电机与拖动基础实验报告

XXXXX学院电机与拖动基础实验报告专业班级：任课教师：学号：姓名：实验一直流他励电动机接线与运行实验姓名：班级：学号：一、实验目的1、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。2、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、实验内容1、实验项目：（1）他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线。（2）直流他励电动机的起动，调速及改变转向。2、实验设备及仪器：（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直流数字电压、毫安、安培表2件5D42三相可调电阻器1件6D44可调电阻器、电容器1件7D51波形测试及开关板1件（2）控制屏上挂件排列顺序D31、D42、D51、D31、D443、实验主要操作步骤：（1）直流仪表、转速表和变阻器的选择直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。①电压量程的选择如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为1000V量程档。②电流量程的选择因为直流并励电动机的额定电流为1.2A，测量电枢电流的电表A3可选用直流安培表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，选用直流毫安表的200mA量程档。③电机额定转速为1600r/min，转速表选用1800r/min量程档。④变阻器的选择变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定，电枢回路R1可选用D44挂件的1.3A的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路Rf1可选用D44挂件的0.41A的900Ω与900Ω串联电阻。（2）直流他励电动机的起动准备按图2-2接线。图中直流他励电动机M用DJ15，其额定功率PN=185W，额定电压UN=220V，额定电流IN=1.2A,额定转速nN=1600r/min,额定励磁电流IfN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测功机使用，TG为测速发电机。直流电流表选用D31。Rf1用D44的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。Rf2选用D42的1800Ω阻值的变阻器作为MG励磁回路串接的电阻。R1选用D44的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R2选用D42上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作为MG的负载电阻。接好线后，检查M、MG及TG之间是否用联轴器直接联接好。（3）他励直流电动机起动步骤图2－1直流他励电动机接线图①检查按图2-2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固。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、及MG的磁场回路电阻Rf2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S，并确认断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。②开启控制屏上的钥匙开关，按下其上方的“启动”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值，调节Rf2使If2等于校正值（100mA）并保持不变，再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M起动。③M起动后观察转速表指针偏转方向，应为正向偏转，若不正确，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。调节控制屏上电枢电源“电压调节”旋钮，使电动机电枢端电压为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S，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（调不同的IF值，查对应于If2=100mA时的校正曲线T2=f(IF)，可得到M不同的输出转矩T2值）。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，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。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及转速表显示的转向。实验学习总结1、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。④若要测量电动机的转矩T2，必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值：100mA，以便从校正曲线中查出电动机M的输出转矩。2、问题思考（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？R1应该调至最大，Rf应该调至最小.（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？增大电枢回路电阻，转速下降低；增大励磁回路电阻，转速会上升。（3）用什么方法可以改变直流电动机的转向？想要改变直流电动机的转动方向有两种方法：①改变磁场方向②改变电流方向（即改变电源的正负极）如果电流方向和磁场方向一起改变，那么直流电动机的转动方向不改变。直流电动机的原理是改变线圈中的电流方向，装个换向器就能达到目的。改变励磁绕阻电压极性；改变电枢绕阻电压极性。都可以改变直流电动机的转动方向。（4）为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠？因为直流电动机的转速与磁场成反比，一旦磁场小于最低允许值。电机的速度将超过最大允许值。所以直流电动机磁场回路的接线要可靠，并且有检测励磁电流大小的弱磁保护。运转中的并励电动机，励磁绕组断开，电机超速，非常危险，严重时整流子和绕组都会散开。就是所说的飞车事故。实验二直流并励电动机调速实验姓名：班级：学号：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、实验内容1、实验项目：（1）工作特性和机械特性UN和=Nn、F、n=（（2）调速特性=U、=N=T2n=U=U，T=n=（（3）观察能耗制动过程2、实验设备及仪器：（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直流数字电压、毫安、安培表2件5D42三相可调电阻器1件6D44可调电阻器、电容器1件7D51波形测试及开关板1件（2）屏上挂件排列顺序D31、D42、D51、D31、D443、实验主要操作步骤：（并励电动机的工作特性和机械特性）3-1MGRf1选用D44900ΩD42900Ω900Ω1800ΩR1D44180ΩR2D42的900Ω900Ω900Ω900Ω2250Ω（2）将直流并励电动机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。（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，调节校正直流测功机的励磁电流If2为校正值（100mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf1，使电动机达到额定值：U＝UN，I＝IN，n＝nN。此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。（4）保持U＝UN，If=IfN，If2为校正值不变的条件下，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2-7中。表2－7 U＝UN＝220VIf=IfN=48mA If2=100mA实验数据Ia（A）0.300.310.320.330.340.350.360.37n（r/min）10731072107010681066106410611058IF（A）-0.06-0.06-0.07-0.07-0.08-0.08-0.090.104、调速特性（2）改变励磁电流的调速1）MR1Rf1的磁场调节电阻If2MMGMU=UN，Ia＝0.5INIF值。MGIF值（T2）M的U＝UNn＝1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia。共取7－8组记录于表2－9中。表2－9 U＝UN＝220 V A(T2＝ N·m) If2=100mAn（r/min）10511062108211631500If（mA）5655534332Ia（A）0.610.620.720.750.955、能耗制动（1）按图3-2接线，其中R1选用D44上90Ω串90Ω共180Ω阻值，Rf1选用D44上的900Ω串900Ω共1800Ω阻值，RL选用D42上900Ω串900Ω再加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值。（2）把M的电枢串联起动电阻R1调至最大，磁场调节电阻Rf调至最小位置。S1合向1端位置，然后合上控制屏下方右边的电枢电源开关，使电动机起动。（3）运转正常后，将开关S1合向中间位置，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。（4）将R1调回最大位置，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。（5）选择RL不同的阻值，观察对停机时间的影响（注意调节R1及RL不宜太小的阻值，以免产生太大的电流，损坏电机）三、实验学习总结1、问题思考（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？随着电机的负荷上升,加在电机绕组上的电流就上升,从而绕组上的电压降上升,造成电机的速度下降；上翘,可能是由于电枢反应造成磁场下降,从而速度上升.（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？负载转矩和励磁电流不变时，减少电枢电压，使得电动机的功率降低了。根据功率与转速关系公式P=T.n,P降低，而T不变，则n必然要降低。否则就满足不了正常力矩的输出。直流并励发电机不能建立电压的原因主要应该因为电机无剩磁，或者励磁绕组开路，或者就没有提供励磁电流所致。如果有直流电源的话，可以把该发电机当电动机运行10-20分钟后再试。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？直流电机转速n=(U-IR)/Kφ其中U是电枢电压I是电枢电流,R是电枢回路的电阻φ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φ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.同时你也可以看出,励磁磁通φ减小,转速n会增大,即减小励磁电流会引起转速的升高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？他励直流电动机在带负载运行中，励磁回路断线，不一定会出现飞车，我们知道，直流电动机的转动力矩是与磁场成正比的，励磁回路断线励磁电流为零，仅靠剩磁所产生的转动力矩是很小的，没有足够的力矩驱动电机是“飞”不起来的。但因电枢反电势很小甚至于为零，会引起很大的电枢电流，如果没有适当的保护电路，必定会烧毁电机。实验三单相变压器姓名：班级：学号：一、实验目的 1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和等效电路的相关参数。2、通过负载实验测取变压器的运行特性。二、实验内容1、实验项目：（1）空载实验（测铁耗）测空性U0=f(I0)，P0=f(U0), cosφ0=f(U0)。（2）短路实验取路性UK=f(IK)，PK=f(IK), cosφK=f(IK)。（3）负载实验（测铜耗）保持U1=UN，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。（）保持U1=UN，cosφ2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。2、实验设备及仪器：（1）实验设备序号型号名 称数量1D33数/模交流电压表1件2D32数/模交流电流表1件3D34-3智能型功率、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、DJ11、D32、D34-3、D51、D42、D433、实验主要操作步骤（1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图3-1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=77V·A，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）选好所有测量仪表量程。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“启动”按钮，便接通了三相交流电源。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1.2～0.3UN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3-1中。（5）为了计算变压器的变比，在UN以下测取原方电压的同时测出副边电压数据也记录于表3-1中。表3-1序号实 验 数 据计算数据U0(V)I0(A)P0(W)UAX(V)cosφ01380.322.51450.2052310.1051.51160.4613320.1141.71220.4664330.1321.71250.3905340.1531.91280.3654、短路实验（1）按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2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。（2）选好所有测量仪表量程，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(0.2～1.1)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3-2中。实验时记下周围环境温度(℃)。表3-2室温25℃序号实验数据计算数据UK（V）IK（A）PK（W）cosφK111.20.42.80.6252120.443.30.62539.80.352.10.61248.80.311.60.587510.90.382.50.6045、负载实验接到负载电阻RL和电抗XL上。RL选用D42上4只900Ω变阻器相串联共3600Ω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3-3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3-3中。表3-3cosφ2=1U1=UN=31.8V序号1234567U2（V）115120113117115112110I2（A）0.060.0340.0640.040.050.070.08（2）阻感性负载（cosφ2=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，且保持不变。3）合上S1、S2，在保持U1=UN及cosφ2=0.8条件下，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U2和I2。三、实验学习总结1、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。2、计算变比由空载实验测变压器的原副边电压的数据，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/Uax3、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(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。式中：（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4、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)、cosφK=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θ(℃)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℃5、问题思考（1）变压器的空载和短路实验有什么特点？注意：各实验中电源电压一般加在哪一方较合适？变压器是变配电运行中不可缺少的重要组成部分，变压器性能的好坏极大的影响着供电的质量和稳定性，对于变压器平时的维护和保养是十分必要的。在变压器维护，保养的过程中，必不可少的要进行变压器的空载试验，短路试验，和带负载试验等等。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？理论上讲，测量开路电压是要内阻无穷大的电压表；测量短路电流是要内阻为零的电流表。实践中，根据需要精度不同，选择适当高内阻电压表、低内阻电流表分别测量开路电压和短路电流，特别注意选择量程，以免损坏量表，内阻不同影响精度。变压器空载试验主要测空载损耗和空载电流，电压直接从变压器线端取信号，会减少线损。变压器空载实验所测得的功率即为变压器空载损耗。（3）如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。空载实验所测得的功率为铁耗，短路实验所测得的功率为铜耗。实验四三相鼠笼异步电动机的工作特性姓名：班级：学号：实验目的1、掌握三相异步电动机的空载和负载实验的方法。2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。3、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。二、实验内容1、实验项目（1）空载实验（2）负载实验2、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件2DJ23校正过的直流电机1件3DJ16三相鼠笼异步电动机1件4D33数/模交流电压表1件5D32数/模交流电流表1件6D34-3智能型功率、功率因数表1件7D31直流数字电压、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10DD05测功支架、测功盘及弹簧秤（50N）1套3、屏上挂件排列顺序D33、D32、D34-3、D31、D42、D514、实验主要操作步骤：（1）判定定子绕组的首末端（a）(b)图4-1三相交流绕组首末端测定先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意两相绕组串联，如图4-1所示。将控制屏左侧调压器旋钮调至零位，开启钥匙开关，按下“启动”按钮，接通交流电源。调节调压旋钮，并在绕组端施以单相低电压U=80～100V,注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压，如测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-1(a)所示。反之，如测得电压近似为零，则两相绕组的末端与末端(或首端与首端)相联，如图4-1(b)所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。（2）空载实验①按图4-2接线。电机绕组为Δ接法(UN=220V)，直接与测速发电机同轴联接，不联接校正直流测功机DJ23。②把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方向为正转(如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源)。③保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。图4-2三相鼠笼式异步电动机试验接线图④调节电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。⑤在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据7～9组记录于表4-4中。表4-1序号U0L（V）I0L（A）P0（W）cosφ0UABUBCUCAU0LIAIBICI0LP1P2P012532532610.0870.220.2550.9-18.122432432500.080.210.2446.9-14.932152152250.0750.190.2239.3-9.542052052150.0690.180.2637.3-7.752002002100.0610.160.2225.7-6.73、负载实验(1)测