电机原理及拖动基础

“电机原理及拖动基础”实验指导书（一） 一、实验课程编码：104006 二、实验课程名称：电机原理及拖动基础 三、实验项目名称：直流并励电动机 四、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。 五、主要设备 1．MEL系列电机教学实验台的主控制屏（MCL-Ⅱ）。 2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（NMEL-13）。 3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）（NMEL-18）。 4．直流电压、毫安、安培表（NMEL-06）。 5．直流并励电动机（M03）。 6．开关板（NMEL-05B）。 7．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）。 六、实验内容 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 七、实验步骤 1．并励电动机的工作特性和机械特性。 实验线路如图1-1所示。 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NMEL-13是否相连，将NMEL-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，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。

图1-1 直流并励电动机接线图 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NMEL-09 mA、A、V2：直流毫安、电流、电压表（NMEL-06） G：涡流测功机 IS：涡流测功机励磁电流调节，位于NMEL-13。 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）。 c．保持U=UN，If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表1-1中。

表1-1 U=UN=220V If=IfN= A Ka= Ω

图1-6 直流并励电动机接线图 2．调速特性 （1）改变电枢端电压的调速 a．按上述方法起动直流电机后，将电阻R1调至零，并同时调节负载，电枢电压和磁场调节电阻Rf，使电机的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，记录此时的T2= N.m。 b．保持T2不变，If=IfN不变，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia，共取7-8组数据填入表1-2中。 表1-2 If=IfN= A,T2= N.m Ua（V） n（r/min） Ia（A）

（2）改变励磁电流的调速 a．直流电动机起动后，将电枢调节电阻和磁场调节电阻Rf调至零，调节可调直流电源的输出为220V，调节“转矩设定”电位器，使电动机的U=UN，Ia=0.5IN，记录此时的T2= N.m b．保持T2和U=UN不变，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia，共取7-8组数据填写入表1-3中。

表1-3 U=UN=220V，T2= N.m n（r/min）

实 验 数 据 Ia（A） n（r/min）

T2（N.m） 计 算 数 据

P2（w） P1（w） η（%） △n（%） If（A） Ia（A）

八、实验结果 1.由表1-1计算出 P2和η，并绘出n、T2、η=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线。 电动机输出功率 P2=0.105nT2 式中输出转矩T2 的单位为N·m，转速n的单位为r／min。 电动机输入功率 P1=UI 电动机效率 η=12PP×100％ 电动机输入电流 I =Ia +IfN 由工作特性求出转速变化率： Δn= NNOnnn×100％ 2.绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。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。 执笔人：任 慧 实验室主任： 系主任：任 慧 “电机原理及拖动基础”实验指导书（二）

一、实验课程编码：104006 二、实验课程名称：电机原理及拖动基础 三、实验项目名称：单相变压器 四、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。 五、主要设备 1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）（MCL-Ⅱ） 2．功率及功率因数表（NMEL-20） 3．单相变压器（在主控制屏的右下方）（NMEL-24） 4．三相可调电阻900Ω（NMEL-03） 5．波形测试及开关板（NMEL-05B） 六、实验内容 1.空载实验 测取空载特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。 2.短路实验 测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(I)。 3.负载实验 纯电阻负载 保持U1=U1N，2cos=1的条件下，测取U2=f(I2)。 七、实验步骤 1．空载实验

图2-1 空载实验接线图电源输出三相交流主控制屏实验线路如图2-1 变压器T选用NMEL-01三相组式变压器中的一只或单独的组式变压器。实验时，变压器低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈1U1、1U2开路。 A、V1、V2分别为交流电流表、交流电压表。具体配置由所采购的设备型号不同由所差别。若设备为MEL-I系列，则交流电流表、电压表为指针式模拟表，量程可根据需要选择；若设备为MEL-II系列，则上述仪表为智能型数字仪表，量程可自动也可手动选择。仪表数量也可能由于设备型号不同而不同。若电压表只有一只，则只能交替观察变压器的原、副边电压读数，若电压表有二只或三只，则可同时接上仪表。 W为功率表，根据采购的设备型号不同，或在主控屏上或为单独的组件（NMEL-20或NMEL-24），接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。 a．在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。 变压器T额定容量PN=77W，U1N/U2N=220V/55V，I1N/I2N=0.35A/1.4A b．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U0=1.2UN。 c．然后，逐次降低电源电压，在1.2~0.5UN的范围内，测取变压器的U0、I0、P0，共取6~7组数据，记录于表2-1中。其中U=UN的点必须测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在UN以下测取原方电压的同时测取副方电压，填入表2-1中。 e．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。

表2-1 序 号 实 验 数 据 计算数据 U0（V） I0（A） PO（W） U1U1。1U2 2cos



1 2 3 4 5 6 7 2．短路实验

实验线路如图2-2。（每次改接线路时，都要关断电源） 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。 a．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。 b．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，直到短路电流等于1.1IN为止。在0.5~1.1IN范围内测取变压器的UK、IK、PK，共取6~7组数据记录于表2-2中，其中I=IK的点必测。并记录实验时周围环境温度（℃）。

表2-2 室温θ= ℃

序 号 实 验 数 据 计算数据 U（V） I（A） P（W） kcos

1 2 3 4 5

图2-2 短路实验接线图电源输出三相交流主控制屏6 3．负载实验 实验线路如图2-3所示。

变压器T低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1，接到负载电阻RL。RL选用NMEL-03的两只900Ω电阻相串联。开关S1采用NMEL-05的双刀双掷开关，电压表、电流表、功率表（含功率因数表）的选择同空载实验。 纯电阻负载 a．未上主电源前，将调压器调节旋钮逆时针调到底，S1断开，负载电阻值调到最大。 b．合上交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN=55V。 c．在保持U1=UN的条件下，合下开关S1，逐渐增加负载电流，即减小负载电阻RL的值，从空载到额定负载范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2。 d．测取数据时，I2=0和I2=I2N=0.35A必测，共取数据6~7组，记录于表2-3中。

表2-3 2cos=1 U1=UN=55V 序 号 1 2 3 4 5 6 7 U2（V） I2（A）

图2-3 负载实验接线图电源输出三相交流主控制屏