电机拖动实验分解

发布于:2021-12-03 10:58:33

电 机 与 拖 动 实 验
适用专业:自 动 化

电气工程及其自动化

江苏科技大学电子信息学院


实验一 直流发电机



实验二
实验三

他励直流电动机的工作特性与调速性能测定
电动机飞轮矩和参数测定

实验四
实验五

直流拖动实验
单相变压器空载、短路和负载实验

实验六

三相变压器的极性和连接组测定

实验七

异步电动机参数测定

实验八
实验九

三相异步电动机工作特性
交流拖动实验

实验十
实验十一

控制电机实验
自整角机实验

实验一:直流发电机实验 ?一、实验目的
1.掌握用实验方法测定他励直流发电机空载 特性,及直流发电机在他励并励时的外特性。 2.掌握并励直流发电机的自励条件,并观察 其自励过程。

?二、实验内容
1.他励直流发电机的空载特性U0=f(If) 2.他励直流发电机的外特性U=f(I) 3.观察并励直流发电机的电压建立情况 4.并励直流发电机的外特性:U=f(I)

?三、实验原理、方法和手段
本实验是以磁场中运动的导体两端能够产生 电动势的原理,来验证直流发电机的各种特性。 其方法和手段就是先要给直流发电机建立磁场, 然后用电动机做原动机带动发电机电枢旋转。

?四、实验组织运行要求
本实验为验证性实验,应采用“以学生自主 训练为主的开放模式组织教学。

?五、实验条件
1.电机机组一套:(直流电动机-交流电动机- 直流发电机-测速发电机-编码器)。 2.直流发电机:额定功率350W、额定转速1440r/min、 额定电压 165V、额定电流 2.0A、额定励磁电压 200V、额定励磁电流 0.45A。 3.直流电动机:额定功率500W、额定转速1400r/min、 额定电压 220V、额定电流 2.3A、额定励磁电压 200V、额定励磁电流 0.35A。 4.IPS-n电机转速测量仪。 5.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载功率 4KW、电流4A。 6.直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻器和开 关导线等。

?六、实验步骤
实验线路如图1-1所示:

图1-1 他励直流发电机实验电路

本实验的原动机为直流他励电动机,图1-1中: F为他励直流发电机、 D为直流电动机、 A1和A2为直流电流表、 V和V1为直流电压表,根据发电机铭牌选择仪表 的量程、 RP1和RP2为滑线变阻器,分别用作直流电动机和 发电机励磁回路的可变电阻、 R3为可变电阻挂箱,作为负载电阻。

1.起动机组步骤
(1)起动前先检查线路,调压器调到零位, 开关K,K1处于断开位置,RP1调至最小位置, RP2、R3放在最大位置。 (2)合上装置上空气开关、控制电路电源 开关、励磁开关和主电源起动按钮。缓慢调节 调压器电压,起动直流电动机,观察各电表指 针是否有反偏,若有反偏应先将调压器调到零 按下主电源停止按钮,将有反偏的表的接线端 调。然后再起电机。 (3)调节调压器,使发电机转速达到额定 值。

2.他励直流发电机的空载特性实验
保持发电机的转速为额定值。减少R3,至发电机空 载电压U0=1.2Ue左右,从该点开始,将发电机励磁电流 逐次减少,每次记下发电机空载电压U0及励磁电流If, 直至If=0(即K1断开),读取5-9组(包括U0=Ue)数据 记录于实验表1-1中,当If=0时测得的电压为发电机的 剩磁电压U= V,常为2-4%Ue。注意,此时测得的为空 载特性的下降分支,所以在减少电流时只能单方向调节。

3.他励直流发电机的外特性实验
合上K将发电机加上负载,调节(R3)负载大小 和(RP2)发电机励磁电流的大小,使发电机在额定 转速下输出电流为额定值I=Ie,输出端电压为额定电 压Ue(该点即为发电机的额定运行点),此时的励磁 电流If= A为额定励磁电流,记下该组数据,并保 持If不变逐渐减少负载电流直至为零即断开K,记下 每次电流和电压填于实验表1-2中。

4.并励直流发电机的电压建立

图1-2

并励直流发电机实验电路

(1)将发电机线路部分改成图1-2。 (2)起动电动机到发电机的额定转速。 (3)调节RP2观察发电机端电压是否升高,如果电 压升高,则励磁绕组与电枢绕组的电压极性是相 同的并励发电机就能建立稳定的电压。否则极性 接错,应将励磁绕组的两个接线端对换一下。

5.并励发电机外特性实验
合上K,发电机加上负载,调节(R3)负载大 小和(RP2)发电机励磁电流的大小,使发电机在 额定转速下输出电流为额定值Ie,输出端电压为额 定电压Ue(该点即为发电机的额定运行点),保 持RP2不变,逐渐减少负载电流直至为零即断开K, 记下每次电流和电压情况。

六、思考题
1.在做空载实验时,为什么不能反复调节励 磁电流的大小? 2.怎样改变直流发电机输出电压的极性? 3.在测定空载特性和外特性时,应搞清楚哪 些量须保持不变,读去哪些数据。

七、实验报告
1. 按空载实验数据,画出他励直流发电机的 空载特性曲线。 2. 按负载实验数据,在同一坐标中画出他励 和并励直流发电机的外特性曲线。

实验二:他励直流电动机的工作特性与调速 性能的测定 ?一、实验目的
1.熟悉他励直流电动机的起动及调速方法。 2.他励直流电动机的工作特性测定。

?二、实验内容
1.在额定电压与额定励磁电流的条件下,测定 直流电动机的工作特性。 2.在负载基本不变的情况下,分别改变电枢回 路电阻R2,电枢电压U与励磁电流If的大小,测定直 流电动机的转速。

?三、实验原理、方法和手段
本实验是以通电导体在磁场中受到电磁力的作 用,并能能产生运动的原理,来验证直流电动机的 工作特性和调速性能。其方法和手段就是先要给直 流电动机建立磁场,然后给直流电动机电枢通电。

?四、实验组织运行要求
本实验为验证性实验,应采用“以学生自主 训练为主的开放模式组织教学

?五、实验条件
1.电机机组一套: (直流电动机-交流电动机 -直流发电机-测速发电机-编码器)。 2.直流电动机: 额定功率500W、额定转速 1400r/min、额定电压 220V、额定电流 2.3A、额定励 磁电压 200V、额定励磁电流 0.35A。 3.直流发电机: 额定功率350W、额定转速 1440r/min、额定电压 165V、额定电流 2.0A、额定励 磁电压 200V、额定励磁电流0.45A。 4.IPS-n电机转速测量仪。 5.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载 功率 4KW、电流4A。 6.直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻器 和开关导线等

?六、实验步骤
本实验的原动机为直流他励电动机,实验线路 如图2-1所示 图2-1中: F为他励直流发电机、 D为直流电动机、 A1和A2为直流电流表、 V和V1为直流电压表,根据发电机铭牌选择仪表 的量程、 RP1和RP2为滑线变阻器,分别用作直流电动机和 发电机励磁回路的可变电阻、 R3为可变电阻挂箱,作为负载电阻。

图2-1

他励直流电动机实验电路

1.他励直流电动机的负载实验
(1)按图2-1接好线后,空*鸲绷鞯缍鶧至 额定转速ne之后合刀闸K,使电动机带上负载,调协 RP2和R3使直流电动机所带的负载不断增加,直流电 动机所带的负载不断增加,直至运行于额定工作点, 即额定电压Ue,额定电流Ie,调节RP1使电动机为额 定转速n。直流电动机运行于额定工作点时的励磁电 流就叫额定励磁电流Ife。Ife找到后,在整个负载实 验过程中,电动机的励磁电流要保持此额定值不变。 (2)做直流电动机的负载实验。从额定值作到空 载,测取七组数据,将不同负载时的直流电动机电枢 电流Ia与转速记录在下面的实验表2-1内:

实验表2-1 他励直流电动机的负载特性数据
U= Ia/A n/rpm V If= A

实验过程中,减小直流电动机的负载是靠减 小直流发电机的负载电流或减小直流发电机的励 磁电流来实现的。电枢电流从额定值至空载值, 测量的各点在曲线上应大致均匀分布。

2.他励直流电动机改变电枢回路电阻Ra的调速方法
实验线路如图2-1在电动机电枢回路中串入可变电 阻R 。 (1)起动直流电动机。实验条件为: U=Ue If=Ife; 在调速过程中电动机带一个恒转矩的负载。将电 源电压与电动机的励磁电流均调到额定值。为使发电 机能等效于一个恒转矩负载,我们设法在整个调速过程 中,保持发电机励磁电流与电枢电流均不变。具体操 作如下:合刀闸K并调节RP2,使发电机励磁电流等于其 额定励磁电流;给发电机加上负载,并调节负载电阻R3, 选择电动机负载电流为某个数值。

(2)电动机电枢回路电阻R从零开始逐渐增大, 当R变化时,转速会发生变化,使发电机的感应电势 发生变化,所以这是必须调节一下R3或RP2,才能使 发电机负载电流仍维持为原先的数据。测量转速n。 将所串电阻R与对应的转速n分别记录在表2-2中。 (测5~8组数据即可)。(由于转速变化时,发电机 的空载转矩M。不可能为一常数,所以电动机的负载 严格来说还不是一个恒转矩负载)

实验表2-2 他励直流电动机电枢回路串电阻 调速数 据

I=

V

If=

A

R/Ω n/rpm

3.直流电动机改变电压的调速方法
(1)实验线路仍如图2-1。起动直流电动机, 实验条件保持为:If=le,电枢回路不串联电阻, 即R=0;电动机带一个恒转矩的负载,方法如上面 所述。 (2)调节电源电压,电压从额定值往下调节, 测量电源电压U及转速n,并将测量结果记录在表23中(测6-7组数据即可)

实验表2-3 他励直流电动机调压调速数据
I= A If= A

U/V n/rpm

4.他励直流电动机改变励磁电流的调速方法
(1)实验条件保持为:U=Ue;R=0;带恒转矩 负载,方法如前面所述。 (2)调节直流电动机的励磁电流If(实为调 节励磁回路所串电阻RP1)。当RP1由小变大时, If由大变小。测量励磁电流与对应的转速。(测 5~8个电即可)将测量结果记录在表2-4中。注意: 电机最高转速不要超过1.2n。)

实验表2-4
U=
If/A
n/rpm

他励直流电动机励磁调速数据
U I= A

?七、思考 题 1.他励直流电动机在运行时,励磁回路突然断线(即
失磁)直流电动机会出现什么现象? 2.怎样改变直流电动机的转速方向? 3.在弱磁调速时,为什么不能把励磁电流降得很低?

?八、实验报告 1. 按实验数据,画出他励直流电动机的 工作特性曲线。 2. 按调速实验数据,在同一坐标中画出 他励直流电动机的调速特性曲线。

?九、其它说明
学生必须遵守实验室管理的相关规定及 安全事项等内容。

实验三:他励直流电动机参数测定
? 一、实验目的
应用基本的物理方法来测量和计算电动机的主 要参数电子电路技术

? 二、实验内容
1.测定直流电动机的额定励磁电流。 2.测定直流电动机电枢及励磁绕组的电阻及 电感。 3.测定直流电动机空载损耗曲线P0=f(n)。 4.测定电动机从切断电流到转子静止时的转 速随时间变化关系n=f(t)。 5.阅读直流电动机电气参数和飞轮矩的测定 方法(见附表)。

?三、实验原理、方法和手段
本实验是根据物理和电子电路技术中的基 本定律和公式,用最基本的方法和手段来测量 和计算直流电动机的主要参数。

?四、实验组织运行要求
本实验为验证性实验,应采用“以学生自 主训练为主的开放模式组织教学。

?五、实验条件
1.电机机组一套: (直流电动机-交流 电动机-直流发电机-测速发电机 -编码器)。

2.直流电动机: 额定功率500W、额定转速 1400r/min、额定电压 220V、额定电流 2.3A、额定 励磁电压 200V、额定励磁电流 0.35A。 3.直流发电机: 额定功率350W、额定转速 1440r/min、额定电压 165V、额定电流 2.0A、额定 励磁电压 200V、额定励磁电流 0.45A。 4.IPS-n电机转速测量仪。 5.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载 功率 4KW、电流4A。 6.直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻 器、电子秒表和开关导线等。

?六、实验步骤
本实验的原动机为直流他励电动机,实验线路如图2-1所 示 1.电枢与励磁回路中电阻的测量

图3-1a

测电枢电阻电路图

3-1b测励磁电阻电路

如图3-1a在电枢回路中通入直流电,励磁回路不通电。 根据电枢电压及电流比值可得到电枢电阻Ra=Ua/la。 如图3-1b在励磁回路中通入直流电,电枢回路不通电。根据 电枢电压及电流比值,可得到励磁电阻Rfa=Uf/If 2.电枢与励磁绕组电感的测量

图3-2a测电枢电感电路

图3-2b测励磁电感电路

如图3-2a在电枢回路中通入交流电,励磁回路不通 电。根据电枢交流电压及电流比值,可得到电枢阻抗 Rx=U/I,由R2x=R2a+X2a及Xa=2π fL,可求得电枢电感 L 如图3-2b在励磁回路中通入交流电,电枢回路不通 电。根据励磁交流电压及电流比值,可得到励磁阻抗 Rfx=U/I,由R2fx=R2fa+X2fa及Xa=2πfL,可求得励磁 电感Lf 3.测定n=f(t)停车曲线及P0=f(n)曲线电动机在额定
励磁电流情况下起动,升速到不同转速。断开电枢电流,测 定电动机由不同转速自由停车所需时间。另外,在不同转速 下记录相应的电枢电压及电流,则空载损耗可由下式求出: P0=Uala-la2Ra

图3-3

飞轮矩实验电路

实验表3-1
n/rpm

各项数据填如其中:

t/s

Ua/V

Ia/A

Po/W

?七、思考题
1.如何进行直流电动机电枢电感及励磁绕组电 阻和电感的测量? 2.自由停车时为什么要保持直流电动机励磁电 流不变? 3.如何利用n=f(t)及Po=f(n)计算GD2值?

? 八、实验报告
1.测量电动机的*均电枢饶阻和电感 2.画出n=f(t),Po =f(n)曲线。 3.计算电动机的飞轮矩GD2。 4.计算电动机的机电时间常数TM。

? 九、其它说明
学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全 事项等内容。 附:飞轮矩的测定 电动机在额定励磁情况下起动,升速到不同 的转速,记录下相应的电枢电压和电流值。用下 式可计算出不同转速下的空载损耗值Po: Po=Uala-la2Ra 另外再分别测出电动机在上述各不同转速下 自由停车时所需的时间。在自由停车过程中要保 持励磁电流不变。然后绘制出n=f(t)和Po=f(n)曲 线,并求得Po=f(t)曲线。

电动机在自由停车时,消耗在空载损耗的能量完 全由电动机贮存的动能释放出来供给的。在转速n1减 速到n2时,电动机释放出来的动能△A1为: △A1=0.5·J(ω 21ω 22)=1/2·(GD2/4g)[(2π n1/60)2-(2π n2/60)2] =(GD2/7200)(n21-n22) 从t1到t2消耗在空载损耗所需的能量△A2为: △A2=∫Podt(积分从t1到t2)由于△A1=△A2 则GD2(n21-n22)/7200=∫Podt=S(积分从t1到t2) 得:GD2=7200·S/(n21-n22)(牛·米2)

其中:S既为图3-2阴影部分面积,单位为瓦.秒。 之和。(因为此时电动机的电枢铜耗很小,忽略不计) 既:P1=Pcd+PoF=2 Po(其中:P1为电动机的输入功 率,Pod为电动机的空载损耗,Pof为发电机的空载损 耗,Po为*均损耗)。 所以:Po=0.5P1=0.5Ue*Iao。电动机的输出功 率P2可以根据输入功率P1减去电动机的全部损耗求得。 其中:P1=Ue*la,全部损耗∑P=Pcua+ Po= (Ra75℃)Ia2+ Po。 电动机的电磁转矩为: M=Pm/Ω =(P1-Pcua)*60/2π Ω 工作特性的各点可列表3-2计算如下:

实验表3-2
Ue=

他励直流电动机改变励磁调速数据
伏 1 Ra75℃= 2 3 4 欧 5 6

n/rpm
I/A P1/W

实测
实测 P1=U*I

Pcu/W Pcu=R*I P2/W P2=Pm-Po

Pm/W
M/gm η

Pm=P1-Pcu
M=60Pm/2πn η=P2/P1

实验四:直流拖动实验 ?一、实验目的
1.学*用实验方法求直流电动机转速反接制动和 回馈制动的工作情况。 2.了解直流电动机在这两种制动特性下的工作状 况。
?二、实验内容 1.使直流电动机运行在人为特性上。 2.检查直流发电机输出电压极限。 3.测定直流电动机反接制动运行数据。 4.测定直流电动机回馈制动运行数据。

? 三、实验原理、方法和手段 本实验是验证直流电动机不仅可以工作在电动状态, 而且也可以在制动状态下工作。其方法和手段见实验 步骤六。 ?四、实验组织运行要求 本实验为验证性实验,应采用“以学生自主训练 为主的开放模式组织教学。

? 五、实验条件
1.电机机组一套: (直流电动机-交流电动机- 直流发电机-测速发电机-编码器)。 2.直流电动机: 额定功率500W、额定转速 1400r/min、额定电压 220V、额定电流 2.3A、额定励 磁电压 200V、额定励磁电流 0.35A。

3.直流发电机: 额定功率350W、额定转速 1440r/min、额定电压 165V、额定电流 2.0A、额定励 磁电压 200V、额定励磁电流0.45A。 4.IPS-n电机转速测量仪。 5.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载 功率 4KW、电流4A。 6.直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻器 和开关导线等

?六、实验步骤

本实验线路如图4-1所示 图4-1中:F为直流发电机、D为直流电动机、A1、 A2、A3和A4为直流电流表、V为直流电压表,根据发 电机铭牌选择仪表的量程、RP1,RP2为滑线变阻器, 分别用作直流电动机和发电机励磁回路的可变电阻、 R1和R2分别为电动机和发电机的限流电阻。 1.测定直流电动机反接制动运行数据。 (1)调速:使直流电动机运行在人为特性下: K1断开,K2合上,保持电动机起动电阻为11欧姆, 并且始终串接在电枢回路中。调节电动机励磁电阻,使 其转速为no。

图4-1

直流拖动实验

(2)检查发电机输出电压极性 用万用表(电压表)检查直流发电机空载电压极性。 使之与直流电源极性相反,调节R2最大值。 (3)测定反接制运行数据当上述准备做好后,合上 K1,观察电动机运行状况。调节直流发电机的负载电 阻和励磁电阻,使电动机转速逐渐减小,直至为零,此 为堵转状态。再调节负载电阻和励磁电阻,使电动机反 向运行。记录上述过程中的转速n,电动机和发电机的 电枢电流Id,Ifd,并填入表4-1中。(其中包括堵转 点)。并测出电动机的电枢电阻Ra及其电枢回路所串 电阻R1。

实验表4-1
n/rpm Ia/A Ifd/A

直流电动机转速反接制动数据

2.测定直流电动机回馈制动的运行数据。 (1)检查发电机输出电压极性。 用万用表(或电压表)检查直流发电机空载电压 极性,使之直流电源极性相同,调节负载电阻R3为最 值。

(2)测定回馈制动运行数据。 合上K2,调节直流发电机的负载电阻和励磁电阻, 观察电动机运行状况,使之稳定运行于转速大于理想空 载转速。记录上述过程的转速n,电动机和发电机的电 枢电流Id,Ifd,并填入表4-2中。(其中包括理想空载 点)
实验表4-2
n/rpm

直流电动机回馈制动数据

Ia/A
Ifd/A

?七、思考题
1.如何判断直流电动机运行在转速反接制动, 还是回馈制动状态? 2.直流电动机在转速反接制动时应注意那些 因素? 3.直流电动机在回馈制动时,转速能为零吗? 为什么?

?八、实验报告
1.在直角坐标上,画出直流电动机反接制动 特性曲线n=f(I) 2.在直角坐标上,画出直流电动机回馈制动 特性曲线n=f(I)

? 九、其它说明 学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全 事项等内容。

实验五:单相变压器空载,短路和 负载实验实验
? 一、实验目的 1.通过空载,短路试验确定单相变压器的参数。 2.通过负载实验测定单相变压器运行特性。 ?二、实验内容 1.变压器空载实验 (1)测量当原边(低压边)加电压U10=Uie,副边 开路时的空载电流I10,功率Po及副边开路电U20。 (2)做空载特性U10=f(I10)。自U10=(1.1-1.2)Uie 开始往下做。

2.变压器短路实验 副边(低电压)短路,测量当原边(高电压)通入电流 Ik=Iie时的原边短路电压Uk功率Pk。 3.变压器负载实验 当原边(高电压)加电压U1=Uie,副边(低压边) 电流I2=I2e,功率因数cosφ=1时的原,副功率P1,P2。 电压U2及电流I1。逐渐减小负载测5~8组数据。

? 三、实验原理、方法和手段 通过对单相变压器空载、短路和负载实验来验证 变压器在磁路中存在铁耗、在电路中存在铜耗;以及 变压器的工作能力。其方法和手段见实验步骤六。 ? 四、实验组织运行要求 本实验为验证性实验,应采用“以学生自主训练 为主的开放模式组织教学。

? 五、实验条件 1.单相变压器: 220V/110V 50Hz 2.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、 视载功率 4KW、电流4A。 3.交流电压表、电流表、万用表和负载单 元。 六、实验步骤 1.空载实验 (1)实验线路如图5-1,低压边通过调压器接于 电 源,高压边开路。

图5-1

空载实验电路

(2)实验步骤 a.调压器手柄置于输出电压为零时,接通电源。 b.调电压至U10=Uie,记下I10,Po及U2值。 c.作空载曲线。调电压至U10=(1.1-1.2)Uie,然 后逐步降低电压,作7-8个点,记录U10及I10为止。

(3)实验数据
当U10=Uie=
U/V

伏时 I10= 安 P0=

瓦 U20=



Io/A

Po/W

2.短路实验
(1)线路如图5-2,高压边通过调压器接子电源, 底压边短路。

图5-2

短路实验电路

(2)实验步骤 注意合闸时调压器的输出电压必须为零。监 视电流表,缓慢地增加电压,至电流达到变压器 高电压的额定电流(Ik=le1)时为止。 读取Ik,Vk和Pk。 将电压降到零,然后拉开刀闸。 (3)实验数据 当原边电流Ik=Iie= 安时 Uk= 伏 Pk= 瓦

3.负载实验
(1)线路如图5-3所示,高压边通过调压器接于电源, 低压边接负载(cosa=1)

图5-3 负载实验电路

(2)实验步骤 a.调压器置于输出电压为零的位置 b.合上刀闸K1,调节调压器,逐步升高电压到变 压器原边电压U1=Uie,并检查副边电压U2。 c.刀闸K2逐渐增加负载,注意电流值的增加不许 超过变压器的副边额定电流值I2e,在加负载的同时必 须随时维持原边电压不变。到U1=Uie,I2=I2e为止。 d.U1=Uie,I2=I2e时的I1,U2,P1,P2值。 e.测量完毕后,先减负载,然后调压器电压退至 零

(3)测取数据
当U1=Uie= 伏,I2=I2e= 安时,I1= P1= 瓦,P2= 瓦,U2= 伏。 安,

?七、思考题
1.单相变压器短路实验时,在通电后必须先保证 调压器的输出电压为零? 2.变压器除了改变电压等级外,还有什么作用?

?八、实验报告
1.由空载实验求出。 (1)U10=f(I10)曲线 (2)变比K=U20/U10 (3)额定电压时的空载损耗

?九、其它说明
学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全事项等 内容。

实验六:三相变压器的极性和连接组的测定 ?一、实验目的
1.掌握用实验测定三相变压器绕组极性的方法。 2.学会用实验方法确定变压器的连接组。
?二 、实验内容 1.测定三相变压器的极性。 2.把三相变压器联成Y/Y-12,并校对之。 3.把三相变压器联成Y/△-11,并校对之。

? 三 实验原理、方法和手段
通过对三相变压器极性的判定,来验证Y/Y-12和 Y/△-11联接。其方法和手段见实验步骤六。

? 四 实验组织运行要求
本实验为验证性实验,应采用“以学生自主训练 为主的开放模式组织教学。

?五 实验条件
1.三相变压器: 每组220V/110V 50Hz 2.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载 功率 4KW、电流4A 3.交流电压表、电流表、万用表和负载单元

?六 实验步骤
1.测定三相变压器原,副边的极性和芯式变压器的 相间极性。 (1)先用万用表测出变压器上哪两个出线柱是属于 同一绕组的,标上标号。 (2)每相原,副边绕组的极性(按Y/Y-12定)将 y,Y用导线相连(如图6-1),在BY上加(50-70)%Ue 电压,测电压UBb,UBY,UbY,若UBb=│UBY- UbY│,则 标号正确:若UBb=│UBY+UbY│,则需把b,Y的标号对 调。同理,其它两相也可依此定出。

图6-1 原副边极性测定线路

图6-2

高压边极性测定线路

(3)芯式变压器高压边A,B,C三相间极性的方法 对于芯式变压器除测定原,副边绕组极性外,还应测定 三相间的极性,其测定方法为:把芯式变压器的X,Z用 导线相联(如图6-2),在B相加(50-70)%Ue的电压, 测UAC,UAX,UCZ,若UAC=[UAX-UCZ],则 标号正确。 其标号如图6-2所示。若得UAC=[UAX+UCZ],则相同 标号不正确。应把A,C相中任一相之端点标号互换 (如将A,X换成X,A)。同理,可定A,B相(或B, C相)的相间极性。

2.Y/Y-12联接组校核 (1)将三相变压器接成Y/Y-12,如图6-3所示; (2)用导线把A,a联起来(如图5-3中虚线),在 高压边加50%Ue,测量UAB,Uab,UBb,Ucc,Ubc。可确定连 接组号。 设线电压之比为K=UAB/Uab 校核公式:UBb=Ucc=(K-1)Uab Ubc=(√(K2-K+1))Uab Ubc/UBb>1 便可确定是Y/Y-12的连接组号了。 (Y/Y-12连接组号的电势位形图如图6-4所示)

图6-3 Y-Y-12联接组校核线路

图6-4 Y/Y-12联接组号电位势图

(3)将测量值和校核值记录于下表6-1中:
测 UAB/ V 量 值 UBb/ V 校核值

Uab/V Uab/V UCc/V UBc/V

Ucc/V UBc/V

3.Y/△-11连接组校核 (1)将三相变压器接成Y/△-11,如图6-5所示。 (2)把A,a连接起来。(如图6-5虚线所示)在高 压边加50%Ue,测量UAB,Uab,UBb,UCc,UBc,可确定连接 组号。

图6-5

Y/-11联接组校和线路

设线电压之比为K=UAB/Uab 校核公式:UBb=UCc=UBC=(√(K-(√3K+1)Uab 便可确定Y/△-11的连接组号了 (Y/A-11连接组号的电势位形图如图6-6所示)

图6-6 Y/11连接组号电位势图

(3)将测量值和校核值记录于下表6-2中
测 量 值 校核值

UAB/ Uab/ Uab/ UCc/ UBc/ UBb/ Ucc/ UBc/ V V V V V V V V

?七、思考题
1.校核连接组时,为何把A,a点连接起来?

? 八、实验报告
1.将校核公式的计算结果与实验结果进行分析, 比较。 2.你对本实验的心得体会。

? 九、其它说明
学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全事项 等内容

实验七:异步电动机参数的测定 ?一、实验目的
1.掌握异步电动机得空载,短路实验方法。 2.求异步电动机的损耗 3.求异步电动机的参数,画出“T”型等值电路。

?二、实验内容
1.用伏安法测定冷态下的定子绕组电阻R。 2.作异步电动机的空载实验,测定空载特性曲线, U10=f(I10),P’10=f(U210),其中P’10为已除去空载时定子 铜耗。 3.异步电动机的短路实验,测定短路特性曲线 Ik=f(Uk),Pk=(Uk)

?三、实验原理、方法和手段
本实验是根据物理和电子电路技术中的基本定律和 公式,用最基本的方法和手段来测量和计算交流异步电 动机的主要参数。

?四、实验组织运行要求
本实验为验证性实验,应采用“以学生自主训练为 主的开放模式组织教学。

? 五、实验条件
1.电机机组一套: (直流电动机-交流电动机- 直流发电机-测速发电机-编码器)。 2.交流异步电动机: 额定功率500W、额定转速 1440r/min、额定电压 220V、额定电流 2.3A。

3.直流发电机: 额定功率350W、额定转速 1440r/min、额定电压 165V、额定电流 2.0A、额定励 磁电压 200V、额定励磁电流 0.45A。 4.IPS-n电机转速测量仪。

5.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载功 率 4KW、电流4A。 6.交直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻 器和开关导线等。

? 六、实验步骤
1.测量定子绕组冷态电阻 如图7-1所示,测量时可逐相测量,也可以三相串 联测量。若逐相测量,则定子绕组电阻应取三相的*均 值R。ra、rb和rc为定子每相绕组电阻。 2.空载实验 (1)实验线路如图7-2所示。异步电动机接成△或 Y均可,本说明以Y接法为例,转子三相短路。图7-2 (2)调节调压器,使其输出电压为零,合上电源。 (3)调电压至U10=Uie,运行一段时间,使其机械 损耗达到稳定值。 (4)然后调电压至U10=(1.1-1.2)Ue,开始测空载特 性。逐渐降低电压测5-7点填入表7-1中,U10=0.5Uie。 记录U10, I10, P1,P2和n值。

图7-1定子绕组电阻测定

图7-2

三相异步电动机空载实验电路

(注意要记下U10=Uie 时的I10,P1,P2之值) 其中:P10=P1+P2,P1,P2为两个单相功率表读数
表7-1

U10/V I10/A P1/W P2/W P10/W n/rpm

3.短路实验(堵转实验) (1)实验线路如图7-3所示,做短路实验时,异步 电动机定子接成Y或△均可.本说明以Y接法为例,转 子三相短接并堵转电动机.

图7-3三相异步电动机短路实验电路

(2)调节调压器,使其输出为零,合上K. (3)缓慢增加电压,检视电流表,使Ik=Iie,然后 从Iie减至零,逐点记录Uk,Ik,Pk值填入表7-2中。(注 意要记下Ik=Iie时的Uk,Pk值) (4)数据测量完毕,使调压器输出为零,再断开关 K。其中: Pk=P1+P2 (P1,P2 为两个单相功率表读数) Ik=1/3(IA+IB+IC) (IA+IB+IC分别为A,B,C相电流) Uk=(UAB+UBC+UCA)/3

表7-2 Uk/V

Ik/A
Pk1/ W
Pk2/W Pk/W n/rpm

?七、思考题
1.异步电动机额定转速为什么要低于该电动机的 同步转速? 2.如何改变异步电动机转向,为什么?

? 八、实验报告
1.求定子冷态电阻 r1=1/3(r1A+r1B+r1C) 折合到75℃时 r1(75℃)=r1(0)*(234.5+0) 其中:0为室内温度(℃) (1)U10=f(I10) 曲线 (2)P’10=f(U210) 曲线。将机械损耗P2和铁损耗 PFe分开式中:

2.由空载实验求出 P10=P10-3I210· R=P2+PFe (3)额定电压时的励磁损耗参数rm、Xm、Zm。 Z0=U10/I10 r0=P10/(3I210) X0=√(Z20-r20) Xm=X0/X1 rm=PFe/(3I210) Zm=√(1m+X2m) 3.由短路实验求出 (1)Ik=f(Uk)曲线 (2)Pk=f(Uk)曲线 (3)额定电流是的短路参数 Zk=Uk/Ik rk=Pk/(3I2k) Xk=√(Z2k-r2k) 折合到75℃时 rk(75℃)=rk(θ)*(23.5+75)/(234.5+θ) Zk(75℃)= √(rk(75℃)+X2k) r2(75℃)=rk(75℃)-r1(75℃) X2=X1=1/2Xk 画出"T"型等值电路,标明阻抗的欧姆值

?九、其它说明
学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全事项 等内容。

实验八:三相异步电动机的工作特性
? 一、实验目的 用实验的方法求三相异步电动的工作特性。 ? 二、实验内容 测量三相异步电动机的工作特性。 ? 三、实验原理、方法和手段 其实验原理、方法和手段见实验步骤六。 ? 四、实验组织运行要求 本实验为验证性实验,应采用“以学生自主 训练为主的开放模式组织教学。

?五、实验条件
1.电机机组一套:(直流电动机-交流电动机- 直流发电机-测速发电机-编码器)。 2.直流发电机:额定功率350W、额定转速1440r/min、 额定电压 165V、额定电流 2.0A、额定励磁电压 200V、额定励磁电流 0.45A。 3.直流电动机:额定功率500W、额定转速1400r/min、 额定电压 220V、额定电流 2.3A、额定励磁电压 200V、额定励磁电流 0.35A。 4.IPS-n电机转速测量仪。 5.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载功率 4KW、电流4A。 6.直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻器和开 关导线等。

? 六、实验步骤 1.按图8-1接线后,调节调压器先调到零位。 合上电源,起动三相异步电动机。调节调压器,使电 动机工作在额定电压下。 2.按下励磁电源开关,使发电机建立起电压, 然后合上开关K,调节负载电阻R1,使发电机电流为 1.2le,然后逐渐减少负载直至空载为止。其间测量 5-7组电流,电压,输入功率及转速值,填于表8-1:

图8-1

三相绕线式异步电动机实验电路

表8-1 n/rpm IA/A PI/W P2/W Pz=P1+P2 la/A Ua/V

? 七、思考题 1.三相异步电动机缺相能否启动有什么现象, 运行时突然缺相会出现什么现象? 2.三相异步电动机和他励直流电动机的最小启 动电压各是多少? ? 八、实验报告 在直角坐标上画出三相异步电动机的工作特性曲 线: 1.转速特性:n=f(I) 2.定子电流特性:I1=f(P) 3.功率因数特性:cosφ =f(P) 4.效率特性:η =f(P)

工作特性需要根据实验结果与一定计算才能得到。 根据上述表中的实验数据与下表中的计算数据,画出 各特性曲线。表中P为三相异步电动机的输出功率。 因此有:P=Uala+P0+Ra(75℃)*Pa,其中直流发电 机空载损耗P0与电枢电阻R(75℃)均可由实验七查知。 ? 九、其它说明 学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全事项 等内容。

实验九:交流拖动实验 ? 一、实验目的

1.学*用实验方法求交流电动机转速反接制动和回 馈制动的工作情况。 2.了解交流电动机在这两种制动特性下的工作状况。

? 二、实验内容
1.使交流电动机运行在人为特性上。 2.检查直流电动机输转速方向。 3.测定交流电动机反接制动运行数据。 4.测定交流电动机回馈制动运行数据。

? 三、实验原理、方法和手段 本实验是验证交流电动机不仅可以工作在电动状 态,而且也可以在制动状态下工作。其方法和手段见 实验步骤六。 ? 四、实验组织运行要求 本实验为验证性实验,应采用“以学生自主训练 为主的开放模式组织教学。

?五、实验条件
1.电机机组一套: (直流电动机-交流电动机 -直流发电机-测速发电机-编码器)。 2.直流电动机: 额定功率500W、额定转速 1400r/min、额定电压 220V、额定电流 2.3A、额定励 磁电压 200V、额定励磁电流 0.35A。 3.直流发电机: 额定功率350W、额定转速 1440r/min、额定电压 165V、额定电流 2.0A、额定励 磁电压 200V、额定励磁电流0.45A。 4.IPS-n电机转速测量仪。 5.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载 功率 4KW、电流4A。 6.直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻器 和开关导线等

?六、实验步骤 本实验的原动机为交流电动机,实验线路如图9-1 所示

1.测定交流电动机反接制动运行数据。 (1)调速:使交流电动机运行在人为特性下。 (2)使直流电动机与交流电动机转速方向相反 (3)测定反接制运行数据当上述准备做好后,合上 K1,观察电动机运行状况。调节直流电动机的电枢电 压,使交流电动机转速逐渐减小,直至为零,此为堵转 状态。再升高直流电动机的电枢电压,使交流电动机反 向运行。记录上述过程中的转速n,交流电动机电流和 直流电动机的电枢电流Id,并填入表4-1中。(其中包括 堵转点)。并测出交流电动机的定子电压

图9-1

交流拖动实验

在图9-1中:D为直流电动机、D为交流电动机、A 为交直流电流表、V为交直流电压表,根据电动机铭牌 选择仪表的量程、RP2为滑线变阻器,用作直流电动机 励磁回路的可变电阻、R电动机的限流电阻。

实验表4-1 交流电动机转速反接制动数据
n/rpm I/A Ia /A 实验表4-2 交流电动机回馈制动数据

n/rpm
I/A

1.测定交流电动机回馈制动的运行数据。 (1)使直流电动机与交流电动机转速方向相同。 (2)交流电动机运行在固有特性上 2 .测定回馈制动运行数据。 调节直流电动机的电枢电压或励磁电阻,观察交流 电动机运行状况,使之稳定运行于转速大于理想空载转 速。记录上述过程中交流电动机转速和电流,并填入表 4-2中。(其中包括理想空载点)

? 七、思考题 1.如何判断交流电动机运行在转速反接制动还是 回馈制动状态? 2.交流电动机在转速反接制动时应注意那些因素? 3.交流电动机在回馈制动时,转速能为零吗?为 什么?

? 八、实验报告 1.在直角坐标上,画出交流电动机反接制动特性 曲线n=f(I) 2.在直角坐标上,画出交流电动机回馈制动特性 曲线n=f(I) ? 九、其它说明 学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全事项 等内容。

实验十:控制电机电机实验
? 一、实验目的 1.掌握用实验方法测定交直流伺服电机外特 性。 2.掌握直流伺服电机的控制特性。 ? 二、实验内容 1.交直流伺服电机的外特性n=f( M) ? 三、实验原理、方法和手段 2.直流伺服电机的控制特性n=f(U) 见实验步骤六 ? 四、实验组织运行要求 本实验为验证性实验,应采用“以学生自主训练 为主的开放模式组织教学。

?五、实验条件
1.电机机组一套:(直流电动机-交流电动机- 直流发电机-测速发电机-编码器)。 2.直流发电机:额定功率350W、额定转速1440r/min、 额定电压 165V、额定电流 2.0A、额定励磁电压 200V、额定励磁电流 0.45A。 3.直流电动机:额定功率500W、额定转速1400r/min、 额定电压 220V、额定电流 2.3A、额定励磁电压 200V、额定励磁电流 0.35A。 4.IPS-n电机转速测量仪。 5.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载功率 4KW、电流4A。 6.直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻器和开 关导线等。

? 六、实验步骤 交直流伺服电机实验电路由同学自行设计

实验表1-1 n/rpm M/g.c m

交流伺服电动机的外特性

实验表1-2 n/rpm M/g.cm

直流伺服电动机的外特性

实验表1-3
n/rpm U/V

直流伺服电动机的控制特性

? 七、思考题 1.交直流伺服电机在控制系统主要起到有那些 作用? 2.举两个在我们生活中应用的例子? ? 八、实验报告 1. 按实验数据,画出交直流伺服电动机的外特 性曲线。 2. 按实验数据,画出直流电动机的控制特性曲 线。 ? 九、其它说明 学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全事项 等内容。

实验十一:自整角机实验
? 一、实验目的 1.掌握用实验方法测定自整角机跟随特性。 2.根据自整角机的特点,它的应用领域。 ? 二、实验内容 1.测定自整角机发射机和接受机角度的跟随 误差 2.测定自整角机电气误差 ? 三、实验原理、方法和手段 本实验原理、其方法和手段见“六实验步 骤”。

? 四、实验组织运行要求 本实验为验证性实验,应采用“以学生自主训练 为主的开放模式组织教学。 ? 五、实验条件 1.自整角机测试设备:分度头和分度盘一套。 2.力矩式自整角机发射机和接受机一对。 3.三相调压器:调压范围 0~420V/50Hz、视载 功率4KW、电流4A。 4.数字万用表一个。 ? 六、实验步骤 本实验线路如图11-1所示

K1 D1 发射机 D2 D3 K2 D1 D2 D3

K1 接收机

K2

图11-1 自整角机实验电路

按图接好线后,先给自整角机发射机通电,然后用 手转动分度盘上的自整角机接受机到任意个位置。合上 开关,给自整角机接受机送电,观察接收机的运动情况, 并记录下来。待接收机稳定后,记录下此时的发射机和 接收机当前的角度,顺时针转动分度头,每隔20度记录 下发射机和接收机的角度,直至发射机转到360度,再 逆时针重复顺时针的步骤。

顺时针 发射机角 度 接受机角 度 逆时针 发射机角 度 接受机角 度

? 七、思考题 1.自整角机的跟随误差大小跟哪些因素有关,为 什么? 2.除了书本上介绍的自整角机应用外,你介绍两 个方面的应用。 ? 八、实验报告 1. 按实验数据,画出自整角机顺时针和逆时针的 特性曲线。 2. 按实验数据,计算出自整角机发射机和接受机 角度的跟随总*均误差。 ? 九、其它说明 学生必须遵守实验室管理的相关规定及安全事项 等内容。


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