[工学]XK-DT2型电机拖动实训台实验指导书.doc

XK-DT2型电机拖动实训台实验指导书 湖州职业技术学院 目 录实验的基本要求2实验安全操作规程3实验一 直流电动机的认识8实验二直流发电机11实验三并励直流电动机的工作特性与调速特性14实验四 并励直流电动机的机械特性18实验五 单相变压器20实验六 三相异步电动机的工作特性27实验七 三相异步电动机的起动与调速32实验八 单相电容起动异步电动机35实验九 步进电动机39实验的基本要求 电机拖动实验课的基本任务是进行实验技能的基本训练，加深对所学基本理论知识的认识，提高分析问题和解决问题的能力，开发创新思维能力，培养理论联系实际的作风和实事求是的科学态度，获的科学研究的初步训练。电机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。一、实验前的准备 实验前应复习教科书有关章节，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记录抄表等。 实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，方可开始作实验。认真作好实验前的准备工作，对于培养学生独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。二、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，先熟悉仪表使用，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、反向是否超满量程等)。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实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。三、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。 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。实验安全操作规程一、XK-DT2型电机拖动实训台操作说明1、系统总电源送电程序1）打开总控柜操作面板，将总进线转换开关KA0打到“ON”位置。2）将教师台转换开关KA15（假设实训室里有15个实训台，教师台的编号为最后编号15对应开关KA15，学生台的编号为114对应开关KA1KA14，总控开关为KA0）观察教师台上方的橙色指示灯状态，灯亮为教师台已送电。3）依次将KA1KA14转换开关置于“ON”位置，对应编号的学生台左上方的橙色指示灯被点亮，至此，完成学生台的送电。2、系统总电源停电程序1）依次将KA1-KA14转换开关置于“OFF”，相应学生台停电。将教师台转换开关KA15置于“OFF”，教师台停电。2）将KA0转换开关置于“OFF”，实验台全部停电。3、实训室紧急停电当实训室出现异常紧急情况，指导教师应立即拍下电源总控柜操作面板上的急停按钮，JT0总进线接触器断开，实验室迅速停电。故障解除后，顺时针旋转急停按钮，实训台恢复供电。系统总电源控制原理图如图1所示。4、实训台送电程序 1）教师台给学生台送电后，观察面板左上方的橙色指示灯状态，灯亮为实验台已送电，否则未送电。2）开启总电源开关前要检查电源单元中“信号源”开关、“数显表”开关、“变频器”开关、“放大器”开关、“三相调压”开关及“单相调压”开关都须在“关”断的位置。 3）合上总电源开关，“供电指示”灯亮，表示备用电源插座已经接电。电源单元中数显电压表显示相电压，当电压表下面的扭子开关拨向“电网输入”时，它指示三相电网进线的相电压AC220V；当扭子开关拨向“调压输出”时，它指示三相自耦调压器输出的相电压，此时旋转调压器旋钮可得到实验电路所需的不同大小的交流电压，数字电压表显示调压之后的电压值。合上“三相调压”开关和“单相调压”开关，调压电压从L1、L2、L3和L、N端子输出。4）根据实验需要分别合上“信号源”开关、“数显表”开关、“变频器”开关及“放大器”开关，则开关内部指示灯亮，相应设备得电。5）根据实验需要分别合上电流源开关、电枢电源和励磁电源开关及交直流24V电源开关。图1 系统总电源控制原理图5、实训台停电程序1）依次断开电流源开关、电枢电源和励磁电源开关及交直流24V电源开关。2）依次断开“信号源”开关、“数显表”开关、“变频器”开关、“放大器”开关、“三相调压”开关及“单相调压”开关。3）断开总电源开关。6、实训台紧急停电当实训台发生异常紧急情况时，应立即拍下面板左上角的急停按钮，则实验台迅速停电，故障解除后，顺时针旋转急停按钮，实训台恢复供电。7、电流源的使用方法图2 电流源面板布局图电流源的面板布局如图2所示，该部分具有输入和输出两种功能；当做输入用时，将开关“I”端按下，外部电流信号从“输入”端子进入数显电流表，从“输出”端子流出，数显表即可显示外部电流值，可测量的外部电流的范围是0200mA；当做输出用时，将开关“O”端按下，可得到由“输出”端子流向“”端子的420mA的电流信号。4、转速传感器与转速表的连接方法图3 转速传感器与转速表接线图5、转矩表与转矩传感器的连接方法图4 转矩表与传感器的接线图6、功率表的接线说明图5 功率表接线图二、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。实验中如发生事故，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，是否有短路回路存在，以免损坏仪表或电源。5、系统总电源的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，不得自行送电。实验一 直流电动机的认识一、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、变阻器等器件及使用方法。3、 熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。二、预习要点 1、如何正确选择使用仪器仪表。 2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果? 3、直流电动机起动时，励磁回路串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、了解电机拖动实训台电枢电源、励磁电源、直流电机、直流测功机、变阻器、直流数显电压表、直流数显电流表的使用方法。 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1、XK-DT2型电机拖动实训台2、直流并励电动机组件3、直流测功机组件4、连接导线若干五、实验说明及操作步骤 1、由实验指导人员介绍XK-DT2型电机拖动实训台面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图 （1）在确保断电的情况下按图1-1接线，电阻R用电路元件单元中1800和180串联共1980阻值并调至最大。A表选用量程为2A的直流数字电流表。开关S2选用扭子开关S2。 （2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。调节R使电枢电流达到0.2A，迅速测取电机电枢两端电压U和电流I。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表1-1中。（3）增大R使电流分别达到0.15A和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表1-1中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 表1-1 室温 序号U（V）I（A）R（ 平均）（）Ra（）Raref（）1Ra11=Ra1=Ra12=Ra13=2Ra21=Ra2=Ra22=Ra23=3Ra31=Ra3=Ra32=Ra33=表中： （4）计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：式中Raref 换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（）。 Ra电枢绕组的实际冷态电阻。（）。 ref 基准工作温度，对于E级绝缘为75 。 a实际冷态时电枢绕组的温度。（）3、直流他励电动机的起动准备按图1-2接线。图中直流他励电动机M用直流并励电动机，MG为直流测功机。将测功机组件上的转速传感器和转矩传感器与实训台上的转速表和转矩表连接好（详见实验安全操作规程一节中图3和图4）。Rf1用1800阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。R1选用80阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R2选用900电阻作为MG的负载电阻。电流表A1选用电流源中DC200mA量程数显电流表做输入用，电流表A2、A3选用DC2A数显电流表，接好线后，检查M、MG之间是否用联轴器直接联接好。 4、他励直流电动机起动步骤（1）检查按图1-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢靠。然后，将电动机电枢串联起动电阻R1、测功机MG的负载电阻R2调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻Rf1调到最小位置，断开开关S1，作好起动准备。图12 直流他励电动机接线图 （2）开启总电源开关，按下其下方的“信号源” 开关，接通励磁电源开关，再接通电枢电源开关，使电动机M起动。 （3）调节DC0-220V电枢电源“电压调节”旋钮，使电动机端电压为220伏。减小起动电阻 R1阻值，直至短接。 （4）合上校正直流测功机MG的负载开关S1，调节R2 阻值，使MG的负载电流IF 改变，即直流电动机M的输出转矩T2 改变。 （5）调节他励电动机的转速 分别改变串入电动机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。 （6）改变电动机的转向 将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断电枢电源开关，然后切断励磁电源开关，使电动机停机。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。六、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。七、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、用什么方法可以改变直流电动机的转向？ 4、为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢靠？起动时电枢回路必须串联起动变阻器？实验二直流发电机一、实验目的 1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。 2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。二、预习要点 1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。 2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？ 3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？三、实验项目 1、他励发电机实验 （1）测空载特性 保持n=nN使IL=0，测取U0=f（If）。 （2）测外特性 保持n=nN使If=IfN ，测取U=f（IL）。 （3）测调节特性 保持n=nN使U=UN，测取If=f（IL）。 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程 （2）测外特性 保持n=nN使Rf2=常数，测取U=f（IL）。四、实验设备1、XK-DT2型电机拖动实训台2、直流并励电动机组件（做发电机用时额定参数为：PN 120W，UN 200V，IN 0.6A，NN 1400rpm）3、直流测功机组件4、连接导线若干五、实验方法 1、他励直流发电机图21直流他励发电机接线图 按图2-1接线。图中直流发电机G选用并励直流电动机做发电机用，永磁直流测功机MG作为G的原动机，MG、G由联轴器直接连接。将测功机上转速传感器与实训台上转速表连接好（详见实验安全操作规程一节中图3和图4）。开关S1选用实训台上S1扭子开关。励磁电源用直流220V励磁电源。Rf选用180变阻器（90与90电阻串联）。电流表A1选用电流源中DC200mA量程数字电流表，电压表V1选用500V量程数字电压表。电枢电源用0-220V 直流可调稳压电源。R1选用180变阻器（90与90电阻串联）。R2为发电机的负载电阻，采用串联接法（900与900电阻串联），阻值为1800。电流表A2选用2A量程数字电流表，电压表V2选用500V量程数字电压表。 （1）测空载特性 1）把发电机G的负载开关S1打开，接通励磁电源开关，将Rf阻值调为最大。 2）使MG电枢串联起动电阻R1阻值最大，接通电枢电源开关，起动直流电动机MG，其旋转方向应符合正向旋转的要求。 3）电动机MG起动正常运转后，将MG电枢串联电阻R1调至最小值 ，将MG的电枢电源电压调为220V，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。 4）调节Rf的阻值，使发电机空载电压达U01.2UN为止。 5）在保持n=nN1500r/min条件下，从U01.2UN 开始，单方向调节分压器电阻Rf使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If，直至If0（此时测得的电压即为电机的剩磁电压）。 6）测取数据时U0UN和If0两点必测，并在U0UN 附近测点应较密。 7）共测取78组数据，记录于表2-1中表2-1 n=nN1000r/min IL=0U0（V）120115110105100108112117125If（mA）95.181.472.169.763.974.580.790.1107.5 （2）测外特性 1）把发电机负载电阻R2调到最大值，合上负载开关S1。 2） 同时调节发电机的磁场调节电阻Rf1和负载电阻R2使发电机的ILIN，UUN，n=nN，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流IfN，记录该组数据。 3）在保持n=nN和IfIfN 不变的条件下，逐次增加负载电阻R2，即减小发电机负载电流IL，从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流IL，直到空载（断开开关S1，此时IL=0），共取6-7组数据，记录于表2-2中。表2-2 nnN 870 r/min IfIfN 106 mAU（V）105107108109110111112IL（A）101969592908885 （3）测调整特性 1）调节发电机的励磁电阻Rf，保持n=nN，使发电机空载达额定电压。 2）在保持发电机n=nN条件下，合上负载开关S1，调节负载电阻R2，逐次增加发电机输出电流IL，同时相应调节发电机励磁电流If，使发电机端电压保持额定值UUN。 3）从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流IL和励磁电流If，共取5-6组数据记录于表2-3中。表2-3 n=nN 883 r/min UUN 103 VIL（A）6366717594110120If（mA）105.5105.3105.2105.2105.2105.2105.2 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程 1）按实验一中注意事项2使电机MG停机，在断电的条件下将发电机G的励磁方式从他励改为并励，接线如图2-2所示。Rf选用900电阻两只相串联并调至最大阻值，打开开关S。 2）按实验一中注意事项1起动电动机，调节电动机的转速，使发电机的转速n=nN，用直流电压表量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行充磁。 3）合上开关S逐渐减小Rf，观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足自励条件。如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联接即可。 4）对应着一定的励磁电阻，逐步降低发电机转速，使发电机电压随之下降，直至电压不能建立，此时的转速即为临界转速。 （2）测外特性图22直流并励发电机接线图 1）按图2-2接线。调节负载电阻R2到最大,合上负载开关S。 2）调节发电机的磁场调节电阻Rf和负载电阻R2，使发电机的转速、输出电压和电流三者均达额定值，即n=nN，U=UN，IL=IN。 3）保持此时Rf的值和n=nN不变，逐次减小负载，直至IL=0，从额定到空载运行范围内每次测取发电机的电压U和电流IL。 4）共取6-7组数据,记录于表2-4中。表2-4 nnN r/min Rf2常值 U（V） IL（A）五、注意事项 直流电动机MG起动时，要注意须将R1调到最大，接通电枢电源，MG起动运转。起动完毕，应将R1调到最小。六、实验报告 1、根据空载实验数据,作出空载特性曲线,由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。2、在同一座标纸上绘出他励、并励电机的外特性曲线。分别算出两种励磁方式的电压变化率： 并分析差异原因。 3、绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，为什么负载增加时，要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。七、思考题 1、并励发电机不能建立电压有哪些原因？2、在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN，应如何调节？答：当发电机的负载增加时！此时发电机输出的电流降低！而电流的大小与转速有关！因此此时的电动机的转速下降！如果保持n=nN 不变，此时应该调节电动机的电流！使此时的电动机的工作电流增大。实验三并励直流电动机的工作特性与调速特性一、实验目的 1、掌握并励直流电动机工作特性的测试方法。2、掌握直流并励电动机的调速方法。3、观察并励直流电动机的能耗制动过程。二、预习要点 1、什么是直流电动机的工作特性？ 2、直流电动机调速原理是什么？三、实验项目 1、测取工作特性： 保持U=UN和If=IfN不变，测取n、T2、=f（P2）。 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，测取n=f（If）。 （3）观察能耗制动过程四、实验设备1、XK-DT2型电机拖动实训台2、直流并励电动机组件3、直流测功机组件4、连接导线若干五、实验方法 1、并励电动机的工作特性 1）按图3-1接线。直流测功机 MG作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩、转速。将测功机上转速传感器与实训台上转速表连接好（详见实验安全操作规程一节中图3和图4）。Rf选用1800阻值（900与900电阻串联）。R1用180阻值（90与90电阻串联）。R2选用选用1800阻值（900与900电阻串联）。图31 直流并励电动机接线图 2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻Rf调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通电枢电源开关使电动机起动，其旋转方向应符合测功机的要求。 3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf，使电动机达到额定值：UUN，IIN，nnN。此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。 4）保持UUN，If=IfN，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流Ia，转速n和校正电机的负载电流IF。共取数据9-10组，记录于表3-1中。表31 UUN 140 V If=IfN=80 mA If2= mA 实验数据Ia（A）0.5910.5810.4860.4770.4610.4480.4300.4140.4070.333n（r/min）1287129112951297129712981300130013011308IF（A）0.3990.3140.2770.2670.2480.2340.2140.1960.1870.100T2（Ncm）计算数据P2（W）P1（W）（） n（） 2、并励直流电动机的调速特性 （1）改变电枢端电压的调速 1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf，使M的U=UN，I=0.5IN，IfIfN记下此时M的T2值。 2）保持此时的T2值和IfIfN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使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。 3）共取数据8-9组，记录于表3-2中表32 IfIfN 70 mA T2 NcmUa（V）109105101999795939088n（r/min）109410531013992975950935894876Ia（A）0.550.530.520.510.500.490.4870.4730.467 （2）改变励磁电流的调速 1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf调至零，调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=UN，I0.5IN记下此时的IF值。 2）保持此时MG的IF值（T2值）和M的UUN不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia。共取 78组记录于表32中。表32 UUN 110 V T2 Ncmn（r/min）10371048105310591065107310861101If（mA）77.976757473727068Ia（A）0.600.610.620.630.640.650.660.68 3、并励直流电动机的能耗制动 1）按图3-2接线，先把S1合向RL端，合上电枢电源开关，把M的Rf调至零，使电动机的励磁电流最大。 2）把M的电枢串联起动电阻R1调至最大，把S1合至电枢电源，使电动机起动，能耗制动电阻RL选用180（90与90串联）阻值。 3）运转正常后，从S1上拔出一根导线插头，使电枢开路。由于电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。图32 并励电动机能耗制动接线图 6）重复起动电动机，待运转正常后，把S1合向RL端，记录停机时间。 7）选择RL不同的阻值，观察对停机时间的影响。六、实验报告 1、由表3-1计算出P2和，并给出n、T2、f（Ia）及nf（T2）的特性曲线。 电动机输出功率： P20.105nT2 式中输出转矩T2的单位为N.m（由If2及IF值，从校正曲线T2=f（IF）查得），转速n的单位为r/min。 电动机输入功率： P1=UI 输入电流： I=Ia+IfN 电动机效率： 由工作特性求出转速变化率： 2、绘出并励电动机调速特性曲线nf（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。 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？七、思考题 1、并励电动机的速率特性nf（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：因为由于负载、阻尼的阻碍影响，曲线肯定是下降的；不可能出现上翘的现象。因为电动机的扭矩不可能上升的。上翘的那是对串励电机才可能发生。2、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？答：直流电机转速n=(U-IR)/K，其中U是电枢电压，是励磁磁通，k是感应电动势常数，从公式可以看出，要想对直流电机进行调速，方法有两种：一种是对励磁磁通进行控制的励磁控制法；另一种是对电枢电压U进行控制的电枢电压控制法。所以当电枢间的电压下将的时候！电机的转速下降。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：直流电机转速n=(U-IR)/K，其中U是电枢电压，是励磁磁通，k是感应电动势常数，从公式可以看出，要想对直流电机进行调速，方法有两种：一种是对励磁磁通进行控制的励磁控制法；另一种是对电枢电压U进行控制的电枢电压控制法。同时也可以看出，励磁磁通减小，转速n会增大，即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“飞车”？为什么？答：理论上会出现“飞车”，但由于负载、阻尼的存在，实际上不一定飞车，最多的可能是堵转。 实验四 并励直流电动机的机械特性一、实验目的掌握并励直流电动机机械特性的测试方法二、实验项目1、自然机械特性的测定：U=Un，IfmIfmn，R20，测取n（Tem）2、电枢回路串电阻的人为机械特性测定：U=Un，IfmIfmn，R2常数，测取n（Tem）3、改变励磁电流时人为机械特性的测定：U=Un，R20，Ifm常数，测取n（Tem）4、改变电枢电压时人为机械特性的测定：IfmIfmn，Ua常数，测取n（Tem）三、实验设备1、XK-DT2型电机拖动实训台2、直流他励发电机组件3、直流测功机组件4、连接导线若干四、实验方法1、自然机械特性的测定（1）按图41接线，检查无误后启动直流电动机。（2）调节R2在最小位置（即R2=0）调节R1使电动机端电压为额定值，并保持不变。（3）合上开关Q2，给电动机增加负载，并找到电动机的额定工作点，即U=UN，I=IN，n=nN，此时的励磁电流即为额定励磁电流Ifmn。（5）在保持U=Un、IfmIfmn不变的条件下，逐渐减小电动机的负载，共测取56组数据。（6）每次记录电动机的输入电流I、转速n、并填入表41中。表41 自然机械特性测定 （U=UN= 140V， IfmIfmn 90m A）I/A0.3520.3660.3830.4050.4460.480n /r/min124712471246124612441242TEM/Ncm0.060.080.100.130.180.22图41 自然机械特性测定实验原理图2、电枢回路串电阻时人为机械特性的测定（1）按照图42接线，检查无误后启动电动机。（2）调节R2在一定的位置，记录此时的电阻值，并保持不变，调节R1使电动机端电压为额定值并保持不变。（3）在保持U=Un，IfmIfmn，R2常数的条件下，增加电动机负载，直到输入电流为额定值。然后从输入电流在额定值开始逐渐减小负载，共测取56组数据。（4）每次记录输入电流I、转速n，并填入表42中。表42 电枢回路串电阻的人为机械特性 （U=UN= 140 V，Ifm 90m A，R2= ）I/A0.4910.4730.460.4420.4250.410n /r/min111911261130113711431150TEM/Ncm0.2420.2210.2040.1820.1620.1403、改变励磁电流时人为机械特性的测定（1）调节R20，调节RfM改变励磁电流的大小，记录此时的励磁电流并保持不变。（2）其余操作方法同自然机械特性的测定。（3）测取56组数据，并填入表43中表43 改变励磁电流时的机械特性 （U=UN= 140 V， Ifm 80 A）I/A0.4350.4610.4860.5170.5370.574n /r/min129912981295129312921291TEM/Ncm0.1590.1890.2190.2540.2770.3194、改变电枢电压时人为机械特性的测定（1）调节RfM使IfMIfMn并保持不变。（2）调节R2，改变电枢电压U。，记录此时的电枢电压并保持不变。（3）其余操作方法同自然机械特性的测定。（4）测取56组数据，并填人表44中。表44 改变电枢电压时的人为机械特性 （Ua= 127 V， IfmIfmn 80m A）I/A0.5420.5170.4890.4650.4410.413n /r/min117611861195120412121221TEM/Ncm0.2900.2610.2270.2000.1700.139五、实验报告1、电磁转矩的计算（1）电磁功率PemIaEaIaUn（Ra+R2）Ia改变电枢电压时的电磁功率PemIa(UaIaRa)（2）电磁转矩Tem9.55Pem/n 式中Pem单位为W，Tem单位为Nm，n单位为rmin。2、在同一坐标纸上绘出以下各种机械特性曲线：（1）自然机械特性； （2）电枢回路串电阻时的人为机械特性；（3）改变励磁电流时的人为机械特性；（4）改变电枢电压时的人为机械特性。3、比较以上机械特性，并分析产生差异的原因。六、预习要点1、并励直流电动机的自然机械特性曲线是怎样的?答：2、并励直流电动机的各种人为机械特性曲线是怎样的?图1 改变电枢电压调速 图2 改变电枢回路串电阻调速 图3 改变励磁电流调速实验五 单相变压器一、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(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6D43三相可调电抗器1件7D51波形测试及开关板1件 2、屏上排列顺序 D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43图4-1 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，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，即输出电压为零。 3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮。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，测取数据7-8组于表4-1中。 5）为计算变压器变比，在UN以下测取原方电压同时测出副方电压数据也记录于表4-1中。 表4-1序号实 验 数 据计算数据U0(V)I0(A)P0(W)UAX(V)cos065.60.0961.712600.2759.50.0641.392350.3654.70.0491.162150.43490.0370.941950.5144.90.0310.791750.57320.020.421250.66210.0140.19820.6511.70.0090.07450.66 4、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。 图4-2 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，共测取数据6-7组记录于表4-2中。表3-2 室温 15 序号实 验 数 据计 算 数 据UK（V）IK（A）PK（W）cosK25.40.3854.360.4522.60.3443.440.4419.80.3012.650.4317.30.2632.020.4413.90.2111.30.449.80.150.650.447.70.1170.410.465.10.0770.180.46 5、负载实验 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4-3 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，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4-3中。表4-3 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