電機實驗指導書(2005定稿)

1、目錄第一章 直流電機1實驗一 認識實驗1實驗二 直流發(fā)電機3實驗三 直流他勵電動機8實驗四 直流串勵電動機12第二章 變壓器實驗15實驗一 單相變壓器15第三章 異步電機20實驗一 三相籠型異步電動機的工作特性20實驗二 三相異步電動機的起動與調(diào)速26實驗三 異步電機的M-S自動測繪和手動測繪28實驗四 單相電阻起動異步電動機30實驗五 單相電容起動異步電動機32實驗六 單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機34第四章 同步電機36實驗一 三相同步電動機36實驗二 三相同步電機參數(shù)的測定39第五章 拖動及控制電機43實驗一 直流他勵電動機機械特性43實驗二 三相繞線式異步電機在各種運行狀態(tài)下的機械特性46第一

2、章 直流電機實驗一 認識實驗一、實驗目的1. 學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。 2. 認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件。 3. 學習并勵電動機的接線、起動、改變電機轉(zhuǎn)向以及調(diào)速的方法。二、預習要點1. 直流電動機起動的基本要求。2. 直流電動機起動時，為什么在電樞回路中需要串接起動變阻器？3. 直流電動機起動時，勵磁回路串接的磁場變阻器應調(diào)至什么位置？為什么？ 三、實驗項目 1.了解 MEL-1 實驗臺中的直流穩(wěn)壓電源、測功機、變阻器、多量程直流電壓、電流表、直流電動機的使用方法。 2.直流并勵電動機電樞串電阻起動。 3.改變串入電樞回路電阻或改變串入勵磁回路電阻時

3、，觀察電動機轉(zhuǎn)速變化情況。四、實驗說明及操作步驟1.由實驗指導人員講解電機實驗的基本要求，安全操作和注意事項。介紹實驗裝置的使用方法。 2.儀表和變阻器的選擇 儀表的量程是根據(jù)電機的額定值和實驗中可能達到的最大值來選擇。 (1)電壓量程的選擇 如測量電動機兩端為220伏的直流電壓，選用直流電壓表應為300伏量程檔。 (2)電流量程的選擇 因為電動機的額定電流為1.1安，測量電樞電流的電表A1可選用直流電流表的5A量程檔；額定勵磁電流小于0.16安，電流表A2 選用200mA量程檔。 (3)變阻器的選擇 變阻器選用的原則是根據(jù)實驗中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定。 3.直流并勵電動機的起

4、動 實驗線路如圖1-1所示。圖中M為直流并勵電動機M03，其額定功率PN =185，額定電壓UN =220V，額定電流IN =1.1A，額定轉(zhuǎn)速nN =1600rmin，額定勵磁電流IfN0.16A。G為測功機，TG為測速發(fā)電機。 直流電壓電流表選用MEL-06的直流表,R1選用MEL-09掛箱上電阻值為100、電流為1.22A的變阻器，作為直流并勵電動機的起動電阻。Rf選用MEL-09掛箱上阻值為3000、電流為200mA的變阻器，作為直流并勵電動機勵磁回路串接的電阻。接好線后，檢查M、G之間是否用聯(lián)軸器直接聯(lián)接好，電樞電源的電壓應調(diào)節(jié)到約220V。 圖1-1 直流并勵電動機接線圖 4.并勵

5、電動機起動步驟 (1)接好線后檢查接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否對，勵磁回路接線是否牢靠。然后，將起動電阻R1調(diào)到阻值最大位置，磁場調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)到最小位置，作好起動準備。 (2)將調(diào)壓器調(diào)至零位，打開鑰匙開關(guān)，主電源面板紅色指示燈亮，再按下綠色按紐，紅燈熄，綠燈亮。 (3)打開下組件勵磁電源開關(guān)，觀察M勵磁電流值，再打開220V直流穩(wěn)壓電源，按下復位按鈕，即對M加電樞電壓，使電機起動，電壓表和電流表均應有讀數(shù)。 (4)電機起動后觀察轉(zhuǎn)速表指針偏轉(zhuǎn)方向，若不正確，可撥動轉(zhuǎn)速正、反向開關(guān)來糾正。調(diào)節(jié)電樞電源調(diào)壓旋鈕，使電動機端電壓加到220伏。減小起動電阻R1，直至短接。 5.調(diào)節(jié)并勵電

6、動機的轉(zhuǎn)速 分別改變串入電樞回路的調(diào)節(jié)電阻和勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。 6.改變電動機的轉(zhuǎn)向 切斷電源，將電樞兩端或勵磁繞組兩端接線對調(diào)后，起動電機，觀察電動機轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速表指針偏轉(zhuǎn)方向。五、注意事項1.電機在起動前，應使Rf 放在最小位置，R1放在最大位置。2.測量前注意儀表的量程、極性及其接法，是否符合要求。 3.起動時先對電機加勵磁電壓，觀察A2 表應有電流指示，再加電樞電壓使電機正常起動。 六、實驗報告 1.畫出直流并勵電動機電樞串電阻起動的接線圖。說明電動機起動時，起動電阻R1 和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf 應調(diào)到什么位置？為什么？ 2.增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，電機的轉(zhuǎn)速如何變化？增

7、大勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻，轉(zhuǎn)速又如何變化？ 3.用什么方法可以改變直流電動機的轉(zhuǎn)向？4.為什么要求直流并勵電動機磁場回路的接線要牢靠？實驗二 直流發(fā)電機一、實驗目的1.掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機的運行特性。 2.通過實驗觀察并勵發(fā)電機的自勵過程和自勵條件。 二、預習要點 1.什么是發(fā)電機的運行特性？對于不同的特性曲線，在實驗中哪些物理量應保持不變，而哪些物理量應測取。 2.做空載試驗時，勵磁電流為什么必須單方向調(diào)節(jié)？ 3.并勵發(fā)電機的自勵條件有哪些？當發(fā)電機不能自勵時應如何處理？ 4.如何確定復勵發(fā)電機是積復勵還是差復勵？ 三、實驗項目 1.他勵發(fā)電機 (1)空載特性 保持n=nN 使I=0，測

8、取Uo=f(If)。 (2)外特性 保持n=nN 使If =IfN，測取U=f(I)。 (3)調(diào)節(jié)特性 保持n=nN使U=UN ，測取If =f(I)。 2.并勵發(fā)電機 (1)觀察自勵過程 (2)測外特性 保持n=nN 使Rf2 =常數(shù),測取U=f(I)。 3.復勵發(fā)電機 積復勵發(fā)電機外特性 保持n=nN 使Rf=常數(shù)，測取U=f(I)。 四、實驗方法 1.他勵發(fā)電機 按圖1-2接線。圖中M為 M03直流電動機，G為M12直流發(fā)電機，其額定值PN=100W，UN=200V，IN=0.20A，nN =1600rmin。M、G及TG由聯(lián)軸器直接連接，R2為發(fā)電機的負載電阻，選用MEL-03，采用串

9、聯(lián)得1800歐。Rf2選用MEL-04，采用分壓器接法，阻值為900。開關(guān)S1、S2選用MEL-05掛件，直流電流電壓表選用MEL-06及主控屏左側(cè)直流表。(1)空載特性圖1-2 直流他勵發(fā)電機接線圖 斷開S1、S2開關(guān)，把Rf2 調(diào)至最大位置，起動直流電動機。調(diào)節(jié)電動機電樞串聯(lián)電阻R1 至最小值，電動機輸入電壓為220伏，調(diào)節(jié)電動機磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1，使發(fā)電機轉(zhuǎn)速達額定值，并在以后整個實驗過程中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。合上發(fā)電機勵磁電源開關(guān)S1，調(diào)節(jié)發(fā)電機磁場電阻Rf2 ，使發(fā)電機空載電壓達Uo=1.1UN為止。在保持n=nN=1600rmin條件下，從Uo=1.10UN開始，單方向調(diào)節(jié)分壓

10、器電阻Rf2，使發(fā)電機勵磁電流逐次減小，直至If2=0（斷開S1，即If2=0）。每次測取發(fā)電機的空載電壓Uo和勵磁電流If2，共取7-8組數(shù)據(jù)，記錄于表1-1中。其中Uo=UN和If2=0兩點必須測取，并在Uo =UN 附近測點應較密。 表1-1 n=nN = 1600 rminUo(V)If2(A) (2)外特性在空載實驗后，先把發(fā)電機負載電阻R2調(diào)到最大值，合上開關(guān)S1和S2 ，同時調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1，發(fā)電機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf2 和負載電阻R2，使發(fā)電機的n=nN，U=UN，I=IN，該點為發(fā)電機的額定運行點，其勵磁電流稱為額定勵磁電流If2N，在保持n=nN 和If2 =I

11、f2N不變的條件下，逐次增加負載電阻R2 ，即減小發(fā)電機負載電流。從額定負載到空載運行點范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機的電壓U和電流I，直到空載（拉開開關(guān)S2），共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表1-2。其中額定和空載兩點必測。 表1-2 n = nN = rmin If2=f2N = AU(V)I(A) (3)調(diào)整特性 合上S1開關(guān)，調(diào)節(jié)發(fā)電機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf2 ，使發(fā)電機空載時達額定電壓，在保持發(fā)電機n=nN 條件下，合上負載開關(guān)S2，讀取此時的發(fā)電機的輸出電流I和勵磁電流If2，調(diào)節(jié)負載電阻R2 ，改變發(fā)電機輸出電流I，此時發(fā)電機電壓發(fā)生改變，相應調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流If2，使發(fā)電機端電壓保持額定值U=

12、UN。重復以上步驟，從發(fā)電機的空載至額定負載范圍內(nèi)每次測取發(fā)電機的輸出電流I和勵磁電流If2 ，共取5-6組數(shù)據(jù)記錄于表1-3中。 表1-3 n=nN = rmin U=UN = VI(A)If2(A)2.并勵發(fā)電機(1)自勵過程 接線如圖1-3所示。Rf2選用MEL-03(阻值為1800)并調(diào)至最大，打開開關(guān)S1，S2，起動電動機后，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n=nN ，用直流電壓表測量發(fā)電機是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓，可將并勵繞組改接他勵法進行充磁。合上開關(guān)S1，逐漸減小Rf2 觀察發(fā)電機電樞兩端的電壓，若電壓逐漸上升，說明滿足自勵條件，如果不能自勵建壓，將勵磁回路的兩個端頭對調(diào)聯(lián)

13、接即可。對應著一定的勵磁電阻，逐步降低發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機電壓隨之下降，直至電壓不能建立，此時的轉(zhuǎn)速即為臨界轉(zhuǎn)速。圖1-3 直流并勵發(fā)電機接線圖 (2)外特性 在并勵發(fā)電機建壓后，調(diào)節(jié)負載電阻R2到最大，合上負載開關(guān)S2，調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf1，發(fā)電機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf2 和負載電阻R2，使發(fā)電機n=nN ，U=UN ，I=IN ，保持此時Rf2的值和n=nN不變的條件下，逐步減小負載，直至I=0，從額定到空載運行范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機的電壓U和電流I，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表1-4中，其中額定和空載兩點必測。 表1-4 n=nN= rmin Rf2=常值U(V)I(A)3.復勵發(fā)電

14、機 (1)積復勵和差復勵的判別接法如圖1-4所示，Rf2選用MEL-03 (1800阻值)。C1 C2 為串勵繞組。先合上開關(guān)S1 將串勵繞組短接，使發(fā)電機處于并勵狀態(tài)運行，按上述并勵發(fā)電機外特性試驗方法， 圖1-4 直流復勵發(fā)電機接線圖調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出電流I=0.5IN 。然后打開短路開關(guān)S1，在保持發(fā)電機n，Rf2 和R2不變的條件下，觀察發(fā)電機端電壓的變化，若此時電壓升高即為積復勵，若電壓降低為差復勵。如要把差復勵改為積復勵，對調(diào)串勵繞組接線即可。 (2)積復勵發(fā)電機的外特性 實驗方法與測取并勵發(fā)電機的外特性相同。先將發(fā)電機調(diào)到額定運行點，n=nN，U=UN ，I=IN，在保持此時的Rf2

15、 和n=nN 不變的條件下，逐次減小發(fā)電機負載電流，直至I=0。從額定負載到空載范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機的電壓U和電流I，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表1-5中，其中額定和空載兩點必測。 表1-5 n=nN = rmin Rf2=常數(shù)U(V)I(A) 五、注意事項 1.起動直流電動機，R1調(diào)到最大，Rf2 調(diào)到最小，起動完畢，R1調(diào)到最小。 2.做外特性時，當電流超過0.4安時，R2中串聯(lián)的電阻必須調(diào)至零，以免損壞。 六、實驗報告 1.根據(jù)空載實驗數(shù)據(jù)，作出空載特性曲線，由空載特性曲線計算出被試電機的飽和系數(shù)和剩磁電壓的百分數(shù)。2.在同一張座標上繪出他勵、并勵和復勵發(fā)電機的三條外特性曲線。分別算出三

16、種勵磁方式的電壓變化率： U= 100%并分析差異的原因。 3.繪出他勵發(fā)電機調(diào)整特性曲線，分析在發(fā)電機轉(zhuǎn)速不變的條件下，為什么負載增加時，要保持端電壓不變，必須增加勵磁電流的原因。 七、思考題 1.并勵發(fā)電機不能建立電壓有哪些原因？ 2.在發(fā)電機一電動機組成的機組中，當發(fā)電機負載增加時，為什么機組的轉(zhuǎn)速會變低？為了保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n=nN，應如何調(diào)節(jié)？實驗三 直流他勵電動機一、實驗目的 1.掌握用實驗方法測取直流他勵電動機的工作特性和機械特性。 2.掌握直流他勵電動機的調(diào)速方法。 二、預習要點 1.什么是直流電動機的工作特性和機械特性？ 2.直流電動機調(diào)速原理是什么？三、實驗原理1他勵直流電

17、機的機械特性直流電動機機械特性的一般形式為：對于他勵電動機，當T變化時，只要保持If不變且不計電樞反應的去磁作用，其主磁通是不變的。所謂他勵直流電動機的固有機械特性，是指當U=UN; =N且R0時的nf(T)關(guān)系，即。由上式可知他勵直流電動機的固有機械特性是一條下降的直線，其額定負載時的轉(zhuǎn)速降為： 由于電樞回路電阻Ra很小，所以斜率很小，即額定負載時轉(zhuǎn)速降落很小。因此，他勵直流電動機固有機械特性是一條下降不多的“硬”特性，即負載變化時轉(zhuǎn)速變化很小。2降低電樞端電壓調(diào)速 保持電動機的=N不變且R0，僅降低施加于電動機電樞兩端電壓U來達到調(diào)速的目的，稱為降壓調(diào)速。由圖15所示的降低端電壓時的人為特

18、性可知，對于同一個負載T2，端電壓越低，則穩(wěn)定后的速度也越低，而且也是使轉(zhuǎn)速向低于額定轉(zhuǎn)速的方向調(diào)節(jié)的。 圖153減弱電動機主磁通調(diào)速 保持UUN且R0，僅減少電動機的勵磁電流If使主磁通減少來達到調(diào)速的目的，稱為減弱磁通調(diào)速。 由圖1所示的減弱磁通時的人為特性可知，對于同一個負載T，主磁通越弱，則穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速越高，而且是使轉(zhuǎn)速向高于額定轉(zhuǎn)速的方向調(diào)節(jié)。4如圖16， 圖16保持勵磁電流If的大小及方向不變，將電源開關(guān)導向RZ端，使電樞從電網(wǎng)脫離而經(jīng)制動電阻RZ閉合。因此，其參數(shù)特點是：=N，U0且電樞回路總電阻RRaRZ，在制動過程中，電機實際上成為一臺與電網(wǎng)脫離的他勵直流發(fā)電機。他把從軸上輸

19、入的機械能轉(zhuǎn)換成電能，全部消耗在電樞回路RRaRZ上，所以稱為能耗制動。 四、實驗項目1.工作特性和機械特性保持U=UN 和If =IfN 不變，測取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。 2.調(diào)速特性 (1)改變電樞電壓調(diào)速 保持U=UN 、If=IfN =常數(shù)，T2 =常數(shù)，測取n=f(Ua)。(2)改變勵磁電流調(diào)速 保持U=UN，T2 =常數(shù)，R1 =0，測取n=f(If)。 (3)觀察能耗制動過程 五、實驗方法 1.他勵電動機的工作特性和機械特性實驗線路如圖1-7所示。 圖17直流他勵電動機接線圖R1選用MEL-09掛箱上電阻值為100、電流為1.22A的變阻器，作為直流并勵電動

20、機的起動電阻。Rf選用MEL-09掛箱上阻值為3000、電流為200mA的變阻器，作為直流并勵電動機勵磁回路串接的電阻。電機啟動前，將R1調(diào)到最大，Rf調(diào)到最小。然后接通電源，按可調(diào)直流穩(wěn)壓電源復位開關(guān)，電機啟動后，將電動機電樞調(diào)節(jié)電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)可調(diào)直流穩(wěn)壓電壓調(diào)壓旋鈕 使U=UN，、MEL-13掛箱上的轉(zhuǎn)矩設(shè)定旋鈕(將開關(guān)置“轉(zhuǎn)矩控制”) 使I=IN ，調(diào)節(jié)電動機的磁場調(diào)節(jié)電阻Rf，調(diào)到其電機的額定值n=nN，其勵磁電流即為額定勵磁電流IfN ，在保持U=UN，If =IfN 不變的條件下，逐次減小電動機的負載。測取電動機電樞電流 Ia，轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表1-

21、6中。 表1-6 U=UN = V If =IfN = A Ra= 實驗數(shù)據(jù)Ia（A）n（r/min）T2（Nm）計算數(shù)據(jù)Ia(A）P2（W）（%） 表中Ra 對應于環(huán)境溫度為0OC時電動機電樞回路的總電阻，可由實驗室給出。 2.調(diào)速特性 (1)改變電樞端電壓的調(diào)速 直流電動機起動后，將電阻R1 調(diào)至零，同時調(diào)節(jié)負載、電樞電壓及電阻Rf，使U=UN，I=0.5IN，If =IfN，保持此時的T2值和If =IfN，逐次增加R1的阻值，即降低電樞兩端的電壓Ua，R1從零調(diào)至最大值，每次測取電動機的端電壓Ua，轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)，記錄于表1-7中。 表1-7 If =IfN =

22、 A T2 = NmUa(V)n(r/min)Ia(A) (2)改變勵磁電流的調(diào)速 直流電動機起動后,將電阻R1和電阻Rf 調(diào)至零，同時調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)壓旋鈕和轉(zhuǎn)矩設(shè)定旋鈕使之加載，使電動機U=UN，I=0.5IN，If=IfN保持此時的T2值和U=UN 的值，逐次增加磁場電阻Rf阻值，直 圖1-8并勵電動機能耗制動接線圖 至n=1.3nN，每次測取電 動機的n、If和Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)，記錄于表1-8中。 表1-8 U=UN = V T2= Nmn（r/min）If(A)Ia(A）(3)能耗制動按圖1-8接線，把S放至空位，先合勵磁電源，并把Rf調(diào)至零，使電機磁場電流最大，再把S合向電樞電

23、壓端電機開始起動，起動后，把S撥向空位。由于電樞開路，電機處于自由停機。重復實驗，但開關(guān)S合向RL 端，并選擇不同RL的阻值，觀察對停機時間的影響。六、實驗報告 1.由表1-6計算出 P2和，并繪出n、T2、=f(Ia )及n=f(T2)的特性曲線。 電動機輸出功率 P2 = T20.105nT2式中輸出轉(zhuǎn)矩T2 的單位為Nm，轉(zhuǎn)速n的單位為rmin。 電動機輸入功率 P1=UI 電動機效率 = 100 電動機輸入電流 I =Ia + IfN 由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率： n= 1002.繪出并勵電動機調(diào)速特性曲線n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒轉(zhuǎn)矩負載時兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩

24、種調(diào)速方法的優(yōu)缺點。3.能耗制動時間與制動電阻RL的阻值有什么關(guān)系？為什么？該制動方法有什么缺點？ 六、思考題 1.他勵電動機的速率特性n=f(Ia)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(zhuǎn)矩和勵磁電流不變時，減小電樞端壓，為什么會引起電動機轉(zhuǎn)速降低？ 3.當電動機的負載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？ 4.他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？并勵呢？實驗四 直流串勵電動機 一、實驗目的 1.用實驗方法測取串勵電動機工作特性和機械特性。 2.了解串勵電動機起動、調(diào)速

25、及改變轉(zhuǎn)向的方法。 二、預習要點 1.串勵電動機與并勵電動機的工作特性有何差別。串勵電動機的轉(zhuǎn)速變化率是怎樣定義的？ 2.串勵電動機的調(diào)速方法及其注意問題。 三、實驗項目 1.工作特性和機械特性 在保持U=UN的條件下，測取n、T2 、=f(Ia)以及n=f(T2)。 2.人為機械特性 保持U=UN 和電樞回路串入電阻R1 =常值的條件下，測取n=f(T2)。 3.調(diào)速特性 (1)電樞回路串電阻調(diào)速 保持U=UN 和T2=常值的條件下，測取n=f(Ua)。 (2)磁場繞組并聯(lián)電阻調(diào)速 保持U=UN、T2=常數(shù)及R1=0的條件下，測取n=f(If)。 四、實驗線路及操作步驟 實驗線路如圖1-9所

26、示。圖中M為直流串勵電動機，選用M02，測功機作為電動機的負載，兩者之間用聯(lián)軸器直接聯(lián)接。R1 選用MEL-04(阻值為180)，R2也選用180。直流電壓，電流表選用MEL-06或主控屏右側(cè)直流表，開關(guān)選用MEL-05。 圖19 串勵電機接線圖 1.工作特性和機械特性 由于串勵電動機不允許空載起動，所以測功機轉(zhuǎn)矩設(shè)定旋鈕旋過一定位置即加輕載,使電動機在起動過程中帶上負載。接通電源前，先打開S開關(guān)，調(diào)節(jié)R1 到最大值。接通電樞電壓，起動電動機，并觀察電動機的轉(zhuǎn)向是否正確。起動后，調(diào)節(jié)R1 至零，同時調(diào)節(jié)測功機轉(zhuǎn)矩設(shè)定旋鈕和直流穩(wěn)壓電源，使電動機的電樞電壓U1 =UN、I=1.2IN 。在保持U

27、1 =UN的條件下，逐次減小負載直至n1.5nN為止，每次測取I、n、T2 ，共取5-6組數(shù)據(jù)，記錄于表1-9中。 表1-9 U1 =UN = V實驗數(shù)據(jù)I（A）n（r/min）T2（Nm）計算數(shù)據(jù)P2（W）（%） 2. 測取電樞串電阻后的人為機械特性 電動機帶負載起動后，同時調(diào)節(jié)串入電樞的電阻R1 、直流電源的調(diào)壓旋鈕和MEL-13測功機轉(zhuǎn)矩設(shè)定旋鈕，使電源電壓等于串勵電動機的額定電壓、電樞電流I=IN 、轉(zhuǎn)速n=0.8nN ，保持此時的R1 不變和U=UN 的條件下，逐次減小電動機的負載，直至n1.5nN 為止，每次測取U、I、n、T2 ，共取5-6組數(shù)據(jù)，記錄于表1-10中。 表1-10

28、 U=UN = V R1 =常值實驗數(shù)據(jù)U1（V）I（A）n（r/min）T2（Nm）計算數(shù)據(jù)P2（W）（%）3.調(diào)速特性(1)電樞回路串電阻調(diào)速 電動機帶負載起動后，將R1 調(diào)至零。同時調(diào)節(jié)電源電壓和測功機轉(zhuǎn)矩設(shè)定旋鈕，使U=UN，IIN，記下此時電動機的n、I、T2，在保持U=UN以及T2（即保持If）不變的條件下，逐次增加R1的阻值，每次測n、I、U1，共取5-6組數(shù)據(jù)，記錄于表1-11中。 表1-11 U=UN = V T2= Nm （If = A）n（r/min）I（A）U1（V）(2) 磁場繞組并聯(lián)電阻調(diào)速 接通電源前，打開開關(guān)S，將R1和R2調(diào)至最大值。電動機帶負載起動后，調(diào)節(jié)R

29、1至零，合上開關(guān)S。然后，同時調(diào)節(jié)電源電壓和負載，使 U=UN ，T2=0.8TN 。記錄此時電動機的n、If 、T2。在保持U=UN 及T2 不變的條件下，逐次減小R2 的阻值，注意R2 不能短接，直止n1.5nN 為止，每次測取n、I、If ，共取5-6組數(shù)據(jù)，記錄于表1-12中。 表 112 U=UN = V T2 = Nmn（r/min）I（A）If（A）五、實驗報告 1.繪出直流串勵電動機的工作特性曲線n、T2、=f(Ia)。 2.在同一張座標紙上繪出串勵電動機的自然和人為機械特性。 3.繪出串勵電動機恒轉(zhuǎn)矩兩種調(diào)速的特性曲線。試分析在U=UN 和T2不變條件下調(diào)速時的電樞電流變化規(guī)

30、律。比較兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點。 六、思考題 1.串勵電動機為什么不允許空載和輕載起動？ 2.磁場繞組并聯(lián)電阻調(diào)速時，為什么不允許并聯(lián)電阻調(diào)至零？ 第二章 變壓器實驗實驗一 單相變壓器 一、實驗目的 1.通過空載和短路實驗測定變壓器的變比和參數(shù)。 2.通過負載實驗測取變壓器的運行特性。 二、預習要點 1.變壓器的空載和短路實驗有什么特點？實驗中電源電壓一般加在哪一方較合適？ 2.在空載和短路實驗中，各種儀表應怎樣聯(lián)接才能使測量誤差最?。?3.如何用實驗方法測定變壓器的鐵耗及銅耗。 三、實驗項目 1.空載實驗 測取空載特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。 2.短路實驗 測取短路特性UK=f(I

31、K)，PK=f(I)。 3.負載實驗 (1)純電阻負載 保持U1=U1N，cos2=1的條件下，測取U2=f(I2)。 (2)阻感性負載 保持U1=U1N，cos2=0.8的條件下，測取U2=f(I2)。 四、實驗方法 1.空載實驗實驗線路如圖2-1所示，被試變壓器選用MEL-01三組組式變壓器中的一只作為單相變壓器，其額定容量PN=77W,U1N/U2N=220/55V, I1N/I2N=0.35/1.4A。變壓器的低壓線圈2U1、2U2接電源，高壓線圈開路。選好所有電表量程，交流電源調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)到輸出電壓為零的位置，合上交流電源并調(diào)節(jié)調(diào)壓旋鈕，使變壓器空載電壓Uo=1.2UN，然后，逐次降低

32、電源電壓，在1.20.5UN的范圍內(nèi)，測取變壓器的Uo、Io、Po，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表2-1中。其中U=UN的點必須測，并在該點附近測的點應密些。為了計算變壓器的變比，在UN以下測取原方電壓的同時測出副方電壓，取三組數(shù)據(jù)記錄于表2-1中。 表2-1序號實 驗 數(shù) 據(jù)計算數(shù)據(jù)Uo（V）Io（A）Po（W） U1U1.2U2（V）cosjO2.短路實驗 實驗線路如圖2-2所示，變壓器的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。選好所有電表量程，接通電源前，先將交流調(diào)壓旋鈕調(diào)到輸出電壓為零的位置。接通交流電源，逐次增加輸入電壓，直到短路電流等于1.1IN為止，在0.51.1IN范圍內(nèi)測取變壓器的UK

33、、IK、PK，共取45組數(shù)據(jù)記錄于表2-2中，其中I=IK=IN的點必測。 并記下實驗時周圍環(huán)境溫度（0C）。 表2-2 室溫 0C序號實 驗 數(shù) 據(jù)計 算 數(shù) 據(jù)U(V)I(A)P(W)cosjK3.負載實驗實驗線路如圖2-3所示。變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈經(jīng)過開關(guān)S1和S2，接到負載電阻RL和電抗XL上。RL選用MEL-03，XL選用MEL-08，功率因數(shù)表選用主控屏左側(cè)交流功率表W1、cosj1。(1)純電阻負載接通電源前，將交流電源調(diào)到輸出電壓為零的位置，負載電阻調(diào)到最大，然后接通交流電源，逐漸升高電源電壓，使變壓器輸出電壓U1=UN，在保持U1=UN的條件下，逐漸增加負載電流，即

34、減小負載電阻RL的阻值，從空載到額定負載的范圍內(nèi)，測取變壓器的輸出電壓U2和電流I2，共取56組數(shù)據(jù)，記錄于表2-3中，其中I2=0 和I2=I2N兩點必測。圖2-3 負載實驗接線圖 表2-3 cosj2 = 1 U1 = UN = V序 號U2(V)I2(A) 2)阻感性負載(cosj2=0.8) 用電抗器XL和RL并聯(lián)作為變壓器的負載，實驗步驟同上，在保持U1=U1N及cos=0.8條件下，逐漸增加負載電流，從空載到額定負載的范圍內(nèi)，測取變壓器U2和I2，共取56組數(shù)據(jù)記錄于表 2-4中，其中I2=0，I2=I2N兩點必測。 表2-4 cosj2=0.8 U1=UN = V序 號U2(V)

35、I2(A)五、注意事項1. 在變壓器實驗中，應注意電壓表、電流表、功率表的合理布置。2.由于所有交流表量程是自動切換，所以在實驗過程中不必考慮量程問題。3.短路實驗操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。 六、實驗報告 1.計算變比 由空載實驗測取變壓器的原、副方電壓的三組數(shù)據(jù)，分別計算出變比，然后取其平均值作為變壓器的變比K。 K=U1u1.1U2U2u1.2u2 2.繪出空載特性曲線和計算激磁參數(shù) (1)繪出空載特性曲線Uo=f(Io)，Po=f(Uo)，coso=f(Uo)。 式中： (2)計算激磁參數(shù)從空載特性曲線上查出對應于Uo=UN時的Io和Po值，并由下式算出激磁參數(shù) 3.繪出短路

36、特性曲線和計算短路參數(shù)(1) 繪出短路特性曲線UK=f(IK)、PK=f(IK)、cosK=f(IK)。(2) 計算短路參數(shù)。從短路特性曲線上查出對應于短路電流IK=IN時的UK和PK 值，由下式算出實驗環(huán)境溫度為（OC）短路參數(shù)。 ,折算到低壓方 ,由于短路電阻rK隨溫度而變化，因此，算出的短路電阻應按國家標準換算到基準工作溫度75OC時的阻值。 式中：234.5為銅導線的常數(shù)，若用鋁導線常數(shù)應改為228。阻抗電壓 IK = IN時的短路損耗PKN = IrK754.利用空載和短路實驗測定的參數(shù)，畫出被試變壓器折算到低壓方的“”型等效電路。 5.變壓器的電壓變化率U (1)繪出cos2 =

37、1和cos2 = 0.8兩條外特性曲線U2=f(I2)，由特性曲線計算出I2=I2N時的電壓變化率U (2)根據(jù)實驗求出的參數(shù)，算出I2=I2N、cosj2=1和I2=I2N 、cosj2=0.8時的電壓變化率U。 U = ( UKrcosj2 + UKx sinj2 ) 將兩種計算結(jié)果進行比較，并分析不同性質(zhì)的負載對輸出電壓的影響。 6.繪出被試變壓器的效率特性曲線 (1)用間接法算出cosj2 = 0.8不同負載電流時的變壓器效率,記錄于表2-5中。 式中：IPNcosj2 = P2（W）； PKN為變壓器IK=IN時的短路損耗（W）； Po為變壓器Uo=UN時的空載損耗（W）。 (2)由

38、計算數(shù)據(jù)繪出變壓器的效率曲線=f(I)。 (3)計算被試變壓器=max時的負載系數(shù)m =。 表2-5 cosj2 = 0.8 Po = W PKN = WI2*(A)P2(W)h0.20.40.60.81.01.2 第三章 異步電機 實驗一 三相籠型異步電動機的工作特性 一、實驗目的1.用直接負載法測取三相籠型異步電動機的工作特性。2.測定三相籠型異步電動機的參數(shù)。 二、預習要點 1.異步電動機的工作特性指哪些特性？ 2.異步電動機的等效電路有哪些參數(shù)？它們的物理意義是什么？ 3.工作特性和參數(shù)的測定方法。三、實驗原理 1空載試驗三相異步電動機參數(shù)測定線路原理圖如下圖，空載試驗的目的是測出感應

39、電動機的勵磁阻抗，鐵耗及機械損耗。其方法是電動機軸上不帶任何機械負載。定子施以額定頻率的對稱三相額定電壓。讓它空載運行一段時間，待機械損耗穩(wěn)定后調(diào)節(jié)U1使之從(1.11.3)U1N開始逐次降低電壓直到0.2 UN左右為止(或者發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速明顯下降或者發(fā)現(xiàn)定子電流開始回升為止)。每次記取定子相電壓U1，空載相電流I0及空載輸入功率P0，從而繪出電動機的空載特性及，如下圖所示。二、短路試驗短路試驗的目的是測出短路阻抗及額定電流時的定轉(zhuǎn)子銅耗。其方法是將轉(zhuǎn)子堵住，定子外施對稱三相低電壓(約0.4 U1左右)，使定子電流(稱之為短路電流，用Ik表示)從1.2IN開始逐漸減小直到0.3IN左右為止。每次記取

40、定子相電壓Uk，相電流Ik及短路試驗輸入功率Pk，從而畫出電動機的短路特性Ikf(Uk)及Pkf(Uk)如下圖所示。三、實驗項目 1.測量定子繞組的冷態(tài)電阻。 2.判定定子繞組的首末端。 3.空載試驗。 4.短路試驗。 5.負載試驗。 四、實驗方法 三相籠型異步電機在本裝置的編號是M04。 1.測量定子繞組的冷態(tài)直流電阻。 將電機在室內(nèi)放置一段時間，用溫度計測量電機繞組端部或鐵心的溫度。當所測溫度與冷卻介質(zhì)溫度之差不超過2K時，即為實際冷態(tài)。記錄此時的溫度和測量定子繞組的直流電阻，此阻值即為冷態(tài)直流電阻。(1) 伏安法 測量線路圖為圖3-1。量程的選擇：測量時通過的測量電流約為電機額定電流的1

41、0，即約為50毫安，因而直流電流表的量程用200mA檔。三相籠型異步電動機定子一相繞組的電阻約為50 歐姆， 因而當流過的電流為50毫安時二端電壓約為2.5伏，所以直流電壓表量程用20V檔。按圖3-1接線。將勵磁電流源調(diào)至25mA。接通開關(guān)S1，調(diào)節(jié)勵磁電流源使試驗電流不超過電機額定電流的10(為了防止因試驗電流過大而引起繞組的溫度上升)，讀取電流值， 再接通開關(guān)S2,讀取電壓值。讀完后， 先打開開關(guān)S2，再打開開關(guān)S1。 每一電阻測量三次，取其平均值，測量定子三相繞組的電阻，記錄于表3-1中。 表3-1繞 組 繞 組 繞 組 I(A)U(V)R() 注意事項 在測量時，電動機的轉(zhuǎn)子須靜止不動

42、。 測量通電時間不應超過1分鐘。 (2)電橋法 用單臂電橋測量電阻時，應先將刻度盤旋到電橋能大致平衡的位置，然后按下電池按鈕，接通電源，等電橋中的電源達到穩(wěn)定后，方可按下檢流計按鈕接入檢流計。測量完畢，應先斷開檢流計，再斷開電源，以免檢流計受到?jīng)_擊。記錄數(shù)據(jù)于表3-2中。 電橋法測定繞組直流電阻準確度及靈敏度高，并有直接讀數(shù)的優(yōu)點。 表3-2繞 組 繞 組 繞 組 R() 2.判定定子繞組的首末端 先用萬用表測出各相繞組的兩個線端，將其中的任意兩相繞組串聯(lián)，施以單相低電壓U=80100V，注意電流不應超過額定值，如圖3-2所示，測出第三相繞組的電壓，如測得的電壓有一定讀數(shù)，表示兩相繞組的末端與

43、首端相聯(lián)。反之，如測得的電壓近似為零，則表示兩相繞組的末端與末端（或首端與首端）相聯(lián)，用同樣方法測出第三相繞組的首末端。 圖3-2 三相交流繞組末端測定 3.空載試驗 已知實驗室提供電壓為220V，根據(jù)前面所述的實驗原理，請設(shè)計空載試驗的電路圖，并指明電機的接法。說明：1）試驗之前，請在電路圖設(shè)計好后，給指導教師檢查是否可行，若指導教師認為可行的設(shè)計圖，學生才可按自己設(shè)計的電路圖接線。注意，接通電源之前，請首先把交流調(diào)壓器退到零位，然后接通電源，逐漸升高電壓，使電機起動旋轉(zhuǎn)，觀察電機旋轉(zhuǎn)方向。并使電機旋轉(zhuǎn)方向符合要求。2） 需要改變電機轉(zhuǎn)向時，必須先切斷電源，再改變電源相序。3） 畫一個數(shù)據(jù)表

44、格，將需要測出的參數(shù)填入表格中，記錄各測量數(shù)據(jù)。 4） 空載試驗讀取數(shù)據(jù)時，在額定電壓附近應多測幾點。 4.短路試驗根據(jù)異步電動機的短路試驗原理，設(shè)計相應的參數(shù)測定電路圖，測定異步電動機的短路阻抗，寫出相應的試驗步驟，設(shè)計合適的表格，讀寫相關(guān)的數(shù)據(jù)。 5.負載試驗 將電機加上負載，寫出異步電動機負載測量接線圖，寫出相應的實驗步驟，選用合適的方法，設(shè)計相應的表格，讀取異步電動機的定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)距T2等數(shù)據(jù)， 注意：在做負載試驗時應保持定子輸入電壓為額定值，直流電機的勵磁電流為規(guī)定值。 五、實驗報告 1.計算基準工作溫度時的相電阻 由實驗直接測得每相電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值。冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的定子繞組相電阻： 式中 rlef 換算到基準工作溫度時定子繞組的相電阻，； r1c 定子繞組的實際冷態(tài)相電阻，； ref 基準工作溫度，對于E級絕緣為75OC； c 實際冷態(tài)時定子繞組的溫度，OC。2根據(jù)已做的實驗，畫出短路試驗及負載試驗的接線圖，并寫出相應的實驗步驟。3作空載特性曲線：I0、P0、cosj0 = f(U0) 4. 作短路特性曲線：IK、P