并勵直流電機實驗報告

1、實驗二直流并勵電動機一.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。二.預習要點1 .什么是直流電動機的工作特性和機械特性？答：工作特性：當U=Un,Rf+rf=C時，”，n,T分別隨的變;機械特性：當U=UN，Rf+rf=C時，n隨T變；2 .直流電動機調速原理是什么？答：由n=(U-IR)/Ce小可知，轉速n和U、I有關，并且可控量只有這兩個，我們可以通過調節(jié)這兩個量來改變轉速。即通過人為改變電動機的機械特性而使電動機與負載兩條特性的交點隨之改變，從而達到調速的目的。三.實驗項目1. 工作特性和機械特性保持U=UN和If=IfN不

2、變，測取n=f(Ia)及n=f(T2)。2. 調速特性(1) 改變電樞電壓調速保持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) 觀察能耗制動過程四實驗設備及儀器1 MEL-I系列電機教學實驗臺的主控制屏。2 .電機導軌及渦流測功機、轉矩轉速測量(MEL-13、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-0。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900Q(MEL-03。五.實驗方法1.并勵電動機的工

3、作特性和機械特性。(1)實驗線路如圖1-6所示圖1-6直流并勵電動機接線圖U:可調直流穩(wěn)壓電源R、R:電樞調節(jié)電阻和磁場調節(jié)電阻，位于MEL-09mAA、V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(2)測取電動機電樞電流Ia、轉速n和轉矩T2,共取數(shù)據(jù)7-8組填入表1-81表1-8U=Un=220VIf=IfN=Ka=Q實la(A)驗數(shù)n(r/min)16001607161816231623164016551669據(jù)T2()計算P2(W)Pi(w)數(shù)據(jù)ri(%)n(%)2.調速特性Ua(V)21620519618617717317016

4、1n(r/min)16321538147513861313128612561185Ia(A)(1)改變電樞端電壓的調速表1-9If=IfN=A,T2=(2)改變勵磁電流的調速表1-10U=Un=220V,T2=(r/min)14501546161516501690173917851950If(A)Ia(A)(3)能耗制動圖1-7直流并勵電動機能耗制動接線圖按圖1- 7接線U1：可調直流穩(wěn)壓電源R1、Rf：直流電機電樞 調節(jié)電阻和磁場調節(jié)電阻(MEL-09 )Rl:采用 MEL-03中兩 只900 電阻并聯(lián)。S：雙刀雙擲開關(MEL-05六.注意事項1 .直流電動機起動前，測功機加載旋鈕調至零.

5、實驗做完也要將測功機負載鈕調到零，否則電機起動時，測功機會受到?jīng)_擊。2 .負載轉矩表和轉速表調零.如有零誤差，在實驗過程中要除去零誤差。3 .為安全起動，將電樞回路電阻調至最大，勵磁回路電阻調至最小。4 .轉矩表反應速度緩慢，在實驗過程中調節(jié)負載要慢。5 .實驗過程中按照實驗要求，隨時調節(jié)電阻，使有關的物理量保持常量，保證實驗數(shù)據(jù)的正確性。七.實驗數(shù)據(jù)及分析1 .由表1-8計算出P2和“，并繪出n、T2、4二f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線。電動機輸出功率P2=式中輸出轉矩T2的單位為NI-m轉速n的單位為r/min。電動機輸入功率：Pi=UI電動機效率4二良X100%P1電動機輸入電流：

6、I=Ia+IfN由工作特性求出轉速變化率：An=nOnNx100%nN解：對第一組數(shù)據(jù)，有：P2=X1600X=I=Ia+IfN=+0.0748A=1.1748AP1=220X=“二P2/P1X100%=77%An=(1600-1600)/1600X100%=%同理可得其他數(shù)據(jù)，見表1-8。轉速n的特性曲線如下:轉矩T2的特性曲線如下：=f(Ia)的特性曲線如下：n=f(T2)的特性曲線如下：并勵電動機調速特性曲線n=f(Ua)如下：并勵電動機調速特性曲線n=f(If)如下：2 .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

7、方法的優(yōu)缺點。解：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)缺點為：調壓調速是在基速以下調節(jié)轉速的方法，電壓越小，轉速越小。調壓調速的優(yōu)點：(1)可實現(xiàn)無級調速；(2)相對穩(wěn)定性較好；(3)調速范圍較寬，D可達10-20;(4)調速經(jīng)濟性較好。調壓調速的缺點：需要一套可控的直流電源。弱磁調速是在基速以上調節(jié)轉速的方法，勵磁電流減小，磁通變小，轉速升高。弱磁調速的優(yōu)點：(1)控制方便，能量損耗??；(2)可實現(xiàn)無級調速。弱磁調速的缺點：由于受電動機機械強度和換向火花的限制，轉速不能太高，調速范圍窄，一般要與調壓調速配合使用。3 能耗制動時間與制動電阻RL的阻值有什么關系？為什么？

8、該制動方法有什么缺點？能耗制動時間與制動電阻RL的阻值的大小有關，制動電阻越大，制動過程的時間越長；反之制動時間越短。這是因為在能耗制動過程中，制動時間主要取決于TMn,TMn與制動電阻成正比，所以制動電阻越大，制動過程的時間越長。采用能耗制動方法停車的缺點在于在制動過程中，隨著轉速的下降，制動轉矩隨著減小，制動效果變差。八問題討論1. 并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？答：根據(jù)并勵電動機的速率特性公式，若忽略電樞反應，當電樞回路電流增加時，轉速下降；若考慮電樞反應的去磁效應，磁通下降可能引起轉速的上升，即出現(xiàn)上

9、翹現(xiàn)象。這樣的變化與電樞回路電流增大引起的轉速降相抵消，對電動機的影響是使電動機的轉速變化很小。2. 當電動機的負載轉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速降低？答：由直流電動機機械特性的表達式可知，轉速與電樞電壓成正比、與磁通量成反比，所以降低電壓時轉速下降。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？答：由于磁通與勵磁電流在額定磁通以下時基本成正比，所以勵磁電流減小時，主磁通也隨著減小。由機械特性的表達式可知，當磁通減小時，轉速升高。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？答：不一定。這是因為當電

10、動機負載較輕時，電動機的轉速將迅速上升，造成“飛車”；但若電動機的負載為重載時，則電動機的電磁轉矩將小于負載轉矩，使電動機轉速減小，但電樞電流將飛速增大，超過電動機允許的最大電流值，燒毀電樞繞組。九、實驗體會通過這次實驗，我們基本掌握了用實驗的方法測取直流并勵電動機的工作特性和機械特性，知道直流電動機的調速原理并掌握了直流并勵電動機的調速方法。使我們更進一步認識了直流電動機。實驗三三相變壓器一、實驗目的1通過空載和短路實驗，測定三相變壓器的變比和參數(shù)。2通過負載實驗，測取三相變壓器的運行特性。二、預習要點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。答：在一個三相系統(tǒng)中,任何

11、一相都可以成為另一相的參考點（或基準點）。Y型接法通常選擇中性點作為參考點，即便是三相三線制也將中性點作為參考點。Y型接法的好處是每一相的電壓、電流和功率都可以獨立測量。如果將三相中的某一相作為參考點，就可以用兩只瓦特計測量整個三相系統(tǒng)的功率?？蛰d實驗：低壓側接電源，功率表、電流表，高壓側開路。短路實驗：高壓側接電源、功率表、電流表，低壓側短路。2三相心式變壓器的三相空載電流是否對稱，為什么？答：不對稱。根據(jù)磁勢與勵磁電流的關系式、磁通與磁阻的關系式可知：當外施三相對稱電壓時,三相空載電流不相等,中間相B相較小,A相和C相較大.B相磁路較短fB相磁阻較小-空載運行時，建立同樣大小的主磁通所需的

12、電流就小.3如何測定三相變壓器的鐵耗和銅耗。答：空載實驗測鐵耗，短路實驗測銅耗。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？答：空載實驗：空載實驗要加到額定電壓，當高壓側的額定電壓較高時，為了方便于試驗和安全起見，通常在低壓側進行實驗，而高壓側開路。短路試驗:由于短路試驗時電流較大，而外加電壓卻很低，一般電力變壓器為額定電壓的4%-10%為此為了便于測量，一般在高壓側試驗，低壓側短路。三、實驗項目1 測定變比2空載實驗：測取空載特性U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos0=f(U0)。3短路實驗：測取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK)，cosK=f(IK)。4純電

13、阻負載實驗：保持U1=U1N，cos2=1的條件下，測取U2=f(I2)。四、實驗設備及儀器1 MEL1電機教學實驗臺主控制屏(含指針式交流電壓表、交流電流表)2 功率及功率因數(shù)表(MEL-20)3三相心式變壓器(MEL-02)4 .三相可調電阻900Q(MEL-035波形測試及開關板(MEL-05)6三相可調電抗(MEL-08)五、實驗方法1 .測定變比實驗線路如圖2-4所示圖2-4三相變壓器變比實驗接線圖表2-6U(V)KjvU(V)KvwU(V)KwuK=1/3(Kuv+Kw+Kw)4281084151054081042 .空載實驗實驗線路如圖2-5所示圖2-5a三相變壓器空載實驗接線圖

14、（MEL-I、MEL-IIA）計算數(shù)據(jù)U0(V)10(A)P0(W)UOIoPocos0I3U10I3V10I3W10PoiP02(V)(A)(W)1302729239350464555153535595766565控屏流源出 主制交電輸圖2-6a三相變壓器短路實驗接線圖（MEL-I、MEL-IIA）表2-80=30OC序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)UK(V)Ik(AR(WUK(V)Ik(A)Pk(WcoskI1U1I1V1I1W1PK1P<21141321934108854.純電阻負載實驗實驗線路如圖2-7所示Z0圖2-7a三相變壓器負載實驗接線圖（MEL-I、MEL-IIA）序號U(V)I(A

15、)U2I1U1I1V1I1W1I2121821022821900002204197214205131212512319819020819919181818418818019618830282929517716918517740384039表2-9Uu產(chǎn)Uin=55V;cos2=1六、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。七、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=2 .繪出空載特性曲線和計算激磁參數(shù)繪出空載特性曲線UO=f(Ia,P

16、O=f(UO),cosO=f(U。)。式中：cosPO(2)計算激磁參數(shù)從空載特性曲線上查出對應于Uo=U時的I環(huán)口PO值，并由下式算出激磁參數(shù)Porm21 oZ Uom Ioxm .Zm r；3 .繪出短路特性曲線和計算短路參數(shù)(1)繪出短路特性曲線U=f(Ik)、PK=f(CoK)、K=f(Ik)O(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=I出寸的U和Pk值，由下式算出實驗環(huán)境Pk i:'2'2Xk.ZKrK溫度為9(OC)短路參數(shù)。Z'UkZKIk折算到低壓方ZKKKKrK4YXKXkK2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

17、標準換算到基準工作溫度75七時的阻值。234.5 75rK 75o CrKZC234.5ZK75OCrK75OCXK式中：為銅導線的常數(shù), 阻抗電壓若用鋁導線常數(shù)應改為228。U K INZK 75 0c 100U N% Ukr1 N：K750c 100%U NU KXIk = In時的短路損耗,2pKNINrK75OC4 .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AU(1)繪Hcos=1稗os2=兩條外特性曲線U2=f(I2),由特性曲線計算出I2=12N時的電壓變化率AUU 20 U 2U 20100%(2)根據(jù)實驗求出白參數(shù)，算出I2

18、=12N>cos2=1和I2=12N>cos2=時的電壓變化率AUoAU=(UKrcos2+UKxsin2)將兩種計算結果進行比較，并分析不同性質的負載對輸出電壓的影響。* 2cos P2o I 2 PKN(1)100%6.繪出被試變壓器的效率特性曲線*2I2PNcos2PoI2PCN(1)用間接法算出=不同負載電流時的變壓器效率，記錄于表2-5中。表2-5cos2=Po=WPKN=WI2*(A)P2(W)式中：ipnco=p2(W/；2PKN為變壓器IK=IN時的短路損耗(W；Po為變壓器Uo=UN寸的空載損耗(W。*(2)由計算數(shù)據(jù)繪出變壓器的效率曲線42=f(I)OPo(3)

19、 計算被試變壓器刀二"max時的負載系數(shù)0m=PKN。數(shù)據(jù)處理：Rm=Zm=Xm=R1k=Z1k=X1k=R2k=Z2k=X2k=Rk75c=Zk75C=Xk75C=Uk=%Ukr=%Ukx=%Pkn=U20U2U-100%=%U20AU=(UKrcos2+UKxsin2)=%Bm=繪圖：1 .繪出空載特性曲線(圖1-11、圖1-12)4.繪出cos2=1cos2=兩條外特性曲線U2=f(I2)(圖1-4)*.5.由計算數(shù)據(jù)繪出變壓器的效率曲線4wf(I)。(圖1-5)圖1-122.繪出短路特性曲線（圖1-2）圖1-23.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“F

20、型等效電路（圖1-3）圖卜即圖1-4八、實驗體會本次實驗做了空載、短路實驗以及負載實驗，測定了三相變壓器的變比和其他參數(shù)，和三相變壓器的運行特性。學會了功率因素表的使用，對三相變壓器有了感性的認識。實驗四三相鼠籠異步電動機的工作特性一.實驗目的1 .掌握三相異步電機的空載、堵轉和負載試驗的方法。2 .用直接負載法測取三相鼠籠異步電動機的工作特性。3 .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？答：1.轉速特性2.定子電流特性3.功率因數(shù)特性4.電磁轉矩特性5.效率特性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？-»、一»4

21、.、.'答：勵磁電阻Rs勵磁電抗Xs轉子折算到定子側的電阻Rr轉子折算到定子側的電抗Xro轉子每相的感應電動勢Ero3 .工作特性和參數(shù)的測定方法。答：通過測取輸出功率求異步電動機的工作特性。由空載、短路試驗測取異步電動機的等效電路的參數(shù)。三.實驗項目1 .測量定子繞組的冷態(tài)電阻。2 .判定定子繞組的首未端。3 .空載試驗。4 .短路試驗。5 .負載試驗。四.實驗設備及儀器1 .MEL-I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）。3 .交流功率、功率因數(shù)表（MEL-20）。4 .直流電壓、毫安、安培表（MEL-06）。5 .三相可調電阻器900a（M

22、EL-03）。6 .波形測試及開關板（MEL-05）。7 .三相鼠籠式異步電動機M04。五.實驗步驟1.測量定子繞組的冷態(tài)直流電阻。伏安法測量定子繞組電阻，測量線路如圖3-1。電機 定子 一相 繞組R:四只900和900電阻相串聯(lián)（MEL-03）。A:直流毫安表，采用MEL-06200mA檔。圖3-1三相交流繞組的電阻的測定V?:直流電壓表，采用萬用表直流20V檔。（符號S表示手動接或不接萬用表）調節(jié)R使A表分別為50mA,40mA,30mA測取三次，取其平均值，測量定子三相繞組的電阻值，記錄于表3-1中。表3-1室溫30C繞組I繞組n繞組出I(mA)504030504030504030U(V

23、)R()注意事項：在測量時，電動機的轉子須靜止不動。測量通電時間不應超過1分鐘。表3-2中繞組I繞組II繞組IIIR()2,判定定子繞組的首未端圖3-2三相交流繞組首末端的測定先用萬用表測出各相繞組的兩個線端，將其中的任意二相繞組串聯(lián)如圖3-2所示。3.空載試驗測量電路如圖3-3所示序號Uoc(V)Iol(A)Po(W)cosUABUbcUcaUolIaIbIcIolPiPiiPo125826225425822232232192223198196190195417517317017351421401391406656260624.短路實驗測量線路如圖3-3。表3-4序號Uoc(V)Iol(A)

24、Po(W)cosKUABUbcUcaUkIaIbIcIkPiPiiPk1687061662636159613605856584515049505474347466383331347313029305.負載實驗表3-5Un=220伏（）序號Iol(A)Po(W)T2()n(r/min)P2(W)IaIbIcIiPiPiiPi113672138131402414205144861495六.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：14rllef235ric-ref2350c式中rief換算到基準

25、工作溫度時定子繞組的相電阻，Q;ric定子繞組的實際冷態(tài)相電阻，Q;0ref基準工作溫度，對于E級絕緣為75OC；0c實際冷態(tài)時定子繞組的溫度，OCRi =RiR2 R33Ri45,7 46.1 46.6346.1?23575R=X=235302,作空載特Tt曲線：Io、P。、coso=f(Uo)如下ia164.由空載、短路試驗的數(shù)據(jù)求異步電機等效電路的參數(shù)。3.作短路特Tt曲線：Ik、PK=f(UK)(1)由短路試驗數(shù)據(jù)求短路參數(shù)短路阻抗Zk乙=總4,3短路電阻K25/0.5、23*(而)?=50?短路電抗Xk<'ZKXk=207.82502=?式中UK、IK、PK由短路特性曲

26、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1R2二定、轉子漏執(zhí)1X2Xk2X'X' _ 201.7X iX 2 =100.85?2(2)由空載試驗數(shù)據(jù)求激磁回路參數(shù)空載阻抗ZZo220 ?=?00.40 , 3空載電阻UoIoK圖3-4電機中的鐵耗和機械耗PmecPFeUN。)2U。D14.0R0=?=?00.4、2.3*(7)3空載電抗Xo .Zo r02Xo=952.62-87.52=?式中U0、I激磁電抗Xm=0、P)XmXoX1相應于U0為額定電壓時的相電壓、相電流、三相空載功率。激磁電阻生37ToRm9.123*(翁2?=?式中PFe為額定電壓時的鐵耗，由圖3-4確定。5.作工作特性曲線Pi、Ii、n、刀、S、cosi=f(P2)S關于n的圖像nPi、Ii、cos1=f(P2)的圖像U.1表3-6U1=220V()If=A序號電動機輸入電動機輸出計算值Ii(A)Pi(W)T2(Nm)n(r/min)P2(WS(%)刀（）cos