4《电机与拖动基础》实验指导书

电机与拖动基础实验指导书诸葛致编机电工程学院电机控制实验室2009年3月目录实验一直流电动机 (1)实验二单相变压器 (4)实验三三相异步电动机 (11)实验四直流电机设计性实验计 (15)实验一他励直流电动机一、实验目的1、掌握用实验方法测取他励直流电动机的机械特性。

2、掌握他励直流电动机的调速方法。

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、直流电动机有几种调速方法？原理是什么？三、实验方法1、实验设备1）DD03 导轨、测速发电机及转速表1台2）DJ23 校正直流测功机1台3）DJ15 直流电动机1台4）D31 直流电压、毫安、电流表2件5）D42 三相可调电阻器1件6）D44 可调电阻器、电容器1件7）D51 波形测试及开关板1件2、屏上挂件排列顺序D31、D42、D51、D31、D443、他励电动机的机械特性1）按图1-1接线（注：励磁回路的电流表、滑线变阻器R f先不接，后面做“弱磁升速”是才接）。

要求断电接线，注意R2要预置最大值。

直流电机MG做他励发电机用，作为直流电动机M的负载。

图1-1直流并励电动机接线图送电源：先合励磁电源，后合电枢电源；断电源则反之：先分电枢电源，后分励磁电源。

开机方法：先将电枢电源调到50V，然后合上S1开关（实际工作中为按启动按钮）；然后逐渐调大Ua，直至速度上升到满足生产要求为止（此时Ua通常为180V—220V，本实验调至190V即可）；测量数据：S1断开时记录载电流（即电枢电流I a）及电机转速n的数据1组；然后合上S1带上负载（预置最大值），然后逐渐增加负载（即逐渐减小R2之值，调节时注意电枢电流不能大于1.2A）的过程中，再记录负载电流（即电枢电流I a）及电机转速n的数值6组（其中电枢电流的额定值Ia=I a=1.2A时的数据必测）。

表1-14、改变电枢端电压的调速按上述方法开机，记录Ua自150V至220V时的电源电压Ua和电机转速；5、弱磁升速先拆掉R2（拆后线路悬空，即为空载），然后接入Rf（先预置最小值），再按上述方法开机，使Ua为190v，逐渐调大Rf，记录励磁电流I f和电机转速n数据6组（其中Rf=0欧时的数据必测）。

表1-3Ua==V五、实验报告1、实验结束后，每位同学将各自记录在实验报告纸上的实验数据给指导老师签字，并附在各自撰写的实验报告中；2、绘制此直流电机的n=f（Ia）特性曲线。

3、绘出他励电动机调速特性曲线n=f（U a）和n=f（I f）。

分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。

4、回答思考题。

六、思考题1、他励电动机的转速特性n=f（I a）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、他励直流电动机的起动电流决定于什么？3、他励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时可能会造成什么后果？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。

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=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。

测取空载特性U2、短路实验=f(I K)，P K=f(I K), cosφK=f(I K)。

测取短路特性UK3、负载实验（1）纯电阻负载保持U=U N，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。

1（2）阻感性负载保持U=U N，cosφ2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。

1四、实验方法1、实验设备2、屏上排列顺序D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D433、空载实验1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图2-1接线。

被测变压器选用三相组式变图2-1 空载实验接线图压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量PN=77W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。

变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。

2）选好所有电表量程。

将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。

3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。

调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U=1.2U N，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2U N的范围内，测取变压器的U0、I、P。

4）测取数据时，U=UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。

记录于表2-1中。

5）为了计算变压器的变比，在UN以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表3-1中。

X4、短路实验1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图2-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。

将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

图2-2 短路实验接线图2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。

3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于I N 为止，在(0.2～1.0)I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K 。

4）测取数据时，I K =I N 点必须测，共测取数据6-7组记录于表2-2中。

实验时记下周围环境温度(℃)。

5、负载实验实验线路如图2-3所示。

变压器低压线圈接电源，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D42上900Ω加上900Ω共1800Ω阻值，XL选用D43，功率因数表选用D34-3，开关S1和S2选用D51挂箱图2-3 负载实验接线图（1）纯电阻负载1）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S1、S2打开，负载电阻值调到最大。

2）接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=U N。

3）保持U1=U N，合上S1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻R L的值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。

14）测取数据时，I 2=0和I 2=I 2N =0.35A 必测，共取数据6-7组，记录于表2-3中。

表2-3（2*）阻感性负载（cos φ2=0.8）1）用电抗器X L 和R L 并联作为变压器的负载，S 1、S 2打开，电阻及电抗值调至最大。

2）接通交流电源，升高电源电压至U 1=U 1N3）合上S 1、S 2，在保持U 1=U N 及cos φ2=0.8条件下，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U 2和I 2。

4）测取数据时，其I 2=0，I 2=I 2N 两点必测，共测取数据6-7组记录于表2-4中。

表2-4五、注意事项1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。

2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。

六、实验报告1、计算变比由空载实验测变压器的原副方电压的数据，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 AX /U ax2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数（1）绘出空载特性曲线U 0=f(I 0)，P 0=f(U 0)，cos φ0=f(U 0)。

式中：（2）计算激磁参数000cos I U P =Φ从空载特性曲线上查出对应于U 0=U N 时的I 0和P 0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U K =f(I K ) 、P K =f(I K )、cos φK =f(I K )。

（2）计算短路参数从短路特性曲线上查出对应于短路电流I K =I N 时的U K 和P K 值由下式算出实验环境温度为θ(℃)时的短路参数。

折算到低压方由于短路电阻r K 随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃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。

计算短路电压(阻抗电压)百分数2'2'2'''KK KKKK KK K r Z XI Pr I U Z -===222'''KXXKr r KZ Z K KK K K K ===227575755.234755.234KC K C K K C K X r Z r r +=++=︒︒︒θθ%100%1007575⨯=⨯=︒︒NCK N Kr N C K N K X I Ur I u U Z I u 222mm mm mr Z XI UZ I P r -===I K =I N 时短路损耗P KN = I N 2r K75℃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“T ”型等效电路。

5、变压器的电压变化率u ∆（1）绘出cos φ2=1和 cos φ2=0.8两条外特性曲线U 2=f(I 2)，由特性曲线计算出I 2=I 2N 时的电压变化率（2）根据实验求出的参数，算出I 2=I 2N 、cos φ2=1和I 2=I 2N 、cos φ2=0.8时的电压变化率Δu 。

将两种计算结果进行比较,并分析不同性质的负载对变压器输出电压U 2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cos φ2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表2-5中。

式中：P KN 为变压器I K =I N 时的短路损耗(W)； P 0为变压器U 0=U N 时的空载损耗(W)。

为副边电流标么值(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f(I *2)。

%100)cos 1(22022220⨯+++-=***KN N KN P I P P I P I P ϕη22sin cos ϕϕKX Kr u u u +=∆%10020220⨯-=∆U U U u )(cos 222W P P I N =*ϕN I I I 22*2=(3)计算被试变压器η=ηmax时的负载系数βm ：实验三 三相异步电动机一、实验目的1、了解三相异步电动机的结构，加深对三相异步电动机工作原理的理解；2、掌握判断三相异步电动机定子绕组的首尾端；3、掌握三相异步电动机的接线方法。

二、预习要点1、三相异步电动机的主要结构和工作原理。

2、三相异步电动机定子绕组的首尾端及接线方法。

三、实验设备1、DDSZ-1型电机及电气技术实验装置 1台2、DJ16三相鼠笼异步电动机 1台3、DD03导轨、测速发电机及转速表 1件4、JO 系列三相异步电动机 1台四、实验方法1、察看三相异步电动机的内部结构JO 系列三相异步电动机是生产中实际使用的电动机，通过仔细观察内部的各部分结构，加深对其工作原理的理解。

2、判定定子绕组的首末端1) 先用万用表测出各相绕组的两个线端； 2) 将其中的任意两相绕组串联，如图3-2所示。