电机实验指导书.doc

实验一 认 识 实 验一实验目的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、变阻器等组件及使用方法。3熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。二预习要点1如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表、电流表的量程。2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？不连接会产生什么严重后果？3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？4直流电动机调速及改变转向的方法。三实验项目1了解电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安表及直流电动机的使用方法。2用伏安法测直流电动机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。四实验设备及仪器1教学实验台主控制屏2电机导轨及测功机、转速转矩测量（NMEL-13）3直流并励电动机M034直流电机仪表、电源（NMEL-18）（位于实验台主控制屏的下部）5电机起动箱（NMEL-09）。6直流电压、毫安、安培表。五实验说明及操作步骤1由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，实验台各面板的布置及使用方法，注意事项。2在控制屏上按次序悬挂NMEL-13、NMEL-09组件，并检查NMEL-13和涡流测功机的连接。3用伏安法测电枢的直流电阻，接线原理图见图1-1。U：可调直流稳压电源（NMEL-18）R：3000磁场调节电阻（NMEL-09）V：直流电压表A：直流安培表M：直流电机电枢（1）经检查接线无误后，逆时针调节磁场调节电阻R使至最大。直流电压表量程选为300V档，直流安培表量程选为2A档。（2）按顺序按下主控制屏绿色“闭合”按钮开关，可调直流稳压电源的船形开关以及复位开关，建立直流电源，并调节直流电源至220V输出。调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行，如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压UM和电流Ia。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取UM、Ia，填入表1-1。（3）增大R（逆时针旋转）使电流分别达到0.15A和0.1A，用上述方法测取六组数据，填入表1-1。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值Ra=。表1-1 室温 序号UM（V）Ia（A）R（）Ra平均（）Raref（）1Ra11Ra1Ra12Ra132Ra21Ra2Ra22Ra233Ra31Ra3Ra32Ra33表中Ra1=（Ra11+Ra12+Ra13）/3Ra2=（Ra21+Ra22+Ra23）/3Ra3=（Ra31+Ra32+Ra33）/3（4）计算基准工作温度时的电枢电阻由实验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：Raref=Ra 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。（）4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300V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1.1A，测量电枢电流的电表可选用2A量程档，额定励磁电流小于0.16A，测量励磁电流的毫安表选用200mA量程档。（3）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。在本实验中，电枢回路调节电阻选用NMEL-09组件的100/1.22A电阻，磁场回路调节选用NMEL-09的3000/200mA可调电阻。5直流电动机的起动R1：电枢调节电阻（NMEL-09）Rf：磁场调节电阻（NMEL-09）M：直流并励电动机M03：G：涡流测功机测功机加载控制位于NMEL-13，由“转矩设定”电位器进行调节。实验开始时，将NMEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底。可调直流稳压电源和直流电机励磁电源均位于NMEL-18。V：可调直流稳压电源自带电压表A：可调直流稳压电源自带电流表mA：毫安表，位于直流电机励磁电源部。（1）按图1-2接线，检查M、G之间是否用联轴器联接好，电机导轨和NMEL-13的连接线是否接好，电动机励磁回路接线是否牢靠，仪表的量程，极性是否正确选择。（2）将电机电枢调节电阻R1调至最大，磁场调节电阻调至最小，转矩设定电位器（位于NMEL-13）逆时针调到底。（3）合上控制屏的漏电保护器，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，旋转电压调节电位器，使可调直流稳压电源输出220V电压。（4）减小R1电阻至最小。6调节他励电动机的转速。（1）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Rf（2）调节转矩设定电位器，注意转矩不要超过1.1N.m，以上两种情况可分别观察转速变化情况7改变电动机的转向将电枢回路调节电阻R1调至最大值，“转矩设定”电位器逆时针调到零，先断开可调直流电源的船形开关，再断开励磁电源的开关，使他励电动机停机，将电枢或励磁回路的两端接线对调后，再按前述起动电机，观察电动机的转向及转速表的读数。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Rf调到最小，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，然后方可接通电源，使电动机正常起动，起动后，将起动电阻R1调至最小，使电机正常工作。2直流他励电机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时，必须将电枢串联电阻R1调回最大值，励磁回路串联的电阻Rf调到最小值，给下次起动作好准备。3测量前注意仪表的量程及极性，接法。七讨论1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？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？3直流他励电机停机时，为什么必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源？实验二 直流他励电动机的机械特性一实验目的了解直流电动机的机械特性二预习要点1改变他励直流电动机械特性有哪些方法？2他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？ 三实验项目1直流电动机电动运行的特性。2直流电动机回馈制动特性。四实验设备及仪器1实验台主控制屏。2电机导轨及转速表3三相可调电阻900（NMEL-03）4三相可调电阻90（NMEL-04）5旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）6、直流电压、电流、毫安表7电机起动箱（NMEL-09）8直流电机仪表、电源（含在主控制屏左下方，NMEL-18）五实验方法及步骤1电动及回馈制动特性接线图如图5-1M为直流并励电动机M01（接成他励方式），UN=220V，IN=0.55A，nN=1600r/min，PN=80W；励磁电压Uf=220V，励磁电流If0.13A。G为直流并励电动机M03（接成他励方式），UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min;直流电压表V1为NMEL-18中220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V（NMCL-001）；直流电流表mA1、A1分别为NMEL-18中220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫安表、安培表，按装在主控制屏的下部。R1选用900欧姆电阻（NMEL-03）R2选用180欧姆电阻（NMEL-04中两90欧姆电阻相串联）R3选用3000磁场调节电阻（NMEL-09）R4选用2250电阻（用NMEL-03中两只900电阻相并联再加上两只900电阻相串联）开关S1、S2选用NMEL-05B中的双刀双掷开关。按图5-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；（1）开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。（2）电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。（3）直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。实验步骤。a按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关，使直流电动机M起动运转，调节直流可调电源，使V1读数为UN=220伏，调节R2阻值至零。b分别调节直流电动机M的磁场调节电阻R1，发电机G磁场调节电阻R3、负载电阻R4（先调节相串联的900电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900电阻相并联的旋钮），使直流电动机M的转速nN=1600r/min，If+Ia=IN=0.55A，此时If=IfN，记录此值。c保持电动机的U=UN=220V，If=IfN不变，改变R4及R3阻值，测取M在额定负载至空载范围的n、Ia，共取5-6组数据填入表中。表5-1 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）d折掉开关S2的短接线，调节R3，使发电机G的空载电压达到最大（不超过220伏），并且极性与电动机电枢电压相同。e保持电枢电源电压U=UN=220V，If=IfN，把开关S2合向“1”端，把R4值减小，直至为零（先调节相串联的900电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器）。再调节R3阻值使阻值逐渐增加，电动机M的转速升高，当A1表的电流值为0时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至电流接近0.8倍额定值（实验中应注意电动机转速不超过2100转/分）。测取电动机M的n、Ia，共取5-6组数据填入表5-2中。表5-2 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）因为T2=CMI2，而CM中为常数，则TI2，为简便起见，只要求n=f（Ia）特性，见图5-2。六实验注意事项调节串并联电阻时，要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻，防止电阻过流烧毁熔断丝。七实验报告根据实验数据绘出电动机运行特性曲线n=f（Ia）和n=f（T）。 八思考题1回馈制动实验中,如何判别电动机运行在理想空载点?2直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变,试问电磁转矩的方向是否也不变? 为什么?实验三 三相异步电动机的机械特性一实验目的了解三相绕线式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。二预习要点1如何利用现有设备测定三相绕线式异步电动机的机械2测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。三实验项目1测定三相绕线式异步电动机在电动运行状态下的机械特性2测定三相绕线式异步电动机在再生发电制功状态下的机械特性四实验设备及仪器1实验台主控制屏。2电机导轨及测速表3直流电压、电流、毫安表4三相可调电阻器900（NMEL-03）5三相可调电阻器90（NMEL-04）6旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）五实验方法及步骤实验线路如图5-5。M为三相绕线式异步电动机M09，额定电压UN=220伏，Y接法；G为直流并励电动机M03（作他励接法），其UN=220伏，PN=185WRS选用三组90电阻（每组为NMEL-04，90电阻）R1选用2250电阻（NMEL-03中，450电阻和1800电阻相串联），如上图。Rf选用3000电阻（电机起动箱中，磁场调节电阻）V2、A2、mA分别为直流电压、电流、毫安表，按装在主控制屏的下部。V1、A1、W1、W2为交流、电压、电流、功率表，按装在主控制屏的上部。S1选用NMEL-05B中的双刀双掷开关 1测定三相绕线式异步电机电动及再发电制动机械特性仪表量程及开关、电阻的选择：（1）V2的量程为300V档，mA的量程为200mA档，A2的量程为2A档。（2）RS阻值调至零，R1、Rf阻值调至最大。（3）开关S1合向“2”端。（4）三相调压旋钮逆时针到底，直流电机励磁电源船形开关和220V直流稳压电源船形开关在断开位置。并且直流稳压电源调节旋扭逆时针到底，使电压输出最小。实验步骤：（1）接下绿色“闭合”按钮开关，接通三相交流电源，调节三相交流电压输出为180V（注意观察电机转向是否符合要求），并在以后的实验中保持不变。（2）接通直流电机励磁电源，调节Rf阻值使If=95mA并保持不变。接通可调直流稳压电源的船形开关和复位开关，在开关S1的“2”端测量电机G的输出电压极性，先使其极性与S1开关“1”端的电枢电源相反。在R1为最大值的条件下，将S1合向“1”端。（3）调节直流稳压电源和R1的阻值（先调节R1中的串联1800电阻，当减到0时，用导线短接，再调节并联的450电阻，同时调节直流稳压电源），使电动机从空载到接近于1.2倍额定状态，其间测取电机G的Ua、Ia、n及电动机M的交流电流表A、功率表PI、PII的读数。共取8-9组数据记录于5-6中。表5-6U=200VRS=0If=mAUa(A)Ia(A)n(r/min)I1(A)PI(W)PII(W)（4）当电动机M接近空载而转速不能调高时，将S1含向“2”位置，调换发电机G的电枢极性使其与“直流稳压电源”同极性。调节直流电源使其G的电压值接近相等，将S1合至“1”端，减小R1阻值直至为零（用导线短接900相串联的电阻）。（5）升高直流电源电压，使电动机M的转速上升，当电机转速为同步转速时，异步电机功率接近于0，继续调高电枢电压，则异步电机从第一象限进入第二象限再生发电制动状态，直至异步电机M的电流接近额定值，测取电动机M的定子电流I1、功率PI、PII，转速n和发电机G的电枢电流Ia，电压Ua，填入表5-7中。表5-7U=200伏If=AUa(A)Ia(A)n(r/min)I1(A)PI(W)PII(W)六实验注意事项调节串并联电阻时,要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻,防止电阻器过流引起烧坏。七实验报告 根据实验数据绘出三相绕线转子异步电机运行在三种状态下的机械特性。 八思考题1再生发电制动实验中,如何判别电机运行在同步转速点?2在实验过程中,为什么电机电压降到200V?在此电压下所得的数据,要计算出全压下的机械特性应作如何处理?实验四 三相鼠笼式异步电动机可逆旋转控制线路一概述生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的起动，这就要求拖动电动机能作正反向旋转。由电机原理可知，改变电动机三相电源的相序，就能改变电动机的转向，常用的控制电路可采用倒顺开关以及按钮、接触器等电器元件实现。图88为两个按钮分别控制两个接触器来改变电动机相序，实现电动机可逆旋转的控制电路。图88（a）较为简单，按入正转起动按钮SB2、KM1线圈通电并自锁，接通正序电源，电动机正转。当要使电动机反转时，必须先按下停止按钮，使KM1断电，然后按下反转起动按钮SB2，实现电机的反转。在电路中，由于将KM1、KM2常闭辅助触点串接在对方线圈电路中，形成相互制约的控制，称为互锁或联锁控制。对于要求频繁实现正反转的电动机，可用图88（b）电路实现电动机控制，它是在图88（a）电路基础上将正反转起动按钮SB2与反转起动按钮SB3的常闭触点串接在对方常开触点电路中，利用按钮的常开、常闭触点的机械联接，在电路中互相制约的方法，称为机械互锁。这种具有电气、机械双重互锁的控制电路是常用、可靠的电动机可旋转控制电路，它既可实现正转停止反转停止的控制，又可实现正转反转停止的控制。二实验目的1掌握三相笼式异步机可逆