电机及其拖动基础实验指导书2011

1、电机与拖动基础实验指导书2011年9月电机与拖动基础实验(序言电机与拖动基础是一门实践性很强的课程,当你学习了电机与拖动基础的理论知识后,必须通过一定数量的实验和实践,才能更清楚地掌握电机与拖动基础的组成和本质。在本课程中列出了两个典型实验:实验一、直流电动机各种运转状态时的机械特性测定。实验二、交流异步电动机各种运转状态时的机械特性测定。本课程实验是综合性很强的大型实验,涉及的知识面广,实验时环节多,须多人协同进行。为了提高工作效率和实验效果,建议按以下方式进行。一、预习在实验前做好预习工作,是保证实验顺利进行的必要步骤,也是培养学生独立工作能力,提高实验质量与效率的重要环节。要求做到:1.

2、实验前应复习有关课程的章节,熟悉有关理论知识。2.认真阅读实验指导书及有关实验装置的介绍,了解实验目的、内容、要求、方法和系统的工作原理,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物进行预习(如所用仪器设备、机组的名牌。3.画出实验线路图,明确接线方式,拟出实验步骤,列出实验时所需记录的数据表格。4.实验分组进行,每组34人,每人都必须预习,实验前可每人或每组写一份预习报告。各小组在实验前应认真讨论一次,确定组长,合理分工,预测实验结果及大致趋势,做到心中有数。二、实验进行过程每个人在整个实验过程中必须严肃认真,集中精力,准时完成实验。1.预习检查,严格把关实验开始前,由指导教师检查

3、实验预习质量(包括对本次实验的理解、认识及预习报告。当确定已做好了实验前的准备工作方可开始实验。如发现未预习者,应拒绝其实验。2.分工配合,协调工作每次实验以小组为单位进行,组长负责实验的安排,可分工进行系统接线、起动操作、调节负载,测量转速及其它物理量、数据记录等工作。在实验过程中务求人人动手,个个主动,分工配合,协调操作,做到实验内容完整、数据记录正确。3.按图接线,力求简明。1根据拟定的实验线路及选用的仪表设备,按图接线,力求简单明了。接线原则是先串联,后并联,即由电源开始先连接主要的串联电路,例如单相或直流电路,从一极出发,经过主要线路的各仪表、设备,最后返回到另一极。串联电路接好后再

4、把并联支路逐段并上。导线的长短要合适,不宜过长或过短,每个接线柱上的接线不要超过两根。接线要牢,不能松动,这样可以减少实验时的故障。4.确保安全,检查无误为了确保安全,线路接好后应互相检查或请指导老师检查,确认无误后方可合闸通电。5.按照计划,操作测试按实验步骤由简到繁逐步进行操作测试。实验中要严格操作规程和注意事项,仔细观察实验中的现象,认真做好数据测试工作,并结合理论分析与预测趋势相比较,判断数据的合理性。6.认真负责,完成实验实验完毕,应将记录数据交指导教师检查,经指导教师认可后才允许拆线、整理现场,并将导线分类整理,仪表、工具物归原处。三、实验报告实验报告是实验工作的总结及成果,通过书

5、写实验报告,可以进一步培养学生的分析能力和工作能力。因此必须独立书写,每人一份。应对实验数据及实验中观察和发现的问题,进行整理讨论,分析研究,得出结论,写出心得体会,以便积累一定的实际经验。编写实验报告应持严肃认真的科学态度,要求简明扼要,条理清楚,字迹端正,图表整洁,分析认真,结论明确。实验报告应包括以下几个方面内容:1.试验名称,专业班级,组别,姓名,同组同学姓名,实验日期。2.实验用机组,主要仪器、仪表设备的型号、规格。3.实验目的要求。4.实验所用线路图5.实验项目,实验步骤,实验结果。6.整理实验数据,注明实验条件。7.画出实验所得曲线或记录波形。8.分析实验中遇到的问题,总结实验心

6、得体会。2四、实验注意事项为了按时顺利完成实验,确保实验时人身及设备安全,养成良好的用电习惯,应严格遵守实验室的安全操作规程,并注意下列事项:1.人体不可接触带电线路。2.电源必须经过开关接入设备;接线或拆线均需在断开电源的情况下进行。3.合闸时应招呼同组同学注意,如发现问题应立即切断电源,保持现场,协助教师查清楚原因后方能继续进行实验。4.使用仪器、仪表时,要注意看清楚量程范围,以防损害仪器、仪表,保证测量数据的正确性。5.不要乱动与本实验无关的仪器、设备。本实验指导书经过自动化系01级学生试用,作了细小修改,可能还有不合理的地方,请学生和实验指导老师继续提出宝贵意见。编修:倪国宗运动控制实

7、验中心3试验一直流电动机运行状态机械特性的测定一、实验目的1. 了解直流电动机不同运行状态时的机械特性。2. 掌握直流电动机机械特性的测定方法。二、实验系统组成及工作原理图1-1所示是直流电动机运行状态测定的实验线路图。 图1-1直流他励电动机机械特性测定接线图直流电动机的机械特性n=f(T在忽略空载机械损耗的情况下,可近似地认为,电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩,即:T=C TI a,对他励直流电动机在磁通不变情况下又可将n=f(I a曲线表示为其机械特性,因为二者只相差常数C T,为了要得到在一定电枢电压和励磁情况下电动机的机械特性,必须在电动机轴上施加一个可变负载,以便得到不同负

8、载下电动机的电磁转矩和转速的关系,从而获得机械特性。获得电动机在电动状态的机械特性,在电动机轴上施加负载的形式是多种多样的,然而要同时获得反接,发电和能耗状态的机械特性,其最可行的方法4是采用一台直流电机作为负载(图中G是作为负载用的直流并励发电机,利用其工作在不同的运转状态,测量出被试电动机(图中M是被试电动机在不同运转状态的机械特性。三、实验设备及仪器1.MCL-II系列电机电力电子及电气传动教学实验台主控制屏2.直流电动机-直流发电机-测速发电机组实验机组参数:直流电动机M:100W,220V,0.55A,1600r/min直流发电机G:185W, 220V, 1.1A, 1600r/m

9、in测速发电机:CFY-1型,2400r/min,48+/-10%V(或光电测速3.三相可调电阻900(MEL-034.三相可调电阻90(MEL-045.波形测试及开关板(MEL-056.直流电压、电流、毫安表(MEL-067.电机起动箱(MEL-09四、实验内容1.电动及回馈制动机械特性测定。2.电动及倒拉反转机械特性测定。五、实验方法(一 电动及回馈制动机械特性测定1.实验接线如图1-1M为直流并励电动机(接成他励方式,P N=100W,U N=220V,I N=0.5A, n N=1420r/min励磁电压U fN=220V, 励磁电流I fN=0.1AG为直流并励发电机(接成他励方式,

10、P N=185W,U N=220V,I N=1.1A,n n=1600r/min励磁电压U fN=220V,励磁电流I fN=0.11AV1为直流电压表,为220V可调直流稳压电源自带。V2为直流电压表,量程为300V(MEL-06mA1为直流电流表,为220V直流电机励磁电源自带。A1为直流电流安培表,为220V可调直流稳压电源自带。mA2为直流电流表,量程为200mA(MEL-06A2为直流电流安培表,量程为2A(MEL-06R mf选用3000电阻(MEL-09R m选用180电阻(MEL-04R gf选用1800电阻(MEL-03R g选用2250电阻(MEL-03S1,S2为双刀双开

11、关(MEL-052.开关、电阻等的设置在开启电源前,应该先检查开关、电阻等的设置。(1 开关S1合向“1”端,S2合向“2”端。(2 电阻R mf放至最小值。电阻R m、R gf、R g放至最大值。(3 直流电机励磁电源开关和220V可调直流稳压电源开关必须放在断开位置。3.实验步骤(1 先合总电源开关,再合直流电机励磁电源开关和220V可调直流稳压电源开关,使直流电动机M起动运转,调节直流稳压电源,使V1读数为U=220V,调节R m阻值至零。(2 分别调节直流电动机M的磁场调节电阻R mf,使I mf=100mA,调节发电机G的磁场调节电阻R gf,使I gf=110mA,调节负载电阻R

12、g(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,再调节相并联的900电阻旋钮,使直流电机的转速n=1420r/min,I a=I N=0.5A,记录此值。(3 保持电动机的U=U N=220V,I mf=100mA不变,改变R g及R gf阻值,测取M在额定负载至空载范围内的n、I a,可取56组数据填入表1-1中。表1-1 U N=220V,I mf=Ia(An(r/min(4 拆掉开关S2的短接线,调节R gf,使发电机G的空载电压达到最大(不超过220V,并且极性与电动机M电枢电压极性相同。(5 保持电动机的U=U N=220V, I mf=100mA不变将开关S2合向

13、“1”端,调节R g阻值至零(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R gf阻值使其逐步增加,电动机M的转速升高,当A1表的电流值为零时,此时电动机的转速为理想空载转速n0,继续增加R gf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-I N,(实验中应注意电动机转速不要超过1800r/min。测取电动机M的n、I a,可取56组数据填入表1-2中。表1-2 U N=220V,I mf=Ia(An(r/min因为T=C mI a,而C m为常数,则TI a,为了简单起见,只要求出n=f(I d特性。电动机回馈制动机械特性如图1-2所示 图1-2 直流他励

14、电动机电动运行及回馈制动机械特性(二 电动及倒拉反转机械特性测定1.开关、电阻等的设置断开电源,对实验线路1-1进行如下改动:(1直流电动机M的磁场调节电阻R mf选用3000电阻(MEL-09,R m选用900电阻(MEL-03。发电机G的磁场调节电阻R gf不用,负载电阻R g选用2250电阻(MEL-03。(2开关S1合向“1”端,S2合向“2”端(短接线拆掉。把发电机G的电 枢接线对调。(3在没有合上电源开关前,电机M的磁场调节电阻R mf置于最小值,R m 置于300左右,负载电阻R g置于最大值。2.实验步骤(1先合总电源开关,再合直流电机励磁电源开关和220V可调直流稳压电源开关

15、,使直流电动机M起动运转,测量发电机G的空载电压是否和直流稳压电源极性相反,若极性相反可把S2合向“1”端。(2调节直流电动机M的电阻R m为900左右,调节直流稳压电源为U=220V,调节M的磁场调节电阻R mf使I mf=100mA,保持以上值不变,逐渐减小负载电阻R g阻值,电机减速直至为零,继续减小R g阻值,此时电动机工作于转速反向的反接制动状态运行(第四象限。(3再继续减小R g阻值(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,再调节相并联900电阻旋钮,使直流电动机M的电流接近I N,测取电动机M在第一、第四象限的n、I a,可取56组数据填入表1-3中。表1-

16、3 R m=900, U N=220V, I mf=Ia(An(r/min电动及倒拉反转机械特性如图1-3所示。 图1-3直流他励电动机电动及倒拉反转机械特性六、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,防止因电阻过小产生过电流而烧毁熔断丝。七、实验报告根据实验数据绘出电动机运行在第一、第二、第四象限的机械特性。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M从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变,电磁转矩的方向是否改变?为什么?(3 M,G实验机组,直流电动机M从第一象限运行到第四象限,转子旋转方向变了,而电磁转矩的方向不变?为

17、什么?作为负载的发电机G,从第一象限到第四象限其电磁转矩的方向是否改变?为什么?实验二、单相变压器实验一、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。 二、实验系统组成及工作原理 三、实验设备及仪器1. MCL-II 系列电机电力电子及电气传动教学实验台主控制屏2. 功率及功率因数表(MEL-203. 三相可调电阻900(MEL-034. 三相可调电阻90(MEL-045. 波形测试及开关板(MEL-056. 三相可调电抗(MEL-08 四、实验内容 1. 空载实验测取空载特性 00(U f I =。 2. 短路实验测取短路特性(k k P f

18、I =,(k k U f I =。 五、实验方法 (一空载实验 1.实验接线如图2-1 图2-1 变压器空载实验接线图变压器T 选用 MEL-01三相组式变压器中的一只或单相变压器,实验时,变压器低压线圈2U1,2U2接电源,高压线圈1U1,1U2开路。流线圈和电压线圈的同名端,不要接错。 2.实验步骤a.在三相交流电源断开的条件下,将调压器旋钮逆时针方向旋转到底,并合理选择各仪表的量程。变压器T 额定容量P N =77W ,U 1N /U 2N =220V/55V ,I 1N /I 2N =0.35/1.4A 。 b.合总电源开关,接通三相交流电源,顺时针方向调节调压器旋钮,使变压器空载电压

19、U 0=1.2U N 。c.然后,逐次降低电源电压,在1.20.5U N 范围内;测取变压器的U 0、I 0、P 0,可取67组数据填入表2-1中,其中U=U N 的点必须测 ,并在该点附近测量的点应密些。为了计算变压器的变化,在U N 以下测取原方电压的同时测取副方电压,填入表2-1中。d.数据测量结束以后,断开三相电源开关,以便为下次实验作好准备。表2-1U 0(V I 0(A 0(Wp 1112U U U 计算2cos 1 23 4 5 6 7(二短路实验 1. 实验接线如图2-2 图2-2 变压器短路实验接线图实验时,变压器T 的高压线圈1U1,1U2接电源,低压线圈2U1,2U2直接

20、短路。载实验。 2.实验步骤:a. 在三相交流电源断开的条件下,将调压器旋钮逆时针方向旋转到底,使输出电压为零。b. 合总电源开关,接通三相交流电源,顺时针方向调节调压器旋钮,逐步加输入电压,使短路电流等于电压1.1I N 为止。在0.51.1I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K ,可取67组数据填入表2-2中。其中I=I K 的点必须测。并记录实验时周围的环境温度 。表2-2 环境温度= U K (V I (A (Wk p1112U U U 计算2cos 1 2 3 4 5 6 7六、实验注意事项1. 在变压器实验中,应该注意电压表、电流表、功率表的合理布置。2. 短路实验中

21、,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 。11122122/U U U U K U U =2. 绘出空载特性曲线和计算激磁参数。(1绘出空载特性曲线(cos ,(,(000000U f I f P I f U =式中:0000cos P U I =(2计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于U 0=U N 时的I 0和P 0值,并由下式计算出激磁参数om P r I = 0m 0Z U I =m X = 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U K =f

22、 (I K 、P K =f (I K 、cos K=f (I K (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U K 和P K 值,并由下式计算出实验环境温度为(短路参数KKK I U Z =' 2'KKK I P r ='''KK K r Z X =折算到低压方'2'2'2KK KK KK Z Z K r r K X X K=由于短路电阻r k 随温度变化,算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度为75时的阻值。234.57575234.5K k C r r +°+= 75k C Z &

23、#176;= 式中:234.5为铜导线的常数;若为铝导线,其常数为228。阻抗电压007575100%100%100%N K CK N N K C Kr NN KKX NI Z U U I r U U I X U U =×=×=×K N I I =时的短路损耗275KN N k C P I r °=4. 利用空载和短路测定的数据,画出被试变压器折算到低压边的T 型等效电路。电机与拖动基础实验指导书 实验三 三相异步电动机各种运转状态时机械特性测定 一、实验目的 1了解三相绕线式异步电动机在各种运转状态时的机械特性。 2掌握异步电动机机械特性的测定方法。

24、二、实验系统组成及工作原理 图 3-1 所示是三相绕线式异步电动机各种运转状态时的实验线路图。 图 3-1 三相绕线式异步电动机机械特性测定接线图 15 电机与拖动基础实验指导书 三、实验设备及仪器 1. MCL-II 系列电机电力电子及电气传动教学实验台主控制屏 2. 三相绕线式异步电动机直流发电机测速发电机组 实验机组参数：三相绕线式异步电动机 M：100W，200V，0.5A，1420 r/min 直流电动机：185W, 220V, 1.1A, 1600r/min （即本实验中代号为 G，当作发电机用，作为负载） 3.三相可调电阻 900（MEL-03） 4.三相可调电阻 90（MEL-

25、04） 5.波形测试及开关板(MEL-05 6.直流电压、电流、毫安表（MEL-06） 7.电机起动箱（MEL-09） 四、实验内容 1.测定三相绕线式异步电动机在电动状态下机械特性。 2.测定三相绕线式异步电动机在回馈制动状态下机械特性。 五、实验方法 （一）测定三相绕线式异步电动机在电动状态下机械特性 1.实验接线如图 3-1，M 为三相绕线式异步电动机，Y 接法。G 为直流并励发电 机（接成他励方式） 1、A1、W1、W2 为交流电压表、电流表、功率表，V2、 ，V 、 A2、mA 分别为直流电流电压、电流、安表，在（MEL-06）上。 Rg 选用 675电阻（MEL-03） 。 Rs

26、选用三组 90电阻（MEL-04） 。 Rgf 选用 3000电阻（MEL-09） 。 S1 为双刀双开关(MEL-05。 2.开关、电阻等的设置 在开启电源前，应该先检查开关、电阻等的设置。 （1） 开关 S1 合向“2”端。 （2） V2 的量程为 300V 档， 的量程为 200mA 档， 2 的量程为 2A 档。 mA A （3） 电阻 Rs 调至零。电阻 Rgf、Rg 放至最大值。 （4） 直流电机励磁电源开关和 220V 可调直流稳压电源开关必须放在断 开位置。并且将直流稳压电源调节旋钮调到零。 16 电机与拖动基础实验指导书 3.实验步骤： （1）合总电源开关，接通三相交流电源，调节三相交流电压为 200V（注 意观察电动机转向是否符合要求，并在以后的实验中保持不变） 。 （2）再合直流电机励磁电源开关，调节直流电动机 G 的磁场调节电阻 Rgf, 使 Igf=95mA 并保持不变。合 220V 可调直流稳压电源开关和复位开关，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 开关的“1”端的电枢 电源相反。在 Rg 为最大值的条件下，将 S1 开关合向“1”端。 （3）调节直流稳压电源，