧、二次侧都可以进行，通常为了安全起见，一般在低压侧进行。不过要将低压侧所测得的Zm标在高压侧的等效电路中，还必须归算到高压侧，即乘以变比K的平方。所谓短路是指变压器的一个绕组加上交流电压，另一个绕组短路。为了便于测量，一般在高压侧加电压，低压侧开路。四．实验步骤（一）空载实验断开电源，按实验线路图2-1接线图2-1单相变压器空载实验接线图变压器T选用MEL-01三相组式变压器中的一只或单独的组式变压器。实验时，变压器低压线圈2U1（a）、2U2（x）接电源，高压线圈1U1（A）、1U2（X）开路。A、V1、V2分别为交流电流表、交流电压表，W为功率表。经老师检查无误后，按以下步骤操作：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《电机及拖动基础》实验教案55择各仪表量程。变压器T额定容量PN=77W，U1N/U2N=220V/55V，I1N/I2N=0.35A/1.4Ab．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=1.2UNc．然后，逐次降低电源电压，在1.2~0.5UN的范围内；测取变压器的U0、I0、P0，共取6~7组数据，记录于表2-1中。其中U=UN的点必须测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在UN以下测取原方电压的同时测取副方电压，。e．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。（二）短路实验断开电源，按实验线路图2-2接线图2-2单相变压器短路实验接线图实验时，变压器T的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。A、V、W分别为交流电流表、电压表、功率表，选择方法同空载实验。经老师检查无误后，按以下步骤操作：a．断开三相交流电源，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底，即使输出电压为零。b．合上交流电源绿色“闭合”开关，接通交流电源，逐次增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN为止。在0.5~1.1IN范围内测取变压器的UK、IK、PK，共取6~7组数据，其中I=IK的点必测。并记录实验时周围环境温度（℃）。五．注意事项1.在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置。为了降低测量的误差，空载和短路实验中，各种仪表的接法不一样。因为空载实验时，二次侧开路，二次电流很小，使得一次电流也很小，为减小误差，安培表靠近绕组。在短路实验中，二次侧短路，电压很小，电压表靠近绕组。2.短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。3.短路实验时，因为二次侧短路，在一次侧加额定电压是不允许的，否则会导致一《电机及拖动基础》实验教案6次、二次电流过大，烧毁绕组。因而短路实验时，在一次侧所加的电压必须降低，通常使一次、二次电流达到额定值为止。这时一次侧所加的电压约为其额定电压的5﹪-10﹪。六．实验报告要求1.计算变比由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。K=U1U1.1U2／U2U1.2U22.绘出空载特性曲线和计算励磁参数(1)绘出空载特性曲线UO=f(IO)，PO=f(UO)，Ocos=f(UO)。式中：OOOoIUPcos(2)计算励磁参数从空载特性曲线上查出对应于Uo=UN时的IO和PO值，并由下式算出激磁参数2oomIProomIUZ22mmmrZX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)、Kcos=f(IK)。（2）计算短路参数。从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK值，由下式算出实验环境温度为θ（OC）短路参数。KKKIUZ'2'KKKIPr2'2''KKrZXK折算到低压方2'KZZKK,2'KrrKK,2'KXXKK由于短路电阻rK随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工UoIoPoocos《电机及拖动基础》实验教案77作温度75OC时的阻值。5.234755.23475KorCKr27575KCKCOKXrZO式中：234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。阻抗电压%10075NCKNKUZIUo%10075NCKNKrUrIUo%100NKNKXUXIUIK=IN时的短路损耗CKNKNOrIp7524.利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“Γ”型等效电路。《电机及拖动基础》实验教案8实验三三相变压器一.实验目的1.掌握用实验方法测定三相变压器的极性。2.掌握用实验方法判别变压器的联接组。二.实验项目1.测定极性2.连接并判定以下联接组(1)Y／Y-12(2)Y／Y-6(3)Y／Δ-11(4)Y／Δ-5三.实验原理三相变压器绕组的联结不仅仅是组成电路系统的问题，而且关系到变压器电磁量中的谐波问题，以及如并联运行等一些运行问题。对于三相变压器的联结组别，一般采用“时钟表示法”来判别，具体步骤：（1）在三相变压器的高低压绕组接线图上标出各相电动势和线电动势。（2）画出高压绕组的电动势相量图。（3）将A与a重合，根据同一接线柱上高低压绕组的相位关系，画出低压绕组电动势相量图。（4）根据线电动势EAB和线电动势Eab的相位关系，采用“时钟表示法”来判别三相变压器的联结组别。四．实验方法1.测定原、副方极性图3-1测定原副方极性接线图《电机及拖动基础》实验教案99a．暂时标出三相低压绕组的标记2U1(a)、2V1(b)、2W1(c)、2U2(x)、2V2(y)、2W2(z)，然后按照图3-1接线。原、副方中点用导线相连。b．高压三相绕组施加约50%的额定电压，测出电压U1U1.1U2(UA.X)、U1V1.1V2(UB.Y)、U1W1.1W2(UC.Z)、U2U1.2U2(Ua.x)、U2V1.2V2(Ub.y)、U2W1.2W2(Uc.z)、U1U1.2U1(UA.a)、U1V1.2V1(UB.b)、U2W1.2W1(UC.c),若U1U1.2U1=U1U1.1U2-U2U1.2U2(UA.a=UA.X-Ua.x),则U相高、低压绕组同柱，并且首端1U1(A)与2U1(a)点为同极性；U1U1.2U1=U1U1.1U2+U2U1.2U2(UA.a=UA.X+Ua.x),则1U1(A)与2U1(a)端点为异极性。c．用同样的方法判别出1V1(B)、1W1(C)两相原、副方的极性。高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。2.检验联接组(1)Y／Y-12按照图3－2接线。1U1(A)、2U1(a)两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的电压(220V)，测出U1U1.1V1(UA.B)、U2U1.2V1(Ua.b)、U1V1.2V1(UB.b)、U1W1.2W1(UC.c)及U1V1.2W1(UB.c)。图3－2Y／Y-12联接组根据Y／Y-12联接组的电动势相量图可知：12.1212.1112.11)1(VULWWVVUKUU；baLcCbBUKUU...)1(；)1(212.1212.11LLVUwVKKUU；)1(2..LLbacBKKUU；12.1211.11VUVULUUK；baBALUUK..；若用两式计算出的电压U1V1.2V1(UB.b)、U1W1.2W1(UC.c)及U1V1.2W1(UB.c)的数值与实验测取的数值相同，则表示线图连接正常，属Y／Y-12联接组。(2)Y／Y-6将Y／Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调，1U1(A)、2U1(a)两点用导线相联，如图3-3所示。《电机及拖动基础》实验教案10按前面方法测出电压U1U1.1V1(UA.B)、U2U1.2V1(Ua.b)、U1V1.2V1(UB