电拖实验报告.docx
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电拖实验报告
实验报告本
课程名称:
班级:
姓名:
学号:
指导老师:
xx学院自动化专业实验室
实验一认识实验
一.实验目的
1.学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2.认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3.熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。
二.预习要点
1.如何正确选择使用仪器仪表。
特别是电压表、电流表的量程。
2.直流他励电动机起动时,为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器?
不连接会产生什么严重后果?
3.直流电动机起动时,励磁回路连接的磁场变阻器应调至什么位置?
为什么?
若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?
4.直流电动机调速及改变转向的方法。
三.实验项目
1.了解MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。
2.用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3.直流他励电动机的起动,调速及改变转向。
四.实验设备及仪器
1.MEL-I系列电机系统教学实验台主控制屏
2.电机导轨及测功机、转速转矩测量(MEL-13)或电机导轨及校正直流发电机
3.直流并励电动机M03
4.220V直流可调稳压电源(位于实验台主控制屏的下部)
5.电机起动箱(MEL-09)。
6.直流电压、毫安、安培表(MEL-06)。
四、实验步骤
1.用伏安法测电枢的直流电阻
(1)按图1-1接线,并正确选择仪表量程[R调至最大3000Ω、电压表为300档、安培表为2A档]
(2)操作并填表
打开电源并调至产生220V输出,调节R使Is=0.2A,迅速测取UM、Ia填入表1-1;增大R使Is=0.15A和Is=0.1A,用上述方法测取六组数据,填入表1-1
取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=
,Raref=Ra
表1-1
室温30℃
序号
UM(V)
Ia(A)
R(Ω)
Ra平均(Ω)
Raref(Ω)
1
4.53
0.2
Ra11
29.45
Ra1
30.87
30.72
35.94
4.58
Ra12
31.65
4.60
Ra13
31.50
2
3.41
0.15
Ra21
32.13
Ra2
30.27
3.37
Ra22
27.80
3.35
Ra23
30.87
3
2.21
0.1
Ra31
31.60
Ra3
31.03
2.24
Ra32
30.90
2.24
Ra33
30.60
表中Ra1=(Ra11+Ra12+Ra13)/3
Ra2=(Ra21+Ra22+Ra23)/3
Ra3=(Ra31+Ra32+Ra33)/3
2.直流电动机的起动
操作步骤:
(1)按图1-2正确接线[要求接线牢固,仪表量程、极性正确];
(2)电枢调节电阻调至最大,磁场调节电阻调至最小,转矩设定为0;
(3)打开电源,调节电压调节电位器,使输出220V电压,
(4)调节电枢调节电阻至最小,起动完毕。
3.他励电动机的调速
(1)改变电枢调节电阻R1,观察转转速的变化:
R1↑n;R1↓n
(2)改变励磁调节电阻Rf,观察转转速的变化:
Rf↑n;Rf↓n
3.改变电动机的转向
(1)停机(先断开电枢电源,再断开励磁电源),对调电枢回路两端接线,按前述起动方法起动,观察转向变化:
(2)再停机,对调励磁回路两端接线,按前述方法再起动,观察转向变化:
六、实验数据及分析(即实验指导书上的“实验报告”)
1.画出直流并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Rf应调到什么位置?
为什么?
答:
将电机电枢调节电阻R1调至最大,磁场调节电阻Rf调至最小。
一方面限制起动电流、另一方面避免造成飞车现象。
2.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?
答:
增大电枢回路的调节电阻,电机的转速降低。
增大励磁回路的调节电阻,转速将会减小。
3.用什么方法可以改变直流电动机的转向?
答:
用反接的方面可以改变直流电动机的转向
4.为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠?
答:
为了防止电机飞车现象的产生
实验二直流并励电动机
一.实验目的
1.掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。
2.掌握直流并励电动机的调速方法。
二.预习要点
1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性?
2.直流电动机调速原理是什么?
三.实验项目
1.工作特性和机械特性
保持U=UN和If=IfN不变,测取n、T2、n=f(Ia)及n=f(T2)。
2.调速特性
(1)改变电枢电压调速
保持U=UN、If=IfN=常数,T2=常数,测取n=f(Ua)。
(2)改变励磁电流调速
保持U=UN,T2=常数,R1=0,测取n=f(If)。
(3)观察能耗制动过程
四.实验设备及仪器
1.MEL系列电机教学实验台的主控制屏(MEL-I、MEL-IIA、B)。
2.电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量(MEL-13)或电机导轨及编码器、转速表。
3.可调直流稳压电源(含直流电压、电流、毫安表)
4.直流电压、毫安、安培表(MEL-06)。
5.直流并励电动机。
6.波形测试及开关板(MEL-05)。
7.三相可调电阻900Ω(MEL-03)。
四、实验步骤
1.并励电动机的工作特性和机械特性。
实验线路如图1-6所示:
正向起动电动机,并使电动机处在额定运行点,记录此时的励磁电流
92mA,保持U=UN,If=IfN不变的条件下,逐次减小电动机的负载,即逆时针调节“转矩设定”电位器,测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2,共取数据7-8组填入表1-8中。
实
验
数
据
Ia(A)
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
n(r/min)
1611
1620
1630
1638
1648
1659
1669
1683
T2(N.m)
1.13
1.03
0.93
0.82
0.72
0.60
0.49
0.38
计
算
数
据
P2(w)
191.14
175.20
159.17
141.03
124.59
104.52
85.87
57.15
P1(w)
220.00
198.00
176.00
154.00
132.00
110.00
88.00
66.00
η(%)
81.2
82.1
83.2
83.3
84.5
83.3
83.1
82.5
△n(%)
0.69
1.25
1.88
2.38
3.00
3.69
4.31
5.19
表1-8U=UN=220VIf=IfN=0.092ARa=Ω
P2=0.105nT2
式中输出转矩T2的单位为N·m,转速n的单位为r/min。
电动机输入功率
P1=UI
电动机效率
η=
×100%
由工作特性求出转速变化率:
Δn=
×100%
2.调速特性
(1)改变电枢端电压的调速
正向起动电动机,使电动机处在U=UN,Ia=0.5IN,If=IfN,记录此时的T2=0.66N.m
保持T2不变,If=IfN不变,逐次增加R1的阻值,即降低电枢两端的电压Ua,R1从零调至最大值,每次测取电动机的端电压Ua,转速n和电枢电流Ia,共取7-8组数据填入表1-9中。
表1-9If=IfN=0.092A,T2=1.03N.m
Ua(V)
220
210
200
190
180
170
160
155
n(r/min)
1558
1479
1400
1325
1248
1168
1088
1055
Ia(A)
0.56
0.58
0.60
0.62
0.65
0.68
0.71
0.73
(2)改变励磁电流的调速
正向起动电动机,使电动机处在U=UN,Ia=0.5IN,记录此时的T2=1.03N.m
保持T2和U=UN不变,逐次增加磁场电阻Rf阻值,直至n=1.3nN,每次测取电动机的n、If和Ia,共取7-8组数据填写入表1-10中。
表1-10U=UN=220V,T2=1.03N.m
n(r/min)
1450
1550
1650
1750
1850
1950
2050
2080
If(A)
0.108
0.087
0.072
0.063
0.056
0.051
0.047
0.046
Ia(A)
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.60
0.62
0.62
(3)能耗制动,按图1一7接线:
RL:
采用MEL-03中两只900Ω电阻并联。
a.将开关S合向“1”端,R1调至最大,Rf调至最小,起动直流电机。
b.运行正常后,从电机电枢的一端拨出一根导线,使电枢开路,电机处于自由停机,记录停机时间。
c.重复起动电动机,待运转正常后,把S合向“2”端记录停机时间。
d.选择不同RL阻值,观察对停机时间的影响。
五.实验数据分析与处理
1.由表1-8计算出P2和η,并绘出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线。
Ia(A)
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
η(%)
81.2
82.1
83.2
83.3
84.5
83.3
83.1
82.5
n(r/min)
1611
1620
1630
1638
1648
1659
1669
1683
T2(N.m)
1.13
1.03
0.93
0.82
0.72
0.60
0.49
0.38
2.绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。
分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点
Ua(V)
220
210
200
190
180
170
160
155
n(r/min)
1558
1479
1400
1325
1248
1168
1088
1055
n(r/min)
1450
1550
1650
1750
1850
1950
2050
2080
If(A)
0.108
0.087
0.072
0.063
0.056
0.051
0.047
0.046
3.能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系?
为什么?
该制动方法有什么缺点?
答:
制动电阻RL越大,能耗制动时间越长。
根据公式可知To与制动电阻RL成正比关系。
该制动方法制动过程转速下降,制动转矩减小,制动效果变差。
六.思考题
1、并励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降?
是否会出现上翘现象?
为什么?
上翘的速率特性对电动机运行有何影响?
答:
根据公式可得斜率较小且是负值。
会出现上翘现象。
在制动结束的时候,感应电动势和提供电压的方向相同,故斜率变为正值,在位能性负载的带动下出现上翘现象。
在一定程度上,会因电流的上升而提高转速,但是这种现象可能会造成电流过载,烧毁电机。
2、电动机的负载转矩和励磁电流不变时,减小电枢端压,为什么会引起电动机转速降低?
答:
电动机的负载转矩和励磁电流不变时,减小电枢端压时电枢电流就会减少根据公式,发现这样会导致转速降低。
3、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时,减小励磁电流会引起转速的升高,为什么?
答:
根据公式可知,在弱磁调速时,人为机械特性在固有机械特性上方,而且特性变软,故减小励磁电流会引起转速的升高。
4、并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“飞速”?
为什么
答:
在弱磁调速时,当磁场回路断线时转速会突然增大,有可能会出现飞车现象。
实验三三相变压器
一.实验目的
1.通过空载和短路实验,测定三相变压器的变比和参数。
2.通过负载实验,测取三相变压器的运行特性。
二.预习要点
1.如何用双瓦特计法测三相功率,空载和短路实验应如何合理布置仪表。
需注意电压线圈和电流线圈的同名端,避免接错线。
2.三相心式变压器的三相空载电流是否对称,为什么?
3.如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。
变压器的绕组都有一定的电阻,铜耗的大小取决于负载电流和绕组电阻的大小。
铜耗Δ
由于铁芯中的磁通交变的,在贴心和结构件要产生磁滞损耗和涡流损耗,
Δ
4.变压器空载和短路实验应注意哪些问题?
电源应加在哪一方较合适?
在三相变压器实验中,应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。
做短路实验时操作要快,否则线圈发热会引起电阻变化。
三、实验设备
1.MEL系列电机教学实验台主控制屏(含交流电压表、交流电流表)
2.功率及功率因数表(MEL-20或含在主控制屏内)
3.三相心式变压器(MEL-02)或单相变压器(在主控制屏的右下方)
4.三相可调电阻900Ω(MEL-03)
5.波形测试及开关板(MEL-05)
6.三相可调电抗(MEL-08)
四、实验步骤
1.测定变比
实验线路如图2-4所示,选择正确的被试变压器选用MEL-02三相三线圈心式变压器、额定容量、接法实验时只用高、低压两组线圈,中压线圈不用。
在三相交流电源断电的条件下,将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。
并合理选择各仪表量程。
a.顺时针调节调压器旋钮,使变压器空载电压U0=0.5UN,测取高、低压线圈的线电压U1U1.1V1、U1V1.1W1、U1W1.1U1、U3U1.3V1、U3V1.3W1、U3W1.3U1,记录于表2-6中。
表2-6
U(V)
KUV
U(V)
KVW
U(V)
KWU
K=1/3(KUV
+KVW+KWU)
U1U1.1V1
U3U1.3V1
U1V1.1W1
U3V1.3W1
U1W1.1U1
U3W1.3U1
108.5
27.1
4.00
107.3
27.0
3.97
107.2
27.0
3.97
3.98
KUV=U1U1.1V1/U3U1.3V1
KVW=U1V1.1W1/U3V1.3W1
KWU=U1W1.1U1/U3W1.3U1
(1)根据实验数据绘出cos2=1时的特性曲线U2=f(I2),由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率ΔU。
(2)根据实验求出的参数,算出I2=IN,cos2=1时的电压变化率ΔU
2.空载实验
实验线路如图2-5所示,变压器T选用MEL-02三相心式变压器。
实验时,变压器低压线圈接电源,高压线圈开路。
正确选择仪表量程。
功率表接线时,需注意电压线圈和电流线圈的同名端,避免接错线。
打开电源调节调压器旋钮,使变压器空载电压U0=1.2UN,逐次降低电源电压,在1.2~0.5UN的范围内;测取变压器的三相线电压、电流和功率,记录于表2-7中。
其中U=UN的点必须测,并在该点附近测的点应密些。
表2-7
序号
实验数据
计算数据
U0(V)
I0(A)
P0(W)
UO
(V)
IO
(A)
PO
(W)
cos0
U3U1.3V1
U3V1.3W1
U3W1.3U1
I3U10
I3V10
I3W10
PO1
P02
1
66.0
65.5
64.0
0.315
0.202
0.310
-8.7
18.11
65.2
0.276
9.41
0.30
2
55.0
53.6
53.7
0.236
0.152
0.235
-4.6
12.62
54.1
0.208
8.02
0.37
3
45.0
43.7
43.8
0.187
0.123
0.187
-2.3
9.65
44.1
0.166
7.35
0.47
4
42.0
41.8
41.2
0.123
0.078
0.121
0
4.89
4.17
0.107
4.89
0.63
5
35.0
33.8
33.6
0.090
0.052
0.090
0
4.89
34.1
0.077
4.89
0.63
6
25.0
23.7
23.8
0.074
0.042
0.074
0
0
24.1
0.063
0
0.65
(1)绘出空载特性曲线U0=f(I0),P0=f(U0),cosφ0=f(U0)。
式中
(2)计算激磁参数
从空载特性曲线查出对应于U0=UN时的I0和P0值,并由下式求取激磁参数。
3.短路实验
实验线路如图2-6所示,变压器高压线圈接电源,低压线圈直接短路。
接通电源后,增大电源电压,短路电流IK=1.1IN。
降低电压,在1.1~0.5IN的范围内,测取三相输入电压、电流及功率。
记录于表2-8中,其中IK=IN点必测。
实验时,记下周围环境温度(0C),作为线圈的实际温度。
表2-8θ=30.8OC
序号
实验数据
计算数据
UK(V)
IK(A)
PK(W)
UK
(V)
IK
(A)
PK
(W)
cosK
U1U1.1V1
U1V1.1U1
U1W1.1U1
I1U1
I1V1
I1W1
PK1
PK2
1
26.00
26.00
26.00
0.440
0.422
0.419
1.48
9.72
26.00
0.427
11.2
0.64
2
23.00
24.00
23.00
0.400
0.380
0.383
1.07
7.18
23.33
0.387
8.25
0.62
3
19.60
19.47
18.69
0.300
0.300
0.283
0.78
5.23
19.25
0.294
6.01
0.61
4
14.34
15.98
15.35
0.250
0.250
0.238
0.59
3.65
15.89
0.246
4.24
0.63
5
12.95
12.80
12.06
0.200
0.201
0.191
0.34
2.30
12.60
0.197
2.64
0.61
(1)绘出短路特性曲线UK=f(IK),PK=f(IK),cosK=f(IK)。
式中
(2)计算短路参数
从短路特性曲线查出对应于IK=IN时的UK和PK值,并由下式算出实验环境温度OC时的短路参数
折算到低压方
换算到基准工作温度的短路参数为
和
,计算出阻抗电压。
IK=IN时的短路损耗PKN=3I
4.纯电阻负载实验
实验线路如图2-7所示,从空载到额定负载范围内,测取变压器三相输出线电压和相电流,记录于表2-9中,其中I2=0和I2=IN两点必测。
表2-9UUV=U1N=55V;cos2=1
序
号
U(V)
I(A)
U1U1.1V1
U1V1.1W1
U1W1.1U1
U2
I1U1
I1V1
I1W1
I2
1
233
226
227
228
0
0
0
0
2
219
212
214
215
0.100
0.098
0.094
0.097
3
203
190
195
196
0.200
0.228
0.225
0.217
4
186
176
179
180
0.300
0.323
0.319
0.314
5
168
158
165
163
0.400
0.435
0.403
0.412
五、实验数据及分析
1.计算变压器的变比
解:
如表2-6
2.根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数
1)解:
a)绘制空载特性曲线:
U0=f(I0)
b)P0=f(U0)
C)cosφ0=f(U0)
(2)计算激磁参数
序号
实验数据
计算数据
U0(V)
I0(A)
P0(W)
UO
(V)
IO
(A)
PO
(W)
cos0
U3U1.3V1
U3V1.3W1
U3W1.3U1
I3U10
I3V10
I3W10
PO1
P02
3
55.0
55.0
53.9
0.187
0.123
0.187
-2.3
9.65
54.6
0.166
7.35
0.47
根据以上实验和公式可得
=88.9Ω
=189.9Ω
=167.8Ω
3.绘出短路特性曲线和计算短路参数
序号
实验数据
计算数据
UK(V)
IK(A)
PK(W)
UK
(V)
IK
(A)
PK
(W)
cosK
U1U1.1V1
U1V1.1U1
U1W1.1U1
I1U1
I1V1
I1W1
PK1
PK2
1
26.00
26.00
26.00
0.440
0.422
0.419
1.48
9.72
26.00
0.427
11.2
0.64
2
23.00
24.00
23.00
0.400
0.380
0.383
1.07
7.18
23.33
0.387
8.25
0.62
3
19.60
19.47
18.69
0.300
0.300
0.283
0.78
5.23
19.25
0.294
6.01
0.61
4
14.34
15.98
15.35
0.250
0.250
0.238
0.59
3.65
15.89
0.246
4.24
0.63
5
12.95
12.80
12.06
0.200
0.201
0.191
0.34
2.30
12.60
0.197
2.64
0.61
(1)绘出短路特性曲线UK=f(IK),PK=f(IK),cosK=f(IK)。
计算数
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