電機原理及動基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書(一)

1、電機原理及拖動基礎(chǔ)”實驗指導(dǎo)書(一)一、實驗課程編碼： 104006二、實驗課程名稱：電機原理及拖動基礎(chǔ)三、實驗項目名稱： 直流并勵電動機四、實驗?zāi)康?. 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(diào)速方法。五、主要設(shè)備1. MEL系列電機教學(xué)實驗臺的主控制屏(MCL-U)。 2電機導(dǎo)軌及渦流測功機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量( NMEL-13)。3. 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源(含直流電壓、電流、毫安表)(NMEL-18)4. 直流電壓、毫安、安培表( NMEL-06)。5. 直流并勵電動機( M03)。6. 開關(guān)板( NMEL-05B)。7. 三相可調(diào)電阻 900 ( NM

2、EL -03) 。六、實驗內(nèi)容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(la)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) 觀察能耗制動過程七、實驗步驟1. 并勵電動機的工作特性和機械特性。實驗線路如圖 1-1 所示。a.將R調(diào)至最大，R調(diào)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 NMEL-13是否相連，將N

3、MEL-13“轉(zhuǎn) 速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針 旋到底，打開船形開關(guān)，起動直流電源，使電機旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整電機的旋轉(zhuǎn)方向， 使電機正轉(zhuǎn)。圖1-6直流并勵電動機接線圖 圖1-1直流并勵電動機接線圖U:可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R、R :電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻，位于NMEL-09mA A V2:直流毫安、電流、電壓表（NMEL-06G渦流測功機Is：渦流測功機勵磁電流調(diào)節(jié)，位于 NMEL-13b直流電機正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻 RI調(diào)至零，調(diào)節(jié)直流可調(diào)穩(wěn)壓電 源的輸出至220V,再分別調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻 R和“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動 機達到額定值：U=Ib=22

4、0V, Ia=I n， n=nN=1600rmin ,此時直流電機的勵磁電流 If=IfN （額定勵磁電流）。c.保持U=U, If=If N不變的條件下，逐次減小電動機的負載，即逆時針調(diào) 節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，測取電動機電樞電流 Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2,共取數(shù)據(jù) 7-8組填入表1-1中。表1-1U=Un=220V IfN =實驗數(shù)據(jù)Ia (A)n (r/min )T2 (N.m)計算數(shù) 據(jù)P2 (W)P1 (W)( % n (%2 調(diào)速特性(1)改變電樞端電壓的調(diào)速a. 按上述方法起動直流電機后，將電阻R調(diào)至零，并同時調(diào)節(jié)負載，電樞電壓和磁場調(diào)節(jié)電阻 R ,使電機的U=U,la=0.5l N

5、, If=IfN ,記錄此時的T2=N.m 。b. 保持T2不變，If=IfN不變，逐次增加 Rl的阻值，即降低電樞兩端的電壓 ua, R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I a，共 取7-8組數(shù)據(jù)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(diào)速a. 直流電動機起動后，將電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻 R調(diào)至零，調(diào)節(jié)可 調(diào)直流電源的輸出為220V,調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機的U=U, la=0.5l n 記錄此時的T2= N.mb. 保持T2和U=U不變，逐次增加磁場電阻 R阻值，直至n=

6、1.3nN,每次測 取電動機的n、If和Ia,共取7-8組數(shù)據(jù)填寫入表1-3中。表 1-3U=Un=220V, T2=N.mn (r/min )If (A)Ia ( A)八、實驗結(jié)果1. 由表1-1計算出P2和,并繪出n T2、 =f(I a)及n=f(T2)的特性曲線。 電動機輸出功率P2=O.IO5 nT2式中輸出轉(zhuǎn)矩T2的單位為N m轉(zhuǎn)速n的單位為r/min。電動機輸入功率Pi=UI電動機效率 =p2 × 100%Pi電動機輸入電流I =Ia +I fN由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率： n= no M × 100%nN2. 繪出并勵電動機調(diào)速特性曲線 n=f(U a)和n=

7、f(I f)。分析在恒轉(zhuǎn)矩負載時兩 種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點。執(zhí)筆人：任慧實驗室主任：系主任：任慧電機原理及拖動基礎(chǔ)”實驗指導(dǎo)書(一、實驗課程編碼：104006二、實驗課程名稱：電機原理及拖動基礎(chǔ)三、實驗項目名稱：單相變壓器四、實驗?zāi)康? 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。五、主要設(shè)備1. MEL系列電機教學(xué)實驗臺主控制屏(含交流電壓表、交流電流表)(MCL-2功率及功率因數(shù)表(NMEL-203 .單相變壓器(在主控制屏的右下方)(NMEL-244. 三相可調(diào)電阻900( NMEL-035. 波形測試及開關(guān)板(NMEL-05

8、B六、實驗內(nèi)容1. 空載實驗 測取空載特性 U=f(l O , Po=f(U O) O2. 短路實驗 測取短路特性U=f(l K) , PK=f(I) O3. 負載實驗純電阻負載保持U=Un, CoS 2=1的條件下，測取 U=f(I 2) O七、實驗步驟1.空載實驗主控制屏 三相交流 電源輸出圖2-1空載實驗接線圖實驗線路如圖2-1變壓器T選用NMEL-OI三相組式變壓器中的一只或單獨的組式變壓器。實驗時，變壓器低壓線圈2U、2U2接電源，高壓線圈1U、1U2開路。A、Vi、V2分別為交流電流表、交流電壓表。具體配置由所采購的設(shè)備型號 不同由所差別。若設(shè)備為 MEL-I系列，則交流電流表、電

9、壓表為指針式模擬表， 量程可根據(jù)需要選擇；若設(shè)備為 MEL-Il系列，則上述儀表為智能型數(shù)字儀表， 量程可自動也可手動選擇。儀表數(shù)量也可能由于設(shè)備型號不同而不同。 若電壓表 只有一只，則只能交替觀察變壓器的原、副邊電壓讀數(shù)，若電壓表有二只或三只， 則可同時接上儀表。W為功率表，根據(jù)采購的設(shè)備型號不同，或在主控屏上或為單獨的組件(NMEL-20或 NMEL-24 ,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.在三相交流電源斷電的條件下，將調(diào)壓器旋鈕逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底。并 合理選擇各儀表量程。變壓器 T 額定容量 Pn=77W UU2Nf220V55V, IiMI 2N=035A14

10、Ab合上交流電源總開關(guān)，即按下綠色“閉合”開關(guān)，順時針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使變壓器空載電壓 U0=1.2Un°C.然后，逐次降低電源電壓，在1.20.5Un的范圍內(nèi)，測取變壓器的U、I。、 Po,共取67組數(shù)據(jù)，記錄于表2-1中。其中U=U的點必須測，并在該點附近測 的點應(yīng)密些。為了計算變壓器的變化，在Ih以下測取原方電壓的同時測取副方電壓，填入表2-1中。e.測量數(shù)據(jù)以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準(zhǔn)備。表2-1序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)U) (V)I0 (A)PO( WUlUIO 1U2CoS 212345672 短路實驗IUl 2U1IKTUK主控制屏 三相交流 電源輸出1U2I2

11、U2圖2-2短路實驗接線圖實驗線路如圖2-2 0 (每次改接線路時，都要關(guān)斷電源)實驗時，變壓器T的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。A V、W分別為交流電流表、電壓表、功率表，選擇方法同空載實驗。a.斷開三相交流電源，將調(diào)壓器旋鈕逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，即使輸出電壓 為零。b合上交流電源綠色“閉合”開關(guān)，接通交流電源，逐次增加輸入電壓， 直到短路電流等于1.11 N為止。在0.51.1l N范圍內(nèi)測取變壓器的 U、Ik、Pk,共 取67組數(shù)據(jù)記錄于表2-2中，其中l(wèi)=l K的點必測。并記錄實驗時周圍環(huán)境溫 度(C) 0表2-2室溫序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)U (V)l (A)P (WCoS k1234

12、563 負載實驗實驗線路如圖2-3所示圖2-3負載實驗接線圖變壓器T低壓線圈接電源，高壓線圈經(jīng)過開關(guān) S,接到負載電阻RLO R選用 NMEL-O3勺兩只900電阻相串聯(lián)。開關(guān) S采用NMEL-O5的雙刀雙擲開關(guān)，電壓 表、電流表、功率表（含功率因數(shù)表）的選擇同空載實驗。純電阻負載a.未上主電源前，將調(diào)壓器調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)到底，S斷開，負載電阻值調(diào) 到最大。b合上交流電源，逐漸升高電源電壓，使變壓器輸入電壓U=UN=55V。C.在保持U=U的條件下，合下開關(guān)S ,逐漸增加負載電流，即減小負載電 阻RI的值，從空載到額定負載范圍內(nèi)，測取變壓器的輸出電壓U2和電流I2od測取數(shù)據(jù)時，12=0和2=

13、2N=0.35A必測，共取數(shù)據(jù)67組，記錄于表2-3 中。表2-3CoS 2 =1 U I=LN=55V序號1234567L2 (V)2 (A)八、實驗結(jié)果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 KOK=UU11u2 U2 u12u22. 計算勵磁參數(shù)從空載特性曲線上查出對應(yīng)于UO=U時的I。和Fb值，并由下式算出激磁參數(shù)mPQIOZmUQIQXmZ22mm3.計算短路參數(shù)從短路特性曲線上查出對應(yīng)于短路電流IK=IN時的Lk和FK值，由下式算出實驗環(huán)境溫度為(OC)短路參數(shù)ZKUKIKPKIK'2 ' 2XK

14、. Z K 折算到低壓方ZKK2k7XKXKK2由于短路電阻K隨溫度而變化，因此，算出的短路電阻應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)換算到 基準(zhǔn)工作溫度75先時的阻值。rK75oC234.5 75k234.5ZK75OC.SoCXK式中：234.5為銅導(dǎo)線的常數(shù)，若用鋁導(dǎo)線常數(shù)應(yīng)改為 228。4.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“T”型等效電路。執(zhí)筆人：任慧 實驗室主任：系主任：任慧電機原理及拖動基礎(chǔ)”實驗指導(dǎo)書（三）一、實驗課程編碼： 104006二、實驗課程名稱：電機原理及拖動基礎(chǔ)三、實驗項目名稱： 三相異步電動機的起動與調(diào)速（綜合性實驗）四、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗掌握異步電動機的起動和調(diào)速的

15、方法。五、主要設(shè)備1. MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏（含交流電壓表）（MCL-U）。2 .指針式交流電流表（主控屏MCL-U的左邊）。3. 電機導(dǎo)軌及測功機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量（ NMEL-13）。4. 電機起動箱（ NMEL-09）。5. 鼠籠式異步電動機（ M04）。6. 繞線式異步電動機（ M09）。7. 開關(guān)板 NMEL-05B。六、實驗內(nèi)容1. 異步電動機的直接起動。2. 異步電動機星形一一三角形（Y- ）換接起動。3. 自耦變壓器起動。4. 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器起動。5. 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器調(diào)速。七、實驗步驟1.三相籠型異步電動機直接起動試驗

16、。 按圖3-1接線，電機繞組為接法。起動前，把轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量實驗箱（NMEL-13中“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器旋鈕逆 時針調(diào)到底，“轉(zhuǎn)速控制”、“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制” ，檢查電機導(dǎo) 軌和NMEL-13的連接是否良好。儀表的選擇：交流電壓表為數(shù)字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。a. 把三相交流電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)到底，合上綠色“閉合”按鈕開關(guān)。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓達電機額定電壓 220伏，使電機起動旋轉(zhuǎn)。（電機起動 后，觀察NMEL-13中的轉(zhuǎn)速表，如出現(xiàn)電機轉(zhuǎn)向不符合要求，則須切斷電源，調(diào) 整次序，再重新起動電機。）b斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉(zhuǎn)后，接通三相交流電源，使

17、電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。注：按指針式電流表偏轉(zhuǎn)的最大位置所對應(yīng)的讀數(shù)值計量。電流表受起動電流沖擊，電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數(shù)，但用它可和下面幾種起動方法的起動電流作定性的比較。2星形一一三角形（Y-）起動按圖3-2接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關(guān) S選用NMEL-O5Ba.起動前，把三相調(diào)壓器退到零位，三刀雙擲開關(guān)合向右邊（ Y）接法。合 上電源開關(guān)，逐漸調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓 UN=220V,斷開 電源開關(guān)，待電機停轉(zhuǎn)。b待電機完全停轉(zhuǎn)后，合上電源開關(guān)，觀察起動瞬間的電流，然后把S合向左邊（接法），電機進入正常運行，整個起動過程結(jié)束，觀

18、察起動瞬間電流 表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。圖3-2異步電機星形-三角形起動主控悍 三相交盜 電®俞岀3.自耦變壓器降壓起動按圖3-1接線。電機繞組為接法a.先把調(diào)壓器退到零位，合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使輸出電壓達 110伏，斷開電源開關(guān)，待電機停轉(zhuǎn)。b待電機完全停轉(zhuǎn)后，再合上電源開關(guān)，使電機就自耦變壓器，降壓起動， 觀察電流表的瞬間讀數(shù)值，經(jīng)一定時間后，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電機達電機額定電 壓UN=220伏，整個起動過程結(jié)束。4.繞線式異步電動機轉(zhuǎn)繞組串入可變電阻器起動。實驗線路如圖3-3 ,電機定子繞組Y形接法。轉(zhuǎn)子串入的電阻由刷形開關(guān)來 調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電阻采用NMEL-

19、O9的繞線電機起動電阻（分0, 2，5, 15,五檔）， NMEL-1沖“轉(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)速控制”，“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電 位器旋鈕順時針調(diào)節(jié)到底?？仄罶出 壬制電荷圖3-7繞線式異步電機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動實驗接線圖a.起動電源前，把調(diào)壓器退至零位，起動電阻調(diào)節(jié)為零。b. 合上交流電源，調(diào)節(jié)交流電源使電機起動。注意電機轉(zhuǎn)向是否符合要求。c. 在定子電壓為180伏時，逆時針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器到底，繞線式 電機轉(zhuǎn)動緩慢（只有幾十轉(zhuǎn)），讀取此時的轉(zhuǎn)矩值TSt和ISt。d用刷形開關(guān)切換起動電阻，分別讀出起動電阻為 2Q、5Q、15的起動 轉(zhuǎn)矩TSt和起動電流ISt ,填入表3-1中。注

20、意：試驗時通電時間不應(yīng)超過 20秒的以免繞組過熱。表 3-1U=180伏Rt ()02515TSt (N.m)ISt (A)5繞線式異步電動機繞組串入可變電阻器調(diào)速。實驗線路同前。NMEL-13中“轉(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn) 矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針到底，“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器順時針到底。NMEL-O9 “繞線電機起動電阻”調(diào)節(jié)到零。a. 合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓至 UN=220伏，使電機空載起動。b. 調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器調(diào)節(jié)旋鈕，使電動機輸出功率接近額定功率并 保持輸出轉(zhuǎn)矩T2不變，改變轉(zhuǎn)子附加電阻，分別測出對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，記錄于表 3-2 中。表 3-2 中U=

21、220伏 T2=N.mRt ()02515n (r/min )八、實驗結(jié)果1. 比較異步電動機不同起動方法的優(yōu)缺點。2. 由起動試驗數(shù)據(jù)求下述三種情況下的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩:（1）外施額定電壓LhO （直接法起動）（2）外施電壓為 U/、3 o （Y 起動）(3) 外施電壓為U/Ka,式中KA為起動用自耦變壓器的變比。(自耦變壓器起 動)。3. 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入電阻對起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的影響。4. 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入電阻對電機轉(zhuǎn)速的影響。執(zhí)筆人：任 慧 實驗室主任：系主任：任 慧電機原理及拖動基礎(chǔ)”實驗指導(dǎo)書（四）一、實驗課程編碼： 104006二、實驗課程名稱：電機原理

22、及拖動基礎(chǔ)三、實驗項目名稱：異步電機的M-S曲線測繪四、實驗?zāi)康挠帽倦姍C教學(xué)實驗臺的測功機轉(zhuǎn)速閉環(huán)功能測繪各種異步電機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線，并加以比較。五、主要設(shè)備1. MEL系列電機系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏（MCL-U）。2電機導(dǎo)軌及測功機、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量（ NMEL-13）。 3電機起動箱（ NMEL-09）。4三相鼠籠式異步電動機 M04。5三相繞線式異步電動機 M09。六、實驗內(nèi)容1 鼠籠式異步電機的M-S曲線測繪測。2. 繞線式異步電動機的M-S曲線測繪。七、實驗步驟1 .鼠籠式異步電機的 M-S 曲線測繪被試電機為三相鼠籠式異步電動機 M04 Y接法。G為渦流測功機，與M04電機同軸安裝。

23、按圖4-1接線，其中電壓表采用指針式或數(shù)字式均可，量程選用300V檔，電流表采用數(shù)字式，可選 0.75A 量程檔。起動電機前，將三相調(diào)壓器旋鈕逆時針調(diào)到底，并將NMEL-13中“轉(zhuǎn)矩控制” 和“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)速控制” ，并將“轉(zhuǎn)速設(shè)定”調(diào)節(jié)旋鈕順時針 調(diào)到底。U主控制屏 三相交流 電源輸出圖5-7鼠籠式異步電機的M-S測繪接線圖圖4-1鼠籠式異步電機的M-S測繪接線圖實驗步驟：（1）按下綠色“閉合”按鈕開關(guān)，調(diào)節(jié)交流電源輸出調(diào)節(jié)旋鈕，使電壓輸 出為220V,起動交流電機。觀察電機的旋轉(zhuǎn)方向，使之符合要求。（2） 逆時針緩慢調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器經(jīng)過一段時間的延時后，M04電 機的負載將隨之增加，其轉(zhuǎn)速下降，繼續(xù)調(diào)節(jié)該電位器旋鈕電機由空載逐漸下降 到200轉(zhuǎn)/分左右（注意：轉(zhuǎn)速低于200轉(zhuǎn)/分時，有可能造成電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。）（3）在空載轉(zhuǎn)速至200轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)，測取8-9組數(shù)據(jù)，其中在最大轉(zhuǎn)矩附 近多測幾點，填入表4-1。表 4-1Un=220VY 接法序號123456789轉(zhuǎn)速（r/m