1、整理电机实验指导书版一 绪 论1、DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交直流电源操作说明实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。开启三相交流电源的步骤为：1）开启电源前。要检查控制屏下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关（右下角）及“励磁电源”开关（左下角）都须在“关”断的位置。控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向逆时针方向旋转到底。2）检查无误后开启“电源总开关”，“关”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。3）按下“开”按钮，“开”按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。实验电路
2、所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。输出线电压为0-450V（可调）并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。4）实验中如果需要改接线路，必须按下“关”按钮以切断交流电源，保证实验操作安全。实验完毕，还需关断“电源总开关”，并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。将“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到“关”断位置。开启直流电机电源的操作：1）直流电源
3、是由交流电源变换而来，开启“直流电机电源”，必须先完成开启交流电源，即开启“电源总开关”并按下“开”按钮。2）在此之后，接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。接通“电枢电源”开关，可获得40230V、3A可调节的直流电压输出。励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的1只直流电压表指示。当将该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时，指示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压”时，指示励磁电源电压。但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”，“直流电机电源”与“交流三相调压电源”都是经过三相多绕组变压器隔离的，可独立使用。3）“电枢电源”是采用脉宽调制型开关式稳
4、压电源，输入端接有滤波用的大电容，为了不使过大的充电电流损坏电源电路，采用了限流延时的保护电路。所以本电源在开机时，从电枢电源开合闸到直流电压输出约有34秒钟的延时，这是正常的。4）电枢电源设有过压和过流指示告警保护电路。当输出电压出现过压时，会自动切断输出，并告警指示。此时需要恢复电压，必须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低电压到正常值（约240V以下），再按“过压复位”按钮，即能输出电压。当负载电流过大（即负载电阻过小）超过3A时，也会自动切断输出，并告警指示，此时需要恢复输出，只要调小负载电流（即调大负载电阻）即可。有时候在开机时出现过流告警，说明在开机时负载电流太大，需要降低负载电流，
5、可在电枢电源输出端增大负载电阻或甚至暂时拔掉一根导线（空载）开机，待直流输出电压正常后，再插回导线加正常负载（不可短路）工作。若在空载时开机仍发生过流告警，这是由于气温或湿度明显变化，造成光电耦合器TIL117漏电使过流保护起控点改变所致，一般经过空载开机（即开启交流电源后，再开启“电枢电源”开关）予热几十分钟，即可停止告警，恢复正常。所有这些操作到直流电压输出都有34秒钟的延时。5）在做直流电动机实验时，要注意开机时须先开“励磁电源”，后开“电枢电源”；在关机时，则要先关“电枢电源”而后关“励磁电源”的次序。同时要注意在电枢电路中串联起动电阻以防止电源过流保护。具体操作要严格遵照实验指导书中
6、有关内容的说明。2、电机与拖动实验的基本要求和安全操作规程一、实验的基本要求：电机与拖动实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求：、实验前的准备实验前应复习教材有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、 项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验装置预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备相关记录表格等。实
7、验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始做实验。认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。、实验的进行 1）、建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行,每组由23人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作过程协调，记录数据准确可靠。 2）、选择组件和仪表实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。 3）、按图接线 根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再
8、接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。 4）、起动电机，观察仪表 在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向、是否超量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。 5）、测取数据 预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。6）、认真负责，实验有始有终 实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。 、实验报告 实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自
9、己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。 实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。 实验报告包括以下内容： 1) 实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温。 2) 列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据(PN、UN、IN、nN）等。 3) 列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。 4) 数据的整理和计算 5) 按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。 6) 根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解
10、并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。 7) 每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。二、实验安全操作规程： 为了按时完成电机及拖动实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：1） 实验时，人体不可接触带电线路。2） 接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。3） 学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。实验中如出现意外，发生电路事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。4） 电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有没有短路回路存在，
11、以免损坏仪表或电源。5） 总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指导人员允许后方可操作，不得自行合闸。二 实验内容实验1 单相变压器实验一、实验目的1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2、通过负载实验测取变压器的运行特性。二、预习要点 1、变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？ 2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？ 3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。三、实验项目 1、空载实验 测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0) , cos0=f(U0)。 2、短路实验 测取短路特性UK=f(
12、IK)，PK=f(IK), cosK=f(IK)。 3、负载实验 （1）纯电阻负载 保持U1=UN，cos2=1的条件下，测取U2=f(I2)。 （2）阻感性负载 保持U1=UN，cos2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。四、实验方法1、实验设备序号型 号名 称数 量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJ11三相组式变压器1件5D42三相可调电阻器1件6D51波形测试及开关板1件2、屏上排列顺序 D33、D32、D34-3、DJ11、D42图1-1 空载实验接线图 3、空载实验 1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图1-1接线。被测
13、变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量 PN=77W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。 3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN ，然后逐次降低电源电压，在1.20.2UN 的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。 4）测取数据时，U=UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表1-1中。 5
14、）为了计算变压器的变比，在UN以下测取原边电压的同时测出副边电压数据也记录于表1-1中。 表1-1序号实 验 数 据计算数据U0(V)I0(A)P0(W)UAX(V)cos04、短路实验 1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图1-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 图1-2 短路实验接线图2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。 3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN 为止，在(0.21.1)IN范围内测取变压器的UK、IK、PK。 4）测取数据时，IK=IN点必须测，共测取
15、数据6-7组记录于表1-2中。实验时记下周围环境温度()。 表1-2 室温 序号实 验 数 据计 算 数 据UK（V）IK（A）PK（W）cosK 5、负载实验实验线路如图1-3所示。变压器低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1和S2，接到负载电阻RL和电抗XL上。RL选用D42上900加上900共1800阻值，XL选用D43，功率因数表选用D34-3，开关S1和S2选用D51挂箱。 图1-3 负载实验接线图（1）纯电阻负载 1）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S1、S2打开，负载电阻值调到最大。 2）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN。 3）保持U1=UN，合上S1
16、，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻RL的值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。 4）测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据6-7组，记录于表1-3中。表1-3 cos2=1 U1=UN= V序 号U2（V）I2（A）（2）阻感性负载（cos2=0.8） 1）用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载，S1、S2打开，电阻及电抗值调至最大。 2）接通交流电源，升高电源电压至U1=U1N。 3）合上S1、S2，在保持U1=UN及cos2=0.8条件下，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U2和I2。 4）测取数据时，其I2=0及I2=
17、I2N两点必测，共测取数据6-7组记录于表1-4中。 表1-4 cos2=0.8 U1=UN= V序 号U2（V）I2（A）五、注意事项1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。 2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。六、实验报告 1、计算变比 由空载实验所测变压器原副边电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。K=UAX/Uax 2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数 （1）绘出空载特性曲线U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos0=f(U0)。式中： （2）计算激磁参数 从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下列各
18、式算出激磁参数： 3、绘出短路特性曲线和计算短路参数 （1）绘出短路特性曲线UK=f(IK) 、PK=f(IK)、cosK=f(IK)。 （2）计算短路参数 从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK值，由下式算出实验环境温度为()时的短路参数。 折算到低压边： 由于短路电阻rK随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75时的阻值。 式中：234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。计算短路电压(阻抗电压)百分数： IK=IN时短路损耗PKN= IN2rK75。 4、利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压边的“T”型等效电路。 5
19、、变压器的电压变化率（1）绘出cos2=1和 cos2=0.8两条外特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N 时的电压变化率： （2）根据实验求出的参数，算出I2=I2N、cos2=1和I2=I2N、cos2=0.8时的电压变化率U。 将两种计算结果进行比较,并分析不同性质的负载对变压器输出电压U2的影响。 6、绘出被试变压器的效率特性曲线(1)用间接法算出cos2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表1-5中。 ,式中： PKN为变压器IK=IN时的短路损耗(W)； P0为变压器U0=UN 时的空载损耗(W) ； 为副边电流标么值。 表1-5 cos2=0.8 P0= W
20、 PKN= WI*2P2(W)0.20.40.60.81.01.2(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线=f(I*2)。(3)计算被试变压器=max时的负载系数m。 实验2 单相变压器并联运行实验一、实验目的 1、学习变压器投入并联运行的方法。 2、研究并联运行时阻抗电压对负载分配的影响。二、预习要点 1、单相变压器并联运行的条件。 2、如何验证两台变压器具有相同的极性。若极性不同，并联会产生什么后果。 3、阻抗电压对负载分配的影响。三、实验项目 1、将两台单相变压器投入并联运行。 2、阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分配情况。 3、阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行，研究其
21、负载分配情况。四、实验线路和操作步骤 1、实验设备序号型 号名 称数 量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3DJ11三相组式变压器1件4D41三相可调电阻器1件5D51波形测试及开关板1件 2、屏上排列顺序 D33、D32、DJ11、D41、D51 图2-1 单相变压器并联运行接线图实验线路如图2-1所示。图中单相变压器1、2选用三相组式变压器DJ11中任意两台，变压器的高压绕组并联接电源，低压绕组经开关S1并联后，再由开关S3接负载电阻RL。由于负载电流较大，RL可采用并串联接法(选用D41的90与90并联再与180串联，共225阻值)的变阻器。为了人为地改变变压器2的阻抗电压，在
22、其副方串入电阻R(选用D41的90与90并联的变阻器)。3、两台单相变压器空载投入并联运行步骤。 (1) 检查变压器的变比和极性。 1) 将开关S1、S3打开，合上开关S2。 2) 接通电源，调节变压器输入电压至额定值,测出两台变压器副方电压U1a1x和U2a2x若U1a1x=U2a2x，则两台变压器的变比相等，即K1=K2。 3) 测出两台变压器副方的1a与2a端点之间的电压U1a2a，若U1a2a=U1a1x-U2a2x，则首端1a与2a为同极性端，反之为异极性端。 (2) 投入并联 检查两台变压器的变比相等和极性相同后，合上开关S1，即投入并联。若K1与K2不是严格相等，将会产生环流。
23、4、阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行。 1) 投入并联后，合上负载开关S3。 2) 在保持原方额定电压不变的情况下，逐次增加负载电流，直至其中一台变压器的输出电流达到额定电流为止。3) 测取I、I1、I2，共取数据45组记录于表2-1中。表2-1I1(A)I2(A)I(A)5、阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行。 打开短路开关S2，变压器2的副方串入电阻R，R数值可根据需要调节（一般取5-10之间），重复前面实验测出I、I1、I2，共取数据56组记录于表2-2中。表 2-2 I1(A)I2(A)I(A)五、实验报告 1、根据实验(2)的数据，画出负载分配曲线I1=f(I)及I2=f(I
24、)。 2、根据实验(3)的数据，画出负载分配曲线I1=f(I)及I2=f(I)。 3、分析实验中阻抗电压对负载分配的影响。 实验3 三相鼠笼异步电动机的工作特性一、实验目的 1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。 2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。 3、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。二、预习要点 1、异步电动机的工作特性指哪些特性？ 2、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？ 3、工作特性和参数的测定方法。三、实验项目 1、空载实验。 2、短路实验。 3、负载实验。四、实验方法1、实验设备 序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转
25、速表1件2DJ23校正过的直流电机1件3DJ16三相鼠笼异步电动机1件4D33交流电压表1件5D32交流电流表1件6D34-3单三相智能功率、功率因数表1件7D31直流电压、毫安、安培表1件8D42三相可调电阻器1件9D51波形测试及开关板1件 2、屏上挂件排列顺序 D33、D32、D34-3、D31、D42、D51 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DJ16。 3、空载实验 1) 按图3-1接线。电机绕组为接法(UN=220V)，直接与测速发电机同轴联接，负载电机DJ23不接。 2) 把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求
26、( 如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源)。3) 保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。 图3-1 三相鼠笼式异步电动机试验接线图 4) 调节电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。 5) 在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据79 组记录于表3-1中。 表3-1序号U0L（V）I0L（A）P0（W）cos0UABUBCUCAU0LIAIBICI0LPP P0 4、短路实验 1) 测量接线图同图3-1。用制动工具把三相电机堵住。制动工具可用DD05上的圆盘固定在电机轴上
27、，螺杆装在圆盘上。 2) 调压器退至零，合上交流电源， 调节调压器使之逐渐升压至短路电流到1.2倍额定电流，再逐渐降压至0.3倍额定电流为止。 3) 在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。表 3-2序号UKL（V）IKL（A）PK（W）cosKUABUBCUCAUKLIAIBICIKLPPPK 4) 共取数据56组记录于表3-2中。 5、负载实验 1) 测量接线图同图3-1。同轴联接负载电机。图中Rf用D42上1800阻值，RL用D42上1800阻值加上900并联900共2250阻值。 2) 合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压并保持不变。 3) 合上校正过的直流电机的励磁电源，调节励磁电流至校正值( 50mA 或100mA)并保持不变。 4) 调节负载电阻RL（注：先调节1800电阻，调至零值后用导线短接再调节450电阻），使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流。 5) 从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在
