电机拖动实验报告

电机拖动试验汇报试验一认识实验一(试验目的1(学习电机试验的基本规定与安全操作注意事项。2(认识在直流电机试验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用措施。3(熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、变化电机方向与调速的措施。三(试验项目1(理解MEL系列电机系统教学试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措施。2(用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。3(直流他励电动机的起动，调速及变化转向。四(试验设备及仪器1(MEL-I系列电机系统教学试验台主控制屏2(电机导轨及测功机、转速转矩测量(MEL-13)或电机导轨及校正直流发电机3(直流并励电动机M034(220V直流可调稳压电源(位于试验台主控制屏的下部))。5(电机起动箱(MEL-096(直流电压、毫安、安培表(MEL-06)。五(试验阐明及操作环节用伏安法测电枢的直流电阻表1-1室温30?序号U(V)I(A)R(Ω)R平均(Ω)R(Ω)Maaaref4.330.221.6520.8523.2014.1220.6021.104.2121.053.160.1521.0723.2621.7321.073.0620.402.020.120.2032.1121.1020.371.9819.80七(试验汇报1.画出直流并励电动机电枢串电阻起动的接线图。阐明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调整电阻Rf应调到什么位置,为何,答:励磁回路串联的电阻R调到最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同步必须将电f枢串联起动电阻R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1阻R调至最小，使电机正常工作。12.增大电枢回路的调整电阻，电机的转速怎样变化,增大励磁回路的调整电阻，转速又怎样变化,答:增大电枢回路的调整电阻，电枢回路的电流减弱，电机的转矩减小，电机的转速变小;增大励磁回路的调整电阻，电枢回路的电流增强，电机的转矩变大，电机的转速变大。3.用什么措施可以变化直流电动机的转向,答:1、变化电流I的方向2、变化磁通的方向,s4.为何规定直流并励电动机磁场回路的接线要牢固,答:直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。一旦励磁电流If=0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，导致“飞车”;若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将不不小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机容许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。试验二直流并励电动机一.试验目的1.掌握用试验措施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措施。三.试验项目1.工作特性和机械特性保持U=UNffN2a)及n=f(T2)。和I=I不变，测取n、T、n=f(I2.调速特性(1)变化电枢电压调速保持U=UNf=IfN2、I=常数，T=常数，测取n=f(Ua)。(2)变化励磁电流调速保持U=UN，T2=常数，R1=0，测取n=f(If)。(3)观测能耗制动过程四(试验设备及仪器1(MEL系列电机教学试验台的主控制屏(MEL-I、MEL-IIA、B)。2(电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量(MEL-13)或电机导轨及编码器、转速表。3(可调直流稳压电源(含直流电压、电流、毫安表)4(直流电压、毫安、安培表(MEL-06)。5(直流并励电动机。6(波形测试及开关板(MEL-05)。7(三相可调电阻900Ω(MEL-03)。五(试验措施1(并励电动机的工作特性和机械特性。表1-8U=U=220VI=I=0.068AR=20.85ΩNffNa实(A)1.11.00.90.70.50.40.30.2Ia验n(r/min)16001619163416661689170617261749数T(N.m)1.231.161.060.860.630.530.420.30据2P(w)206.64197.19181.86150.44111.7394.9476.1255.092计算P(w)256.96234.96212.96168.96124.96102.9680.9658.961数η(%)80.4%83.9%85.4%89.0%89.4%92.2%94.0%93.4%据?n(%)0%1.19%2.12%4.13%5.56%6.63%7.88%9.31%2(调速特性(1)变化电枢端电压的调速表1-9I=I=1.068A,T=0.64N.mffN2U(V)220209201193184174161144an(r/min)17371668159715351453137012471106I(A)0.5500.5560.5680.5820.6040.6300.6720.736a(2)变化励磁电流的调速表1-10U=U=220V，T=0.78N.mN2n(r/min)139613481302123411691104982867I(A)0.1100.1120.1100.1100.1110.1100.1120.112fI(A)0.5500.5580.5700.5910.6150.6380.6910.753a(3)能耗制动六(试验汇报1.由表1-8计算出P2和η，并绘出n、T2、η=f(I)及n=f(T)的特性曲线。a2电动机输出功率P=0.105nT22式中输出转矩T的单位为N?m，转速n的单位为r,min。2电动机输入功率P=UI1电动机效率P2η=×100,P1电动机输入电流I=I+IafN由工作特性求出转速变化率:n,nONΔn=×100,nN2.绘出并励电动机调速特性曲线n=f(U)和n=f(I)。分析在恒转矩负载时两种调速的电af枢电流变化规律以及两种调速措施的优缺陷。答:调压调速时，电压越大，转速越快，电枢电流越小。调磁调速时，励磁电流越大，转速越慢，电枢电流越小。一，变化电压。这种调速措施有下列长处:1机械特性较硬，并且电压减少后硬度不变，稳定性很好。2调速幅度较大。3可均匀调整电压，可得到平滑的无级调速。不过需要用电压可以调整的专用设备，投资费用较高。二，变化磁通。这种调速措施有下列长处:1调速平滑，可得到无级调速;2调速经济，控制以便;3机械特性较硬，稳定性很好;4对专门生产的调磁电动机，其调速幅度可达3-4。属于基速以上调速。3(能耗制动时间与制动电阻R的阻值有什么关系,为何,该制动措施有什么缺陷,L答:电阻越小，制动电流越大，制动时间越短;反之，电阻越大，制动电流越小，制动时间越长;能耗制动，在电动机脱离电源之后，在定子绕组上加一种直流电压，即通入直流电流，产生一静止磁场，运用转子感应电流与静止磁场的作用到达制动的目的。能耗制动的缺陷有:在制动过程中，伴随转速下降，制动转矩随之减小，制动效果变差，电机易发热。试验三三相变压器一.试验目的1(通过空载和短路试验，测定三相变压器的变比和参数。2(通过负载试验，测取三相变压器的运行特性。三(试验项目1(测定变比2(空载试验:测取空载特性U=f(I)，P=f(U)，cos,0=f(U)。000003(短路试验:测取短路特性U=f(I)，P=f(I)，cos,=f(I)。KKKKKK4(纯电阻负载试验:保持U=U，cos,=1的条件下，测取U=f(I)。11N222四(试验设备及仪器1(MEL系列电机教学试验台主控制屏(含交流电压表、交流电流表)2(功率及功率因数表(MEL-20或含在主控制屏内)3(三相心式变压器(MEL-02)或单相变压器(在主控制屏的右下方)4(三相可调电阻900Ω(MEL-03)5(波形测试及开关板(MEL-05)6(三相可调电抗(MEL-08)五(试验措施1.测定变比表2-6U(V)U(V)U(V)K=1/3(KUVKKKUVVWWU+K+K)UUUUUUVWWU1U1.1V13U1.3V11V1.1W13V1.3W11W1.1U13W1.3U1128.032.23.98128.832.43.98126.332.03.953.972.空载试验表2-7序号实验数据计算数据U(V)I(A)P(W)UIP000OOO(V)(A)(W)cos,UUUIIIPP03U1.3V3V1.3W13W1.3U13U103V103W10O102116664.664.40.3370.2050.311-11.016.75650.2845.750.1825554.654.00.2000.1220.192-4.79.1454.50.1714.440.2734544.844.30.1270.0770.124-1.95.2744.70.1093.370.4043535.134.40.0920.0560.091-0.83.0334.80.0802.230.4652020.219.80.0580.0350.058-0.21.12200.0500.920.533.短路试验O表2-8θ=30C序实验数据计算数据号U(V)I(A)P(W)UIPKKKKKKcos,K(V)(W)UUUIIIPP(A)1U1.1V11V1.1U11W1.1U11U11V11W1K1K2131.632.031.10.480.4670.4712.0114.3031.50.47316.310.63226.126.525.90.400.3860.3911.379.8026.20.39211.170.63319.520.119.50.30.2910.2960.685.6519.70.2966.330.63413.213.613.00.20.1990.1990.292.5813.30.1992.870.6356.67.06.50.10.1020.1030.050.676.70.1020.730.634.纯电阻负载试验表2-9U=U=55V;cos,=1UV1N2序U(V)I(A)号UUUUIIII1U1.1V11V1.1W11W1.1U121U11V11W121257252248252.300002231228226228.30.1500.1490.1440.1483228225223225.30.1670.1670.1620.1654224221219221.30.1920.1950.1890.1915216212210212.70.2400.2450.2410.242七(试验汇报1.计算变压器的变比根据试验数据，计算出各项的变比，然后取其平均值作为变压器的变比。UUU1U1.1V11V1.1W11W1.1U1K,K,K,UVVWWU,,UUU3U1.3V13V1.3W13W1.3U12.根据空载试验数据作空载特性曲线并计算激磁参数(1)绘出空载特性曲线U=f(I)，P=f(U)，cosφ=f(U)。000000式中U,(U，U，U)/3o3U1.3V13V1.3W13W1.3U1I,(I，I，I)/3o3U1O3V1O3W1OP,P，Poo1o2Pocos,,o3UIoo(2)计算激磁参数从空载特性曲线查出对应于U=U时的I和P值，并由下式求取激磁参数。0N00PU22oor,,Z,,X,Z,rmmmmm23I3Ioo3.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=f(I)，P=f(I)，cos,=f(I)。KKKKKK式中U,(U，U，U)/3K1U1.1V11V1.1W11W1.1U1I,(I，I，I)/3K1U11V11W1P,P，PKK1K2PKcos,,K3UIKK(2)计算短路参数O从短路特性曲线查出对应于IK=IN时的UK和PK值，并由下式算出试验环境温度,C时的短路参数PU'''2'2KKr,,Z,,X,Z,rKKKKK23I3INN折算到低压方'''ZrXKKKZ,,r,,X,KKK222KKKrZ换算到基准工作温度的短路参数为和，计算出阻抗电压。OOK75CK75CIZ3N0KC75U,，100%KUNIr30NKC75U,，100%KrUNIX3NKU,，100%KXUN2rIK=IN时的短路损耗P=3IOKNNK75C4.运用由空载和短路试验测定的参数，画出被试变压器的“Γ”型等效电路。5.变压器的电压变化率ΔU(1)根据试验数据绘出cos,=1时的特性曲线U=f(I)，由特性曲线计算出I2=I2N时的222电压变化率ΔU。U,U202,U,，100%U20(2)根据试验求出的参数，算出I=I，cos,=1时的电压变化率ΔU2N2,U,,(Ucos,，Usin,)Kr2KX26.绘出被试变压器的效率特性曲线用间接法算出在cos,=0.8时，不一样负载电流时的变压器效率，记录于表2-10中。2表2-10cos,=0.8,P=4.44W,P=11.17W20KNIP(W)η220.28.864.30%0.417.673.86%0.626.475.37%0.835.275.23%1.04473.81%1.252.872.01%试验四三相鼠笼异步电动机的工作特性一(试验目的1(掌握三相异步电机的空载、堵转和负载试验的措施。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。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措施。三(试验项目1(测量定子绕组的冷态电阻。2(鉴定定子绕组的首未端。3(空载试验。4(短路试验。5(负载试验。三(试验设备及仪器1(MEL系列电机教学试验台主控制屏。2(电机导轨及测功机、矩矩转速测量(MEL-13、MEL-14)。3(交流功率、功率因数表(MEL-20或MEL-24或含在试验台主控制屏上)。4(直流电压、毫安、安培表(MEL-06或含在试验台主控制屏上)。5(三相可调电阻器900Ω(MEL-03)。6(波形测试及开关板(MEL-05)。7(三相鼠笼式异步电动机M04。五(试验措施及环节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。(1)伏安法表3-1室温30?绕组I绕组?绕组?I(mA)504030504030504030U(V)0.850.670.510.850.680.510.860.670.51R(Ω)1716.751717171717.216.7517(2)电桥法(选做)表3-2中绕组I绕组II绕组IIIR(Ω)1717172(鉴定定子绕组的首未端交交流流电电源源输输出出图3-2三相交流绕组首末端的测定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，调整交流电源，在绕组端施以单相低电压U=80~100V，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，表达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。用同样措施测出第三相绕组的首未端。3(空载试验表3-3序U(V)I(A)P(W)OCOLOcos,号UUUUIIIIPPPABBCCAOLABCOLIIIO12642662652650.3810.3920.3840.222-35.162.3627.260.1522202212202200.3120.3150.3060.180-22.043.4721.470.1832002022012010.2840.2860.2800.163-17.836.9319.130.1941601621621610.2300.2290.2260.132-9.525.2215.720.2551001001001000.1600.1610.1570.092-0.812.9012.100.446506250540.1760.1790.1770.1022.218.5710.780.654(短路试验表3-4U(V)I(A)P(W)OCOLO序cos,UC号UUIIIIPPPUABBCKABCKIIIKKA1646464640.60.6020.5920.352.5634.6337.190.552555555550.50.5000.4970.290.9924.2725.260.523474647470.40.3990.3980.23016.1216.120.504383738380.30.2970.3010.17-0.69.879.270.485302931300.20.1980.2020.12-0.74.964.260.396252626260.150.1490.1480.09-0.63.052.450.355(负载试验表3-5U=220伏(?)NI(A)P(W)nOLO序T(N.m)(r/minP(W)22号IIIIPPPABC1III1)10.3230.3290.3140.19-16.649.1565.750.41148864.0620.400.4040.3900.225.3475.2380.570.39146159.8330.450.4560.4320.2613.9084.5998.490.35145153.3240.500.5020.4840.2931.62103.5135.020.32142547.8850.550.5500.5300.3140.40114.6155.000.30141344.5160.600.5960.5800.3448.75126.2174.950.28140041.16六(试验汇报1.计算基准工作温度时的相电阻由试验直接测得每相电阻值，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定子绕组相电阻:235，,refr,rleflc1235，θC2.作空载特性曲线:I、P、cos,=f(U)00003.作短路特性曲线:I、P=f(U)KKK4.由空载、短路试验的数据求异步电机等效电路的参数。(1)由短路试验数据求短路参数UKZ,短路阻抗KIKPKr,短路电阻K23IK22短路电抗X,Z,rKKK(2)由空载试验数据求激磁回路参数UoZ,空载阻抗oIoPo空载电阻r,o2I3o22空载电抗X,Z,rooo5.作工作特性曲线P、I、n、η、S、cos,=f(P)1112由负载试验数据计算工作特性，填入表3-6中。表3-6U1=220V(?)If=A序号电动机输入电动机输出计算值n(r,I(A)P(W)T(N?m)P(W)S(,)η(,)cos,11221min)0.19165.750.41148864.060.80%97.43%0.5220.2280.570.39146069.832.60%74.26%0.5530.2698.490.35145153.323.27%54.14%0.57135.040.290.32142547.885.00%35.46%0.712155.050.310.30141344.515.80%28.72%0.760174.760.340.28140041.166.67%23.55%0.7856.由损耗分析法求额定负载时的效率'2为了分离铁耗和机械损耗，作曲线，如图3-4。P,f(U)OOP0'U0^229.88043409620.24175302512.9634622097.54553714443.4007529001.966673676试验五三相似步发电机的并联运行一(试验目的1.掌握三相似步发电机投入电网并联运行的条件与操作措施。2.掌握三相似步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调整。三(试验项目1.用精确同步法将三相似步发电机投入电网并联运行。2.用自同步法将三相似步发电机投入电网并联运行3.三相似步发电机与电网并联运行时有功功率的调整。4.三相似步发电机与电网并联运行时无功功率调整。(1)测取当输出功率等于零时三相似步发电机的V形曲线。(2)测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相似步发电机的V形曲线。四(试验设备及仪器1(MEL系列电机教学试验台主控制屏。2(电机导轨及测功机、转矩转速测量(MEL-13、MEL-14)。3(三相可变电阻器90Ω(MEL-04)。4(波形测试及开关板(MEL-05)。5(旋转指示灯、整步表(MEL-07)。6(同步电机励磁电源(位于主控制屏右下部)。7(功率、功率因数表(或在主控制屏上，或为单独的组件MEL-20、MEL-24)。五(试验措施及环节三相似步发电机与电网并联运行时有功功率的调整。在同步电机定子电流靠近于零到额定电流的范围内读取三相电流、三相功率、功率因数表4-9U=220V(Y)I=I=1.00Affo测量值计算值序输出电流I(A)输出功率P(W)号IPcos,2IIIPPABCIII10.430.420.41-66.5-94.30.42-160.8-0.9820.360.410.58-59.4-72.50.45-131.9-0.7730.280.310.29-51.3-51.90.29-103.2-0.9340.180.170.19-42.0-32.80.18-74.8-150.130.140.12-32.2-18.10.13-50.3-160.100.130.11-19.31.450.11-17.8-0.424(三相似步发电机与电网并联运行时无功功率的调整(1)测取当输出功率等于零时三相似步发电机的V形曲线。表4-10n=1500r/minU=220VP?0W2序三相电流I(A)励磁电流I(A)f号IIIIABC10.450.470.420.451.5820.320.350.370.351.46530.250.220.270.251.25440.170.150.130.151.04350.010.020.010.010.78260.130.150.160.150.51270.250.270.260.260.32780.360.350.340.350.15290.450.440.470.450.013(2)测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相似步发电机的V形曲线。表4-11n=1500r/minU=220VP?0.5P2N序测量值计算值号IIIIIcos,ABCf10.450.470.461.8710.460.6220.320.350.361.4230.340.8430.220.260.251.1040.24140.210.230.240.8310.23150.350.330.360.4950.350.8260.440.450.470.3570.450.64六(试验汇报1.评述精确同步法和自同步法的优缺陷。答:用准同步法将同步发电机并联，其长处是能使新投入的发电机和另一台发电仙不受或受轻微的冲击，但手工操作较费时，当然采用自动控制装置时新发电机并网运行，状况尚为好些，但其装置比较复杂，而当电网某机组出现事故，忽然退出运行而规定起动此外一台机组并联与电网时，由于此电网的电压和频率都在不停的变化，要具有准整步条件比较困难，状况又比较紧急，此时就采用自同步法，其长处是，投入迅速，不需增添复杂的装置，缺陷是投入时定子电流冲击较大。2.试述并联运行条件不满足时并网将引起什么后果,答:以上条件中的任何一种不满足则在开关K的两端，会出现差额电压，假如闭合K，在发电机和电网构成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。3.试述三相似步发电机和电网并联运行时有功功率和无功功率的调整措施。答:增长发电机输出的有功功率，根据功率平衡的观点，只要增长原电机的输入功率。根据直流电动机的理论，若转速不变，要提高直流电动机的输出功率则应减少直流电动机的励磁电流或升高直流电动机的电枢电压。当有功功率一定期，要变化并网同步发电机的无功功率，根据公式P2=mUIaCOS=常数;以及P2=m(UE0)/Xs*sin=常数;二式中均为必然满足:IaCOS=常数:E0sin=常数。由相量图分析知，有功功率保持不变时，调整发电机的无功功率的措施，就是变化发电机的励磁电流。4.画出P?0和P?0.5倍额定功率时同步发电机的V形曲线，并加以阐明。22试验六三相异步电动机在多种运行状态下的机械特性一(试验目的理解三相绕线式异步电动机在多种运行状态下的机械特性。三(试验项目1(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。2(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。四(试验设备及仪器1(MEL系列电机系统教学试验台主控制屏。2(电机导轨及测速表(MEL-13、MEL-14)3(直流电压、电流、毫安表(MEL-06或主控制屏上)4(三相可调电阻器900Ω(MEL-03)5(三相可调电阻器900Ω(MEL-04)6(波形测试及开关板(MEL-05)五(试验措施及环节1(测定三相绕线式异步电机电动机再发电制动机械特性试验环节:(1)接下绿色“闭合”按钮开关，接通三相交流电源，调整三相交流电压输出为180V(注意观测电机转向与否符合规定)，并在后来的试验中保持不变。(2)接通直流电机励磁电源，调整R阻值使I=95mA并保持不变。接通可调直流稳压ff电源的船形开关和复位开关，在开关S的“2”端测量电机G的输出电压极性，先使其极1性与S开关“1”端的电枢电源相反。在R为最大值的条件下，将S合向“1”端。111(3)调整直流稳压电源和R的阻值(先调整R中的450Ω电阻，当减到0时，用导11线短接，再调整225Ω电阻，同步调整直流稳压电源)，使电动机从堵转(约200转左右)到靠近于空载状态，其间测取电机G的U、I、n及电动机M的交流电流表A、功率表P、aaIP的读数。共取8-9组数据记录于5-6中。II表5-6U=200VR=0I=95mASfU(A)