《電機與拖動》實驗指導書(新模板)

1、電機與拖動實驗指導書課程編號： 課程名稱：電機與拖動實驗適應專業(yè)：自動化、電氣工程及其自動化課程類別：必修、限選實驗教學種類： 課程總學時： 44+12實驗學時： 12執(zhí) 筆 人：王衛(wèi)東勾燕潔西安電子科技大學機電工程學院2014年 11月實驗一直流電動機的機械特性測定實驗、實驗目的1 .掌握用實驗方法測取直流并勵電動機的工作特性和機械特性2 .掌握直流并勵電動機的調速方法。預習要求：1 .直流電動機的工作特性和機械特性的定義2 .直流電動機調速原理、實驗原理并勵電動機實驗線路，如圖1-1所示。圖1-圖1直湖鼬鋤弱拗臃圖u1：可調直流穩(wěn)壓電源r1、rf：電樞調節(jié)電阻和磁場調節(jié)電阻，位于 mel-

2、09ma、a、v2：直流毫安、電流、電壓表（ mel-06 ）g:渦流測功機is：渦流測功機勵磁電流調節(jié)，位于 mel-13 。3、 實驗儀器1 mel 系列電機教學實驗臺的主控制屏（ mel-i 、 mel-iia 、 b ） 。2電機導軌及渦流測功機、轉矩轉速測量（mel-13 ）或電機導軌及編碼器、轉速表。3可調直流穩(wěn)壓電源（含直流電壓、電流、毫安表）4直流電壓、毫安、安培表（mel-06 ） 。5直流并勵電動機。6波形測試及開關板（mel-05 ） 。7 .三相可調電阻900 a （mel-03 ）。4、 實驗內容與步驟1 并勵電動機的工作特性和機械特性按如圖 1-1 所示將儀器設備與

3、電動機相連接，然后按如下步驟進行實驗：a,將ri調至最大，rf調至最小，毫安表量程為 200ma,電流表量程為2a檔，電壓表量程為 300v 檔， 檢查渦流測功機與mel-13 是否相連， 將 mel-13 “轉速控制” 和“轉矩控制”選擇開關板向“轉矩控制” ， “轉矩設定”電位器逆時針旋到底，開啟控制屏的總電源控制鑰匙開關至“開”位置，按次序按下綠色“閉合”按鈕開關，打開勵磁電源船形開關和可調直流電源船形開關，按下復位按鈕，此時，直流電源的綠色工作發(fā)光二極管亮， 指示直流電壓已建立， 旋轉電壓調節(jié)電位器， 使可調直流穩(wěn)壓電源輸出 220v 電壓，使電機旋轉，并調整電機的旋轉方向，使電機正轉

4、。 （將電樞回路調節(jié)電阻r1 調至最大值， “轉矩設定”電位器逆時針調到零，先斷開可調直流電源的船形開關，再斷開勵磁電源的開關，使他勵電動機停機，將電樞或勵磁回路的兩端接線對調后，可改變電機旋轉方向）b,直流電機正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻ri調至零，調節(jié)直流可調穩(wěn)壓電源的輸出至 220v ，再分別調節(jié)磁場調節(jié)電阻rf 和“轉矩設定”電位器，使電動機達到額定值：u=u n=220v , ia=ln, n=nn=1600r/min ,此時直流電動機的勵磁電流if=ifn （即額定勵磁電流） 。c.在彳w寺u=un, if=ifn不變的條件下，逐次減小電動機的負載，即逆時針調節(jié)轉矩設 定”電位器，測

5、取電動機的電樞電流ia、轉速n和轉矩t2,共取數據4-5組填入表1-1中。ia (a)n (r/min)t2 (n.m)p2 (w)p1 (w)ri (%) n (%)表 1-1 u=un=220vif=ifn =ara=q2 .調速特性(1)改變電樞回路電阻的調速a.按上述方法起動直流電機后，將電阻ri調至零，并同時調節(jié)負載，電樞電壓和磁場調節(jié)電阻rf,使電機的u=un, ia=0.5ln, if=ifn,記錄此時的丁2。b.保持t2不變，if=ifn不變，逐次增加 ri的阻值，即降低電樞兩端的電壓 ua, ri 從零調至最大值，每次測取電動機的端電壓ua,轉速n和電樞電流ia,共取4-5組

6、數據填入表1-2中。表 1-2if=ifn=a,t 2=n.mua (v)n (r/min)ia (a)(2)改變勵磁電流的調速a,直流電動機起動后，將電樞調節(jié)電阻和磁場調節(jié)電阻rf調至零，調節(jié)可調直流電源輸出為220v,調節(jié)“轉矩設定”電位器使電動機的 u=un, ia=0.5ln,記錄此時的丁2。b.保持t2和u=un不變，逐次增加磁場電阻 rf阻值，直至n=1.2nn,每次測取電動機 的n、if和ia,共取4-5組數據填寫入表1-3中。表 1-3u=un=220v, t2=n.mn (r/min)if (a)ia (a)五、實驗報告要求1 .由表1-1計算出p2和y,并繪出n、t2、刀=

7、f(a)及n=f(t2)的特性曲線。電動機輸出功率p2=0.105nt2式中輸出轉矩丁2的單位為n m,轉速n的單位為r/min。電動機輸入功率pi=ui電動機效率p2_打，m00%pi電動機輸入電流i =i a + i fn由工作特性求出轉速變化率：入no -nnan =m00 %nn2 .繪出并勵電動機調速特性曲線n=f(ua)和n=f(if)。分析在恒轉矩負載時兩種調速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調速方法的優(yōu)缺點。六、討論與思考1 .并勵電動機的速率特性n=f(i a)為什么是略微下降？是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對電動機運行有何影響？2 .當電動機的負載轉矩和勵磁電流不變時

8、，減小電樞端壓，為什么會引起電動機轉速降低？3 .當電動機的負載轉矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉速的升高，為什么？4 .并勵電動機在負載運行中，當磁場回路斷線時是否一定會出現(xiàn)“飛速”？為什么？13實驗二變壓器空載和短路實驗、實驗目的1 .通過空載實驗，測定三相變壓器的變比和參數。2 .通過短路實驗，測取三相變壓器的參數。預習要求：1 .如何用雙瓦特計法測三相功率，空載和短路實驗應如何合理布置儀表。2 .三相心式變壓器的三相空載電流是否對稱，為什么？3 .如何測定三相變壓器的鐵耗和銅耗？4 .變壓器空載和短路實驗應注意哪些問題？電源應加在哪一方較合適？二、實驗原理1 .三相變壓器變比

9、實驗接線圖，如圖2-1所示。2 .三相變壓器空載實驗接線圖，如圖2-2所示。3 .三相變壓器短路實驗接線圖，如圖所示。2-3解211三駕南嬖卿睦駛峭域圖圖2-6a三用金年短峰簽寐纏露實則段囪meliia）u v w控屏流源出主制交電輸圖2-5a三催!獎座器虱懿遵蹦img僉摘el-i、mel-iia）三、實驗儀器1. mel系列電機教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表、交流電流表）2,功率及功率因數表（mel-20或含在主控制屏內）3 .三相心式變壓器（mel-01 ）或單相變壓器（在主控制屏的右下方）4 .三相可調電阻 900 q （mel-03 ）5 .波形測試及開關板（mel-05 ）6 .三

10、相可調電抗（mel-08 ）四、實驗內容與步驟1 .測定變比實驗線路如圖2-1所示，被試變壓器選用 mel-02三相三線圈心式變壓器，額定容量 pn=152/152/152w , un=220/63.5/55v , in=0.4/1.38/1.6a , y/a/y接法。實驗時只用高、 低壓兩組線圈，中壓線圈不用。a.在三相交流電源斷電的條件下，將調壓器旋鈕逆時針方向旋轉到底。并合理選擇 各儀表量程。b.合上交流電源總開關，即按下綠色 “閉合”開關，順時針調節(jié)調壓器旋鈕，使變壓 器空載電壓uo=0.5un,測取高、低壓線圈的線電壓 u lui.ivi u ivi.iwi uiwi.iui、u3u

11、1.3v1、 u3v1.3w1、u3w1.3u1 ,記錄于表 2-1 中。表2-1u (v)kuvu (v)kvwu (v)kwuk=1/3(k uv +k vw+k wu)u iui.iviu3u1.3v1u ivi.iwiu 3v1.3w1u1w1.1u1u3w1.3u1kuv= u1u1.1v1/u 3u1.3v1kvw= u 1v1.1w1 /u3v1.3w1kwu= u 1w1.1u1/u3w1.3u12 .空載實驗實驗線路如圖2-2所示，變壓器t選用mel-02三相心式變壓器。實驗時，變壓器 低壓線圈接電源，高壓線圈開路。a、v、w分別為交流電流表、交流電壓表、功率表。若交流電流表

12、、電壓表為三組指針式模擬表，量程可根據需要選擇，若上述儀表為智能型數字儀表，量程可手動選擇，功率表含在主控屏上。功率表接線時需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯線。a.接通電源前，先將交流電源調到輸出電壓為零的位置。合上交流電源總開關，即按下綠色“閉合”開關，順時針調節(jié)調壓器旋鈕，使變壓器空載電壓uo=1.2unb,逐次降低電源電壓，在 1.20.5un的范圍內測取變壓器的三相線電壓、電流和功率，共取45組數據記錄于表2-2中。其中u=u n的點必須測并在該點附近測點應密些。c.測量數據以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準備。表2-2序 號實驗 數 據計算數據uo(v)io(a)po

13、(w)uo(v)io(a)po(w)cos%u 3u1.3v1u3 v1.3w1u 3w1.3u1i3u1013v10i3w10p01p02123453 .短路實驗實驗線路如圖2-3所示，變壓器高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。接通電源前，將交流電壓調到輸出電壓為零的位置，接通電源后，逐漸增大電源電壓，使變壓器白短路電流 ik=1.1in。然后逐次降低電源電壓，在 1.10.5in的范圍內，測 取變壓器的三相輸入電壓、 電流及功率，共取45組數據，記錄于表2-3中，其中ik=in 點必測。實驗時，記下周圍環(huán)境溫度( 0o,作為線圈的實際溫度。表 2-30 = oc序 號實驗 婁k 據計算數據u

14、k (v)k (a)pk (w)uk(v)i k(a)pk(w)coskuiui.iviu ivi.iwiuiwi.iui11u1liviliwipkipk212345五、實驗報告要求1 .計算變壓器的變比k wuu iw i .iu iu 3w 1 .3u 1根據實驗數據，計算出各項的變比，然后取其平均值作為變壓器的變比。u iu i.iviu ivi.iw 1uv = , k vw =u 3u 1 .3v1u 3v1 .3w 12 .根據空載實驗數據作空載特性曲線并計算激磁參數(1)繪出空載特性曲線uo=f(lo), po=f(uo), cos0=f(uo)。式中u o -(u3u1.3v

15、1 u3v1.3w1 u3w1.3u1)/3i 0 =(i3u1o , i3v10 i3w10)/3p0 - p01 品2cos % =-3uoio(2)計算激磁參數從空載特性曲線查出對應于uo=un時的io和po值，并由下式求取激磁參數。r -po- 7- uo v 一 72 二2m -2 , z m -, x m 一 , zm rm3|o3io3.繪出短路特性曲線和計算短路參數(1)繪出短路特性曲線u*f(lk), pk=f(i k) , cos%=f(i k)。式中u k =(uiui .ivi uivi.iwi uiwi.iui) /3i k =( iiu 1 iiv1 , liwi)

16、 / 3pk = pk1 pk2cos ：k ： pk-3u k i k(2)計算短路參數從短路特性曲線查出對應于 ik = in時的uk和pk值，并由下式算出實驗環(huán)境溫度 6oc時的短路參數pk 7rk =2-，z k3inuk，xk =.zrk2t 3 i n折算到低壓方zkzk2,rkk22,xk k2xk k換算到基準工作溫度的短路參數為rk 75oc 和 zk75oc，計算出阻抗電壓。uk3inzk 750 ck 75 c 100 %u nukr. 3 i n rk 750 ck75 c 100%unu kx、3i n x kn- 100%un2ik=in時的短路損耗 pkn=3i

17、n rk750 c4.利用由空載和短路實驗測定的參數，畫出被試變壓器的1型等效電路。六、實驗注意事項在三相變壓器實驗中，應注意電壓表、電流表和功率表的合理布置。做短路實驗時操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。實驗三三相鼠籠感應電動機工作特性實驗、實驗目的和要求1 .熟悉三相感應電動機的結構、工作原理，掌握基本使用方法。2 .掌握三相感應電機的空載、堵轉和負載試驗的方法。3 .用直接負載法測取三相鼠籠感應電動機的工作特性。4 .測定三相籠型感應電動機的參數。預習要求：1 .感應電動機的工作特性指哪些特性？2 .感應電動機的等效電路有哪些參數？它們的物理意義是什么?3 .工作特性和參數的測定方法

18、。、實驗原理三相籠型感應電動機實驗接線如圖3-1所示。圖3-3a三相籠睥岸步生酷跳瞧接鏘做兔接mel-i、mel-iia）三、實驗儀器1 . mel系列電機教學實驗臺主控制屏。2 .電機導軌及測功機、矩矩轉速測量（ mel-13、mel-14）。3 .交流功率、功率因數表（ mel-20或mel-24或含在實驗臺主控制屏上）4 .直流電壓、毫安、安培表（ mel-06或含在實驗臺主控制屏上）。5 .三相可調電阻器 900 q （ mel-03 ）。6 .波形測試及開關板（mel-05 ）。7 .三相鼠籠式感應電動機 m04。四、實驗內容與步驟1 .空載試驗測量電路如圖3-1所示。電機繞組為 接

19、法（un=220伏），且電機不同測功機同軸 聯(lián)接，不帶測功機。a.起動電壓前，把交流電壓調節(jié)旋鈕退至零位，然后接通電源，逐漸升高電壓，使 電機起動旋轉，觀察電機旋轉方向。并使電機旋轉方向符合要求。b.保持電動機在額定電壓下空載運行數分鐘，使機械損耗達到穩(wěn)定后再進行試驗。c.調節(jié)電壓由1.2倍額定電壓開始逐漸降低電壓，直至電流或功率顯著增大為止。 在這范圍內讀取空載電壓、空載電流、空載功率。d.在測取空載實驗數據時，在額定電壓附近多測幾點，共取數據4-5組記錄于表3-1 中。表3-1序 號uol (v)iol (a)po (w)cos中u abubcucauoliai biciolpipiipo

20、123452.短路實驗測量線路如圖3-1。將測功機和三相感應電機同軸聯(lián)接。a.將起子插入測功機堵轉孔中，使測功機定轉子堵住。將三相調壓器退至零位。b.合上交流電源，調節(jié)調壓器使之逐漸升壓至短路電流到1.2倍額定電流，再逐漸降壓至0.3倍額定電流為止。c.在這范圍內讀取短路電壓、短路電流、短路功率，共取4-5組數據，填入表3-2中。做完實驗后，注意取出測功機堵轉孔中的起子。表3-2序 號uol (v)iol (a)po (w)cos 中 ku abubcucaukiai bicikpipiipk123455.負載實驗選用設備和測量接線同空載試驗。實驗開始前，mel-13中的“轉速控制”和“轉矩控

21、制”選擇開關扳向“轉矩控制”，“轉矩設定”旋鈕逆時針到底。a.合上交流電源，調節(jié)調壓器使之逐漸升壓至額定電壓，并在試驗中保持此額定電 壓不變。b.調節(jié)測功機“轉矩設定”旋鈕使之加載，使感應電動機的定子電流逐漸上升，直 至電流上升到1.25倍額定電流。c.從這負載開始，逐漸減小負載直至空載， 在這范圍內讀取感應電動機的定子電流、 輸入功率，轉速、轉矩等數據，共讀取4-5組數據，記錄于表 3-3中。表 3-3un=220 伏()序 號iol (a)po (w)t2 (n.m)n (r/min)p2 (w)iai biciipipiipi12345五、實驗報告要求1 .作空載特性曲線：10、p0、c

22、os*0=f(u 0)2 .作作短路特性曲線：ik、pk=&uk)3 .由空載、短路試驗的數據求感應電機等效電路的參數。(1)由短路試驗數據求短路參數短路阻抗zk =uki kpk短路電阻 ，k _23ik短路電抗 xk =jzk r：式中 uk、ik、pk 由短路特性曲線上查得，相應于ik為額定電流時的相電壓、相電流、三相短路功率。轉子電阻的折合值 r2 ：-rk -rix 7e、轉子漏抗x i： x 2_ ,kj akj 2(2)由空載試驗數據求激磁回路參數空載阻抗zo二uoi o空載電阻ro = po3i,2空載電抗xo二/zo -r(2圖圖a4電馳蛔的慚林麗娜嘛耗激磁電抗激磁電阻x m = xo - xi z-rmpfe3i式中 uo、i。、po相應于u0為額定電壓時的相電壓、相電流、三相空載功率。式中 pfe為額定電壓時的鐵耗，由圖 3-