電機(jī)2015(智能本)

1、智能班2015年實(shí)驗(yàn)一、直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)取直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。 2、掌握直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。 二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1、什么是直流電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性？ 2、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理是什么？ 三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 1、工作特性和機(jī)械特性 保持U=UN和If=IfN不變，測(cè)取n、T2、=f（Ia）、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(cè)取n=f（Ua）。 （2）改變勵(lì)磁電流調(diào)速 保持U=UN，T2=常數(shù)，測(cè)取n=f（If）。 四、實(shí)驗(yàn)原理直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式的不同，可分為他勵(lì)、串勵(lì)、并勵(lì)、復(fù)

2、勵(lì)等幾種。1、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性是指當(dāng)U=UN，If=IFn 時(shí) n=f(Ia)，M=f(Ia)及=f(Ia)等關(guān)系曲線。由并勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞回路電壓方程：U=Ea+Ia(Ra+R1)=Ce n+Ia(Ra+R1)得：n=UIa(Ra+R1)/Ce，可知n=f(Ia)的曲線為一直線。由M=CM Ia，可知M=f(Ia)曲線亦為一直線，直流電動(dòng)機(jī)的效率=p1/p2，可知u=f(Ia)曲線不是一條簡(jiǎn)單的直線。2、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性：直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著電磁轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系稱為直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性即：n=f(M)，將Ia= M/（ CM） 代入n=U-Ia(Ra+R1

3、)/Ce則可得：n=U/CeIIa(Ra+R1)/Ce= U/Ce(Ra+R1)M/CeCm2=n0KM(K為常數(shù))可見，并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與機(jī)電電磁轉(zhuǎn)矩M是線性關(guān)系，其機(jī)械特性為一條直線。并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性分為固有機(jī)械特性和人工機(jī)械特性。當(dāng)U=UN，If=IfN電樞回路內(nèi)不串外中電阻，所測(cè)得的n=f(M)關(guān)系曲線為直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。而當(dāng)上述任一條件改變時(shí)所測(cè)得的n=f(M)關(guān)系曲線稱為直流電動(dòng)機(jī)的人工機(jī)械特性。3、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性：由n=UIa(Ra+R1)/Ce可知，為了達(dá)到調(diào)速目的，可采用下列三種方法：（1）改變施加在電動(dòng)機(jī)電樞回路的端電壓U；（2）改變勵(lì)磁電流來改變

4、磁通；（3）改變串接在電樞回路中的電阻R1。 五、實(shí)驗(yàn)方法 1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)（天煌）型號(hào)（天科）名 稱數(shù) 量1DD03DQ03-1導(dǎo)軌、測(cè)速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表1臺(tái)2DJ23DQ19校正直流測(cè)功機(jī)1臺(tái)3DJ15DQ09直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)1臺(tái)4D31D22-1直流電壓、毫安、電流表2件5D42DQ27三相可調(diào)電阻器1件6D44DQ26可調(diào)電阻器、電容器1件7D51DQ31波形測(cè)試及開關(guān)板1件 2、屏上掛件排列順序天煌:D31、D42、D51、D31、D44(天科: D22-1、DQ27、DQ31、D22-1、DQ26) 3、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性 1）按圖2-1接線。校正直流測(cè)功機(jī) MG按他勵(lì)

5、發(fā)電機(jī)連接，在此作為直流電動(dòng)機(jī)M的負(fù)載，用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和輸出功率。Rf1選用D44(DQ27)的1800阻值。Rf2 選用D42(DQ27)的900串聯(lián)900共1800阻值。R1用D44(DQ26)的180阻值。R2選用D42的900串聯(lián)900再加900并聯(lián)900共2250阻值(或者DQ27的900串聯(lián)900再加DQ26中4只90串聯(lián)共2160阻值)。圖21 直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)接線圖 2）將直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)M的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf1調(diào)至最小值，電樞串聯(lián)起動(dòng)電阻R1調(diào)至最大值（滿磁通，低電樞電流起動(dòng)），接通控制屏下邊右方的電樞電源開關(guān)使其起動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合轉(zhuǎn)速表正向旋轉(zhuǎn)的要求。 3）M起動(dòng)正常后

6、，將其電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)電樞電源的電壓為220V，調(diào)節(jié)校正直流測(cè)功機(jī)的勵(lì)磁電流If2為校正值（100 mA），再調(diào)節(jié)其負(fù)載電阻R2和電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf1，使電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定值：UUN，IIN，nnN。此時(shí)M的勵(lì)磁電流If即為額定勵(lì)磁電流IfN。 4）保持UUN，If=IfN，If2為校正值不變的條件下，逐次減小電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流。測(cè)取電動(dòng)機(jī)電樞輸入電流Ia，轉(zhuǎn)速n和校正電機(jī)的負(fù)載電流IF（由校正曲線查出電動(dòng)機(jī)輸出對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩T2）。共取數(shù)據(jù)9-10組，記錄于表2-1中。表21 UUN V If=IfN= mA If2= mA 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia（A）n（r/min）IF（A）T2（N·

7、;m）計(jì)算數(shù)據(jù)P2（W）P1（W）（） n（） 4、調(diào)速特性 （1）改變電樞端電壓的調(diào)速 1）直流電動(dòng)機(jī)M運(yùn)行后，將電阻R1調(diào)至零，If2調(diào)至校正值，再調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R2、電樞電壓及磁場(chǎng)電阻Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，IfIfN記下此時(shí)MG的IF值。 2）保持此時(shí)的IF值（即T2值）和IfIfN不變，逐次增加R1的阻值，降低電樞兩端的電壓Ua，使R1從零調(diào)至最大值，每次測(cè)取電動(dòng)機(jī)的端電壓Ua，轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia。 3）共取數(shù)據(jù)8-9組，記錄于表2-2中表22 IfIfN mA T2 N·mUa（V）n（r/min）Ia（A） （2）改變勵(lì)磁電流的調(diào)速 1）直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行后

8、，將M的電樞串聯(lián)電阻R1和磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻Rf1調(diào)至零，將MG的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻If2調(diào)至校正值，再調(diào)節(jié)M的電樞電源調(diào)壓旋鈕和MG的負(fù)載，使電動(dòng)機(jī)M的U=UN，I0.5IN記下此時(shí)的IF值。 2）保持此時(shí)MG的IF值（T2值）和M的UUN不變，逐次增加磁場(chǎng)電阻阻值：直至n1.3nN，每次測(cè)取電動(dòng)機(jī)的n、If和Ia。共取78組記錄于表23中。表23 UUN V T2 N·mn（r/min）If（mA）Ia（A） 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1、由表2-1計(jì)算出P2和，并給出n、T2、f（Ia）及nf（T2）的特性曲線。 電動(dòng)機(jī)輸出功率： P20.105nT2 式中輸出轉(zhuǎn)矩T2的單位為N.m（由If2及IF值

9、，從校正曲線T2=f（IF）查得），轉(zhuǎn)速n的單位為r/min。 電動(dòng)機(jī)輸入功率： P1=UI 輸入電流： I=Ia+IfN 電動(dòng)機(jī)效率： 由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率： 2、繪出并勵(lì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速特性曲線nf（Ua）和n=f（If）。分析在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 七、思考題 1、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的速率特性nf（Ia）為什么是略微下降？是否會(huì)出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行有何影響？ 2、當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流不變時(shí)，減小電樞端電壓，為什么會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低？ 3、當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時(shí)，減小勵(lì)磁電流會(huì)引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？ 4

10、、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載運(yùn)行中，當(dāng)磁場(chǎng)回路斷線時(shí)是否一定會(huì)出現(xiàn)“飛車”？為什么？實(shí)驗(yàn)三、三相變壓器的聯(lián)接組的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定三相變壓器的極性。 2、掌握用實(shí)驗(yàn)方法判別變壓器的聯(lián)接組。 二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 1、聯(lián)接組的定義。為什么要研究聯(lián)接組。國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接組有哪幾種。 2、如何把Y/Y-12聯(lián)接組改成Y/Y-6聯(lián)接組以及把Y/-11改為Y/-5聯(lián)接組。 三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 1、測(cè)定極性 2、連接并判定以下聯(lián)接組 (1) Y/Y-12 (2) Y/Y-6 (3) Y/-11 (4) Y/-5 四、實(shí)驗(yàn)原理多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，需要知道變壓器一、二次繞組的聯(lián)結(jié)方式和一、二次繞組的對(duì)應(yīng)的線

11、電勢(shì)之間的相位關(guān)系，聯(lián)接組別就是表征上述相位差的一種標(biāo)志。1、三相變壓器和單相變壓器一樣，每組繞組也是由原邊（高壓端）繞組和副邊（低壓）繞組構(gòu)成，一般高壓繞組的匝數(shù)多，線徑細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少，線徑粗。因而高壓繞組的電阻大于低壓繞組的電阻，因此，通過測(cè)量繞組的電阻，就可確定變壓器的原、副邊繞組。變壓器的原、副邊繞圈被同一主磁能所交鏈，當(dāng)交變時(shí)，在原、副邊線圈中感應(yīng)的電勢(shì)有一定極性關(guān)系，即任一瞬間，一個(gè)線圈的某一端點(diǎn)電位為正（或負(fù)）時(shí)，另一個(gè)線圈必有一個(gè)相應(yīng)的端點(diǎn)，其電位也是正（或負(fù)）的，這兩個(gè)對(duì)應(yīng)的端點(diǎn)稱為同極性端，常用“·”、“*”標(biāo)出。 對(duì)于三相變壓器，除了每相的原、副邊繞組存在

12、同極性端外，原或副邊各相繞組之間也存在著同極性端， 2、三相變壓器的三相繞組有多種接法，最常用的是星形和三角形聯(lián)接。（1）星形接法 它是把三相繞組的末端X、Y、Z（或x、y、z）連在一起，而把它們的首端A、B、C（或a、b、c）引出來。當(dāng)有中點(diǎn)引出線時(shí)，記為Y0。（2）三角形接法 三角形接法有兩種：一種按a-x-b-y-c-z-a的順序接；另一種按a-y-b-z-c-x-a的順序連接。三相變壓器的聯(lián)接組別是用一次側(cè)與二次側(cè)線電勢(shì)（電壓）之間的相位差表示的，它不僅與繞組的繞向和首端標(biāo)記有關(guān)，而且還與三相繞組的連接方法有關(guān)。為了形象地表示原、副邊電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系，常采用所謂時(shí)鐘表示法，即把高壓繞組

13、的線電勢(shì)（或電壓）相量作為時(shí)鐘的長(zhǎng)針并指向12點(diǎn)，相應(yīng)低壓繞組的線電勢(shì)（或電壓）相量作為時(shí)鐘的短針，其所指的數(shù)字作為三相變壓器聯(lián)接組的標(biāo)號(hào)三相變壓器的聯(lián)接組由以下因素決定的：（1）首端標(biāo)記與同極性是否一致；（2）三相繞組之間的聯(lián)接法。前者決定了原邊，副邊同一相的相位關(guān)系（同相或反相），后者決定了構(gòu)成三相原、副邊電動(dòng)勢(shì)相位圖，據(jù)此便可確定線電壓的相位差。三相變壓器的聯(lián)接組標(biāo)號(hào)有許多種，為了制造和并聯(lián)運(yùn)行方便，我國(guó)規(guī)定了一些標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接組別，標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接組別有：Y/Y0-12，Y/-11，Y/-1，Y0/Y-12 及Y/Y-12五種，前三種最常用。五、實(shí)驗(yàn)方法 1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)型號(hào)名 稱數(shù) 量1D33交流

14、電壓表1件2D32交流電流表1件3D34-3單三相智能功率、功率因數(shù)表1件4DJ12三相芯式變壓器1件5D51波形測(cè)試，開關(guān)板1件 2、屏上排列順序 D33、D32、D34-3、DJ12、DJ11、D51 3、測(cè)定極性 (1) 測(cè)定相間極性 被測(cè)變壓器選用三相芯式變壓器DJ12，用其中高壓和低壓兩組繞組，額定容量PN=152/152W，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y接法。測(cè)得阻值大的為高壓繞組，用A、B、C、X、Y、Z標(biāo)記。低壓繞組標(biāo)記用a、b、c、x、y、z。 1) 按圖3-1接線。A、X接電源的U、V兩端子，Y、Z短接。 2) 接通交流電源，在繞組A、X間施加約50%

15、UN的電壓。 3) 用電壓表測(cè)出電壓UBY、UCZ、UBC，若UBC=UBY-UCZ，則首末端標(biāo)記正確；若UBC=UBY+UCZ，則標(biāo)記不對(duì)。須將B、C兩相任一相繞組的首末端標(biāo)記對(duì)調(diào)。 4) 用同樣方法，將B、C兩相中的任一相施加電壓，另外兩相末端相聯(lián)，定出每相首、末端正確的標(biāo)記。 3-1 測(cè)定相間極性接線圖 (2) 測(cè)定原、副方極性 圖3-2 測(cè)定原、副方極性接線圖1) 暫時(shí)標(biāo)出三相低壓繞組的標(biāo)記a、b、c、x、y、z,然后按圖3-2接線，原、副方中點(diǎn)用導(dǎo)線相連。 2) 高壓三相繞組施加約50%的額定電壓，用電壓表測(cè)量電壓UAX、UBY、UCZ、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc

16、，若UAa=UAx-Uax，則A相高、低壓繞組同相，并且首端A與a端點(diǎn)為同極性。若UAa=UAX+Uax，則A與a 端點(diǎn)為異極性。 3) 用同樣的方法判別出B、b、C、c兩相原、副方的極性。 4) 高低壓三相繞組的極性確定后，根據(jù)要求連接出不同的聯(lián)接組。 4、檢驗(yàn)聯(lián)接組(1) Y/Y-12 圖3-3 Y/Y-12聯(lián)接組 ()接線圖 ()電勢(shì)相量圖 按圖3-3接線。A、a兩端點(diǎn)用導(dǎo)線聯(lián)接，在高壓方施加三相對(duì)稱的額定電壓，測(cè)出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，將數(shù)據(jù)記錄于表3-1中。表3-1 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)計(jì) 算 數(shù) 據(jù)UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)

17、UCc(V)UBc(V)根據(jù)Y/Y-12聯(lián)接組的電勢(shì)相量圖可知： 為線電壓之比 若用兩式計(jì)算出的電壓UBb，UCc，UBc的數(shù)值與實(shí)驗(yàn)測(cè)取的數(shù)值相同，則表示繞組連接正確，屬Y/Y-12聯(lián)接組。 (2) Y/Y-6 圖3-4 Y/Y-6聯(lián)接組 ()接線圖 ()電勢(shì)相量圖 將Y/Y-12聯(lián)接組的副方繞組首、末端標(biāo)記對(duì)調(diào),A、a兩點(diǎn)用導(dǎo)線相聯(lián)，如圖3-4所示。 按前面方法測(cè)出電壓UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，將數(shù)據(jù)記錄于表 3- 2中。表3-2 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)計(jì) 算 數(shù) 據(jù)UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V) 根據(jù)Y/Y-6聯(lián)接組

18、的電勢(shì)相量圖可得 若由上兩式計(jì)算出電壓UBb、UCc、UBc的數(shù)值與實(shí)測(cè)相同，則繞組連接正確，屬于Y/Y-6聯(lián)接組。 (3)Y/-11 按圖 3-5接線。A、a兩端點(diǎn)用導(dǎo)線相連，高壓方施加對(duì)稱額定電壓，測(cè)取UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，將數(shù)據(jù)記錄于表3-3中 圖3-5 Y/-11聯(lián)接組 ()接線圖 ()電勢(shì)相量圖表3-3 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù)計(jì) 算 數(shù) 據(jù)UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)根據(jù)Y/-11聯(lián)接組的電勢(shì)相量可得 若由上式計(jì)算出的電壓UBb、UCc、UBc的數(shù)值與實(shí)測(cè)值相同，則繞組連接正確，屬Y/-11聯(lián)接組。 (4) Y/-5將Y/-11聯(lián)接組的副方繞組首、末端的標(biāo)記對(duì)調(diào)，如圖3-6所示。實(shí)驗(yàn)方法同前，測(cè)取UAB、Uab、UBb、UCc和UBc，將數(shù)據(jù)記錄于表3-4中。 圖3-6 Y/-5聯(lián)接組 ()接線圖 ()電勢(shì)相量圖表3-4