电机实验指导

1、实验一 他励直流发电机一实验目的掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。二预习要点1什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取。2做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？三实验项目他励发电机（1）空载特性：保持n=nN，使I=0，测取Uo=f(If)。（2）外特性：保持n=nN，使If =IfN，测取U=f(I)。（3）调节特性：保持n=nN，使U=UN，测取If =f(I)。四实验设备及仪器1实验台主控制屏2电机导轨（NMEL-14C）3直流电机仪表、电源（NMEL-18）（位于实验台主控制

2、屏的下部）4电机起动箱（NMEL-09）5直流电压、毫安、安培表6旋转指示灯及开关板（NMEL-05C）7三相可调电阻1800（NMEL-03）8转速、转矩、功率测量（NMEL-13C）9直流电动机M0310直流发电机M01五实验说明及操作步骤1他励发电机。按图1-3接线G：直流发电机M01，PN=100W，UN=200V，IN=0.5A，NN=1600r/minM：直流电动机M03，按他励接法S1、S2：双刀双掷开关，位于NMEL-05CR1：电枢调节电阻100/1.22A，位于NMEL-09。Rf1：磁场调节电阻3000/200mA，位于NMEL-09。Rf2：磁场调节变阻器，采用NMEL

3、-03最上端900变阻器，并采用分压器接法。R2：发电机负载电阻，采用NMEL-03中间端和下端变阻器，采用串并联接法，阻值为2250（900与900电阻串联加上900与900并联）。调节时先调节串联部分，当负载电流大于0.4A时用并联部分，并将串联部分阻值调到最小并用导线短接以避免烧毁熔断器。mA1、A1：分别为毫安表和电流表，位于直流电源(NMEL-18)上。U1、U2：分别为可调直流稳压电源和电机励磁电源(NMEL-18)。V2、mA2、A2：分别为直流电压表（量程为300V档），直流毫安表（量程为200mA档），直流安倍表（量程为2A档）（1）空载特性a打开发电机负载开关S2，合上励磁

4、电源开关S1，接通直流电机励磁电源，调节Rf2，使直流发电机励磁电压最小，mA2读数最小。此时，注意选择各仪表的量程。b调节电动机电枢调节电阻R1至最大，磁场调节电阻Rf1至最小，起动可调直流稳压电源（先合上对应的船形开关，再按下复位按钮，此时，绿色工作发光二极管亮，表明直流电压已正常建立），使电机旋转。b从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可先停机，将电枢或励磁两端接线对调，重新起动，则电机转向应符合正向旋转的要求。d调节电动机电枢电阻R1至最小值，可调直流稳压电源调至220V，再调节电动机磁场电阻Rf1，使电动机（发电机）转速达到1600r/min（额定值），并在以后整个实验过程中

5、始终保持此额定转速不变。e调节发电机磁场电阻Rf2，使发电机空载电压达V0=1.2UN（240V）为止。f在保持电机额定转速（1600r/min）条件下，从UO=1.2UN开始，单方向调节分压器电阻Rf2，使发电机励磁电流逐次减小，直至If2=o。每次测取发电机的空载电压UO和励磁电流If2,只取7-8组数据，填入表1-2中，其中UO=UN和If2=O两点必测，并在UO=UN附近测点应较密。表1-2 n=nN=1600r/minUO（V）If2（A）（2）外特性a在空载实验后，把发电机负载电阻R2调到最大值（把NMEL-03中间和下端的变阻器逆时针旋转到底），合上负载开关S2。b同时调节电动机

6、磁场调节电阻Rf1，发电机磁场调节电阻Rf2和负载电阻R2，使发电机的n=nN,U=UN（200V），I=IN（0.5A），该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流If2N= A.c在保持n=nN和If2=If2N不变的条件下，逐渐增加负载电阻，即减少发电机负载电流，在额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流I，直到空载（断开开关S2），共取6-7组数据，填入表1-3中。其中额定和空载两点必测。表1-3 n=nN=1600r/min If2=If2NU（V）I（A）（3）调整特性a断开发电机负载开关S2，调节发电机磁场电阻Rf2，使发电机空载电压达额定值（UN=20

7、0V）b在保持发电机n=nN条件下，合上负载开关S2，调节负载电阻R2，逐次增加发电机输出电流I，同时相应调节发电机励磁电流If2，使发电机端电压保持额定值U=UN，从发电机的空载至额定负载范围内每次测取发电机的输出电流I和励磁电流If2，共取5-6组数据填入表1-4中。表1-4 n=nN=1600r/min,U=UN=200VI（A）If2（A） 六注意事项1起动直流电动机时，先把R1调到最大，Rf2 调到最小，起动完毕后，再把R1调到最小。2做外特性时，当电流超过0.4安时，R2中串联的电阻必须调至零，以免损坏。 七实验报告1根据空载实验数据，作出空载特性曲线，由空载特性曲线计算出被试电机

8、的饱和系数和剩磁电压的百分数。2在同一张座标上绘出他励发电机的外特性曲线。算出电压变化率：U=´100%并分析差异的原因。3绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，为什么负载增加时，要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。 八思考题在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN，应如何调节？实验二 直流并励电动机一实验目的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。二预习要点1什么是直流电动机的工作特性和机械特性？2直流电动机调速原理是什么？三实验项目1工作特性和机

9、械特性保持U=UN 和If =IfN 不变，测取n、T2、n=f(Ia)及n=f(T2)。2调速特性（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，R1 =0，测取n=f(If)。（3）观察能耗制动过程四实验设备及仪器1实验台主控制屏2电机导轨（NMEL-14C）3直流电机仪表、电源（NMEL-18）（位于实验台主控制屏的下部）4电机起动箱（NMEL-09）5直流电压、毫安、安培表6旋转指示灯及开关板（NMEL-05C）7三相可调电阻1800（NMEL-03）8转速、转矩、功率产量（NMEL-13C

10、）9直流电动机M0310直流发电机M01（作校正直流测功机）。五实验方法1并励电动机的工作特性和机械特性。实验线路如图1-6所示G：直流发电机M01，PN=100W，UN=200V，IN=0.5A，NN=1600r/minM：直流电动机M03，按他励接法S1：双刀双掷开关，位于NMEL-05CR1：电枢调节电阻100/1.22A，位于NMEL-09。Rf1：磁场调节电阻3000/200mA，位于NMEL-09。Rf2：磁场调节变阻器，采用NMEL-03最上端900变阻器，并采用分压器接法。R2：发电机负载电阻，采用NMEL-03中间端和下端变阻器，采用串并联接法，阻值为2250（900与900

11、电阻串联加上900与900并联）。调节时先调节串联部分，当负载电流大于0.4A时用并联部分，并将串联部分阻值调到最小并用导线短接以避免烧毁熔断器。mA1、A1：分别为毫安表和电流表，位于直流电源(NMEL-18)上。U1、U2：分别为可调直流稳压电源和电机励磁电源(NMEL-18)。V2、mA2、A2：分别为直流电压表（量程为300V档），直流毫安表（量程为200mA档），直流安倍表（量程为2A档）a将R1调至最大，Rf1调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档。打开船形开关，按实验一方法起动直流电源，使电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。b直流电机

12、正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，合上开关S1，调节直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻Rf2和发电机负载电阻R2（保持发电机的励磁电流不变，使mA2=130mA），使电动机达到额定值：U=UN=220V，I1=IN，n=nN=1600r/min，此时直流电机的励磁电流If=IfN（额定励磁电流）。c保持U=UN，If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即调节发电机负载电阻R2，测取电动机电枢电流I1、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表1-8中。表1-8 U=UN=220V If=IfN= A Ka= 实验数据Ia（A）n（r/min）T2（N.m）计算数

13、据P2（w）P1（w）（%）n（%）2调速特性（1）改变电枢端电压的调速a按上述方法起动直流电机后，将电阻R1调至零，并同时调节负载R2，电枢电压和磁场调节电阻Rf，使电机的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，记录此时的T2= N.mb保持T2不变，If=IfN不变，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，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7-8组数据填入表1-9中。表1-9 If=IfN= A,T2= N.mUa（V）n（r/min）Ia（A）（2）改变励磁电流的调速a直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻Rf调至零，调节可调直流电

14、源的输出为220V及发电机负载，使电动机的U=UN，Ia=0.5IN，记录此时的T2= N.mb保持T2和U=UN不变，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia，共取7-8组数据填写入表1-10中。表1-10 U=UN=220V，T2= N.mn（r/min）If（A）Ia（A）（3）能耗制动按图1一7接线U1：可调直流稳压电源R1、Rf：直流电机电枢调节电阻和磁场调节电阻（NMEL-09）RL：采用NMEL-03中两只900电阻并联。S：双刀双掷开关（NMEL-05CC）a将开关S合向“1”端，R1调至最大，Rf调至最小，起动直流电机。b运行正常后，从电机

15、电枢的一端拨出一根导线，使电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。c重复起动电动机，待运转正常后，把S合向“2”端记录停机时间。d选择不同RL阻值，观察对停机时间的影响。六实验报告1由表1-8计算出 P2和，并绘出n、T2、=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线。电动机输出功率P2=0.105nT2式中输出转矩T2 的单位为N·m，转速n的单位为rmin。电动机输入功率P1=UI电动机效率=×100电动机输入电流I =Ia +IfN由工作特性求出转速变化率：n= ×1002绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢

16、电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。3能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？七思考题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？2当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低？3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？4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“飞速”？为什么？实验三 单相变压器一实验目的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。二预习要点1变压器的

17、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。 三实验项目1空载实验 测取空载特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。2短路实验 测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(I)。3负载实验(1)纯电阻负载保持U1=U1N，=1的条件下，测取U2=f(I2)。(2)阻感性负载保持U1=U1N，=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。 四实验设备及仪器1电机教学实验台主控制屏2功率及功率因数表3三相组式变压器4三相可调电阻900（NMEL-03）5旋转指示灯及开关板（NMEL-05C）

18、6三相可调电抗（NMEL-08A）五实验方法1空载实验实验线路如图2-1变压器T选用NMEL-25三相组式变压器中的一只或单独的组式变压器。实验时，变压器低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈1U1、1U2开路。A、V1、V2分别为交流电流表、交流电压表。W为功率表，接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。a在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。b合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN。c然后，逐次降低电源电压，在1.20.5UN的范围内；测取变压器的U0、I0、P0，共取67

19、组数据，记录于表2-1中。其中U=UN的点必须测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在UN以下测取原方电压的同时测取副方电压，填入表2-1中。e测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。表2-1序 号实 验 数 据计算数据U0（V）I0（A）PO（W）U1U1。1U212345672短路实验实验线路如图2-2。（每次改接线路时，都要关断电源）实验时，变压器T的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。A、V、W分别为交流电流表、电压表、功率表，选择方法同空载实验。a断开三相交流电源，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底，即使输出电压为零。b合上交流电源绿色“闭合”开关，接通交流电源，

20、逐次增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN为止。在0.51.1IN范围内测取变压器的UK、IK、PK，共取67组数据记录于表2-2中，其中I=IK的点必测。并记录实验时周围环境温度（）。表2-2 室温= 序 号实 验 数 据计算数据U（V）I（A）P（W）1234563负载实验实验线路如图2-3所示。变压器T低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1和S2，接到负载电阻RL和电抗XL上。RL选用NMEL-03的两只900电阻相串联，XL选用NMEL-08A。开关S1、S2采用NMEL-05的双刀双掷开关，电压表、电流表、功率表（含功率因数表）的选择同空载实验。（1）纯电阻负载a未上主电源前，将调压

21、器调节旋钮逆时针调到底，S1、S2断开，负载电阻值调到最大。b合上交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN=55Vc在保持U1=UN的条件下，合下开关S1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻RL的值，从空载到额定负载范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。d测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据67组，记录于表3-3中。表3-3 =1 U1=UN=55V序 号1234567U2（V）I2（A）（2）阻感性负载（=0.8）（选做）a用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载，S1、S2打开，电阻及电抗器调至最大，即将变阻器旋钮和调压器旋钮，逆时针调到底。b合上交

22、流电源，调节电源输出使U1=U1Nc合上S1、S2，在保持U1=U1N及=0.8条件下，逐渐增加负载，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U2和I2，共测取数据6-7组记录于表3-4中，其中I2=0和I2=I2N两点必测。表3-4 =0.8 U1=U1N=55V序 号1234567U2（V）I2（A）六注意事项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。2短路实验操作要快，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的原、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。K=U1u1.1U2U2u1.2u22绘出空载特性曲线和计算激磁参

23、数(1)绘出空载特性曲线UO=f(IO)，PO=f(UO)，=f(UO)。式中：(2)计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于Uo=UN时的IO和PO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)、=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（OC）短路参数。折算到低压方 ,由于短路电阻rK随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75OC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。阻抗电压IK = I

24、N时的短路损耗4利用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“”型等效电路。 5变压器的电压变化率U (1)绘出=1和=0.8两条外特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率U (2)根据实验求出的参数，算出I2=I2N、=1和I2=I2N、=0.8时的电压变化率U。 U = ( UKrcosj2 + UKx sinj2 ) 将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。 6绘出被试变压器的效率特性曲线 (1)用间接法算出=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表2-5中。 表2-5 cosj2 = 0.8 Po = W PKN = W

25、I2*(A)P2(W)h0.20.40.60.81.01.2 式中：IPN = P2（W）； PKN为变压器IK=IN时的短路损耗（W）； Po为变压器Uo=UN时的空载损耗（W）。 (2)由计算数据绘出变压器的效率曲线=f(I)。 (3)计算被试变压器=max时的负载系数m =。实验四、 三相鼠笼异步电动机的工作特性一实验目的1掌握三相异步电机的空载和负载试验的方法。2用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。3测定三相笼型异步电动机的参数。二预习要点1异步电动机的工作特性指哪些特性？2异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的特理意义是什么？3工作特性和参数的测定方法。三实验项目1测量定子

26、绕组的冷态电阻。2判定定子绕组的首未端。3空载试验。4负载试验。四实验设备及仪器1实验台主控制屏2电机导轨及校正直流发电机M013交流电压表、电流表、功率、功率因数表4直流电压、毫安、安培表5直流电机仪表、电源（NMEL-18）6三相可调电阻器900（NMEL-03）7旋转指示灯及开关板（NMEL-05C）8电机起动箱（NMEL-09）9三相鼠笼式异步电动机M04五实验方法及步骤1测量定子绕组的冷态直流电阻。准备：将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁芯的温度。当所测温度与冷动介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻

27、。（1）伏安法测量线路如图3-1。S1，S2：双刀双掷和单刀双掷开关，位于NMEL-05C。R：四只900电阻相串联（NMEL-03）。A、V：直流毫安表和直流电压表量程的选择：测量时，通过的测量电流约为电机额定电流的10%，即为50mA，因而直流毫安表的量程用200mA档。三相笼型异步电动机定子一相绕组的电阻约为50欧姆，因而当流过的电流为50mA时三端电压约为2.5伏，所以直流电压表量程用20V档，实验开始前，合上开关S1，断开开关S2，调节电阻R至最大（3600）。分别合上绿色“闭合”按钮开关和220V直流可调电源的船形开关，按下复位按钮，调节直流可调电源及可调电阻R，使试验电机电流不超

28、过电机额定电流的10%，以防止因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电流值，再接通开关S2读取电压值。读完后，先打开开关S2，再打开开关S1。调节R使A表分别为50mA，40mA，30mA测取三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻值，记录于表3-1中。表3-1 室温 0C绕组I绕组II绕组IIII（mA）U（V）R（）注意事项：（1）在测量时，电动机的转须静止不动。（2）测量通电时间不应超过1分钟。2判定定子绕组的首未端先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意二相绕组串联，如图3-2所示。将调压器调压旋钮退至零位，合上绿色“闭合”按钮开关，接通交流电源，调节交流电源，在绕组端施以单相

29、低电压U=80100V，注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压，如测得的电压有一定读数，表示两相绕组的未端与首端相联，如图3-2（a）所示；反之，如测得电压近似为零，则二相绕组的未端与未端（或首端与首端）相连，如图3-2（b）所示。用同样方法测出第三相绕组的首未端。”3空载试验测量电路如图3-3所示。电机绕组为接法（UN=220伏）。a起动电压前，把交流电压调节旋钮退至零位，然后接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求。（如电机转向不符合要求，则任意换两相电源）。b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。c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。d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3-3中。序号UOC（V）IOL（A）PO（W）cos