《电机与拖动基础》

1、 电机与拖动基础实验指导书PAGE PAGE - 47 - PAGE - 1 -电机与拖动基础实验指导书适用专业: 电气工程与自动化 课程代码: 8400450-8400460 总学时: 96 总学分: 6 编写单位: 电气信息学院 编 写 人: 祁 强 审 核 人: 张 广 溢 审 批 人: 王 军 批准时间: 2006 年 5 月 16 日目 录 电机与拖动实验的基本要求和安全操作规程1实验一 单相变压器实验 5实验二 三相变压器的联接组实验11实验三 三相异步电动机工作特性测定实验17实验四 三相同步发电机的并联运行实验21实验五 异步电动机同步化运行实验26实验六 直流他励电动机实验3

2、1实验七 直流伺服电动机实验35实验八 旋转变压器实验41主要参考文献 46 电机与拖动实验的基本要求和安全操作规程1-1 实验的基本要求电机与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。1-1-1 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

3、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，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。1-1-2 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35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

4、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，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，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 预习时对电机与拖动的试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

5、好。1-1-3 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、室温。 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

6、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。1-2 实验安全操作规程 为了按时完成电机与拖动实验，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

7、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，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。 5) 总电源或实验台控制屏上的电源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，不得自行合闸。实验一 单相变压器实验实验目的和任务 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。 实验内容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)。实验仪器、设备及材料 序号型 号名 称数 量1D33交流电压表1件2D32交流电流表

8、1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJK10三相心式变压器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 实验原理1、空载试验：接线如图1-1所示 。为了便于测量和安全起见，通常在低压侧加电压，将高压侧开路。为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外加电压应能在一定范围内调节。在测定的空载特性曲线I0=f（U1），p0=f（U1）上，找出对应于U1= U1N时的空载电流I0和空载损耗p0作为计算励磁参数的依据。2、短路试验：接线如图1-2所示。为便于测量，通常在高压侧加电压，将低压侧短路。由于短路时外加电压全部降在变压器的漏阻抗Zk上，而

9、Zk的数值很小，一般电力变压器额定电流时的漏阻抗压降I1NZK仅为额定电压的417.5，因此，为了避免过大的短路电流，短路试验应在降低电压下进行，使Ik不超过1.2I1N。在不同的电压下测出短路特性曲线Ik=f(Uk)、pk=f（Uk）。根据额定电流时的pk、Uk值，可以计算出变压器的短路参数。主要技术重点、难点1、空载实验在三相调压交流电源断电的条件下，按图1-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJK10中的一只作为单相变压器，其额定容量 SN=50VA，U1N/U2N=127/31.8V，I1N/I2N=0.4/1.6A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。2、短路实验 按

10、下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图1-2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。实验步骤 图1-1 空载实验接线图1、空载实验 1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图1-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJK10中的一只作为单相变压器，其额定容量 SN=50VA，U1N/U2N=127/31.8V，I1N/I2N=0.4/1.6A。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

11、交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN （UN=31.8V），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，共测取数据7-8组。记录于表1-1中。 5）为了计算变压器的变比，在UN以下取3点测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表1-1中。 表1-1序号实 验 数 据U0(V)I0(A)P0(W)UAX(V)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1-2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1

12、-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 （IN=0.4A）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1-2中。实验时记下周围环境温度()。表1-2 室温 序号实 验 数 据UK（V）IK（A）PK（W）实验报告要求1、计算变比 由空载实验测变压器的原副方电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。 K=UAX/Uax2、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(

13、I0)，P0=f(U0)， （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 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) （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()时的短路参数。 折算到低压方 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。 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 IK=IN时短路损耗PKN= IN2rK75 4、利用

14、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。实验注意事项1、在变压器实验中，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。思考题 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。 实验二 三相变压器的联接组实验实验目的和任务 1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。 2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。实验内容1、测定极性 2、连接并判定以下联接组 (1) Y/Y-12 (2)

15、Y/Y-6 (3) Y/-11实验仪器、设备及材料 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4DJK10三相心式变压器1件5D51波形测试，开关板1件 实验原理1、测定极性：由于变压器高、低压绕组交链着同一主磁通，当某一瞬间高压绕组的某一端为正电位时，在低压绕组上必有一个端点的电位也为正，则这两个对应的端点称为同极性端，并在对应的端点上用符号“”标出。绕组的极性只决定于绕组的绕向，与绕组首、末端的标志无关。我们规定绕组电动势的正方向为从首端指向末端。当同一铁心柱上高、低压绕组首端的极性相同时，其电动势相位相同；当首端极性不同时，

16、高、低压绕组电动势相位相反。2、连接并判定联接组：高、低压绕组的相电动势均从首端指向末端，线电动势从A指向B；同一铁心柱上的绕组（在连接图中为上下对应的绕组），首端为同极性时相电动势相位相同，首端为异极性时相电动势相位相反；相量图中A、B、C与a、b、c的排列顺序必须同为顺时针排列，即原、副方同为正相序；对于星形接法（）、（）是真实的；对于三角形接法（）、（）是假定的。主要技术重点、难点1、测定极性：（1）被测变压器选用三相心式变压器DJK10，用其中高压和低压两组绕组，额定容量SN=152/152VA，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y接法。测得阻值大的为高压绕组，用A、B

17、、C、X、Y、Z标记。低压绕组标记用a、b、c、x、y、z；按图2-4接线。A、X接电源的U、V两端子，Y、Z短接。（2）测定原、副方极性，暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图2-5接线，原、副方中点用导线相连。2、连接并判定联接组：（1）Y/Y-12按图2-3接线。A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表2-3中。（2）Y/Y-6将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a两点用导线相联。实验步骤(1) 测定相间极性 被测变压器选用三相心式变压器DJK10，用其中高压和低压两组绕组，额定

18、容量SN=152/152VA，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y接法。测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z标记。低压绕组标记用a、b、c、x、y、z。 1) 按图2-1接线。A、X接电源的U、V两端子，Y、Z短接。 2) 接通交流电源，在绕组A、X间施加约50%UN的电压。 3) 用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，若UBC=UBY-UCZ，则首末端标记正确；若UBC=UBY+UCZ，则标记不对。须将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。 4) 用同样方法，将B、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。 2-1 测定相间极性接线

19、图 (2) 测定原、副方极性1) 暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图2-2接线，原、副方中点用导线相连。 2) 高压三相绕组施加约50%的额定电压，用电压表测量电压UAX、UBY、UCZ、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=UAx-Uax，则A相高、低压绕组同相，并且首端A与a端点为同极性。若UAa=UAX+Uax，则A与a 端点为异极性。 图2-2 测定原、副方极性接线图 3) 用同样的方法判别出B、b、C、c两相原、副方的极性。 4) 高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。 4、检验联接组Y/Y-12 图2-3 Y/Y-12联

20、接组()接线图 ()电势相量图按图2-3接线。A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表2-3中。根据Y/Y-12联接组的电势相量图可知： 为线电压之比表2-3 实 验 数 据计 算 数 据UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V) 若用两式计算出的电压UBb，UCc，UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正确，属Y/Y-12联接组。 Y/Y-6将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a两点用导线相联，如图2-4所示。 图2-4 Y/Y-6联接组

21、()接线图 ()电势相量图 按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表 2- 4中。根据Y/Y-6联接组的电势相量图可得 表2-4 实 验 数 据计 算 数 据UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V) 若由上两式计算出电压UBb、UCc、UBc的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于Y/Y-6联接组。 (3)Y/-11按图 2-5接线。A、a两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表2-5中 图2-5 Y/-11联接组 ()接线图 ()电势相量图 根据Y

22、/-11联接组的电势相量可得若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属Y/-11联接组。表2-5 实 验 数 据计 算 数 据UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)实验报告要求计算出不同联接组的UBb、UCc、UBc的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是否正确。实验注意事项在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。在校验Y/Y-12和Y/Y-6时要注意将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a两点用导线相联。思考题 1、联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的

23、标准联接组有哪几种。2、如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/-11改为Y/-5联接组。实验三 三相异步电动机工作特性测定实验一、实验目的和任务 用直接负载法测取三相异步电动机的工作特性。二、实验内容：负载实验三、实验仪器、设备及材料 序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ23校正过的直流电机1件3DJ17三相线绕式异步电动机1件4D33交流电压表1件5D32交流电流表1件6D34-3单三相智能功率、功率因数表1件7D31直流电压、毫安、安培表1件8D42三相可调电阻器1件9D51波形测试及开关板1件10D55-2转矩、转速、输出功率测试1件实验原

24、理异步电动机的工作特性是指，在电动机的定子绕组加额定电压，电压的频率又为额定。值，这时电动机的转速n、定子电流、功率因数、电磁转矩T、效率等与输出功率P2的关系。即、时，n、T、。如果用直接负载法求异步电动机的工作特性，要先测出电动机的定子电阻、铁损耗和机械损耗。这些参数都能从电动机的空载试验中得到。 直接负载试验是在电源电压为额定电压、额定频率的条件下，给电动机的轴上带上不同的机械负载，测量不同负载下的输入功率、定子电流、转速n，即可算出各种工作特性，并画成曲线。主要技术重点、难点1）、图中Rf用D42上1800阻值，RL用D42上1800阻值加上900并联900共2250阻值。2）注意：先

25、调节1800电阻，调至零值后用导线短接再调节450电阻。实验步骤1) 测量接线图如图3-1。同轴联接负载电机。图中Rf用D42上1800阻值，RL用D42上1800阻值加上900并联900共2250阻值。S用D51上开关。J为接入D55-2上的插接头。 2) 合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压（线电压220 V）并保持不变。3) 合上校正过的直流电机的励磁电源，调节励磁电流至校正值(100mA)并保持不变。4) 调节负载电阻RL（注：先调节1800电阻，调至零值后用导线短接再调节450电阻），使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流（0.75A）。5) 从这

26、负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、输出功率P2、输出转矩T2等数据。 图3-1 三相异步电动机试验接线图 图2-6 Rf和RL的接线图6) 共取数据89组记录于表3-1中。 表3-1 U1N=220V（Y） If= mA序号I1（A）P1（W）P2(W)T2(Nm)n(r/min)IAIBICI1PPP1实验报告要求由负载试验数据计算工作特性，填入表3-2中。 计算公式为： 式中 定子绕组相电流，A； 定子绕组线电压，V；效率。 作工作特性曲线n、I1、T2、cos1=f(P2)。表3-2 U1=220V(Y) If = mA序号(A)T2(N

27、m)n(r/min)P2(W)(%)cos1实验注意事项在调节负载电阻RL时：注：先调节1800电阻，调至零值后用导线短接再调节450电阻）。思考题 1、异步电动机的工作特性指哪些特性？ 2、工作特性的测定方法。实验四 三相同步发电机的并联运行实验实验目的和任务 1、掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。 2、掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。实验内容用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。3、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节。（1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。（2）测取当输出功

28、率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。三、实验仪器、设备及材料 序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ23校正直流测功机1件3DJ18三相同步电机1件4D32交流电流表1件5D33交流电压表1件6D34-3单三相智能功率、功率因数表1件7D31直流电压、毫安、安培表1件8D41三相可调电阻器1件9D52旋转灯、并网开关、同步机励磁电源1件10D51波形测试及开关板1件四、实验原理三相同步发电机并联运行试验的原理及接线图如图4-1所示。 图4-1 三相同步发电机的并联运行五、主要技术重点、难点1、旋转灯光法：（1）Rst选用D41上90与90串联电阻，

29、Rf选用D41上90与90串联.R选用D41上90固定电阻。（2）当发电机和电网相序不同则应停机(先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停”按钮)，并把三相调压器旋至零位。（3）停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。2、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节先调节Rf使同步发电机励磁电流If上升，使同步发电机定子电流上升到额定电流，并调节Rst保持P20。记录此点同步发电机励磁电流If、定子电流I。六、实验步骤1、旋转灯光法 1) 按图4-1接线。三相同步发电机选用DJ18

30、（170W，220V，Y接，0.45A，1500r/min，励磁14V，1.2A），的原动机采用DJ23校正直流测功机MG。Rst选用D41上90与90串联电阻， Rf选用D41上90与90串联.R选用D41上90固定电阻。开关S1选用D52挂箱，S2选用D51挂箱。并把开关S1打在“关断”位置，开关S2合向固定电阻端（图示左端）。2)三相调压器旋钮退至零位，在电枢电源及励磁电源开关都在“关断”位置的条件下，合上电源总开关，按下“开”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220伏，可通过V1表观测。 3) 按他励电动机的起动步骤(校正直流测功机电枢必须串联最大起动电阻Rst，先接通控制屏上的励磁电

31、源，后接通控制屏上的电枢电源)，起动并使电机转速达额定转速1500 r/min。将开关S2合到同步发电机的24V励磁电源端(图示右端)，调节Rf以改变的励磁电流If，使同步发电机发出额定电压220伏，可通过V2表观测。 4) 观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。当发电机和电网相序不同则应停机(先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停”按钮)，并把三相调压器旋至零位。在确保断电的情况下，调换发电机或三相电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动MG。 5) 当发电机和电网相

32、序相同时，调节同步发电机励磁使同步发电机电压和电网(电源)电压相同。再进一步细调原动机转速。使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮，待A相灯熄灭时合上并网开关S1，把同步发电机投入电网并联运行（为选准并网时机，可让其循环几次再并网）。6）停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 1) 在并网开关S1断开且相序相同的条件下，把开关S2闭合到励磁端( 图示右端)。2) 按他励电动机的起动步骤起动MG，并使MG升速到接近同步转速(14851515 r/min之间)。 3) 调节同步

33、电机励磁电源调压旋钮或Rf，以调节If使发电机电压约等于电网电压220伏。 4) 将开关S2闭合到R端。R用90固定阻值(约为三相同步发电机励磁绕组电阻的10倍)。5) 合上并网开关S1，再把开关S2闭合到励磁端，这时电机利用“自整步作用”使它迅速被牵入同步。3、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节 (1) 测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。 1) 按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。 2) 保持同步发电机的输出功率P20。 3) 先调节Rf使同步发电机励磁电流If上升，使同步发电机定子电流上升到额定电流，并调节Rst保持P20。记录此点同步发电机励磁电

34、流If、定子电流I。 4) 减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值记录此点数据。 5) 继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增大直至额定电流。 表4-1 n= r/min； U= V； P20W序 号三相电流I（A）励磁电流If（A）IAIBICIIf 6) 在这过励和欠励情况下读取数据9-10组记录于表4-1中。表中： (2) 测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。 1) 按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。 2) 保持同步发电机的输出功率P2等于0.5倍额定功率。 3) 在这过励和欠励情况下共取数据9-10组并记录于表4-2中。表4

35、-2 n= r/min； U= V； P20.5PN 序 号三相电流I（A）励磁电流If（A）IAIBICIIf七、实验报告要求根据表4-1和表4-2的数据，画出P20和P20.5倍额定功率时同步发电机的V形曲线如下。实验注意事项1、灯光旋转法： （1）当所看到的灯光依次旋转时，要尽可能的慢时在投网运行。(2) 停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。（1) 在并网开关S1断开且相序相同的条件下，把开关S2闭合到励磁端。思考题 1、三相同步发电机投入电网并联运行有哪

36、些条件？不满足这些条件时将产生什么后果？如何满足这些条件？2、三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节无功功率？条件过程又是怎样的？实验五 异步电动机同步化运行实验实验目的和任务 1、掌握绕线式异步电动机同步化运行的原理、意义和异步起动方法。2、根据电机转子铜损耗不变，转子温升不变的原则，确定直流励滋电压和直流励磁电流的允许值；3. 掌握三相同步电动机无功功率调节和V形曲线测定的方法。实验内容用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。3、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节。（1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。（2）测取

37、当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。三、实验仪器、设备及材料 序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ23校正直流测功机1件3DJ18三相同步电机1件4D32交流电流表1件5D33交流电压表1件6D34-3单三相智能功率、功率因数表1件7D31直流电压、毫安、安培表1件8D41三相可调电阻器1件9D52旋转灯、并网开关、同步机励磁电源1件10D51波形测试及开关板1件四、实验原理三相同步发电机并联运行试验的原理及接线图如图5-1所示。 图5-1 三相同步发电机的并联运行五、主要技术重点、难点1、旋转灯光法：（1）Rst选用D41上90与90串联

38、电阻， Rf选用D41上90与90串联.R选用D41上90固定电阻。（2）当发电机和电网相序不同则应停机(先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停”按钮)，并把三相调压器旋至零位。（3）停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。2、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节先调节Rf使同步发电机励磁电流If上升，使同步发电机定子电流上升到额定电流，并调节Rst保持P20。记录此点同步发电机励磁电流If、定子电流I。六、实验步骤1、旋转灯光法 1) 按图5-1接线。三相同步发电机选用

39、DJ18（170W，220V，Y接，0.45A，1500r/min，励磁14V，1.2A），的原动机采用DJ23校正直流测功机MG。Rst选用D41上90与90串联电阻， Rf选用D41上90与90串联.R选用D41上90固定电阻。开关S1选用D52挂箱，S2选用D51挂箱。并把开关S1打在“关断”位置，开关S2合向固定电阻端（图示左端）。2)三相调压器旋钮退至零位，在电枢电源及励磁电源开关都在“关断”位置的条件下，合上电源总开关，按下“开”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220伏，可通过V1表观测。 3) 按他励电动机的起动步骤(校正直流测功机电枢必须串联最大起动电阻Rst，先接通控制屏上

40、的励磁电源，后接通控制屏上的电枢电源)，起动并使电机转速达额定转速1500 r/min。将开关S2合到同步发电机的24V励磁电源端(图示右端)，调节Rf以改变的励磁电流If，使同步发电机发出额定电压220伏，可通过V2表观测。 4) 观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。当发电机和电网相序不同则应停机(先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停”按钮)，并把三相调压器旋至零位。在确保断电的情况下，调换发电机或三相电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动MG。 5) 当发电机

41、和电网相序相同时，调节同步发电机励磁使同步发电机电压和电网(电源)电压相同。再进一步细调原动机转速。使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮，待A相灯熄灭时合上并网开关S1，把同步发电机投入电网并联运行（为选准并网时机，可让其循环几次再并网）。6）停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 1) 在并网开关S1断开且相序相同的条件下，把开关S2闭合到励磁端( 图示右端)。2) 按他励电动机的起动步骤起动MG，并使MG升速到接近同步转速(14851515 r/min之间)。 3)

42、调节同步电机励磁电源调压旋钮或Rf，以调节If使发电机电压约等于电网电压220伏。 4) 将开关S2闭合到R端。R用90固定阻值(约为三相同步发电机励磁绕组电阻的10倍)。5) 合上并网开关S1，再把开关S2闭合到励磁端，这时电机利用“自整步作用”使它迅速被牵入同步。3、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节 (1) 测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。 1) 按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。 2) 保持同步发电机的输出功率P20。 3) 先调节Rf使同步发电机励磁电流If上升，使同步发电机定子电流上升到额定电流，并调节Rst保持P20。记录此点同步发电

43、机励磁电流If、定子电流I。 4) 减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值记录此点数据。 5) 继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增大直至额定电流。 表5-1 n= r/min； U= V； P20W序 号三相电流I（A）励磁电流If（A）IAIBICIIf 6) 在这过励和欠励情况下读取数据9-10组记录于表5-1中。表中： (2) 测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。 1) 按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。 2) 保持同步发电机的输出功率P2等于0.5倍额定功率。 3) 在这过励和欠励情况下共取数据9-10组并记录于表5-2

44、中。表5-2 n= r/min； U= V； P20.5PN 序 号三相电流I（A）励磁电流If（A）IAIBICIIf七、实验报告要求根据表5-1和表5-2的数据，画出P20和P20.5倍额定功率时同步发电机的V形曲线如下。实验注意事项1、灯光旋转法： （1）当所看到的灯光依次旋转时，要尽可能的慢时在投网运行。(2) 停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。（1) 在并网开关S1断开且相序相同的条件下，把开关S2闭合到励磁端。思考题 1、三相同步发电机投入电网并联

45、运行有哪些条件？不满足这些条件时将产生什么后果？如何满足这些条件？2、三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节无功功率？条件过程又是怎样的？实验六直流他励电动机实验 一、实验目的 1、掌握直流他励电动机的起动方法。2、掌握直流他励电动机的机械特性的测定。3、掌握直流他励电动机的调速方法和调速特性的测定。 二、预习要点 1、直流他励电动机的起动方法有哪些？ 2、直流电动机调速原理是什么？ 三、实验项目 1、直流他励电动机的起动方法（1）电枢回路串电阻起动（2）降低电枢电压起动2、直流他励电动机的机械特性的测定（1）固有机械特性的测定（2）降低电枢电压机械特性的测定3、直流他励电动机的调速特性测定

46、 （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）。 四、实验设备及挂件排列顺序 1、实验设备序号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1台2DJ23校正直流测功机1台3DJ15直流并励电动机1台4D31直流电压、毫安、电流表2件5D42三相可调电阻器1件6D44三相可调电阻器1件7D55-2智能转矩、转速、输出功率测试1件D51波形测试及开关板1件 2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D55-2、D31、D41五、实验方法 1、他励电动机的机械特性按图6-1

47、接线。校正直流测功机 MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。Rf1 、Rf2 分别选用D42的900串联900共1800阻值。R1用D44的90与90串联阻值。R2为发电机的负载电阻选用D42的900与900变阻器串联，加上D44的900与900串联变阻器，阻值最大为2250。当负载电流大于0.4 A时用D44的900与900串联变阻器4只，而将D42的900与900变阻器串联部分阻值调到最小并用导线短接。(见图6-2)图6-1 直流他励电动机接线图2）将直流他励电动机M的磁场调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右

48、方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 图6-2 Rf1 、Rf2 、R1、R2的接线图3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，并用导线将其短接。调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流使其等于校正值100mA。将测速发电机的转速信号和校正直流测功机的电枢电流引入D55-2板，选择功能2，按位/+键即可。调节校正直流测功机的负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf1，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。2、直流他励电动机的机械特性的测定（1）固有机械特性的测定保持UUN，If=IfN，逐次减小电

49、动机负载。测取电动机的转速n和电动机输出转矩T2。共取数据8-9组，记录于表6-1中。 表6-1 UN=220V IfN= mA T2（Nm ）n（r/min） （2）降低电枢电压机械特性的测定调节电枢电源的电压为U150V 。保持U=150V和If=IfN不变，逐次减小电动机负载。测取电动机的转速n和电动机输出转矩T2。共取数据8-9组，记录于表6-2中。 表6-2 U150V IfN= mA T2（Nm ）n（r/min） 3、调速特性测定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Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，IfIfN记

50、下此时的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。共取数据8-9组，记录于表6-3中表6-3 IfIfN mA T2 NmUa（V）n（r/min）I（A） （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Rf1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T2值。 2）保持此时MG的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和If 。共取 78组记录于表

51、6-4中。表6-4 UUN V T2 Nmn（r/min）If（mA）I（A） 六、实验报告 1、由表6-1表6-2绘出他励电动机机械特性曲线 nf（T2）。2、绘出他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。 七、思考题 1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？不串联起动变阻器会产生什么严重后果？2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？3直流电动机的转向如何改变？实验七 直流伺服电动机实验实验目的和任务 通过实验测出直流

52、伺服电动机的参数ra、Ke、KT。掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。实验内容1、测直流伺服电动机的电枢电阻。 2、测直流伺服电动机的机械特性T=f（n）。 3、测直流伺服电动机的调节特性n=f（Ua）。 4、测定空载始动电压和检查空载转速的不稳定性。5、测量直流伺服电动机的机电时间常数。三、实验仪器、设备及材料 序号型 号名 称数 量备 注1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ15直流并励电动机(也可用DJ25)1件作直流伺服电动机3DJ23校正直流测功机1件4D31直流电压、毫安、安培表2件5D41三相可调电阻器1件6D44可调电阻器、电容器1件7D42三相可调电阻器1

53、件8D51波形测试及开关板1件9记忆示波器1件另购 四、实验原理伺服电动机在自动控制系统中作为执行元件又称为执行电动机，它把输入的控制电压信号变为输出的角位移或角速度。它的运行状态由控制信号控制，加上控制信号它应当立即旋转，去掉控制电压它应当立即停转，转速高低与控制信号成正比。主要技术重点、难点按图7-2接线。 把Rf1调至最小，R1、R2、RL调至最大，开关S1、S2打开，先接通励磁电源，再接通电枢电源并调至220V，电机运行后把R1调至最小。实验步骤1、用伏安法测直流伺服电动机电枢的直流电阻 图7-1 测电枢绕组直流电阻接线图 (1) 按图7-1接线。 (2) 经检查无误后接通电枢电源，并

54、调至220V，合上开关S，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，再将电机轴分别旋转三分之一周和三分之二周。同样测取U、I，记录于表7-1中，取三次的平均值作为实际冷态电阻。 表7-1序号U（V）I（A）Ra（）Raref（） (3) 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温度，（） 2、测取直流伺服电动机的机械特

55、性 图7-2 直流伺服电动机接线图(1) 按图7-2接线。 (2)把Rf1调至最小，R1、R2、RL调至最大，开关S1、S2打开，先接通励磁电源，再接通电枢电源并调至220V，电机运行后把R1调至最小。 (3) 合上开关S1，调节校正直流测功机DJ23励磁电流If2=100mA校正值不变（如果是DJ25则取If2=50mA）。逐渐减小RL阻值（注：先调1800阻值，调到最小后用导线短接），并增大Rf1阻值，使n=nN=1600r/min，Ia=IN=1.2A，U=UN=220V，此时电机励磁电流为额定励磁电流。 (4) 保持此额定电流不变，逐渐增加RL阻值，从额定负载到空载（断开开关S1），测

56、取其机械特性n=f（T），其中T可由IF从校正曲线查出，记录n、Ia、IF1-8组于表7-2中。表7-2 U=UN=220V If2= mA If=IfN= mAn(r/min)Ia(A)IF(A)T(N.m) (5) 调节电枢电压为U=160V，调节Rf1，保持电动机励磁电流的额定电流If=IfN，减小RL阻值，使Ia=1A，再增大RL阻值，一直到空载，其间记录1-8组于表7-3中。表7-3 U=160V If2= mA If=IfN= mAn(r/min)Ia(A)IF(A)T(N.m) (6) 调节电枢电压为U=110V，保持If=IfN不变，减小RL阻值，使Ia=0.8A，再增大RL阻

57、值，一直到空载，其间记录1-8组于表7-4中。表7-4 U=110V If2= mA If=IfN= mAn(r/min)Ia(A)IF(A)T(N.m) 5、测取直流伺服电动机的调节特性 （1） 按4中（1）、（2）、（3）步骤起动电动机，保持If=IfN 、If2=100mA不变。调节RL使电动机输出转矩为额定输出转矩时的IF值并保持不变，即保持校正直流电机输出电流为额定输出转矩时的电流值（额定输出转矩 ），调节直流伺服电动机电枢电压（注：单方向调节控制屏上旋钮，不要调D41上电阻）测取直流伺服电动机的调节特性n=f(U),直到n=100r/min记录1-8组于表7-5中表7-5 If2=

58、 mA If=IfN= mA IF= A（T=TN）Ua（V）n(r/min)（2）保持电动机输出转矩T=0.5TN，重复以上实验，记录1-8组数据于表7-6中。表7-6 If2= mA If=IfN= mA IF= A（T=0.5TN）Ua（V）n(r/min)（3）保持电动机输出转矩T=0（即校正直流测功机与直流伺服电动机脱开，直流伺服电动机直接与测速发电机同轴联接），调节直流伺服电动机电枢电压。当调至最小后合上开关S2，减小分压电阻R2，直至n=0r/min，其间取1-8组数据记录于表7-7中。表7-7 If=IfN= mA T=0Ua（V）n(r/min)6、测定空载始动电压和检查空载

59、转速的不稳定性空载始动电压 按5、（3）步骤起动电机，把电枢电压调至最小后，合上开关S2，逐渐减小R2直至n=0r/min，再慢慢增大分压电阻R2，即使电枢电压从零缓慢上升，直至转速开始连续转动，此时的电压即为空载始动电压。（2）正、反向各作三次，取其平均值作为该电机始动电压，将数据记录于表7-8中。表7-8 If=IfN= mA T=0 次 数123平均正向Ua（V）反向Ua（V）（3）正（反）转空载转速的不对称性 注：正（反）转空载转速的不对称性应3%实验报告要求1、由实验数据求得电机参数：Raref、Ke、KTRaref直流伺服电动机的电枢电阻 电势常数 转矩常数2、由实验数据作出直流伺

60、服电动机的三条机械特性和三条调节特性曲线。实验注意事项把Rf1调至最小，R1、R2、RL调至最大，开关S1、S2打开，先接通励磁电源，再接通电枢电源并调至220V，电机运行后把R1调至最小。思考题 1、转矩常数KT的计算现采用 ，而没有采用公式 来求取，这是为什么。用这两种方法所得之值是否相同，有差别时其原因是什么？2、若直流伺服电动机正（反）转速有差别，试分析其原因？实验八 旋转变压器实验旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当激磁绕组以一定频率的交流电激励时，输出绕组的电压可与转角的正弦、余弦成函数关系，或在一定范围内可以成线性关系。它广泛用于自动控制系统中的三角运算、传输角度