电机学实验预习讲义

{企业通用培训}电机学专题讲义第一章变压器基本工作原理和结构1-1从物理意义上说明变压器为什么能变压，而不能变频率？答：变压器原副绕组套在同一个铁芯上,原边接上电源后，流过激磁电流I0，产生励磁磁动势F0，在铁芯中产生交变主磁通ф0,其频率与电源电压的频率相同，根据电磁感应定律，原副边因交链该磁通而分别产生同频率的感应电动势e1和e2,且有,,显然，由于原副边匝数不等,即N1≠N2，原副边的感应电动势也就不等,即e1≠e2,而绕组的电压近似等于绕组电动势,即U1≈E1,U2≈E2,故原副边电压不等,即U1≠U2,但频率相等。

1-2试从物理意义上分析，若减少变压器一次侧线圈匝数（二次线圈匝数不变）二次线圈的电压将如何变化？答：由,,可知,，所以变压器原、副两边每匝感应电动势相等。

又U1»E1,U2≈E2,因此，，当U1不变时，若N1减少,则每匝电压增大，所以将增大。

或者根据，若N1减小，则增大，又，故U2增大。

1-3变压器一次线圈若接在直流电源上，二次线圈会有稳定直流电压吗？为什么？答：不会。

因为接直流电源，稳定的直流电流在铁心中产生恒定不变的磁通，其变化率为零，不会在绕组中产生感应电动势。

1-4变压器铁芯的作用是什么，为什么它要用0.35毫米厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片迭成？答：变压器的铁心构成变压器的磁路，同时又起着器身的骨架作用。

为了铁心损耗，采用0.35mm厚、表面涂的绝缘漆的硅钢片迭成。

1-5变压器有哪些主要部件，它们的主要作用是什么？答：铁心:构成变压器的磁路,同时又起着器身的骨架作用。

绕组:构成变压器的电路,它是变压器输入和输出电能的电气回路。

分接开关:变压器为了调压而在高压绕组引出分接头,分接开关用以切换分接头,从而实现变压器调压。

油箱和冷却装置:油箱容纳器身,盛变压器油,兼有散热冷却作用。

绝缘套管:变压器绕组引线需借助于绝缘套管与外电路连接，使带电的绕组引线与接地的油箱绝缘。

电机学知识点讲义汇总第一章 基本电磁定律和磁路电机的基本工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律、磁路定律和电磁力定律等定律的基础上的，掌握这些基本定律，是研究电机基本理论的基础。

▲ 全电流定律全电流定律 ∑⎰=I Hdl l式中，当电流方向与积分路径方向符合右手螺旋关系时，电流取正号。

在电机和变压器的磁路计算中，上式可简化为∑∑=Ni Hl▲电磁感应定律 ①电磁感应定律 e=-dtd N dt d Φ-=ψ 式中，感应电动势方向与磁通方向应符合右手螺旋关系。

②变压器电动势磁场与导体间无相对运动，由于磁通的变化而感应的电势称为变压器电动势。

电机中的磁通Φ通常是随时间按正弦规律变化的，线圈中感应电动势的有效值为m fN E φ44.4=③运动电动势e=Blv④自感电动势 dtdiL e L -= ⑤互感电动势 e M1=-dt di 2 e M2 =-dtdi1 ▲电磁力定律f=Bli▲磁路基本定律 ① 磁路欧姆定律 Φ=A l Ni μ=mR F =Λm F 式中，F=Ni ——磁动势，单位为A ；R m =Alμ——磁阻，单位为H -1； Λm =lA R m μ=1——磁导，单位为H 。

② 磁路的基尔霍夫第一定律0=⎰sBds上式表明，穿入（或穿出）任一封闭面的磁通等于零。

③ 磁路的基尔霍夫第二定律∑∑∑==mRHl F φ上式表明，在磁路中，沿任何闭合磁路，磁动势的代数和等于次压降的代数和。

磁路和电路的比较第二章 直流电动机一、直流电机的磁路、电枢绕组和电枢反应 ▲磁场是电机中机电能量转换的媒介。

穿过气隙而同时与定、转子绕组交链的磁通为主磁通；仅交链一侧绕组的磁通为漏磁通。

直流电机空载时的气隙磁场是由励磁磁动势建立的。

空载时，主磁通Φ0与励磁磁动势F 0的关系曲线Φ0=f （F 0）为电机的磁化曲线。

从磁化曲线可以看出电机的饱和程度，饱和程度对电机的性能有很大的影响。

▲ 电机的磁化曲线仅和电机的几何尺寸及所用的材料有关，而与电机的励磁方式无关。

纪真电机学讲义全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：纪真电机学讲义第一章电机原理概述电机是将电能转换为机械能的设备，是现代工业中不可或缺的重要组成部分。

电机的基本原理是根据安培法则和洛伦兹力定律，利用导体在磁场中受到力的作用，从而实现电能向机械能的转换。

电机的工作原理十分复杂，涉及电磁理论、力学、热力学等多个领域的知识。

本章将介绍电机的分类、工作原理以及电机在现代社会中的应用。

第二章直流电机直流电机是最早被发明和广泛应用的电机类型之一。

它由定子、转子、电刷和换相器等部分组成，利用直流电流在磁场中的作用力来实现机械转动。

直流电机具有结构简单、运行可靠、速度调节范围广等优点，在工业生产、家用电器等领域都有着广泛的应用。

本章将详细介绍直流电机的结构、工作原理及控制方法。

除了直流电机和交流电机，还有一些特种电机用于特定的工作场景。

例如步进电机用于精确位置控制，无刷电机用于高速运动，线性电机用于直线运动等。

这些特种电机在航天航空、精密仪器、医疗器械等领域都有着重要的应用。

本章将介绍几种特殊电机的结构、工作原理以及应用领域。

第五章电机控制与调速电机控制是电机应用中的一个重要环节，可以通过改变电机的电流、电压、频率等参数来实现对电机的控制。

电机调速是电机控制的一种重要方式，可以根据需要调整电机的转速和功率输出。

现代电机控制技术包括直流调速、变频调速、矢量控制等多种方法，能够实现电机的高效、精准控制。

本章将介绍电机控制技术的发展历程以及各种调速方法的原理和应用。

第六章电机故障诊断与维护电机在长期运行过程中可能会出现各种故障，如温升过高、轴承损坏、绝缘老化等。

及时发现并排除电机故障对于延长电机寿命、保证生产运行具有重要意义。

电机故障诊断是电机维护的重要内容，可以通过振动分析、红外热像仪、超声波检测等工具和方法来对电机进行检测。

本章将介绍电机故障的常见原因、诊断方法以及维护保养的技巧。

能源消耗是现代社会面临的一个严重问题，提高电机的能源利用效率对于节约能源、减少环境污染具有重要意义。

实验一直流并励电动机一.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．MEL系列电机教学实验台的主控制屏（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．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U1：可调直流稳压电源R1、Rf：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于MEL-09。

mA、A、V2：直流毫安、电流、电压表（MEL-06）G：涡流测功机IS：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13。

a．将R1调至最大，Rf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，检查涡流测功机与MEL-13是否相连，将MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底，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．直流电机正常起动后，将电枢串联电阻R1调至零，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Rf和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此时直流电机的励磁电流If=IfN（额定励磁电流）。

电机学实验报告实验一直流他励电动机机械特性一．实验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性二．预习要点1．改变他励直流电动机械特性有哪些方法？2．他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？3．他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。

三．实验项目1．电动及回馈制动特性。

2．电动及反接制动特性。

3．能耗制动特性。

四．实验设备及仪器1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。

2．电机导轨及转速表（MEL-13、MEL-14）3．三相可调电阻900Ω（MEL-03）4．三相可调电阻90Ω（MEL-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）五．实验方法及步骤1．电动及回馈制动特性接线图如图5-1M为直流并励电动机M12（接成他励方式），U N=220V，I N=0.55A，n N=1600r/min，P N=80W；励磁电压U f=220V，励磁电流I f＜0.13A。

G为直流并励电动机M03（接成他励方式），U N=220V，I N=1.1A，n N=1600r/min;直流电压表V1为220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V（MEL-06）；直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表（MEL-06）R1选用900Ω欧姆电阻（MEL-03）R2选用180欧姆电阻（MEL-04中两90欧姆电阻相串联）R3选用3000Ω磁场调节电阻（MEL-09）R4选用2250Ω电阻（用MEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联）开关S1、S2选用MEL-05中的双刀双掷开关。

按图5-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；（1）开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。

实验三三相绕线异步电动机的空载、短路和负载实验一．实验目的1．掌握三相异步电机的空载、堵转和负载试验的方法。

2．用直接负载法测取三相绕线异步电动机的工作特性。

3．测定三相绕线异步电动机的参数。

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？它们的物理意义是什么？3．工作特性和参数的测定方法。

三．实验项目1．测量定子绕组的冷态电阻。

2．判定定子绕组的首未端。

3．空载试验。

4．短路试验。

5．负载试验。

四．实验设备及仪器1．实验台主控制屏2．电机导轨及测功机、矩矩转速测量组件（NMEL-13A）3．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（NMEL-06/1）5．直流电机仪表、电源6．可调电阻箱（NMEL-03/4）7．波形测试及开关板（NMEL-05B）8．三相绕线式异步电动机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：（1）伏安法测量线路如图3-1。

S1，S2位于NMEL-05B。

R ：采用NMEL-03/4中R 1电阻。

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S 1，断开开关S 2，调节电阻R 至最大。

分别合上绿色“闭合”按钮开关和直流电动机电枢电源的船形开关，调节直流直流电枢电源及可调电阻R ，使试验电机电流不超过电机额定电流的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S 2读取电压值。

读完后，先打开开关S 2，再打开开关S 1。

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。

1三相异步电动机的参数测定及工作特性4.1 实验目的测定三相鼠笼式异步电动机的参数。

4.2 预习要点（1）异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？ （2）工作特性和参数的测定方法。

4.3 实验项目（1）测量定子绕组的冷态电阻。

（2）空载实验。

（3）短路实验。

4.4 实验方法4.4.1测量定子绕组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或铁心的温度。

当所测温度与冷却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组。

采用伏安法测定，测量线路图如图4.1。

量程的选择：测量时通过的测量电流小于电机额定电流的20%，即约为1A 。

每一电阻测量三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻，记录于表4-1中。

图4.1 三相交流绕组电阻测定UV WA VF+F-M可调直流电源~表4-1 直流电阻测定实验数据记录表绕组Ⅰ绕组Ⅱ绕组ⅢI（A）U（V）R（Ω）注意事项：（1）在测量时，电动机的转子须静止不动。

（2）测量通电时间不应超过1分钟。

4.4.2 空载实验（1）按图4.2接线，电机绕组为Y接法（UN=220V），负载电机不接。

（2）把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转。

图4.2 三相鼠笼式异步电动机试验接线图（3）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。

（4）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。

（5）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4-3中。

表4-3 空载实验数据记录表序号U0（V）I0（A）P0（W）COSΦ0 U AB U BC U CA U0I A I B I C I0PⅠPⅡP0AAA~ MVVVTY网电WVUWVU4.4.3 短路实验（1）测量接线图同4.2，用制动工具把三相电机堵住。

《电机学》实验指导书电气信息工程学院实验一认识实验一、实验目的1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。

2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。

二、预习要点1、如何正确选择使用仪器仪表。

特别是电压表电流表的量程。

2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?三、实验项目1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。

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。

四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备2、控制屏上挂件排列顺序D31、D42、D41、D51、D31、D44五、实验说明及操作步骤1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。

2．了解和掌握各种表、电源及挂件的使用方法 3、用伏安法测电枢的直流电阻图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图（1）按图1-1接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。

A 表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。

开关S 选用D51挂箱。

（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。

调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。

将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表2-1中。

（3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表1-1中。

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值表中：)(31321a a a a R R R R ++=)(311312111a a a a R R R R ++=)(312322212a a a a R R R R ++=)(313332313a A a a R R R R ++=（4）计算基准工作温度时的电枢电阻由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。

实验一他励直流电动机（认识）实验一、实验目的1、认识DDSZ-1型电机及电气技术实验装置，了解电机拖动实验的基本要求与安全操作规程。

2、认识和了解在电机拖动实验中所用的电源、开关、仪表、挂件、电机等组件及使用方法。

3、熟悉他励直流电动机的接线、起动、（固有、人为）机械特性、改变转向与调速的基本方法。

二、预习要点1、如何正确选择使用仪器仪表，特别是电压表，电流表的量程。

2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器?否则会产生什么严重后果?3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路因断开造成失磁时,接通电枢电源会产生什么严重后果?4、直流电动机调速及改变转向的方法。

三、实验项目1、了解DD01电源控制屏及电枢电源、励磁电源、变阻器、直流电压表、电流表、直流测速发电机转速表的使用方法；了解校正直流测功电动机、普通直流电动机的铭牌参数及要求。

2、直流他励电动机的连线、起动准备、起动；测试机械特性直流他励电动机的调速及改变转向。

四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备：DD03-DJ23-DJ15、D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。

2、控制屏上挂件排列顺序：D31、D42、D31、D44、D51、D55-1。

五、实验说明及操作步骤1、由指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置面板布置及使用方法。

2、直流他励电动机的机械特性1）直流他励电动机的接线f112图1－1 他励直流电动机接线图断开控制屏上的电源，按图1-1接线。

直流他励电动机用DJ15 (其额定功率PN =185W，额定电枢电压UN=220V，额定电流IN=1.2A,额定转速nN=1600r/min, 额定励磁电压UFN =220V，额定励磁电流IfN＜0.13A)。

校正直流测功机MG作为发电机使用。

TG为测速发电机。

直流电表选用D31（含直流电压表，直流安培表，直流毫安表各一块）。

实验一单相变压器一、 实验目1. 通过空载和短路实验测左变圧器变比和参数。

2. 通过负载实验测取变压器运营特性。

二、 预习要点1. 变压器空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压普通加在哪一方较适当?2. 在空载和短路实验中，各种仪表应如何联接才干使测疑误差最小？3. 如何用实验办法测定变压器铁耗及铜耗。

三、 实验项目1. 空载实验 测取空载特性Uo 二f(Io), Po=f(Uo)02. 短路实验 测取短路特性U K 二f(h), P K 二f(I)。

3. 负载实验 (1) 纯电阻负载1. 空载实验实验线路如图2-1所示，被试变圧器选用MEL-01三组组式变压器中一只作为单相变压器，其额泄容量 P N =77W, U IN /U2N =220/55V,I IN /I2N =0. 35/1. 4A 。

变压器低压线圈 2U1、 2U2接电源，髙压线圈开路。

选好所有电表量程，调压旋钮调到输 岀电压为零位置，合上交流电源并调肖调压旋钮，使变压器空载电图2・1空载实验接缕图三相调压器三相调压器保持 U1=U1N, COSd>2=l 条件下，测取 U2=f(l2)压Uo 二1.20 然后，逐次减少电源电压，在1.2〜0. 51\范畴内，测取变压器Uo 、Io. Po,共取6-7组数据，记录于表2-1中。

英中U 二U,点必要测，并在该点附近测点应密些。

为了计算变压器变比，在S 如下测取原方电压同步测出副方 电压，取三组数据记录于表2-1中。

表2-12. 短路实验实验线路如图2-2所示，变压器髙压线圈接电源，低压线圈直接短路。

选好所有电表量程，接通电源前，先将交 流调压旋钮调到输出电压为零位置。

接通交流电源，逐次增长输入电压，直到短路电流等于1. Ik 为止，在0.5〜l.lh 范畴内测取变压器“、I K 、P K ,共取4〜5组数据记录于表2-2中，其中I二I K 点必测。

并记下实验时周边环境温度（°C ）。