《电机与拖动基础》实验教案

学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载实验一直流电动机一.实验目的掌握用实验方法测取直流他励电动机的工作特性和机械特性。掌握直流他励电动机的调速方法。二.实验内容1.工作特性和机械特性的测定U=UN和If=IfN不变，测取nT2、n=f(Ian=f(T2)。2.调速特性的测定(1)改变电枢电压调速U=UNIf=IfN=常数，测取n=f(Ua)。(2)改变励磁电流调速U=UN，T2=0，测取n=f(If)。三.实验原理及实验方法（一）直流电动机的工作特性和机械特性的测定什么是直流电动机的工作特性和机械特性？额定励磁电流时，电动机的转速n、电磁转矩TEMη与输出功率之间的关系，即n、T2、n=f(Ia)。直流电动机的机械特性是指电动机的、电磁转矩TEM与电动机的转速n之间的关系，即n=f(Tem)。图1-1图1-1直流他励电动机实验接线图实验方法直流电机起动将电枢回路电阻R调至最大，励磁回路电阻R调至最小，将1 f和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制动机轻载或空载起动。电动机转速方向观察MEL-13上转速显示屏，看电动机是否正转。若电动机反转，应改变电枢电源电压的极性或改变励磁电源电压极性。工作特性曲线和机械特性曲线的测定①电动机的额定状态的调试直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R 调至零，调节直流可调稳压电源的输出1至220VR和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：fU=U

I=I（额定励磁电流。N N N f fN②工作特性曲线和机械特性曲线的测定U=U

不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设N f fN定”电位器，测取电动机电枢电流I、转速n和转矩a（二）直流电动机调速特性的测定

，共取数据7-8组。2直流电动机调速原理是什么？调速方法有哪些？I主要是由负载决定，因此只要改变该表达式中的参数RΦ三种调速方法：降低电源电压调速、电枢回路串电阻调速和弱磁调速。实验方法降低电源电压调速按上述方法起动直流电机后，将电阻R 调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁1场调节电阻R，使电机的U=U，I=0.5I，I=I ，记录此时的T。f N a N f fN 2

不变，I=I 不，逐次增加R的阻值，即降低电枢两端的电压U，R从2 f fN 1 a 1零调至最大值，每次测取电动机的端电压U，转速n和电枢电流I，共取7-8组数据。a a弱磁调速直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻R调至零，调节可调直流电f源的输出为220V，调节“转矩设定”电位器，使电动机的U=U

，I=0.5I

，记录此时的T。2

N a N和U=U 不变，逐次增加磁场电阻R阻值，直至n=1.3n(或R

阻值最大)，2 N f N f每次测取电动机的n、If

和I，共取7-8组数据。a四．实验要求2 1-1P和η，并绘出、Tη=f(In=f(T2 a 2=0.105nT2 2=UI1P电动机效率：η=2×100％P1=I+Ia fNn n由工作特性求出转速变化率：Δn=

O N×100％nN绘出他励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。实验二 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。二．实验内容空载实验测取空载特性U=f(I，P=f(UO O O O短路实验测取短路特性U=f(I，P=f(IK K K K三.实验原理所谓空载是指变压器的一个绕组加上交流电压，另一个绕组开路。从空载实验可以测定变压器的变比K、铁耗pFe

以及等效电路中的励磁阻抗Z

。空载实验在变压器的一m次侧、二次侧都可以进行，通常为了安全起见，一般在低压侧进行。不过要将低压侧所测得的Z 标在高压侧的等效电路中，还必须归算到高压侧，即乘以变比K的平方。m所谓短路是指变压器的一个绕组加上交流电压，另一个绕组短路。为了便于测量，一般在高压侧加电压，低压侧开路。四．实验步骤（一）空载实验断开电源，按实验线路图2-1接线图2-1单相变压器空载实验接线图变压器T选用MEL-01压器低压线圈2U、2U（x）接电源，高压线圈1UA、1UX）开路。A、V1、V2分别为交流电流表、交流电压表，W为功率表。经老师检查无误后，按以下步骤操作：学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载五．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。五．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。为了降低测量的误差，空载和短路实验中，各种仪表的接法不一样。因为空载实验，择各仪表量程。，N变压器T额定容量PN

=77W，U

/U1N

=220V/55V I /I1N2N

=0.35A/1.4A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U

=1.2U0 N1.2~0.5UU、IP，N 0 0 0NN共取6~7组数据，记录于表2-1中。其中U=U 的点必须测，并在该点附近测的点应些。为了计算变压器的变化，在U 以下测取原方电压的同时测取副方电压。NNe．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。（二）短路实验断开电源，按实验线路图2-2接线图2-2单相变压器短路实验接线图实验时，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。经老师检查无误后，按以下步骤操作：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。合上交流电源绿色“闭合”开关，接通交流电源，逐次增加输入电压，直到短路1.1I0.5~1.1I范围内测取变压器的U、I、P6~7组数据，N N K K KKK

的点必测。并记录实验时周围环境温度（℃。短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。使一次、二次电流达到额定值为止。这时一次侧所加的电压约为其额定电压的5﹪-10﹪。六．实验报告要求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=U .1U1.1U2

2U12U2绘出空载特性曲线和计算励磁参数绘出空载特性曲线U=f(I)，P=f(Ucos

=f(U。P式中：cos

O O O O O Oo UIOO计算励磁参数从空载特性曲线上查出对应于Uo=U时的I和P值，并由下式算出激磁参数N O OPr m I

Z Uo XZ2r2m mZ2r2m mo o绘出短路特性曲线和计算短路参数绘出短路特性曲线U=f(I、P=f(I、cos =f(I。K K K K K K计算短路参数。I=IUP值，由下式算出实验环境K N K K温度为θ（OC）短路参数。UZ' K IKPr' KK I2KZ'K2Z'K2r'2KK折算到低压方Z'KZ K,KK2r'r K ,K K2学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载X'X KK K2由于短路电阻r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K作温度75OC时的阻值。234.575rK75oCrK234.5rKrK75CX2KK75OC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IU

ZK75

100%K UNI rU Kr

K75oC100%UNIU NXK100%IKX UNI =IK

时的短路损耗pKN

I2N

K75OC电路。学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载实验三 三相变压器一.实验目的掌握用实验方法测定三相变压器的极性。掌握用实验方法判别变压器的联接组。二.实验项目测定极性(1)Y／Y-12(2)Y／Y-6(3)Y／Δ-11(4)Y／Δ-5三.实验原理用“时钟表示法”来判别，具体步骤1）在三相变压器的高低压绕组接线图上标出各相电动势和线电动势（2）画出高压绕组的电动势相量图（3）AaEAB和线电动势E的相位关系，采用“时钟表示法”来判别三相变压器的联结组别。ab四．实验方法测定原、副方极性学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载图3-1测定原副方极性接线图暂时标出三相低压绕组的标记2U1(a)、2V1(b2W1(c)、2U2(x)、2V2(y2W2(z3-1高压三相绕组施加约50%的额定电压，测出电压U (U)U (U)、1U1.1U2 A.X 1V1.1V2 B.YU (U)、U (U)、U (U)、U (U)、U (U)、U (U)、U (U),若1W1.1W2 C.Z 2U1.2U2 a.x 2V1.2V2 b.y 2W1.2W2 c.z 1U1.2U1 A.a 1V1.2V1 B.b 2W1.2W1 C.cU =U -U

(U=U

-U),则U相高、低压绕组同柱，并且首端1U1(A)与2U1(a)点1U1.2U1

2U1.2U2

A.X a.x为同极性=U +U (U=U+U),则1U1(A)与2U1(a)端点为异极性。1U1.2U1 1U1.1U2 2U1.2U2 A.a A.X a.x用同样的方法判别出1V1(B)、1W1(C的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。检验联接组(1)Y／Y-12按照图3－2接线1U1(A)、2U1(a)两端点用导线联接，在高压方施加三相对称电压(220V)，测出U (U)、U (U)U (U、U (U)及U (U。1U1.1V1 A.B 2U1.2V1 a.b 1V1.2V1 B.b 1W1.2W1 C.c 1V1.2W1 B.c图3－2 Y／Y-12联接组学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载根据Y／Y-12联接组的电动势相量图可知：L U U ；U U L 1 1 2U1 BC1)；U 1)；U 2K ；UU 2K11LLBa.bLLK U1；KL U 2U1

UA.B；Ua.b若用两式计算出的电压U (UU (U及U (U)的数值与实验测取的数值相同，则表示线图连接正常，属Y／Y-12联接组。(2)Y／Y-6将Y／Y-122U1(a3-3按前面方法测出电压U (U)、U (U)、U (U)、U (U及U (U)。根据Y／Y-6联接组的电动势相量图可得U U ；U U ；1 1 L 2U1 BCL U

U

L

K 1)；UL

B

U ；LKL若由上两式计算出电压U (UU (U)及U (U)的数值与实测相同则线圈连接正确，属于Y／Y-6联接组。3－3Y／Y-6(3)Y／Δ-11按图3-4接线。1U1(A)、2U1(a)两端点用导线相连，高压方施加对称电压(220V)，测取U1U1V1(UABU2U2V(UaU1V2V(BbU1W2W(CcU1V2W(Bc)。根据Y／Δ-11联接组的电动势相量可得学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载U1.2V

U1.2W

U1.2W

U ；K2 K2 3KLL1UB.b

UC.c1

UB.c

U ；K2K2 3KLL1若由上式计算出的电压U (UU (U)及U (U)的数值与实测值相同则1V1.2V1 B.b 1W1.2W1 C.c 1V1.2W1 B.c线圈连接正确，属Y／Δ-11联接组。(4)Y／Δ-5

图3－4 Y／Δ-11联接组将Y／Δ-11联接组的副方线圈首、末端的标记对调，如图3-5所示。实验方法同前，测取U

(U)、U

(U)、U

(U)、U

(U)及U

(U)。1U1.1V1

A.B

2U1.2V1

1V1.2V1

1W1.2W1

1V1.2W1

B.c根据Y／Δ-5联接组的电动势相量图可得U1.2V

U1.2W

U1.2W

UK2L3K K2L3K 1；LUB.b

UC.c

UB.c

U ；K2LK2L3K 1L若由上式计算出的电压U1V2V(UBbU1W12W1(Cc)及U1V2W(Uc线圈联接正确，属于Y／Δ-5学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载图3－5 Y／Δ-5联接组五．实验报告要求计算出不同联接组时的U U 、U 的数值与实测值进行比较，判别绕组1V1.2V1 1W1.2W1 1V1.2W1连接是否正确。在实验过程中若出现三相不平衡时，实验结果会受到影响吗？为什么？记录实验过程中出现的问题并阐述其解决办法。实验四 三相异步电机的M-S曲线测绘一．实验目的用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。二．实验项目鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。三．实验原理异步电机的机械特性的图6-1所示。m在某一转差率Sm

时，转矩有一最大值T

称为临界mmm转差率。Tmmm

是异步电动机可能产生的最大转矩。如果负载转矩T＞T

m，电动机将承担z不了而停转。起动转矩Tst是异步电动机接至电源开始起动时的电磁转矩，此时S=1z（n=。对于绕线式转子异步电动机，转子绕组串联附加电阻，便能改变st改变起动特性。异步电动机的机械特性可视为两部分组成，即当负载功率转矩Tz≤TN时，机械特载均能稳定运行；当S≥Sm时，机械特性为一曲线，称为机械特性的曲线部分，对恒转矩负载或恒功率负载而言，因为电动机这一特性段与这类负载转矩特性的配合，使电机不能稳定运行，而对于通风机负载，则在这一特性段上却能稳定工作。在本实验系统中，通过对电机的转速进行检测，动态调节施加于电机的转矩，产生通过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的M-S曲线。学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载 图6－1异步电机的机械特性 图6－2鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘接线图四．实验方法M-S被试电机为三相鼠笼式异步电动机M04，Y接法。G为涡流测功机，与M04电机同轴安装。断开电源，按实验线路图6－2300V档，电流表采用数字式，可选0.75A量程档。MEL-13速控制”选择开关扳向“转速控制经老师检查无误后，按以下步骤操作：注：①异步电动机在起动过程中若发生一相断线，则电动机不能起动；在运行过程中若出现一相断线，则电动机就会旋转而不停止；所以在实验过程中必须保证三相电源接线的正确性。接线，就可以改变电动机的转向。200转分左右（200转/分时，有可能造成电机转速不稳定）200/8-96-1。表6-1

U=220V序号序号123456789转速（r/min）

Y接法学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载转矩（转矩（N.m）200转8-9Tn，填6-2。序 号转速（r/min）转矩（N.m）

1 2

U=220VN3 4 5

Y接法6 7 8 9注：电动机的降速特性和升速特性曲线不重合，主要在于随着电动机长时间的工作，绕组的阻抗随温度的升高而增大的缘故。M-S被试电机采用三相绕线式异步电动机M09，Y接法。断开电源，按实验线路图6-3MEL-0490Ω电阻相并联（45Ω。MEL-13的开关和旋钮的设置同前，调压器退至零位。经老师检查无误后，按以下步骤操作：（三只旋钮顺时针到底180V图6－3绕线式异步电机的M-S曲线测绘接线图的负载随之增加，电机转速开始下降，继续逆时针调节该旋钮，电机转速下降至200转学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载/分左右。在空载转速至200转/分范围时，读取8-9组绕线电机转矩T、转速n记录于表6-3。表6-3

U=180V

Y

R=0序号1序号123456789转速（r/min）转矩（N.m）Ω2Ω（重复以上步骤，记录相关数据。表6-4

U=180V

Y

R=2序号1序号123456789转速（r/min）转矩（N.m）Ω5Ω（重复以上步骤，记录相关数据。序 号转速（r/min）转矩（N.m）

表6-51 2

U=180V Y接3 4 5

R=5ΩSΩ6 7 8 9五．实验报告要求M-S曲线。对这些电机的特性作一比较和评价。学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载实验五 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性一．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．实验项目测定三相绕线式异步电动机在电动运行状态和再生发电制功状态下机械特性。测定三相绕线式异步电动机在反接制动运行状态下的机械特性。三.实验原理三相异步电动机有两种运行状态，即电动运行状态和制动运行状态。电动机的电磁转矩T与电动机转速n机的电磁转矩T与电动机转速n反向，称为制动运行状态，其特性曲线分布在Ⅱ、Ⅳ象限。三相异步电动机的制动有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。能耗制动方法是在用的方法，能够实现准确停车。学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载四．实验方法及步骤实验线路如图5-1。MG为直流并励电动机M0（作他励接法；RS选用MEL-04上的三组90Ω电阻或D41上的90Ω三组电阻；R1选用67Ω电阻MEL-0345Ω电阻和22Ω电阻相串联，或选用D44180Ω加上D42900Ω900Ω4230Ω阻值；Rf选用3000Ω磁场调节电阻或D44上的1800Ω电阻；V2、A2、mA分别为直流电压、电流、毫安表，V1、A1、W1、W2为交流、电压、电流、功率表；S1选用是双刀双掷开关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：V2300V档，mA200mA2A档。RS、Rf阻值调至最大。开关S1220V直流稳压电源开经老师检查无误后，按以下步骤操作：（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180，并在以后的实验中保