直流电动机参数测量实验大纲
一、实验目的
1、掌握直流电动机参数的测定方法：用伏安法测量直流电动机的冷态电枢回路电阻和励磁回路电阻。
K。
2、获得直流电机的电动势常数
E
3、将实验中参数记录并作为下一步仿真实验模型中的参数。
二、实验原理
1、直流电动机的物理模型
直流电机是利用载流导体在磁场中会受到力的作用原理制成的，其物理模型如下图1.1所示。
图中固定部分有磁铁（称作主磁极）和电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组 (其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 。图1.1表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）
图1.1 直流发电动机物理模型
上设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
2、直流电动运行原理
图1.2为直流电动机运行原理图，给两个电刷加上直流电源，如图1.2（1）所示，则有直流电流从电刷B、换向片E流入，经过线圈abcd，从换向片F、电刷A流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd受到电磁力的作用，其方向可由
图1.2 直流电动机运行原理
左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子顺时针转动。当转子转到如图1.2（2）所示的位置，电刷A、B和换向片E、F间的间隙接触，此时无电流通过，但载流导体ab和cd由于惯性继续顺时针转动，越过间隙之后电刷A与换向片E，电刷B与换向片F接触，如图1.2（3），直流电流从电刷B、换向片F流入，在线圈中的流动方向是dcba，从换向片E、电刷A流出。此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。当转子转到如图1.2（3）所示的位置，电刷A、B和换向片E、F间的间隙接触，此时无电流通过，但载流导体ab和cd由于惯性继续顺时针转动，越过间隙之后电刷B与换向片E，电刷A与换向片F接触，如上图1.2（1）。转子将不断重复上述过程，这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。
3、直流电动机数学方程
本实验采用的直流电动机的磁极实际是通过励磁电流流经励磁绕组产生的，电动机接线如下图所示：
图1.3 直流电动机接线示意图
直流电动机电枢回路电压方程为：
E dt
di L i R u a
a
a a ++=a ωE K E =或n 60
2E K E π
= F F E L K i a =
式中，a u 、a i 为直流电机电枢电压电流；a L R a 、为电枢回路电阻和电感；E
为电枢感应电动势；）（为电机转子机械角速度s rad /ω；n 为转子转速（r/min ）；
E K 为电动势常数；a
F L 为磁场和电枢绕组间互感。
直流电动机励磁回路电压方程为：
dt
di L R F
F
F F F +=i u 式中，
为、F F u i 直流电机励磁电压和电流；F F L R 、为励磁回路电阻和电感。 直流电动机转矩方程为：
ωω
B dt
d J
T T L +=-e a T e i K T =
式中，J 为转动惯量（kg 2m ⋅）；B 为粘滞摩擦系数（N.m.s ）；T K 为转矩系数，。
E T K K = 根据以上方程可知，对直流电动机实验中需要测量的参数分别为： 电枢回路电阻a R 、励磁回路电阻
F R 。
本实验用伏安法测电枢及励磁的冷态直流电阻。
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心的温度。当所测温度与室温之差不超过2K ，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，可用于计算基温定子相电阻。
三、实验设备
直流电动机：220v ，12.4A ，1500r/m ； 滑动变阻器：300欧，3A ； 电压表：300V/75V 档； 直流电流表：30A 档； 功率表：5A ，300V 档； 转速计：测量转速； 导线若干，开关，电叉。
四、实验电路和实验步骤
1、伏安法测直流电机绕组冷态电阻
1、实验接线图
图1.5 伏安法测绕组电阻
2、实验步骤
（1）按实验接线图将各元器件可靠连接。测量电枢绕组时，不接入励磁绕
组。
（2）测量室温和电机铁芯温度和室温并记录，二者比较确认电机处于冷态。 （3）将滑动变阻器R 调至最大值，然后接通电源，调节R 使实验电流为变阻器额定电流3A ，测量此时绕组的电压值和电流值并记录于表1中。
（4）将绕组旋转 120机械角，重复测量一次并记录，之后再将绕组旋转
120测量一次并记录。
2、伏安法测直流电机励磁绕组冷态电阻
1、实验接线图
图1.6 伏安法测励磁绕组电阻
2、实验步骤
（1）按实验接线图将各元器件可靠连接。测量励磁电枢绕组时，不接入绕组。
（2）将滑动变阻器R 调至最大值，然后接通电源，调节滑动变阻器R 使实验电流接近励磁电流额定值，测此时绕组电压值和电流值，并记录于附表2中。
3、伏安法测直流电机反电动势系数
1、实验接线图
图1.7 伏安法测绕组反电动势
2、实验步骤
（1）按实验接线图将各元器件可靠连接。
（2）将滑动变阻器R1、R2调至最大值，然后接通电源，调节R1、R2使电机运转至某一稳定转速N1，并记录至表3，读取电压V1、电流表A1的值并记录至表3。
（3）调节R1、R2，使电机稳定运行于新的转速N2，记录至表3，再次读取电压V1、电流表A1的值并记录至表3。
五、实验数据记录
表1 伏安法测直流电机电枢绕组冷态直流电阻记录表格
表2 伏安法测直流电机励磁绕组冷态直流电阻记录表格
表3 电势常数记录表格
六、实验中的注意事项
（1）作为电动机运行时，电枢的电势a E 与电流a I 方向相反，电枢电路的电
压平衡式为：a a a E U I r =-。
当断开电机励磁时，将不会产生反电势，即0a E =，由此a U
r I
=。此时加在电枢上的电压不易过大，这是因为当电压过大时，电枢
电阻发热大且气隙磁势易于饱和。此外，转子转速n 正比于电压U ，当U 过大时，n 过大不利于堵转。加在电枢上的电压大约在25V 左右即可。
（2）在测量电机冷态电枢电阻时，为防止因试验电流过大而引起绕组的温度上升，应调节滑动变阻器使试验电流不超过电机额定电流的10%。
（3）在测量同步电机电枢绕组时，由于相间电阻值会有所差异，所以应间隔120°测3个数据，然后取其平均值作为定子绕组电阻。
（4）测试过程中应高度重视人身安全，一定要确认无人触碰裸露导线、接线端子的情况下方能合闸供电。当要改接导线或进行其他涉电操作时，首先应断开电源。
（5）注意保护设备仪器不受损害，接线完毕后应仔细检查，防止错接漏接，严格按照设备、仪器操作规程进行操作，严禁擅自改变测量方案，严禁进行不熟悉的操作。
同步发电机参数测量实验大纲
一、实验目的
1、掌握用转差法测定同步发电机的直轴同步电抗d X 、交轴同步电抗q X 的方法。
2、掌握用伏安法测定同步电机电枢绕组实际冷态直流电阻的方法。
3、掌握用静止法测超瞬变电抗''d X 、''q X 或瞬变电抗‘d X 、’d X 的方法。
4、将实验中参数记录并作为下一步仿真实验模型中的参数。
二、实验原理
1、同步发电机物理模型
同步发电机是利用导体在磁场中运动时会产生感应电动势的原理制成的。转场式同步发电机物理模型如图2.1所示：
其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。
转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主
图2.1 转场式同步发电动机物理模型
磁场、转子磁场)。
气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。
2、同步发电机工作原理
工作时，发电机励磁系统将给励磁绕组供电，使之产生一磁场，原动机带动励磁绕组一起旋转，使定子绕组相对磁场旋转，作切割磁力线运动，从而产生感应电动势。调节励磁电流的大小可以调整电机的工作参数。
3、同步发电动机数学方程
同步发电机电压方程和磁链方程为：
式中，需要测量定子绕组冷态电阻，本实验用伏安法，数据记录于表一 各种电抗是定量分析同步电机性能的有用参数，下面分别介绍：
1、同步电抗d X 、q X
同步电抗s X （对隐极电机）或d X 、q X （对凸极电机）均由各自对应的电枢反应电抗和定子漏电抗合成。其中d X 或q X 的求取如前述实验，可通过空载、稳态短路实验求出。而利用转差率实验可以同时测出凸极式同步电机的直轴、交轴同步电抗d X 、q X 的不饱和值。转差率实验的作法是：把被试同步电机的励磁绕组开路，即不加励磁；原动机拖动转子以接近同步速旋转，约有
的转差
率；定子绕组外施低电压约为额定电压的5%-15%左右，以避免转子被拖入同步，但其相序须保证电枢旋转磁场的转向与转子转向一致。此时定子旋转磁场便以转差率速度切割转子。当定子磁场轴线与转子直轴重合时，电抗达最高值，电枢电流便有最小值。当定子磁场轴线与转子的交轴重合时，电抗达最低值，而电枢电流便有最大值。由于线路中电压降的影响，随着电枢电流的变化，定子绕组上测得的电压也有相应的、较小幅度的变动，显然电枢电流有最小值时电压为最大，电枢电流有最大值时电压为最小。电枢电流和端电压波动的频率正比于转差率。由于转差率很低，电流表和电压表的指针摆动位置可以被清楚地读取，即记录出各最大电流，电压和最小电流、电压值。设读取的数据为每相值，则每相同步电抗为：
2、超瞬变电抗''d X 、‘'q X 或瞬变电抗‘
d X 和‘q X
瞬态短路定子绕组会产生巨大的冲击电流。巨大冲击电流的主要危害是产生极大的电磁力，使绕组端部变形甚至拉断。瞬态短路时会产生巨大电流的原因是当定子电流增加时，定子产生的磁通增加，于是在转子绕组中产生变压器电势，转子绕组中便有电流流过，转子电流对定子磁通有阻尼作用，使定子磁通减小，所以定子电抗变小，于是定子电流剧增。
同步发电机瞬态短路时，转子上励磁绕组及阻尼绕组都感应了电流，因此励磁绕组及阻尼绕组对电枢反应磁通a φ的进入，产生反抗作用，使电枢反应磁通被挤到它们的漏磁路径上，电枢反应磁通a φ的路经要经过气隙磁阻ad R ，励磁绕组漏磁阻fa R 及阻尼绕组漏磁阻za R ，考虑到漏磁通，并用相应的磁导表示磁阻所得到的等效磁导为：
对应的电抗称为直轴超瞬变电抗，其表达式为：
若把同步发电机的定子绕组引线端通过负载电阻短路或在电网上某处短路，则由于线路阻抗的存在使电枢磁势不仅有直轴分量，还有交轴分量。由于凸极式同
步电机的直、交轴的磁阻不等，相应的瞬变电抗‘q X 和超瞬变电抗‘'q X 也不相等。
推导公式的方法与前面相似。又由于交轴没有励磁绕组，所以交轴超瞬变电抗为：
瞬变电抗和超瞬变电抗可以通过“静止法”试验来测定。试验时定子绕组的一相开路，另二相串联并外施一单相低压交流电源，使定子电流不大于额定值。
转子励磁绕组经电流表短接。缓慢转动转子，定子电流和转子电流均将变化，记下定子外施电压U 和定子电流的最大值max I (此时转子绕组中的感应电流也最大)和最小值min I （此时转子绕组中的感应电流也最小)。不难理解，超瞬变电抗可由下式求得：
若没有阻尼绕组，则上式求得的电抗将分别是瞬变电抗‘d X 和’
q X ，
即不存在超瞬变电抗了。
三、实验设备
直流电动机：220v ，12.4A ，1500r/m ；
同步发电机：400v ，3.61A ，功率因数0.8滞后； 滑动变阻器：300欧，3A ； 电压表：300V/75V 档； 直流电流表：30A 档； 交流电流表：10A 档； 功率表：5A ，300V 档； 转速计：测量转速； 导线若干，开关，电叉。
四、实验电路和实验步骤
1、用“小转差法”测量a x 、q x
1、实验接线图
图2.2 用转差法测同步发电机的同步电抗
2、实验步骤
（1）同步机定子绕组为Y 形接法。
（2）起动电阻1R 调至阻值最大，励磁回路电阻1f R 调至阻值最小；三相调压器调至零位；用导线将定子回路电流表和功率表电流线圈短接；开关2S 闭合到直流电压表端。 （3）合上电源开关。
（4）合上直流电机励磁电源开关，再合上220V 直流稳压电源，观察励磁电流表读数大小（若无读数，切不可起动电动机），按下直流稳压电源上的“复位”按钮，直流电动机起动。
（5）调节直流稳压电源上的“电压调节”旋钮，使电动机输入电压为220V （看直流稳压电源上的电压表，内部已接好）。
（6）调节电阻1R 使电机升速到接近同步发电机的额定转速1500r/m ，保持0.5%的转差率，即与同步速差7-8r/m 。
（7）调节三相调压器输出，观察同步发电机励磁绕组所接直流电压表。若它有缓慢的摆动（出现正、负显示），则表示同步发电机定子产生的旋转磁场和转子的转向相同，若它只有轻微振动（无负显示），而无摆动，则表示同步发电机定子产生的旋转磁场和转子的转向相反，这时需停机并调整相序。 （8）调节调压器使同步发电机电枢绕组端电压为5-15%的额定电压，调节电机转速使同步发电机电枢端所接交流电压表和交流电流表摆动很慢。
（9）在同一瞬间读取电枢电流周期性摆动的最小值min I 与相应的电压最大值max U 以及电流最大值max I 与电压最小值min U ，数据记录于表2。
max min
min max
,d q U U x x I I ==
注意：每次启动前检查三项调压器的输出是否在零位。
5、用静止法测超瞬变电抗''d X 、‘'q X 或瞬变电抗‘
d
X 、‘q X 1、实验接线图
图2.3 用静止法测超瞬变电抗
2．实验步骤
（1）按图2.3接线。
（2）将调压器退到零位，发电机处于静止状态，调节调压器逐渐升高输出电压，直至同步发电机电枢电流达30-40%额定电流。
（3）用手慢慢转动同步发电机转子，观察两只电流表读数的变化，仔细调整同步发电机转子的位置，使两只电流表读数最大。
（4）读取这位置时的电压、电流、功率值并记录于表3。
（5）把同步发电机转子转过45°角, 在这附近仔细调整同步发电机转子的位置, 使二只电流表读数最小，读取这位置时的电压、电流、功率值并记录于 表3。
五、实验数据记录
表1 伏安法测同步电机定子绕组冷态直流电阻记录表格
表2 转差法测定同步电抗d X 、 q X 记录表格
表3 “静止法”记录表格
六、实验中的注意事项
（1）在用“小转差法”测同步电抗时，调节调压器给同步发电机加的电压应控制在5-15%的额定电压。因为若电压数值过高，磁阻转矩将使电机牵入同步；若电压数值过低，则会出现剩磁而引起较大误差。
（2）测试过程中应高度重视人身安全，一定要确认无人触碰裸露导线、接线端子的情况下方能合闸供电。当要改接导线或进行其他涉电操作时，首先应断开电源。
（3）注意保护设备仪器不受损害，接线完毕后应仔细检查，防止错接漏接，严格按照设备、仪器操作规程进行操作，严禁擅自改变测量方案，严禁进行不熟
悉的操作。
同步电机检测实验报告 三相同步发电机的 1.掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因素负载特性的实验求取法 2.学会用试验方法求得三相同步发电机等距运转时的稳态参数 实验在电力系统监控实验室进行，每套实验装置以直流电动机作为原动机，带动同步电动机转动，配置常规仪表进行实验参数进行测量，本次同步发电机运行试验，仅采用常规控制方式。 同步发电机的参数如下 额定功率2kw 额定电压400v 额定电流3.6a 额定功率因素0.8 ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆载流导体：三相等距的电枢绕组当好功率绕组，沦为感应器电势或者感应电流的载体。 ◆切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁 磁场随其轴一起转动并顺次研磨定子各二者绕组（相等于绕组的导体逆向研磨励磁磁场）。 ◆交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 ◆感应器电势有效值：每二者感应器电势的有效值为 ◆感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n和极对数p，即 ◆缴变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使感应器电势的极性接头处；由于电枢绕组的对称性，确保了感应器电势的三相对称性。 ◆同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50hz，故有：
◆必须使发电机供给电网50hz的工频电能，发电机的输出功率必须为某些固定值，这些固定值称作同步输出功率。比如2极电机的同步输出功率为3000r/min，4极电机的同步输出功率为1500r/min，依次以此类推。只有运转于同步输出功率，同步电机就可以正常运转，这也就是同步电机名称的由来。 ◆同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 实验时启动原动机（直流电动机），将发电机甩至额定输出功率，电枢绕组开路，调节励磁电流并使电枢短程电压达至120%un值左右，加载三相线电压和励磁电流，做为短程特性的第一点。然后单方向逐渐增大励磁电流，较光滑地测取6组与数据，最后加载励磁电流为零的剩磁电压，将数据记录在表格中。②数据处理 对实验过程中记录的数据记录处理并完善表格 对uo的排序：uo=uab+ubc+uac3 u**对uo的计算：uo=oun *通过以上公式分别排序出来了uo与uo，依次记录在表格中。 对于励磁电流中if的计算我们需要事先求得电流的修正量∆if0，对于∆if0的
电机学实验指导书 西安工程大学电子信息学院电气工程教研室 2007-6-15
【内容简介】电机实验是学习研究电机理论的重要环节，其目的在于通过实验验证和研究电机理论，使学生掌握电机实验的方法和基本技能，培养学生严肃认真事实求是的科学作风。 本讲义主要介绍电气自动化和电力系统自动化中常用的直流电机、变压器、异步电机和同步电机的相关实验和实验原理，学生可以掌握实验方法，学会选择仪表，测取实验数据等基本实验研究技能。通过实验，加深对电机学理论知识的理解。本书主要以电机教学实验为主，又照顾到工程实验应用，在内容讲述和编排上进行一些改革尝试。 本讲义可作为高等院校有关专业的辅助教材和参考书，也可供从事电机试验等工程技术人员参考 ii
前言 随着教学改革的不断深化，电气工程类各学科的教学内容和教学方式都产生了很大变化。加强实验教学环节，提高学生的动手能力已经成为人们的共识。 电机实验课是《电机学》和其相近课程的重要组成部分，本实验讲义只侧重于掌握实验方法，并运用课堂上学到的电机理论知识来分析研究实验中的各种问题，得出必要的结论，从而达到培养学生在电机这门学科中具备分析问题和解决问题的初步能力。 本实验讲义是针对电信学院实验中心电机学实验室的“电机综合实验台”编写的，适用于本学校的《电机学》等课程的实验教学。在内容上详细介绍了实验的方法，同时还增加了实验的原理，使学生更容易了解实验过程。内容包括：直流电机、变压器、异步电机、同步电机相关实验内容。 参加编写工作的有刘毅力、李彦宾。 刘重轩教授负责统稿和校正，最后，刘重轩教授审订。 由于编者的水平有限，难免有纰漏之处，敬请读者批评指正。 编者 2007年7月10日 iii
实验实训老师：实验实训地点：实验实训日期：2020年6月1日 实验实训题目：三相同步发电机参数测量 一、实验目的 用实验方法求三相同步发电机的参数。 二、主要仪器设备 三相调压器、实验工作台、三相同步发电机。 三、实验内容与步骤 1.实验内容 （1）测定三相同步发电机的同步电抗X d、X q； （2）测定三相同步发电机的负序电抗X2； （3）测定三相同步发电机的零序电抗X O； （4）测定三相同步发电机的瞬变电抗X'd、X'q。 2.实验步骤 1)用低转差法测定同步电抗X d和X q （1）参照实验接线图8-1正确接线，同步机励磁绕组要开路，并接入一直流电压表。 （2）启动他励直流电动机， 使同步发电机转速接近同步转 速（比同步转速慢5到10r/min）。 （3）将调压器置电压为零， 按下实验台上调压器的合闸按 钮，通过三相调压器给定子绕组 加三相低电压（0.02～0.15）U N， 在升压过程中，仔细观察串入发 电机定子的外接电流表A0，若指 针缓慢摆动，说明定子旋转磁场 的转向与转子的转向相同；反之， 说明二者转向相反，应迅速将调 压器调零，并按下实验台上调压 器的分闸按钮，断开调压器。然 后将三相电源接到定子绕组的
任意二根线对调，使二者转向相同。 （4）使同步发电机定子所加电流不超过额定的值，读取定子边电压（实验台电压表V4）和电流表A0（为外接指针式电流表，看指针摆动的大小）的最大值和最小值，记录于表8-1中 2)负序电抗X2的测定 （1）参照实验接线图8-1正确接线，即在上个实验线路中将同步发电机励磁绕组短路，并将同步发电机定子绕组任意两相对换，以改变相序。 （2）启动他励直流电动机，使同步发电机转速为同步转速。 （3）将调压器置电压为零，按下实验台上调压器的合闸按钮，调节调压器给定子绕组加三相低电压，定子电流约为额定电流的（30~40）%，此时定子旋转磁场的转向与转子转向相反（即n=—n1）。测量发电机定子边的相电压及相电流值，记录于表8-2中。 3)零序电抗X0的测定 （1）参照实验接线图8-2正确接线，将同步发电机励磁绕组短路，定子三相绕组并联后经调压器接一单相低压电源。 （2）启动他励直流电动机，使同步发电机转速为同步转速； （3）将调压器置电压为零，按下实验台上调压器的合闸按钮，通过三相调压器给定子绕组加单相低电压，电流表显示定子电流约为额定值，测量定子电压及电流值，记录于表8-3中。 4)瞬变电抗X'd及X'q的测定 （1）参照实验接线图8-3中正确接线，发电机励磁绕组短路。 （2）同步发电机转子静止，将调压器置输出电压为零，按下实验台上调压器的合闸按钮，给发电机定子绕组加单相低电压，用手慢慢转动转子，
直流电动机参数测量实验大纲 一、实验目的 1、掌握直流电动机参数的测定方法：用伏安法测量直流电动机的冷态电枢回路电阻和励磁回路电阻。 K。 2、获得直流电机的电动势常数 E 3、将实验中参数记录并作为下一步仿真实验模型中的参数。 二、实验原理 1、直流电动机的物理模型 直流电机是利用载流导体在磁场中会受到力的作用原理制成的，其物理模型如下图1.1所示。 图中固定部分有磁铁（称作主磁极）和电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组 (其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 。图1.1表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子） 图1.1 直流发电动机物理模型 上设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
2、直流电动运行原理 图1.2为直流电动机运行原理图，给两个电刷加上直流电源，如图1.2（1）所示，则有直流电流从电刷B、换向片E流入，经过线圈abcd，从换向片F、电刷A流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd受到电磁力的作用，其方向可由 图1.2 直流电动机运行原理 左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子顺时针转动。当转子转到如图1.2（2）所示的位置，电刷A、B和换向片E、F间的间隙接触，此时无电流通过，但载流导体ab和cd由于惯性继续顺时针转动，越过间隙之后电刷A与换向片E，电刷B与换向片F接触，如图1.2（3），直流电流从电刷B、换向片F流入，在线圈中的流动方向是dcba，从换向片E、电刷A流出。此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。当转子转到如图1.2（3）所示的位置，电刷A、B和换向片E、F间的间隙接触，此时无电流通过，但载流导体ab和cd由于惯性继续顺时针转动，越过间隙之后电刷B与换向片E，电刷A与换向片F接触，如上图1.2（1）。转子将不断重复上述过程，这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。
实验一直流电机速度控制与PID参数校正 一、实验目的 1、掌握调整直流伺服驱动器PID参数的方法 2、理解不同转动惯量对系统性能指标的影响 二、实验要求 通过simulink对电机进行仿真，确定合适的PID参数。随后对直流电机进行电流环、速度环、位置环的PID控制，通过改变系统转动惯量，根据期望性能指标整定直流伺服驱动器的电流环、速度环、位置环PID参数，确保理论曲线与实际曲线尽量拟合。进一步地分析直流电机控制精度的影响因素。 三、实验设备 1、直流伺服系统控制平台，GSMT2012； 2、PC、Easy Motion Studio软件； 四、实验原理 转动惯量是刚体转动时惯量的度量，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。转动惯量在旋转动力学中的质量，所以当系统转动惯量增大后，相同的控制器参数情况下，系统的性能指标一定下降。为保持原有的性能指标，必须重新整定PID参数。 五、实验步骤 1、Easy Motion Studio软件对直流电机进行测试 Easy Motion Studio是针对直流电机控制器进行参数调整的专业软件，它能够实时在线的对电机的参数进行调整，并通过编码器对电机参数进行测试，并通过软件界面观测调试结果，最终成功选择合适的PID参数。首先，对Easy Motion Studio软件进行了解。 点击图标，进入软件界面，选择“Open”，并点击“OK”。如下图所示。
进入软件界面后，在“View”菜单下，选择“Project”即可得到以下界面。 选择在左列的下拉菜单选择“Setup”，并选择“Edit”，在这里对直流电机的参数可以方便地进行调整，并可对调整后的结果进行实时观测。需要注意的是，在这里电机应选择T54。并 选择“Save to User Database”。
实验一 直流电动机 一、 实验目的 1、熟悉他励直流电动机的起动、调速和改变转向的方法。 2、用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。 3、学习测取他励直流电动机调速特性的方法。 二、 实验内容 1、他励直流电动机的起动、调速和改变转向的方法。 2、他励直流电动机额定工作点的求取和测取他励直流电动机的工作特性 2() n f P =、2()T f P =、2()f P η=，机械特性()n f T =。 3、测取他励直流电动机调速特性。 三、 实验线路 整流电源 斩波 电源 L+L-DC220V/2A 接触器 直流电动机同步发电机 设备自有，不另接 图1-1 他励直流电动机实验线路原理图
四、 实验说明 1、他励直流电动机的起动和转向。 在合上电源开关1K 、2K 之前，必须将可控整流电源和斩波稳压电源DC220V/2A 、DC100V/4A 的电压调节旋钮均置电压为零的位置。 在合上励磁电源开关2K ，把他励直流电动机的励磁电压的励磁电压调到额定值220V ；再合上电枢电源开关1K ，将电枢电源电压从零逐渐升高，直流电动机的转速逐渐上升至空载转速（约1500r/min ），注意电机转速应与标定转向相同。 为了改变他励直流电动机的转向，必须改变电动机的电磁转矩方向，改变转向的方法自拟。 2、额定工作点求取和测取他励电动机工作特性。机械特性。 起动直流电动机后，升高同步发电机的励磁电压，使同步发电机的端电压升至380V ；合上负载开关3K ，调节同步发电机负载——三相电阻（箱），逐渐增大负载电流，同时调节直流电动机的励磁电流（注意：必须缓慢调节）以调节电动机转速，使电动机达到额定工作状态：a N U U =、 N n n =、a N I I =，（220N U V =、12N I A =、1500/m in N n r =），此时的f I 就 是额定励磁电流fN I ，记录此额定数据于表1－1中。 他励直流电动机的负载为同步发电机，改变同步发电机的输出功率，即改变电动机的负载，电动机负载变化影响转速变化，因此需要相互配合反复调节才能找到额定工作点。发电机以电阻（箱）作负载，实验时其电压不要超过额定电压380V 。 直流电动机额定工作点找到以后，在保持a N U U =、f fN I I =不变的前提下，减少电动机负载电流，直到空载，中间测取5～7点，记录直流电 动机的a I 、n 、2P 、2T 于表1－1中。 N U U ==f fN I I ==
实验一单相变压器的特性 一、实验目的 通过变压器的空载实验和短路实验，确定变压器的参数、运行特性和技术性能。 二、实验内容 1．空载实验 （1）测取空载特性I0、P0、cos 0=f(U0) （2）测定变比 2．测取短路特性：U K=f(I K)，P K=f(I K) 三、实验说明 1．实验之前请仔细阅读附录中交流功率表（ZDL-565）的使用说明。 2．实验所用单相变压器的额定数据为：S N=1KV A， U1N/U2N=380/127V。 3．调压器的n端和电网的n端短接。 1)单相变压器空载实验 （1）测空载特性 图1-1为单相变压器空载实验原理图，高压侧线圈开路，低压侧线圈经调压器接电源。本实验采用交流功率表测量电路中的电压、电流和功率。接线时，功率表A相电流测量线圈串接在主回路中，功率表U a 接到三相调压器输出端a端上，功率表U b、U c和U n 短接后接到三相调压器输出端n端上。 实验步骤： ①请参照图1-1正确接线 V4 A4 W K2 合分 a x A X 调压器 a b c n 图1-1 单相变压器空载实验接线原理图
② 合上总电源开关和操作电源开关，按下操作电源合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。 ③ 检查三相调压器在输出电压为零的位置，然后合上实验台上调压器开关，逐渐升高调压器的输出电压，使U 0（低压侧空载电压）由0.7U 2N （U 2N =127V ）变到1.1U 2N ，分数次（至少7次）读取空载电压U 0，空载电流I 0及空载损耗P 0，在额定电压附近多做几点，测量数据记入表1-1。 * 注意实验时空载电压只能单方向调节。 ④ 实验完毕后，调压器归零，断开调压器开关。 （2）测定变比 变压器副线圈开路，原线圈（此时一般用低压线圈作为原线圈）接至电源，经调压器调到额定电压，用电压表测出原、副边的端电压，从而可确定变比。 ax AX U U K 2) 单相变压器短路实验 实验接线原理如图1-2所示，低压线圈短路，高压线圈经调压器接至电源。交流功率表接线与空载实验类似，只是将功率表U a 的接线从调压器a 端改接到变压器A 端即可。 实验步骤： ① 请参照实验接线图1-2正确接线 ② 合上总电源开关和操作电源开关，按下操作电源合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。 ③ 检查三相调压器在输出电压为零的位 置，然后合上实验台上调压器开关，调节电压，使短路电流由1.2I 1N （I 1N =2.63A ）变到0.5I 1N ，分数次（至少5次）读取短 A 4 W K 2 合 分 A X a x 调压器 V 4 图1-2 单相变压器短路 实验接线原理图 a b c n
电机学课程教学大纲 课程名称：电机学（Electric Machines） 课程编号：CX201120A 学分：6 总学时：96(84+12) 适用专业：电气工程及其自动化 先修课程：高等数学、大学物理、电路 一、课程的性质、目的与任务 电机学是电力工程及其自动化等专业的一门重要技术基础课程。 通过本课程的学习，学生应掌握电机的基本理论、基本分析方法和基本实验技能。为学习后续课程和从事专业工作打下坚实的基础。 本课程具有概念多、理论性强、与工程实际联系紧密的特点，因此学习本课程对培养学生具有科学的学习能力，以及使学生树立理论联系实际的工程观点等方面督有着重要的作用。 二、教学基本要求 （一）绪论与磁路 1. 了解磁路的概念、定律、简单计算。 2. 了解铁磁材料的特性 （二）直流电机 1.了解直流电机的工作原理、结构、用途、额定值。 2.了解直流电机的电枢绕组的构成、电枢反应。 3.掌握电枢感应电动势和电磁转矩的计算。 4.掌握直流电动机的基本理论、基本分析方法、机械特性及相应的计算。了解直 流电动机的工作特性。 5.理解直流电动机启动的特点和方法、调速原理和方法。了解直流电动机的制动 概念。 6.了解自励直流发电机的自励条件和过程。了解直流发电机的基本理论和基本分 析法。了解直流发电机的励磁方式对其性能的影响。 7.知道换向的一些基本问题。 （三）变压器 1．了解变压器的基本结构、用途、额定值。 2．掌握变压器空载、负载运行时的基本理论、基本分析方法、运行特性和相应计算。 3．理解三相变压器的磁路系统。掌握单相、三相变压器的绕组联结法及联结组。 熟悉三次谐波激磁电流与三次谐波磁通的存在条件及对运行的影响。 4．理解并联运行条件。掌握并联运行时负载分配的理论和相应计算。 5．掌握对称分量法、各序阻抗与各序等效电路、典型的不对称情况的计算。 6．知道瞬变过程的一般分析方法和过电流对变压器的影响。 7．了解三绕组变压器、自耦变压器、电流互感器、电压互感器的结构特点及其用途。 8．掌握三绕组变压器、自耦变压器的参数概念与等效电路。
同步电机实验 5-1三相同步发电机的运行特性 一、实验目的 1、用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2、由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。 二、预习要点 1、同步发电机在对称负载在下有哪些基本特性？ 2、这些基本特性各在什么情况下测得？ 3、怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？ 三、实验项目 1、测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 2、空载实验。在n=n N、I=0的条件下，测取空载特性曲线U O=f（I f）。 3、三相短路实验。在n=n N、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I K=f（I f）。 ?0的条件下，测取纯电感负载特性 4、纯电感负载特性。在n=n N、I=I N、cos≈ 曲线。 5、外特性。在n=n N、I f=常数、cos?=1和cos?=0.8（滞后）的条件下，测取外特性曲线U=f（I）。 6、调节特性。在n=n N、U=U N、cos?=1的条件下，测取调节特性曲线I f=f（I）。 四、实验方法 1、测定电枢绕组实际冷态直流电阻 被试电机为三相凸极式同步电机，选用DJ18。 测量与计算方法参见实验4-1。 2、空载实验 1）按图5-1接线，校正过的直流电机MG按他励方式联接，用作电动机拖动三相同步发电机GS旋转，GS的定子绕组为Y型接法（U N=220V）。 图5-1 三相同步发电机实验接线图 2）调节M12组件上的24V励磁电源串接的R f2至最大位置（用M13组件上的 90Ω与90Ω并联），调节MG的电枢串联电阻Rst至最大值（用D44上的180 Ω阻值）、断开开关S1、S2。将控制屏左侧调压器旋纽向逆时针方向旋转退到零位，检查控制屏上的电源总开关、电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”断的位置，做好实验开机准
《电机学》教学大纲 一、课程基本信息 1、课程英文名称：Electrical Machinery Theory 2、课程类别：专业基础课程 3、课程学时：总学时128， 4、先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《电路原理》、《工程电磁场》 二、课程的目的与任务 电机学是电气工程与其自动化专业的一门重要的专业基础课。从应用的角度出发，分析变压器、直流电机、异步电机和同步电机四类主要电机的基本结构、工作原理、电磁关系和运行特性。通过本课程的学习使学生掌握电机的基本理论和基本分析方法，为掌握本专业和学习后续课程打下理论基础，并为今后工作中解决工程实际问题作好准备。 三、课程的基本要求 掌握变压器的基本结构和工作原理、变压器的运行特性、分析方法；直流和交流电机的结构、工作原理、运行特性、分析方法；掌握机电能量转换原理。达到电气工程及其自动化专业应具备有关电机基础知识、基本技能的要求。 四、教学内容、要求及学时分配 (一)理论教学：44 绪论 2学时 内容：学习电机学的目的意义，常用的物理概念和定律 重点：磁路的基本概念和基本定律 难点：磁路的基本概念和基本定律 第一篇变压器 8学时 内容：变压器的基本结构，变压器的基本方程、等效电路、相量图、变压器的运行特性，三相变压器的磁路系统和联结组别，三相变压器空载电动势波形，变压器参数的测定,变压器的并联运行, 变压器的不对称运行，变压器的瞬变过程，三绕组变压器、自耦变压器、电压互感器和电流互感器。 重点：变压器的基本方程, 等效电路、相量图，变压器的运行特性，三相变压器的联结组别，变压器参数的测定,变压器的并联运行，自耦变压器。 难点：变压器的相量图，三相变压器的联结组别，三相变压器空载电动势波形，变压器的不对称运行。 第二篇交流电机的共同理论问题： 8学时
实验一 直流电动机 一、实验目的 1．熟悉他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。 3．学习测取他励直流电动机调速特性的方法。 二、实验内容 1．他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．他励直流电动机额定工作点的求取和测取他励直流电动机的工作特性n =f (P 2)、T =f (P 2)、 =f (P 2)，机械特性n =f (T )。 3．测取他励直流电动机调速特性。 4．他励直流电动机的能耗制动实验。 三、实验线路 说明： 1．为了测量直流电机的转矩和转速大小，转矩/转速测量仪表LDSP 的I a +、I a -必须串接到直流电机的电枢回路，U a +、U a -要并接到直流电机的电枢绕组两端，并且测量仪表的接线正负极性要与使用说明书中的规定一致。 2．接线时注意选择合适量程的仪表。 合 分 + - 直流机电枢电源 220V/20A 合 分 + - 同步机励磁电源 40V/4A A1 A3 A2 A4 V1 M — LDSP V3 V2 合 分 + - 直流机励磁电源 220V/2A G ～ 实验负荷箱 交流接触器 W W 图1-1 他励直流电动机实验线路原理图
四、实验说明 在通电实验之前，请仔细阅读附录中有关直流电源和转矩/转速表LDSP的使用说明。 1．他励直流电动机的启动和改变转向 实验步骤： （1）请参照实验线路图1-1正确接线。 （2）检查实验台左侧的三个电源箱的开关应在断开位置。 （3）合上总电源开关和操作电源开关，按下操作电源合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。 （4）按下实验台直流机励磁电源（220V/2A）合闸按钮，合上直流机励磁电源箱（220V/2A）的电源开关，点击“增”按钮将直流电动机的励磁电压调到额定值220V； （5）按下实验台直流机电枢电源（220V/20A）合闸按钮，合上直流机电枢电源箱（220V/20A）的电源开关，点击“增”按钮将电枢电源电压从零逐渐升高，观察“LDSP转矩/转速表”上的直流电机转速显示值逐渐上升至空载额定转速（约1500r/min），注意电机转向应与标定转向相同。 如果希望改变他励直流电动机的转向，只须改变电动机的电磁转矩方向，同学们自拟改变转向的方法。 2．额定工作点求取和测取他励电动机工作特性、机械特性 实验步骤： （1）实验接线参考图1-1，启动直流电动机步骤参考实验1。 （2）按下实验台同步机励磁电源（40V/4A）合闸按钮，合上发电机励磁电源箱（40V/4A）的电源开关，点击“增”按钮将同步发电机端电压逐渐升高，因为发电机以灯泡作负载，实验时其线电压不要超过额定电压380V。 （3）合上实验台交流接触器，依次将实验负荷箱上KM1~KM7按钮按下；注意每投入一组负载，需要同时调节直流电动机的电枢电压或励磁电流以便保持电动机转速为额定转速。同样，由于负荷的变化，同步发电机机端电压也会发生变化，需要随时调节同步发电机励磁电流，以保证机端电压不变。直流电动机的负载为同步发电机，改变同步发电机的输出功率，即改变电动机的负载，电动机负载变化影响转速变化，因此需要相互配合反复调节才能找到额定工作点。 （注意：当转速与额定转速相差较大时调节电枢电压，当转速与额定转速相差较小时调节励磁电流。每次操作后应观察转速表上的转速稳定后再进行下一次操作，并且调节量与点击“增” 、“减”按钮的时间长短有关）
实验日期年月日组号同组人 实验一. 直流发电机 一、实验目的： 1．掌握用实验方法测定他励直流发电机空载特性，及直流发电机在他励并励时的外特性。 2．掌握并励直流发电机的自励条件，并观察其自励过程。 二、实验内容： 1．他励直流发电机的空载特性U0=f(If) 2．他励直流发电机的外特性U=f(I) 3．观察并励直流发电机的电压建立情况 4．并励直流发电机的外特性：U=f(I) 三、实验仪器和设备： 1．电机机组一套：（直流电动机－交流电动机－直流发电机－测速发电机－编码器）。 2．直流发电机：额定功率350W、额定转速1440r/min、额定电压165V、额定励磁电流 2.0A、额定励磁电压200V、额定励磁电流0.45A。 3．直流电动机：额定功率500W、额定转速1400r/min、额定电压220V、额定励磁电流 2.3A、额定励磁电压200V、额定励磁电流0.35A。 4．IPS-n电机转速测量仪。 5．三相调压器：调压范围0～420V/50Hz、视载功率4KW、电流4A。 6．直流电压表、电流表、负载单元、可变电阻器和开关导线等。 四、实验线路及参数测量： 图1-1 他励直流发电机实验电路
实验日期年月日组号同组人 1．他励直流发电机的空载特性实验 实验表1-1 他励直流发电机的空载特性数据 2．他励直流发电机的外特性实验 实验表1-2 他励直流发电机的外特性数据 e 3．观察并励直流发电机的电压建立过程 图1-2 并励直流发电机实验电路 起动电动机，当转速达到发电机的额定转速时，观察到，发电机剩磁电压的极性与发电机输出电压极性一致时，发电机端电压快速升高的过程，同时调节RP2可使发电机输出电压达到额定值，从而使并励发电机的电压建立起来。相反发电机端电压很低几乎不变，无论怎么调节RP2发电机输出电压都达不到额定值，无法使并励发电机的电压建立起来。 通过这个实验，验证了并励发电机电压自建立的两个条件：1.发电机必须有剩磁；2. 发电机剩磁电压的极性与发电机输出电压极性必须一致。
实验六三相绕组与旋转磁场实验 一、实验目的 1．掌握三相绕组磁场产生的原理。 2．掌握三相电机定成绕组的布线规律。 二、实验项目 1．三相木模定子的绕组的下线、连线。 2．用指南针检查旋转磁场的转向。 三、实验设备及仪器 1．三相调压器。 2．电气装置中的三相电网电源。 3．Z=36的木模定子。 4．绕组线圈若干。 5．指南针。 6．交流电流表。 四、预习要点 1．掌握三相旋转磁场产生原理。 2．根据Z=36、2P=6、a=1整步60°相带，绘出三相单层迭绕组展示图。 五、实验说明 1、单层绕组的每个槽中只嵌一个绕圈有效边，绕组的成圈数等于总槽数的一半。 2、一个极距内所有导体的电流方向必须一致，相邻两个极距内所有导体的
边流方向必须相反。 3、在选线时，由于有效边是产生电磁作用的主要部分，所以只要保持有效 的电流以流向不变，端部连接方式改变，不会改变电磁情况。 4、通电时，电流小于3安。 5、用指南针检查旋转磁场时，指南针平放并且尽量靠近木槽。 六、实验方法及步骤 1、参数计算 极距τ=Z/2P=36/4=6槽 每极每相槽数q=Z/2mp=36/4×3=2槽 槽间电角度α=P360/Z=3×360/36=30° 2、编绘电机的槽号 把36线槽绘出来，线槽之间的距离均匀对称，仍需要多画几个槽，左右两侧都 要标出始末槽号，以示展开图园周完整性，同时要预留出确定每极每相槽数位置的 空余地方，如图6-1。 τ τ τ τττ V W W U V U U U V V W W V U W U V W W V U U U V U W W V U W V W W W U U V V 10 12 11 13 17 9 16 15 14 1 2 18 36 3 4 7 6 5 8 22 19 31 30 33 34 1 36 35 29 32 23 21 28 24 20 25 27 26 图6-1 三相6极36槽电机单层全距绕组槽号绘编 3、划定极距：把已编绘好的电机槽号，按顺序六等分，并标出极距的位置 （如图6-1）。 4、确定每极每相槽的位置： 在规划好的极距下，将每一极距三等分，得到每极每相二槽依次在每槽下用U、V、W标出来，以示每极距下，每一相绕组所嵌槽的位置（如图6-1）。 5、标明电流方向： 按绕组嵌线排列原则，即一个相距内所有导体的电流方向都必须一致，相邻
直流电机参数辨识的实验方法 摘要 本文的主要目的是估计的直流电动机的参数实验采用一个综合的离散测量测功机。正在审议的参数是电机电枢绕组电阻和电感，反电势常数，电机转矩常数，转动惯量和粘性摩擦。测功机输出的电枢电流，离散角速度测量，电枢电压（系统输入法），由电机开发的扭矩。在这个文件的直流电动机参数辨识采用最小二乘算法，是实施过程中不受一个D/ A转换器和功率放大器使用。特别是，电枢电压产生使用的主要推动者和同步发电机。数据采集系统是由现有的测功机具有特殊的软件相结合的数据收集不同导致收购在指定的固定时间间隔自动测量。一个卡尔曼滤波器也实现，作为一个国家的观察员，估计角加速度与电枢电流的导数。此外，为提高整体识别性能，直流参数进行了第一次估计解耦AC参数使用DC输入信号。随后，估计直流参数，然后用来识别交流参数。实验结果来说明了该系统的效率。 本文的主要目的是应用集成测功仪的离散测量方法实验性的估算直流电机参数。估算的参数有电动机电枢绕组电阻，电感，反电动势常熟，电机转矩常数，转动惯量和粘滞摩擦系数。这款测功仪的输出是绕组电流，角速度，电枢电压（系统输入）和电机转矩的离散值。文中直流电机的参数辨识，采用了最小平方法，并且在运行中不需要使用D/A转换器和功率放大器。而且，电枢电压由一个原动机和一个同步发电机提供。数据采集系统由在一设定的时间间隔自动测量收集数据的特殊的测功仪数据收集软件组成的。为了估算角加速度和电枢电流，应用了卡尔曼滤波器，作为实时观测器。此外，为了改善整体辨识性能，首先通过计算使用直流输入信号的交流参数来估算直流参数。实验结果证实了该系统的有效性。 关键词你没翻译 关键词：直流电机参数辨识卡尔曼滤波器 1 简介 目前，对于采用多种技术参数辨识。梯度算法，它是一个最速下降法辨识误差最小化。随机状态估计，那里的参数集考虑到是该制度，这是一个卡尔曼滤波器估算未知状态。对于线性时不变系统，最小二乘算法is.widely使用。这种方法最大限度地减少了integralsquared识别错误。前两种方法通常用于时变系统，并要求闭环设置。在这个文件中，第三种方法，那就是最小二乘算法，是选择的效率和简单。然而，这三个方法
电机学---他励直流电动机调速与电动机特性参数测定实验报告 课程名称：电机学实验类型：验证性实验 实验项目名称：他励直流电动机调速与电动机特性参数测定 一、实验目的 1.熟悉他励直流电动机的启动和反转方法 2.掌握他励直流电动机的调速方法。 3.掌握用实验方法测取他励直流电动机的机械特性曲线n=f(T)或 n=f(I a)。 二、预习要点 1.直流电动机调速原理是什么?直流电动机调速有那些方法。 2.什么是直流电动机的工作特性和机械特性? 三、实验项目 1.启动和反转 2.他励直流电动机机械特性n=f(T)分析。 3.调速特性(1)改变电枢电压调速 保持I f=I fN=常数，T2=常数，电枢回路不外串电阻时，测取n=f(W a). (1)改变励磁电流调速(弱磁调速) 保持U=U N T2=常数，测取n=f(I f)。 (3)电枢回路串电阻调速 保持U=U N I f=I N=常数，T2=常数，n=f(U a) 四、实验设备及仪器 1.HKDQ-2A型机系统教学实验台主控制屏，包括直流电动机励磁电源
直流发电机电源.负载箱等。 2.直流电动机一发电机机组。 3.直流电压表、电流表 4.负载箱 1.直流电动机的启动 (1)按图1-1连线 (2)先将三相调压器调至到零，直流电机励磁电源和直流发电机励磁电酒都调至零，将负载灯泡控制开关都打在“断开”状态，然后按下电源控制户动按钮，先将直流励磁电源调至0.42A (可通过表A2观测)，再缓慢增加三相调压器输出电压(三相调压器输出经过全控整流作为电动机电枢电源).电动机起动，直至电动机电枢电压为额定，在此过程中观察电动机转速及旋转方向(可通过转速表观察)。 2.直流电动机反转实验 (1)将图1-1电枢绕组电源进线互换，重复上述实验步骤，并注意观察电机转向是否发生改变。 (2)将图1-1励磁绕组两端电源接线互换，观察电机转向是否发生改变. 2.求取他励直流电动机的机械特性曲线。 (1)先将三相调压器调至到零，直流电动机励磁电源和直流发电机励
实验三三相同步电机参数的测定 一・实验目的 掌握三相同步发电机参数的测左方法，并进行分析比较加深理论学习。 二.预习要点 1•同步发电机参数Xd、Xq、Xd‘、Xq'、Xd"、Xq"、Xo、X2各代表什么物理意义? 对应什么磁路和耦合关系？ 2.这些参数的测量有哪些方法？并进行分析比较。 3.怎样判眾同步电动机立子旋转磁场的旋转方向和转子的方向是同方向还是反方向？ 三.实验项目 1•用转差法测泄同步发电机的同步电抗Xd、Xq。 2.用反同步旋转法测左同步发电机的逆序电抗X：及负序电阻T2o 3.用单相电源测同步发电机的零序电抗Xo。 4.用静止法测超瞬变电抗Xd"、Xq"或瞬变电抗Xd‘、Xq'。 四.实验设备及仪器 1.MEL系列电机教学实验台主控制屏。 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90Q （MEL-04）o 4.波形测试及开关板（MEL-05）。 5.指针式交流电压表、电流表（MEL-17）。 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，或在单独的组件MEL-20、MEL-24）o 四•实验方法 用转差法测左同步发电机的同步电抗X, Xq。 按图4-6接线。 同步发电机M08定子绕组采用Y形接法。 直流并励电动机M03按他励电动机方式接线，用作M08的原动机。 &选用MEL-03中两只900Q电阻相串联（最大值为1800Q ）。 也选用MEL-04中的两只90Q电阻相串联（最大值为180Q
R 选用MEL-04中的90 Q 电 阻。 开关S 选用MEL-05o （1） 实验开始前，MEL-13 中的 ''转速控制”和''转矩控制” 选择开关扳向“转矩控制”，“转 矩设左”旋钮逆时针到底。主控 制屏三相调压旋钮逆时针到底： 功率表电流线圈短接，可调直流 稳压电源和直流电机励磁电源、 同步电机励磁电源处在断开位 置，开关 S 合向R 端。 （2） Rn 调至最大，&调至 最小， 按下绿色“闭合”按钮开 关，先接通直流电机励磁电源， 再接通电枢电源，启动直流电动 机M03,观察电动机转向。 （3） 断开直流电机电枢电 源 和励磁电源，使直流电机停机。 调节三相交流电源输出，给三相同步电机加一电压，使其作同步电动机起动，观察同步电机 转向。 （4） 若此时同步电机转向与直流电机转向一致，则说明同步电机左子旋转磁场与转子 转向一 致，若不一致，将三相电源任意两相换接，使立子旋转磁场转向改变。 （5） 调节调压器给同步发电机加5-15%的额左电压（电压数值不宜过高，以免磁阻转 矩将电 机牵入同步，同时也不能太低，以免剩磁引起较大误差）。 （6） 调节直流电机2103转速，使之升速到接近同步电机额立转速1500r/min,直至同 步发电 机定子电流表指针缓慢摆动（电流表量程选用O.25A 档），在同一瞬间读取电流周期 性摆动的最小值与相应电压最大值，以及电流周期性摆动最大值和相应电压最小值。测此两 组数据记录于表4-15中。 表415 序号 Imax(A) Umin(A) X q (Q) Imin(A) UmaMV) Xd( Q) 1 0.164 53 18.66 0.092 5.31 33.32 2 0.245 7.93 1&68 0.110 6.35 33.34 计算：X q =U min / （ >/3l nHX ） Xd=U max / （上 Imin ） 2.用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X2及负序电阻r 2O （1）在上述实验台的基础上，将同步发电机定子绕组任意两相对换，以改换相序使同 步发电机 的泄子旋转磁场和转子转向相反。 图4-6用转差法测同步发电机的同步电抗接线图 可 调直流稳压电源 直流电机励磁电源
《电机学》课程教学大纲 一、课程基本信息 二、课程简介和教学目标 1．课程简介（300-500字） 《电机学》是电气工程及其自动化专业的专业教育核心课之一，既是研究电力系统、电力拖动、电力电子技术等基础理论学科，也是一门独立的技术应用课。本课程主要内容为变压器、感应电机、同步电机和直流电机的原理和分析方法。在学习本课程之前，学生应具备高等数学，大学物理，工程数学，电路分析等前序课程基础。本课程将为后续的电力系统电气设备、高电压技术、电气控制及PLC、电力系统分析、船舶电气设备与系统、工厂供电、电力拖动技术以及电机学课程实习、毕业实习和毕业设计等课程的学习，以及走向工作岗位奠定基础。通过本课程的学习，学生总体上掌握分析电机的基本理论、基础知识和基本技能，使学生具有分析和解决工程实践中电机相关问题的能力。 2.教学目标 通过本课程学习，要求学生能够比较全面的掌握变压器、同步机、异步机、直流机的基本结构及其运行原理；熟练掌握“四大机”的电磁基本理论及其分析方法，并能有效地应用方程式组、等值电路和相量图等工具，分析并解决有关电机方面的实际问题。培养学生具有扎实的电机基本理论和基本知识，具有独立分析和解决电机方面及相关问题的基本技能，为后续专业课和从事专业工作打下坚实基础。 教学目标1：了解电机的理论基础和发展趋势；
教学目标2：了解变压器、感应电机、同步电机和直流电机的基本特征、基本方程和分析方法； 教学目标3：熟悉和掌握以上四种电机问题的基本计算方法、基本模型和实验技能；3．教学目标与毕业要求指标点的支撑关系 三、理论教学 表1 理论教学安排
四、实验教学
直流电机的实验报告
2-2直流发电机 一、实验目的 1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。 2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。 二、预习要点 1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。 2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？ 3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？ 4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励？ 三、实验项目 1、他励发电机实验 （1）测空载特性保持n=n N使I L=0，测取U0=f（I f）。 （2）测外特性保持n=n N使I f=I fN，测取U=f（I L）。 （3）测调节特性保持n=n N使U=U N，测取I f=f（I L）。 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程 （2）测外特性保持n=n N使R f2=常数，测取U=f（I L）。 3、复励发电机实验 积复励发电机外特性保持n=n N使R f2＝常数，测取U＝f（I L）。 四、实验设备及挂件排列顺序 1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序 D55-4，D31、D44、D31、D42、D51 五、实验方法 1、他励直流发电机（必做） 按图1-2-1接线。图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN ＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。直流电动机DJ23-1作为G的原动机（按他励电动机接线）。涡流测功机、发电机及直流电动机由联轴器同轴联接。 开关S选用D51组件上的双刀双掷开关。Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压法接线。R1选用D44的180Ω变阻器。R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。 励磁电源 S