电机实验报告

1、实验报告本课程名称：电机拖动基础班级：电气11-2姓名田昊石泰旭孙思伟王海青王旭武灵杰指导老师：_史成平实验一单相变压器实验实验名称：单相变压器实验实验目的： 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。实验项目： 1. 空载实验测取空载特性 U 0 =f(I 0 ), P0 =f(U 0 ) 。2. 短路实验测取短路特性 U k =f(I k ), Pk =f(I) 。3. 负载实验保持 U 1 =U 1N，cos 2 1的条件下，测取 U 2 =f(I 2 ) 。（一）填写实验设备表名称型号和规格用途使用注意事项电机教学实验台NMEL-II提供电源，

2、固定电使用前将输出电压机调整为 0三相组式变压器NMEL-24B实验所需的变压器短路试验室要快，以免线路过热三相可调电阻器NMEL-03改变输出电流开始时将电阻调到最大值功率表、功率因数表NMEL-20测量功率因数及功不得超过量程，接率线要正确交流电压表、电流表MEL-001C测量交流电压及电不得超过量程，接流线要正确旋转指示灯及开关板NMEL-05通断电电路连完后闭合，拆电路前断开第 1页（二）空载实验1填写空载实验数据表格表 1-1实验序号U 0 (V)I 0 (A)11340.4872120.20.2343114.50.1334111.30.0885108.50.0706106.60.0

3、567100.40.0082. 根据上面所得数据计算得到铁损耗压比 k表 1-2数据计算数据P0 (W)cos2U1U1 。 1U23.82250.40.041.95225.90.081.62213.60.141.49207.20.171.45203.10.201.40197.50.211.20184.50.29PFe 、励磁电阻 Rm 、励磁电抗 Xm 、电序实验数据计算数据号U0(V)I0(A)P (W)U1U1 。1U2PRXmk0Fem11340.4873.82250.43.8015.81271.710.532120.20.2341.95225.91.89107.20887.410.5

4、33114.50.1331.62213.61.72205.111259.910.534111.30.0881.49207.21.54262.111423.560.535108.50.0701.45203.11.47290.631503.360.536106.60.0561.40197.51.38374.001722.070.537100.40.0081.20184.51.21617.381904.790.53第 2页（三）短路实验1. 填写短路实验数据表格表 2实验数据序号I(A)P(W)U(V)18.190.2111.68210.040.2582.53311.760.3023.47413.6

5、60.3494.68515.780.4036.21616.900.4307.14（四）负载实验1. 填写负载实验数据表格表 3U1=U N=110V序号12345U2（ V）200.6198.3196.3193.8192.3I2 （A）00.2020.2540.3010.355室温 =25OC计算数据cosk0.970.980.980.980.980.98cos2 =167190.6188.90.4000.441第 3页（五）问题讨论1. 在实验中各仪表量程的选择依据是什么？根据实验的单相变压器额定电压、额定电流、额定容量、空载电压，单相变压器电源电压和频率、线圈匝数、磁路材质及几何尺寸等。2

6、. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？防止误操作造成人身伤害、 防止对变压器及其它仪器仪表等设备过压过流而损坏 。3. 实验的体会和建议1.电压和电流的区别：空载试验在低压侧施加额定电压，高压侧开路;短路试验在高压侧进行，将低压侧短路，在高压侧施加可调的低电压。2.测量范围的不同： 空载试验主要测量的是铁芯损耗和空载电流, 而短路试验主测量的是短路损耗和短路电阻。3.测量目的不同： 空载试验主要测量数据反映铁芯情况，短路试验反映的是线圈方面的问题。4.试验时，要注意电压线圈和电流线圈的同名端，要避免接错线。 选择的导线应该是高压导线，要不漏线头要有

7、绝缘外皮保护。5.通过负载试验可以知道变压器的阻抗越小越好。阻抗起着限制变压器的电流的作用，在设计时我们要考虑这些。第 4页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？答：工作特性：当 U = U ， R+ rf= C 时， , n ,T分别随 P变；Nf2机械特性：当 U = U ， R+ rf= C 时， n随 T变；Nf2. 直流电动机调速原理是什么？答：由 n=(U-IR)/Ce 可知，转速 n 和 U、I 有关，并且可控量只有这两个，我们可

8、以通过调节这两个量来改变转速。即通过人为改变电动机的机械特性而使电动机与负载两条特性的交点随之改变，从而达到调速的目的。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=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-I 系列电机教学实验台的主控制屏。2电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（MEL-13）、编码器、转速表

9、。3可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）第 5页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900（ MEL-03）。五实验方法1并励电动机的工作特性和机械特性。（ 1）实验线路如图1-6 所示U1：可调直流稳压电源R1、 Rf ：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于 MEL-09。mA、 A、 V2：直流毫安、电流、电压表（MEL-06）图1-6 直流并励电动机接线图G：涡流测功机I S：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。（ 2）测取电动机电枢电流 I a、转速 n 和转矩 T2，共取数据 7-8 组填入表 1-8

10、中表 1 - 8U = U N = 22 0VI f = I f N = 0. 0 7 4 8AK a =实I a（ A ）1.100.950.800.700.600.500.400.30验n（ r/min ）16001607161816231623164016551669数据T 2（N.m ）1.181.050.910.810.710.610.500.39计P2（ w）198.24177.17154.60138.04120.99105.0486.8968.34算1258.46225.46192.46170.46148.46126.46104.4682.46P （ w）数（ %）76.778.

11、680.381.081.583.183.282.9据 n（ %）0.000.441.121.431.432.503.434.312调速特性第 6页（ 1）改变电枢端电压的调速表 1-9If =I fN = 0.0748A,T 2=0.60 N.mUa（V ）216205196186177173170161n（ r/min ） 16321538147513861313128612561185I （ A ）0.550.5470.5410.5570.5670.5630.570.561a（ 2）改变励磁电流的调速表 1-10U=U N =220V ， T 2 = 0.60N.mN（ r/min ） 1

12、4501546161516501690173917851950I f（ A ）100.580.572.067.763.659.638.147.6I （ A ）0.5520.5950.6050.6300.6440.6650.6720.737a(3) 能耗制动按图 1 一 7 接线U 1：可调直流稳压电源R1、Rf：直流电机电枢调节电阻和磁场调节电阻（ MEL-09 ）RL ：采用 MEL-03 中两只 900电阻并联。图1-7 直流并励电动机能耗制动接线图S：双 刀双掷 开关（MEL-05）六注意事项1直流电动机起动前 , 测功机加载旋钮调至零 . 实验做完也要将测功机负载钮调到零，否则电机起动

13、时，测功机会受到冲击。2负载转矩表和转速表调零. 如有零误差，在实验过程中要除去零误差。3为安全起动 ,将电枢回路电阻调至最大,励磁回路电阻调至最小。4转矩表反应速度缓慢，在实验过程中调节负载要慢。5实验过程中按照实验要求 , 随时调节电阻 , 使有关的物理量保持常量 , 保证实验数据的正确性。第 7页七实验数据及分析1. 由表 1-8 计算出 P2 和，并绘出 n、T2、=f(I a) 及 n=f(T 2) 的特性曲线。电动机输出功率P2=0.105nT2式中输出转矩 T2 的单位为 Nm，转速 n 的单位为 r min。电动机输入功率： P1=UI电动机效率= P2 100P1电动机输入电

14、流： I=I a +I fN由工作特性求出转速变化率：n= nOnN 100nN解：对第一组数据，有：P2=0.105 16001.18=198.24wI=I a +I fN =1.1+0.0748A=1.1748AP1=2201.1748=258.46w= P2/ P 1 100=198.24/258.46=77 n=（ 1600-1600） /1600 100=0.00 同理可得其他数据，见表1-8 。转速 n 的特性曲线如下：第 8页转矩 T2 的特性曲线如下：=f(I a) 的特性曲线如下：第 9页n=f(T 2) 的特性曲线如下：并励电动机调速特性曲线n=f(Ua) 如下：第 10页

15、并励电动机调速特性曲线n=f(I f ) 如下：2. 绘出并励电动机调速特性曲线 n=f(U a) 和 n=f(I f ) 。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。解：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为：调压调速是在基速以下调节转速的方法，电压越小，转速越小。调压调速的优点：（ 1）可实现无级调速； （2）相对稳定性较好；（ 3）调速范围第 11页较宽， D 可达 10-20 ；（4）调速经济性较好。调压调速的缺点：需要一套可控的直流电源。弱磁调速是在基速以上调节转速的方法，励磁电流减小，磁通变小，转速升高。弱磁调速的优点： （

16、1）控制方便，能量损耗小； （2）可实现无级调速。弱磁调速的缺点：由于受电动机机械强度和换向火花的限制，转速不能太高，调速范围窄，一般要与调压调速配合使用。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？能耗制动时间与制动电阻 RL 的阻值的大小有关，制动电阻越大，制动过程的时间越长；反之制动时间越短。这是因为在能耗制动过程中，制动时间主要取决于 TMn，TMn与制动电阻成正比，所以制动电阻越大，制动过程的时间越长。采用能耗制动方法停车的缺点在于在制动过程中，随着转速的下降，制动转矩随着减小，制动效果变差。八问题讨论1. 并励电动机的速率特性 n=f(I a)

17、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：根据并励电动机的速率特性公式，若忽略电枢反应 ，当电枢回路电流增加时，转速下降；若考虑电枢反应的去磁效应，磁通下降可能引起转速的上升，即出现上翘现象。这样的变化与电枢回路电流增大引起的转速降相抵消，对电动机的影响是使电动机的转速变化很小。2. 当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：由直流电动机机械特性的表达式可知，转速与电枢电压成正比、与磁通量成反比，所以降低电压时转速下降。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：由于磁

18、通与励磁电流在额定磁通以下时基本成正比，所以励磁电流减小时，主磁通也随着减小。由机械特性的表达式可知，当磁通减小时，第 12页转速升高。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：不一定。这是因为当电动机负载较轻时，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；但若电动机的负载为重载时，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电动机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，烧毁电枢绕组。九、实验体会通过这次实验，我们基本掌握了用实验的方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性，知道直流电动机的调速原理并掌握了直流并励电动机的调速方法。使我们更进一步认

19、识了直流电动机。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。答：在一个三相系统中 , 任何一相都可以成为另一相的参考点( 或基准点 ) 。Y 型接法通常选择中性点作为参考点，即便是三相三线制也将中性点作为参考点。Y 型接法的好处是每一相的电压、 电流和功率都可以独立测量。如果将三相中的某一相作为参考点，就可以用两只瓦特计测量整个三相系统的功率。空载实验：低压侧接电源，功率表、电流表，高压侧开路。短路实验：高压侧接电源、功率表、电流表，低压侧短路

20、。2三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？第 13页答：不对称。根据磁势与励磁电流的关系式、磁通与磁阻的关系式可知：当外施三相对称电压时, 三相空载电流不相等 , 中间相 B 相较小 ,A 相和C相较大 . B 相磁路较短B 相磁阻较小空载运行时, 建立同样大小的主磁通所需的电流就小 .3如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。答：空载实验测铁耗，短路实验测铜耗。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？答：空载实验：空载实验要加到额定电压，当高压侧的额定电压较高时，为了方便于试验和安全起见，通常在低压侧进行实验，而高压侧开路。短路试验 : 由于短路试验时电流较大，而外加电

21、压却很低，一般电力变压器为额定电压的4% 10%，为此为了便于测量， 一般在高压侧试验， 低压侧短路。三、实验项目1测定变比2空载实验：测取空载特性0000cos0=f(U0)。U =f(I) ，P =f(U ) ，3短路实验：测取短路特性 UK=f(IK) ，PK=f(I K) ，cosK=f(I K) 。纯电阻负载实验：保持11Ncos 2=1的条件下，测取2=f(I2)。4U =U ，U四、实验设备及仪器1MEL1 电机教学实验台主控制屏 （含指针式交流电压表、 交流电流表）2功率及功率因数表（MEL-20）3三相 心式变压器（ MEL-02）4三相可调电阻900（ MEL-03）5波形

22、测试及开关板（MEL-05）6三相可调电抗（ MEL-08）第 14页五、实验方法1. 测定变比实验线路如图 2-4 所示主控制屏三相交流电源输出图2-4 三相变压器变比实验接线图表 2-6U（ V）KUVU（ V）KVWU（ V）KWUK=1/3(K UVUUUUUU+KVW+KWU)1U1.1V13U1.3V11V1.1W13V1.3W11W1.1U13W1.3U14281083.964151053.954081043.923.942. 空载实验实验线路如图 2-5 所示主控制屏交流电源输出图2-5a三相变压器空载实验接线图（ MEL-I、MEL-IIA）序验数据计 算 数据实号第 15页

23、U (V)I0(A)P (W)UIOP00OOcos 0UUUI3U10I3V10I3W10PP(V)(A)(W)3U1.3V13V1.3W13W1.3U1O10213027290.070.050.07-0.572.1128.670.0631.54L0.49223937.542.50.120.080.11-1.464.1739.670.1032.71L0.3833504647.50.130.090.12-2.756.2147.830.1133.46L0.37045551530.150.110.14-4.518.57530.1334.06L0.3325595757.50.230.130.21-6

24、.9811.6757.830.1904.69L0.24666562.567.50.350.210.32-11.617.33650.2935.73L0.1743. 短路实验主控制屏交流电源输出图 2-6a 三相变压器短路实验接线图（ MEL-I、MEL-IIA）表 2-8 = 30OC序实验数据计算数据号KI （ A）KU （ V）P （ W）UKI KPKKcos KUUUIIIP（ V）（ A） （ W）1U11V11W1PK21U1.1V11V1.1U11W1.1U1K11141312.50.230.220.200.462.7413.20.223.20L0.638220.519.5190.

25、320.310.300.925.7819.670.316.70L0.634322.522.023.00.370.340.351.167.4922.500.358.65L0.634425.024.527.00.430.360.401.439.4525.500.401088L0.616526.525.029.00.460.370.441.6711.76 26.830.4213.43L0.688第 16页4. 纯电阻负载实验实验线路如图 2-7 所示主控制屏交流电源输出图 2-7a 三相变压器负载实验接线图（ MEL-I、MEL-IIA ）表 2-9UUV=U1N= 55 V； cos 2=1序U（

26、 V）I （A）号U1U1.1V1U1V1.1W1U1W1.1U1U2I 1U1I 1V1I 1W1I 2121821022821900002204197214205131212512319819020819919181818418818019618830282929517716918517740384039六、注意事项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。七、实验报告：1. 计算变比由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。第 17页K=U1U1.1U2U2U1.2U

27、22. 绘出空载特性曲线和计算激磁参数(1) 绘出空载特性曲线UO=f(I O) ，PO=f(U O) ， cos O =f(U O) 。式中：POcos o3U O I O(2) 计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于Uo=UN时的 I O和 PO 值，并由下式算出激磁参数rmPoZ mU oX m222I oZ mrmI o3. 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(I K) 、PK=f(I K) 、K =f(IK) 。cos（ 2）计算短路参数。从短路特性曲线上查出对应于短路电流I K=I N时的 UK和PK 值，由下式算出实验环境温度为（ OC）短路参数。U

28、 KPK 2 2rKI K2X KZKrKZ KI K折算到低压方Z KZ Kr KrKX KX KK 2K 2K2由于短路电阻 r K随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度 75OC时的阻值。rK 75 o C234 .575Z K 75O CrK 75O C2rK234 .5X K式中： 234.5 为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。阻抗电压IN ZoI N rK 75 o C100 %U KXI N X K100%K 75C100 %U Kr 第 18页U NU KU NU NI K = I N时的短路损耗pKN I N2 rK 75O C4. 利用空

29、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“”型等效电路。5.变压器的电压变化率Ucoscos= 0.8两条外特性曲线U2=f(I 2 ) ，由特性(1) 绘出2=1和2曲线计算出 I 2=I 2N时的电压变化率UUU 20 U 2100%U 20(2) 根据实验求出的参数，算出I =I 、 cos 2=1 和 I=I 、 cos 2 =0.822N22N时的电压变化率U。U = ( U Krcos 2 + U Kx sin2 )将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。6. 绘出被试变压器的效率特性曲线cosPI* 2P(12o2KN* 2) 100%I*P c

30、os2PIP2No2KN(1) 用间接法算出=0.8不同负载电流时的变压器效率 , 记录于表2-5 中。表 2-5cos 2 = 0.8 Po = 4.06W PKN= 0.816WI 2* (A)P2(W)0.224.320.0330.448.640.1300.672.960.2940.897.280.5221.0121.600.8161.2145.921.175式中： I P* N= P2（ W）；2cos2第 19页P KN为变压器 IK=IN 时的短路损耗（ W）；Po为变压器 Uo=UN时的空载损耗（ W）。(2)*由计算数据绘出变压器的效率曲线 2 =f(I )。Po(3)计算被试

31、变压器 =max时的负载系数 m = PKN。数据处理：Rm=76.51Zm=238.76Xm=226.17R1k=22.67Z1k=36.81X1k=29.00R2k=1.46Z2k=2.36X2k=1.86Rk75=1.70Zk75 =2.20 Xk75 =1.86Uk=2.77%Ukr=2.14%Ukx=2.34%Pkn=0.816wU 20 U 2100% =1.36%UU 20U = ( UKrcos2 + UKx sin2 )=4.48% m =2.23绘图：1. 绘出空载特性曲线（图 1-11 、图 1-12 ）4. 绘出 cos 2=1cos, 2=0.8 两条外特性曲线 U

32、=f(I)（图 1-4 ）22*5. 由计算数据绘出变压器的效率曲线=f(I2 )。（图 1-5 ）第 20页图 1-11图 1-122. 绘出短路特性曲线（图1-2 ）第 21页图 1-23.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“”型等效电路（图1-3）第 22页图 1-4八、实验体会本次实验做了空载、 短路实验以及负载实验， 测定了三相变压器的变比和其他参数，和三相变压器的运行特性。学会了功率因素表的使用，对三相变压器有了感性的认识。实验四三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异步电动机的工作特

33、性。3测定三相笼型异步电动机的参数。二预习要点1 异步电动机的工作特性指哪些特性？答： 1. 转速特性2. 定子电流特性3.功率因数特性4. 电磁转矩特性5. 效率特性第 23页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？答：励磁电阻 Rs励磁电抗 Xs转子折算到定子侧的电阻R r转子折算到定子侧的电抗X ro转子每相的感应电动势E ro 。答：通过测取输出功率求异步电动机的工作特性。由空载、短路试验测取异步电动机的等效电路的参数。三实验项目1测量定子绕组的冷态电阻。2判定定子绕组的首未端。3空载试验。4短路试验。5负载试验。四实验设备及仪器1 ME L电机教学实验台主控制屏。2电

34、机导轨及测功机、矩矩转速测量（MEL-13 ）。3交流功率、功率因数表（MEL-20 ）。4直流电压、毫安、安培表（MEL-06 ）。5三相可调电阻器900（ MEL-03 ）。6波形测试及开关板（MEL-05 ）。7三相鼠笼式异步电动机M04 。五实验步骤1测量定子绕组的冷态直流电阻。伏安法测量定子绕组电阻，测量线路如图3-1。R：四只 900和 900电阻相串联（ MEL-03 ）。A ：直流毫安表，采用MEL-06200mA 档。V ：直流电压表，采用万用表220V直流可调稳压电源AS电机R定子V一相绕组直流 20V 档。（符号 S 表示手动接或不接万用表）图 3-1 三相交流绕组的电阻

35、的测定调节 R 使 A 表分别为50mA ，40mA ，30mA 测取三次，取其平均值，测量定子三第 24页相绕组的电阻值，记录于表3-1 中。表 3-1室温30绕组 I绕组绕组I（ mA ）504030504030504030U（ V ）2.271.821.392.281.851.402.321.871.40R（）45.445.546.345.646.246.646.446.846.7注意事项：在测量时，电动机的转子须静止不动。测量通电时间不应超过1 分钟。表 3-2 中绕组 I绕组 II绕组 IIIR（）45.746.146.62判定定子绕组的首未端交交流流电电源源输输出出图3-2 三相交流绕组首末端的测定先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意二相绕组串联如图3-2 所示。3空载试验测量电路如图3-3 所示主控制屏三相交流电源输出图33-3a 3三相笼型异步电机实验接线图（三相笼型异步电机空载实验接线图MEL-I、MEL-IIA