电机和拖动实验教案(本科学生用160919) (1)

1、电机拖动电力电子实验室-综合实验楼三楼326电机与拖动实验的基本要求和安全操作规程为保证同学们的人身安全及实验室设备安全，请同学们在实验开始前认真阅读实验基本要求和安全操作规程，同时预习好单相变压器实验。1. 实验以小组为单位进行，二人一小组。每班分单号、双号两个大组，每个实验做2周，单号组第一周先做实验，双号组下一周做实验，依次循环。2. 由于是强电实验且接线较复杂，一般尽量以一个动手能力较强的和一个动手能力较弱的为一组，互补学习。尽量避免两个女生一组。3. 实验报告在做完实验后一周内完成，各位同学按时交给本班学习委员，学习委员将全班实验报告收齐排好序后交实验室，如无故在完成本次实验两周内不

2、交本次实验报告者将按比例扣分，情节严重者停做实验。 电机及拖动基础是一门理论与实践紧密结合的工程技术课程，也是从事电气工程、自动化及其它相关专业技术人员应当具备的基本技能。电机及拖动实验则是培养电气工程领域技术人员的一个重要环节，为了按时保质保量完成电机及拖动实验，并确保实验时人身与设备的安全，应注意以下事项。一、 实验前的准备1 实验前应复习教材有关章节，认真研读实验指导书，了解实验的目的、原理、内容、方法与步骤。2 明确实验中要注意的问题，并按照实验项目准备记录抄表等。3 实验前应写好预习报告，经指导老师检查认为确实做好了实验前的准备，方可开始实验。认真做好实验前的准备工作，对于培养学生独

3、立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都很重要。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，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使用测取数据。3 依图接线接线布置力求简单明了，设备摆放位置适当，以便于接线，便于操作，便于读数为原则。接线原则是先串联主回路，后并联支路。从电源一极开始出发，经设备仪表，返回电源另一极。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、观察仪表复查接线，经老

4、师确认无误后才可接通电源，按一定规范起动电机，严密观察各仪表，发现异常，立即切断电源停机，报告老师。没有查清原因，不得重新开机。如一切正常，即可正式开始实验。5 测取数据、观察现象预习时对电机的实验方法及所测数据的大小做到心中有数。正式实验时，根据实验步骤逐次测取数据，记录观察到的现象。6 认真负责、有始有终实验完毕，须将数据交指导老师审阅。经指导老师认可后，才允许拆线并把实验所用组件、导线及仪器等物品整理好，并填写实验记录。三、 实验报告实验的最后阶段是实验总结，即对实验数据进行整理、绘制曲线和图表、分析实验现象、撰写实验报告。每位实验参与者都要独立完成一份实验报告，实验报告既是实验全部过程

5、的总结，也是今后撰写其它工程实验报告的基本训练和参考资料。实验报告要求要求简明扼要，字迹清楚，表格整洁，结论正确。实验报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时，不得随意修改实验数据和结果，不得用凑数据的方法向理论靠拢。而是用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象，找出引起较大误差的原因。实验报告的一般格式如下：1 实验名称、专业班级、学号、姓名、同组者姓名和实验时间。2 实验目的、原理、实验线路、实验设备（包括仪器仪表的型号、规格、铭牌数据及实验装置编号）。3 列出实验主要操作步骤（包括过程中观察到的某些现象及分析）。4 实验数据的整理、列表、计算、并列出计

6、算所用计算公式。5 按记录及计算的数据用适当大小的坐标纸画出曲线，并注明坐标轴所代表的物理量及单位。图纸尺寸不小于8cm8cm，分度应使图纸上任一点的坐标容易读取，且使所得曲线占满全幅坐标纸而不偏集于某一小块地方。曲线要用曲线尺或曲线板连成平滑曲线，不必强使曲线通过所有实验数据点，不在曲线上的点仍按实际数据标出，但应使曲线未经过的点大致均匀分布在曲线的两侧。在曲线的下方注明曲线名称，使阅读一目了然。6 根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果和理论是否符合。7 对实验中出现的某些现象、遇到的问题进行分析和讨论，写出心得体会，并对实验提出自己的建议和改进措施。8 实验报告中的线路图、曲线均必须

7、用铅笔绘制。实验报告与上述要求相差较大时，指导教师可退还学生，并指导学生重做。实验报告应在做下一个实验之前交给指导老师批阅，逾期不交者应停止参加下一个实验。四、 实验安全操作规程实验证明，人体触电时，通过的电流超过就有生命危险，超过则在极短的时间内就能致人于死地！电机实验中经常使用和电源，而人体的电阻在左右，实验中如有不慎，就可能发生触电和损坏仪器设备的严重事故。因此，在实验中切忌麻痹大意，必须严格遵守安全操作规程，以确保实验过程中的人身安全和设备安全。1 人体不能触及带电线路及电机的旋转部件。电源接通后，应培养单手操作的习惯，能用单手操作的尽量不用双手操作，以防双手触及线电压电路。2 接线和

8、拆线必须在切断主电源的情况下进行，拆线时先拆除与电源的连线。3 接通电源或起动电机时，应先招呼同组同学注意。合闸要切实合上，拉闸要彻底拉开，都要果断迅速，以免电弧烧坏开关。4 同时目光监视仪器和电机设备有无异常（设备发热、发出焦味、电机转动声音不正常、以及电源短路保险丝熔断发出响声等），发现异常现象应立即断开电源，保持现场，报告指导老师。没有查清异常原因，不得重新开机。5 注意仪器设备的规格、量程和操作流程。不了解性能和用法时，不得使用该设备，使用仪器不会就问，不要盲目操作。6 注意衣、巾、袖、发辫不被卷入电机旋转部分，不得用手强制电机起动或停转。不得乱动急停开关、实验室电源总开关。7 每次实

9、验开始前先检查分压器、调压器等可调设备是否放在零位置，是否有电压输出，实验结束后将其再放回零位置。8 每个实验台上均有一橘红色“急停”按钮，按下按钮会迅速切断所有实验台按钮（在正常情况下请不要按动此钮，以免影响实验的正常进行）。9 实验室内严禁吸烟、打闹、大声喧嚷、随地吐痰以及其它不文明行为。实验开始后，学生不得远离实验装置或做与实验无关的事。爱护设备，轻拿轻放，不在上面乱写乱画。单相变压器实验一、实验目的1掌握单相变压器的空载实验和短路实验方法，求取有关参数。2掌握负载实验方法，测取变压器的运行特性。二、实验原理（注：第一次实验给出实验原理及实验仪器格式，以后实验同学们自行完成，写在预习报告

10、的相应位置。）1.变压器具有电压变换的作用。两绕组中，匝数多的绕组工作电压高，称为高压绕组；匝数少的绕组工作电压低，称为低压绕组。变压器工作时，接电源的绕组称为一次绕组，接负载的绕组称为二次绕组。若以高压绕组为一次绕组，低压绕组为二次绕组，则变压器起降压作用；反之则起升压作用。2.空载实验或称开路实验，为了减小误差、测试方便及安全等原因，实验一般在低压侧进行，即将低压绕组作一次绕组，加上额定电压；高压绕组作二次绕组，输出端开路。空载实验测得的功率包括两部分：铁损耗和空载铜损耗。空载运行时，一次绕组间铜损耗很小；，二次绕组没有铜损耗。铁损耗远大于铜损耗，空载铜损耗可以忽略，可以近似认为空载实验测

11、得的功率等于铁损耗，即。3.短路实验一般在高压侧进行，即将高压绕组作为一次绕组，电压由零逐渐增加至电流等于额定电流为止；低压绕组作二次绕组，输出端短路。由于实验时二次侧短路，必然很小，远小于额定电压，因而铁损耗远小于正常运行的铁损耗。短路实验时铜损耗远大于这时的铁损耗，后者可忽略不计，即。4.变压器的绕组都具有内阻抗，即一次绕组电源电压不变，二次绕组电压也将随着负载电流的变化而变化。负载功率因数不变的条件下，变压器二次电压和负载电流的关系称为变压器的外特性。对于电阻性或电感性负载，随负载电流的增大减小。随变化的程度可用电压调整率来表示。它是标志变压器运行性能的主要指标，定义。三、实验仪器1TX

12、LN实验台；2单相变压器（TX053114）1台；3数字交流电流电压表（TX064360）1只；4灯泡负载（TX053328）1套；5低功率因数功率表（TX053124C）1只四、实验内容变压器参数额定功率 额定电压 额定电流1空载实验（教师演示）（1）实验在低压侧进行，按图1-1接好实验电路（交流电压表先接至高压侧）。（2）检查调压器是否在起始位置后，闭合电源箱总电源开关，再闭合调压器开关S。（3）缓慢调节调压器，同时密切观察数字电压表指示将变压器高压侧电压升至额定电压，记录下低压侧电压值、电流值和功率值填入表1-1中。（4）将调压器恢复到起始位置，断开开关S。图112短路实验（教师演示）（

13、1）实验在高压侧进行，按图1-2接好实验电路。（2）检查调压器是否在起始位置后，闭合电源箱总电源开关，再闭合调压器开关S。（3）非常缓慢调节调压器，同时密切观察数字电流表指示，直到电流达到额定值为止，记录下电压值和功率值填入表1-1中（假定实验时实验室温度为）。 （4）将调压器恢复到起始位置，断开开关S。图12表11实验名称电压加在电压电流功率其它空载低压侧短路高压侧3外特性实验图13（1）如图13接线。变压器低压侧接电源，高压侧接灯泡（共5只灯并联）。（2）检查调压器是否在起始位置（逆时针旋到底）后，闭合电源箱总电源开关，再闭合调压器开关S（调压器右下方黑色按钮，按下为闭合，按下O为断开）。

14、（3）检查灯泡开关都处于断开位置（向上）后，缓慢调节调压器使高压侧电压大约等于额定电压220V。（4）每次加开一只灯，记录数据于表1-2。（5）实验完毕后，先将灯泡都断开，再将调压器恢复到起始位置，断开开关S，最后断开实验台总电源开关。（6）拆除线路，将导线整理好放回抽屉中并填写好使用记录后方可离开实验室。表1-2开灯数（只）0123452200五、注意事项1每次实验开始先检查调压器，必须使其放置在零电压位置。2空载实验时，先把数字电压表接在高压侧，调电压时要密切观察数字电压表指示。3短路实验时，电压很低，要非常小心缓慢调节输出电压，同时密切观察数字电流表指示。短路实验应尽快进行，以免绕组发热

15、，电阻增加，影响实验的准确度。4读取功率表读数时，指针应与镜里像重合。六、实验报告要求1计算变比k、铁损耗PFe、励磁阻抗模、励磁电阻Rm、励磁电抗Xm，并求出、Rm、Xm折算到高压侧数值。2计算电路的铜损耗Pcu，短路阻抗模、励磁电阻Rs、励磁电抗Xs，阻抗电压标么值，并求出、Rs、折算为时的数值（假定实验时实验室温度为）。3由外特性实验数据用坐标纸画出作电阻负载时（）的曲线（有关曲线的详细绘制要求请参看前面的基本要求的相关内容）。求取电压调整率。（，为空载时电压值220V，为时电压值）4为什么要强调每次实验前都要把调压器旋钮放在起始位置？ 做短路实验时，电流表可否改接在功率表之后？为什么？

16、空载实验为什么一般在低压侧进行，而短路实验一般在高压侧进行？三相变压器实验一、实验目的1熟悉三相变压器极性鉴别。2熟悉三相变压器的联接方法。3掌握用实验方法确定变压器的联接组。二、实验内容三相变压器参数P1KVA 初级电压380/220V 次级电压124V/110V 联接输出电压215V图2-11变压器绕组极性验证（教师演示）找出变压器的三个高压绕组、和三个低压绕组、的引出端。（1）同极性端相连：如图21，连接，然后在间大约加左右电压。测填入下表2-1，验证是否成立。（2）异极性端相连：改连接，测，验证是否成立。表2-1（同极性）（异极性Y，y0联接组校核图2-2如图

17、2-2接线，原边大约加左右电压（电压表先接在UV上），用电压表测出线电压和以及与两点的电压，填入2-2表中。表2-2如测量结果符合-，说明该联接组为Y，y0。3Y，d11联接组校核图2-3如图2-3接线，原边大约加左右电压（电压表先接在UV上），用电压表测出线电压和以及与两点的电压，填入表2-3中。表2-3如测量结果符合（），说明该联接组为Y，d11。三、实验报告要求1Y，y6联接组校核设计（要求画出Y，y6联结组的实验电路，推导出校核公式）。2若接线错误，将某一低压绕组短路，会有什么后果？ 在Y，d11实验中，为什么连接正确时，电流表读数应等于零或近似等于零？三相异步电动机实验一、实验目的1

18、熟悉变频器的基本操作方法。2掌握三相异步电动机的变频调速方法。二、实验内容1变频器使用说明（1）变频器引出端子主电路 R S T 电源输入 三相220V或单相220VU V W 输出 变频三相220VPE 接地线控制电路5V 直流电源；FIN 频率设定11-正转/停止指令；12-反转/停止指令13-两种速度设定；14-四种速度设定G 控制端地外控使用01-输出信号；COM-输出端地 （2）操作盘A：显示器 四位LED显示内容：输出频率、设定频率、参数号、参数值、异常原因B：键盘：模式选择选择显示内容：监视、参数号、参数值：运行 ：停止：增大 ：减小（做参数选择、参数设定变更，按下不松可连续变化

19、）参数号状态下，3S不操作或键自动返回监视状态。（3）参数设定附四速表“13”-“G”“14”-“G”频率设定0（开路）0（开路）第0速频率1（短路）0（开路）第1速频率0（开路）1（短路）第2速频率1（短路）1（短路）第3速频率实验中使用参数号00：0速频率；01：1速频率02：2速频率；03：3速频率86：恢复出厂设定2.实验步骤图3-2（1）按图3-2接线，三掷开关、先均放到中间位置。（2）接通电源，开关放到最左边启动电机，顺时针旋转频率设定电位器（变频器面板上黑色旋钮），观察现象。（3）调整电位器使频率为30左右（变频器出厂设定电位器频率为0速频率）。（4）开关分别放到左、中、右，观察

20、现象。（5）放到中间使电机停转，将1号参数修改为40，2号参数修改为20。（6）放到左边或右边启动电机，分别放到左、中、右，观察现象。（7）86参数使用：按选择86参数，参数值，按，选择，切断电源，等显示完全消失后，接通电源，显示，再次切断电源，等显示消失后，接通电源，恢复。三、注意事项1变频器为日本松下变频器，单相或三相电源输入均为220V，故接线时先将一根接到三相电源的零线N上，另一根接到三相电源的任意一根火线L上，千万不可大意接到两根火线上，否则会损坏变频器！2变频器输出为220V，故电机连接，电机上所有接线都要插到底，保证接触良好，以防电机缺相运行。30号速度（参数）出厂默认为电位器设

21、定，不能通过参数设定更改。4注意衣、巾、袖、发辫不被卷入电机旋转部分。四、实验报告要求1实验中你观察到了哪些现象？分析为什么会出现这些现象？2为什么异步电机的变频调速在工农业生产中得到了广泛应用？三相同步发电机实验一、实验目的1掌握三相同步发电机空载、短路特性的测试方法。2掌握三相同步发电机测取稳态参数的方法。二、实验电路三、实验内容1空载实验（1）时，起动原动机。（2）逐渐增大，直到，同时测取，数据记录在表4-1中。（3）空载实验结束后，先将励磁电流减小到，然后再停止原动机。表4-130609012015018019020021022023024002短路实验（1）将发电机短路。（2）时，起

22、动原动机。逐渐增大，直到，同时测取，数据记录在表4-2中。（3）短路实验结束后，先将励磁电流减小到，然后再停止原动机。表4-2000.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0 四、实验报告要求1根据实验数据做三相交流发电机的空载特性曲线和短路特性曲线。2回答问题：做短路实验时启动电机之前可否先加入励磁电流？为什么？短路实验与的关系如何？通过分析空载特性曲线，磁路饱和度太高或太低会出现什么问题？直流发电机实验一、实验目的1熟悉自励发电机的建压过程。2掌握用实验方法测取直流发电机的外特性。二、实验电路三、实验内容1它励发电机外特性（1）按图接线，先启动原动机，再闭合励磁电源开关。（

23、2）调节励磁电流，使空载时发电机电枢电压。记录下此时的励磁电流值。（3）逐次加开灯，测取U和I，记录数据于表5-1中。 表5-1 开灯数（只）0123456U（V）260I（A）02自励发电机外特性（1）关闭总电源开关后，将接线改为自励方式（即将原来接到励磁电源A、B上的接线对应改接到发电机电枢两端A、B上）。（2）改接后启动原动机，若此时发电机电枢电压远大于剩磁电压，说明满足自励条件。若发电机电枢电压小于剩磁电压，说明励磁电流产生的磁场与剩磁磁场方向相反，只需将电机励磁的两个插头对调即可。（3）调节励磁电流，使空载时发电机电枢电压。记录下此时的励磁电流值。（4）逐次加开灯，测取U和I，记录数据于表5-3中。 表5-3 开灯数（只）0123456U（V）260I（A）0四、实验报告要求1在同一坐标轴上作出他励和自励外特性曲线。2当发电机不能自励时可能有哪些原因？应如何处理？比较自励、它励发电机外特性，分析原因？实验六 直流电动机实验一、实验目的1熟悉直流电动机的启动方法和改变转向的方法。2掌握用实验方法测取直流电动机的机械特性。3掌握直流电动机改变电枢电压调速和改