电机学实验指导书doc.docx
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电机学实验指导书doc
实验一他励直流电动机(认识)实验
一、实验目的
1、认识DDSZ-1型电机及电气技术实验装置,了解电机拖动实验的基本要求
与安全操作规程。
2、认识和了解在电机拖动实验中所用的电源、开关、仪表、挂件、电机等
组件及使用方法。
3、熟悉他励直流电动机的接线、起动、(固有、人为)机械特性、改变转
向与调速的基本方法。
二、实验项目
1、了解DD01电源控制屏及电枢电源、励磁电源、变阻器、直流电压表、电
流表、直流测速发电机转速表的使用方法;了解校正直流测功电动机、普通直
流电动机的铭牌参数及要求。
2、直流他励电动机的连线、起动准备、起动;测试机械特性直流他励电动
机的调速及改变转向。
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备:
DD03-DJ23-DJ15、D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
2、控制屏上挂件排列顺序:
D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
四、实验说明及操作步骤
1、由指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置面板布置及使用方
法。
+励磁电源-
220V
If2Rf2If1Rf1
A2A1
励磁绕组
励磁绕组
TG
MG
M
D55-1的IF端
IA
R
1
IF
V2A3
A4
SV1
电枢电源
+220V-
R2
图1-1他励直流电动机接线图
断开控制屏上的电源,按图1-1接线。
直流他励电动机用DJ15(其额定功率PN=185W,额定电枢电压UN=220V,额定电流IN=1.2A,额定转速nN=1600r/min,
额定励磁电压UFN=220V,额定励磁电流IfN<0.13A)。
校正直流测功机MG作为发
电机使用。
TG为测速发电机。
直流电表选用D31(含直流电压表,直流安培表,
直流毫安表各一块)。
M励磁回路串接的电阻Rf1选用D44的1800Ω阻值,MG励磁回路串接的电阻Rf2选用D42的1800Ω阻值,M的起动电阻R1选用D44的180Ω阻值,MG的负载电阻R2选用D42的2250Ω阻值(采用串并联接法:
900Ω与900Ω串联加上900Ω与900并联)。
接好线后,检查M、MG及TG之间是否用联
轴器联接好。
2、他励直流电动机起动步骤
(1)起动准备:
检查接线是否正确,直流电表的极性、量程选择是否正确。
将电动机的起动电阻调最大R1=180Ω、电动机的励磁调节电阻调最小Rf1=0Ω;
测功机的负载电阻调最大R2=2250Ω、测功机的励磁电阻调最大Rf2=1800Ω;断
开开关S。
(2)启动过程:
开启控制屏上的电源总(钥匙)开关,按下其上方的“启
动”按钮;→先接通其下方左边的励磁电源开关,观察M及MG的励磁电流值,
调节Rf2使If2=100mA并保持不变;→再接通控制屏右下方的电枢电源开关,使
M起动;→M起动后(调整转速表的量程与指针偏转方向)调节控制屏上电枢
电源‘电压调节’旋钮,使电动机输入端电压U=UN=220V;→减小起动电阻R1
阻值,直至R1=0Ω。
起动过程完成(注意:
一旦启动过程完成后就不要随便将
他励直流电动机停机,直到将所有参数测试完成再停机;否则又要重复上述步
骤)。
3、调节他励电动机的转速(人为机械特性)
分别改变电动机M电枢回路的电压U1、串入电动机M电枢回路的调节电阻
R1和励磁回路的调节电阻Rf1,观察转速变化情况。
4、改变电动机的转向
停机过程:
将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值,→先切断控制
屏上的电枢电源开关,→然后切断控制屏上的励磁电源开关,使他励电动机停
机。
改变转向:
在断电情况下,将电枢(或励磁绕组)的两端接线对调后,再
按他励电动机的起动步骤起动电动机,并观察电动机的转向及转速表指针偏转
的方向。
五、注意事项
1、直流他励电动机起动时,须将励磁回路串联的电阻
Rf1调至最小,先接通
励磁电源
使励磁电流最大
同时必须将电枢串联起动电阻
R1调至最大
然后方可
接通电枢电源。
使电动机正常起动。
起动后,将起动电阻R1调至零,使电机正
常工作。
2、直流他励电动机停机时,必须先切断电枢电源,然后断开励磁电源。
同
时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值,励磁回路串联的电阻Rf1调回到最小值。
给下次起动作好准备。
3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法,是否符合要求。
4、若要测量电动机的转矩T2,必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值:
100mA,以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。
六、实验报告
1、说明电动机起动时,起动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?
为
什么?
2、在电动机轻载及额定负载时,增大电枢回路的调节电阻,电机的转速如
何变化?
增大励磁回路的调节电阻,转速又如何变化?
试用直流电动机基本方
程式进行说明。
3、用什么方法可以改变直流电动机的转向?
4、为什么磁场回路的接线要牢靠,起动时电枢回路要串联起动变阻器?
试
用直流电动机基本方程式进行说明。
5、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时,减小电枢端电压,为什么会引
起电动机转速降低?
试用直流电动机基本方程式进行说明。
6、他励电动机在负载运行中,当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”?
为什么?
试用直流电动机基本方程式进行说明。
实验二他励直流电动机实验
一、实验目的
1、认识DDSZ-1型电机及电气技术实验装置,了解电机拖动实验的基本要求
与安全操作规程。
2、认识和了解在电机拖动实验中所用的电源、开关、仪表、挂件、电机等
组件及使用方法。
3、熟悉他励直流电动机的接线、起动、机械特性、改变转向与调速的基本
方法。
二、实验项目
1、了解DD01电源控制屏及电枢电源、励磁电源、变阻器、直流电压表、电
流表、直流测速发电机转速表的使用方法;了解校正直流测功电动机、普通直
流电动机的铭牌参数及要求。
2、直流他励电动机的连线、起动准备、起动;测试机械特性直流他励电动
机的调速及改变转向。
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备:
DD03-DJ23-DJ15、D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
2、控制屏上挂件排列顺序:
D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。
四、实验说明及操作步骤
1、由指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置面板布置及使用方
法。
2、直流他励电动机的机械特性
1)直流他励电动机的接线
图1-1他励直流电动机接线图
2)他励直流电动机起动步骤
(1)起动准备:
检查接线是否正确,直流电表的极性、量程选择是否正确。
将电动机的起动电阻调最大R1=180Ω、电动机的励磁调节电阻调最小Rf1=0Ω;
测功机的励磁电阻调最大Rf2=1800Ω;断开开关S。
(2)启动过程:
开启控制屏上的电源总(钥匙)开关,按下其上方的“启
动”按钮;→先接通其下方左边的励磁电源开关,观察M及MG的励磁电流值,
调节Rf2使If2=100mA并保持不变;→再接通控制屏右下方的电枢电源开关,使
M起动;→M起动后(调整转速表的量程与指针偏转方向)调节控制屏上电枢
电源‘电压调节’旋钮,使电动机输入端电压U=UN=220V;→减小起动电阻R1
阻值,直至R1=0Ω。
起动过程完成(注意:
一旦启动过程完成后就不要随便将
他励直流电动机停机,直到将所有参数测试完成再停机;否则又要重复上述步
骤)。
3)直流他励电动机的特性测试
调速:
弱磁调速、调电枢电压
(1)弱磁调速(Ua=220V,R1=0)
If(mA)
100
90
80
70
60
N(r/min)
Ia(A)
(2)
调电枢电压(R1=0,If=100mA)
Ua(V)
220
180
150
100
80
N(r/min)
Ia(A)
(3)改变电动机的转向
停机过程:
将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值,→先切断控制
屏上的电枢电源开关,→然后切断控制屏上的励磁电源开关,使他励电动机停
机。
改变转向:
在断电情况下,将电枢(或励磁绕组)的两端接线对调后,再
按他励电动机的起动步骤起动电动机,并观察电动机的转向及转速表指针偏转
的方向。
五、注意事项
1、直流他励电动机起动时,须将励磁回路串联的电阻
Rf1调至最小,先接通
励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻
R1调至最大,然后方可
接通电枢电源。
使电动机正常起动。
起动后,将起动电阻
R1调至零,使电机正
常工作。
2、直流他励电动机停机时,必须先切断电枢电源,然后断开励磁电源。
同
时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值,励磁回路串联的电阻Rf1调回到
最小值。
给下次起动作好准备。
六、实验报告
1、画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。
说明电动机起动时,起
动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?
为什么?
2、在电动机轻载及额定负载时,增大电枢回路的调节电阻,电机的转速如
何变化?
增大励磁回路的调节电阻,转速又如何变化?
3、弱磁调速和调电枢电压调速当中电枢电流变化小,说明了直流电动机什
么特性?
4、并励、他励和串励电动机在负载运行中,当磁场回路断线时是否一定会
出现“飞车”?
为什么?
实验三单相变压器实验
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、实验项目
1、空载实验:
测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0),cosφ0=f(U0)。
2、短路实验:
测取短路特性UK=f(IK),PK=f(IK),cosφK=f(IK)。
3、纯电阻负载实验:
保持U1=UN,cosφ2=1的条件下,测取U2=f(I2)。
三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
实验设备及屏上排列顺序:
D33、D32、D34-3、DJ11、D51、D42、D43。
四、实验说明及操作步骤
1、空载实验
1)在三相调压交流电源断电的条件下,按图4-1接线。
被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器(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1.2~
0.2UN的围,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4-1中。
5)为了计算变压器的变比,在UN以下测取原方电压的同时测出副方电压数
据也记录于表4-1中。
*
aA
源
S
*W
A
U
I0
电
流
交
压V
调
V1
55V
V2
UAX
相
U0
三
1
W
0
D
D
x
X
图4-1空载实验接线图
表4-1
序
实
验
数
据
计算数据
号
U(V)
I(A)
P(W)
U(V)
cosφ
0
0
0
0
AX
1
66
2
55
3
30
4
11
2、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4-2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。
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(0.2~1.1)IN围测取变压器的UK、IK、PK。
4)测取数据时,I=I点必须测,共测取数据
6-7组记录于表4-2中。
实验
KN
时记下周围环境温度(℃)。
*
A
a
S
*W
A
源
U
IK
电
PK
流
交
压
V
V1
55V
调
相
UK
三
1
W
0
D
D
X
x
图4-2
短路实验接线图
表4-2
室温
℃
序号
实
验
数
据
计算数据
UK(V)
IK(A)
PK(W)
cosφK
1
0.385
2
0.35
3
0.20
4
0.07
3、纯电阻负载实验
a
A
*
COSФ
源
A1
*W
A2
U
I1
PI
电
流
S1
交
压
V
RL
调
V1
55V
V2
U0
相
三
1
W
0
D
D
xX
图4-3负载实验接线图
1)实验线路如图4-3所示。
变压器低压线圈接电源,高压线圈经过开关S1,接到负载电阻RL上。
RL选用D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值,功率因数表选用D34-3,开关S1选用D51挂箱。
2)将调压器调到输出电压为零的位置,S1打开,负载电阻值调到最大。
3)接通交流电源,逐渐升高电源电压,使变压器输入电压U1=UN。
4)保持U1=UN,合上S1,逐渐增加负载电流,即减小负载电阻RL的值,从空
载到额定负载的围,测取变压器的输出电压U2和电流I2。
5)测取数据时,I2=0和I2=I2N=0.35A必测,共取数据5-6组,记录于表4-3
中。
表4-3
cos
φ2=1
U
1=UN=55V
序号
1
2
3
4
5
6
7
U2(V)
I2(A)
0
0.11
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
五、注意事项
1、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
由空载实验测变压器的原副边电压的数据,分别计算出变比,然后取其平
UAX
均值作为变压器的变比K。
式中:
K
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),cosφ0=f(U0)。
式中:
cos0
P0
U0I0
(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,并由下式算出激磁参数:
rm
P0
Zm
U0
Xm
Zm2
rm2
I02
I0
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)、cosφK=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θ(℃)时的短路参数。
UK
PK
'2
'2
ZK'
IK
rK'
IK2
XK'ZK
rK
折算到低压方:
ZK'
UK
rK'
PK
XK'ZK'2
rK'2
IK
IK2
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。
rK75C
rK
234.575
ZK75C
rK2
75CXK2
234.5
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
INZK75C
INrK75C
100%uKX
INXK
100%
uK
100%uKr
UN
UN
UN
IK=IN时短路损耗
2
PKN=INrK75℃
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方的“T”
型等效电路。
实验四三相异步电动机的起动与调速实验
一、实验目的
通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二、预习要点
1、复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2、复习异步电动机的调速方法。
三、实验项目
1、直接起动
2、星形——三角形(Y-)换接起动。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备:
DD03-DJ23-DJ16(DJ17)、D31、D32、D33、D43、D51、D42、
DJ17-1、DD05。
2、屏上挂件排列顺序:
D33、D32、D51、D31、D43。
五、实验说明及操作步骤
1、三相鼠笼式异步电机直接起动
源
U
S
A1
电
流
交
M
压V
调
3~
相
三
V2
1W
1
DD
图9-1异步电动机直接起动
2)按图9-1接线。
电机绕组为接法。
异步电动机直接与测速发电机同轴联接,不联接负载。
3)把交流调压器退到零位,开启电源总开关,按下“开”按钮,接通三相交流电源。
4)调节调压器,使输出电压达电机额定电压220伏,使电机起动旋转,(如
电机旋转方向不符合要求需调整相序时,必须按下“关”按钮,切断三相交流
电源)。
4)再按下“关”按钮,断开三相交流电源,待电动机停止旋转后,按下“开”
按钮,接通三相交流电源,使电机全压起动,观察电机起动瞬间电流值(按最大位置所对应的读数值定性计量)。
2、三相鼠笼式异步电机Y-△起动
1)按图9-2接线。
线接好后把调压器退到零位。
2)三刀双掷开关合向右边(Y接法)。
合上电源开关,逐渐调节调压器使升压至电机额定电压220伏,打开电源开关,待电机停转。
3)合上电源开关,观察起动瞬间电流,然后把S合向左边,使电机()正常运行,整个起动过程结束。
观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法
作定性比较。
S
B
源
U
A
X
A1
电
流
C
交
V
压
B
Y
调
相
V2
A
三
1
W
C
Z
0
D
D
△
Y
图9-2三相鼠笼式异步电机星形Y—△三角形起动
将三刀开关掷向右测接成Y形,观察电压表V2将电机输入电压调至220V后合闸,
记录起动瞬间电流IstY;
将三刀开关掷向左测接成形,观察电压表V2将电机输入电压调至220V后合闸,
记录起动瞬间电流Ist;
比较IstY和Ist。
3、三相鼠笼式异步电机降压调速
接线按图9-2的△接线法,将定子电压逐渐减少,记录数据
U2(V)
220
180
150
100
80
N(r/min)
4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动(电机定子绕组Y形接
法)
1)按图9-3接线。
15Ω5Ω2Ω0Ω
源
U
S
∞Ω
A1
电
流
交
V
压
M
调
3~
相
V2
三
W
1
0
D
D
图9-3
线绕式异步电机转子绕组串电阻起动
起动实验:
先将电阻箱调至最大,定子电压V2调至220V,观察A1电流变化,起动2-
3秒后,逐次切除段电阻,试比较起动电流变化。
调速实验:
(定子电压V2调至180V)起动完成后,通电时间不应超过10秒以免绕
组过热,分别串入电阻记录数据于表9-2中。
表9-2
rst(Ω)
0
2
5
15
n(r/min)
六、实验报告
1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。
2、由起动试验数据求下述两种情况下的起动电流。
(1)外施额定电压UN。
(直接法起动)
(2)外施电压为UN3。
(Y-起动)
3、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。
4、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。
实验五三相变压器的联接
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