2014年电机与拖动实验指导.doc

1、实验二 直流他励电动机机械特性一、实验目的1、了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性。二、实验内容1、电动及回馈制动特性的测取。2、电动及反接制动特性的测取。3、能耗制动特性的测取。三、实验仪器1、电机拖动实验装置主控制屏2、DD01 电机导轨、测速发电机 TG 及转速表3、ZYDJ01 直流复励发电机 G4、ZYDJ04 直流并励电动机 M5、ZYDT12 三相可调电阻器6、ZYDT13 三相可调电阻器7、ZYDT14 可调电阻器、电容器8、ZYDT05 直流电流表、电压表9、ZYDT11 波形测试及开关板四、实验原理在生产实践中，有时希望电力拖动系统尽快地停车（或降速） ；或者使位能性负

2、载以稳定的速度下放，这就要求在电机的轴上加一个与转向相反的制动转矩。制动的方式有很多，最好是采用电气制动，即靠电动机本身产生一个与转向相反的电磁转矩使系统快速停车（或减速）或使位能性负载稳速下放。这时电动机的运行特点是，它从轴上吸收机械能将它转换称电能（消耗在电机内部或反馈电网） ，其电磁转矩与转速方向相反，是制动性质。电气制动的具体实现方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。五、实验步骤及注意事项注意事项调节串并联电阻时，要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻，防止电阻过流烧毁熔断丝。1、 电动及回馈制动特性接线图如图 16。R1选用 900 电阻R2选用 180 电阻R3选用 3000 电

3、阻R4选用 2250 电阻（用两只 900 电阻相并联再加上两只 900 电阻相串联）按图 16 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，S 2合向“2”端。（2） 、电阻 R1至最小值，R 2、R 3、R 4阻值最大位置。（3） 、直流励磁电源钮子开关和 220V 可调直流稳压电源钮子开关须在断开位置。实验步骤：1) 按次序先按下绿色“闭合”电源开关，再合励磁电源船形开关和 220V 电源钮子开关，使直流电动机 M 启动运转，调节直流可调电源，使 V1 读数为 UN=220 伏，调节 R2阻值为零。2) 分别调节直流电动机 M 的磁场调节电阻 R1，发电

4、机 MG 磁场调节电阻 R3，负载电阻 R4（先调节相串联的 900 欧电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节 900欧电阻相并联的旋钮） ，使直流电动机 M 的转速 nN1600r/min，I r+Ia=IN=0.55A,此时 If=IfN，记录此值。可调直流稳压电源直流电机励磁电源V1A1MA2GV2m A 1m A 2+-S 1R 2I aR 4S 21212I fR 1 R 3+-图 16 直流他励电动机机械特性测定接线图3) 保持电动机的 U=UN=220V,，I f=IfN不变，改变 R4及 R3阻值，测取 M 在额定负载至空载范围的 n、I n，共取 56 组数据填入表

5、 17 中。表 17 U N=220V IfN= AIa(A)N(r/min)4) 拆掉开关 S2的短接线，调节 R3，使发电机 G 的空载电压达到最大（不超过 220V） ，并且极性与电动机电枢电压相同。5) 保持电枢电压 U=UN=220V，I f=IfN，把开关 S2合向1”端，把 R4值减小，直至为零(先调节相串联的 900 欧电阻旋钮,调到零用导线短接以免烧毁熔断器)。再调节 R3阻值使阻值逐渐增加，电动机 M 的转速为理想空载转速，继续增加 R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态进行直至电流接近 0.8 倍额定值(实验中应注意电动机转速不超过 2100转/分)。6) 测取电动机

6、 M 的 n、Ia,共取 5-6 组数据填入表 1-8 中。表 18 U N=220V IfN= AIa(A)N(r/min)因为 T2=CMI 2，而 CM 总为常数，则 TI 2，为方便起见，只要求 n=f(Id)特性，见图 17。 n0I2NI2图 17 直流他励电动机电动及回馈制动特性2、 电动及反接制动特性在断电的条件下，对图 16 作如下改动:（1） 、R 1为 1800 欧磁场调节电阻，R 2为 900 欧电阻。R 3不用，R 4不变。（2） 、S1 合向”1”端，S2 合向”2”端(短接线拆掉，把发电机 G 的电枢两个插头对调。实验步骤：1) 在未上电源前,R 1置最小值,R

7、2置最大值2) 按钱前述方法启动电动机，测量发电机 G 的空载电压是否和直流稳压电源极性相反，若极性相反可把 S2合向”1”端。3) 调节 R2为 900 欧，调节直流电源电压 U=UN=220V，调节 R1使 If=IfN，保持以上值不变，逐渐减小 R4阻值，电机减速直至为零，继续减小 R4阻值，此时电动机工作于反接制动状态运行(第四象限)。4) 再减小 R4阻值，直至电动机 M 的电流接近 0.8 倍 IN，测取电动机在第 1，第 4 象限的 n、I 2，共取 5-6 组数据记录于表 19 中。表 19 R 2=900 U N=220V IfN= AI2(A)N(r/min)为简便起见，画

8、 n=f(Ia)，见图 1-8。 I2I2N0n图 18 直流他励电动机电动及反接制动特性3、 能耗制动特性图 16 中，R 1用 1800 欧，R 2改为 360 欧(采用 90 欧电阻相串联)，R 3采用 900 欧电阻，R4仍用 2250 欧电阻。（1） 、操作前，把 S1合向”2”端，R 1，R 2置最大值，R 3置最大值，R 4置 300 欧(把两只串联电阻调至零位，并用导线短接,把两只并联电阻调在 300 欧位置)，S 2合向”1”端。（2） 、按前述方法起动发电机 G(此时作电动机使用)，调节直流稳压电源使U=UN=220V，调节 R1使电动机 M 的 If=IfN，调节 R3使

9、发电机 G 的 If=80mA，调节 R4并先使R4阻值减小，使电机 M 的能耗制动电流 Ia接近 0.8IaN数据，记录于表 110 中。表 110 R 2=360 I fN= mAI2(A)N(r/min)（3） 、调节 R2到 180 欧，重复上述实验步骤，测取 In、n，共取 6-7 组数据，记录于表 111 中。表 111 R 2=180 I fN= mAI2(A)N(r/min)当忽略不变损耗时，可近似为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转距T2=CmI a，他励电动机在磁通 不变的情况下，其机械特性可以由曲线 n=f(Ia)，见图19。0nR2=360R2=180图 19 直流

10、他励电动机能耗制动特性六、思考题答案（1） 、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变? 为什么?参考答案：电磁转矩方向改变。例如当直流电动机进行能耗制动时，由其方程式 2eMRnTC可知，当 n0 时，T0 ，即当直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，但电磁转矩方向却改变了。（2） 、M、G 实验机组，当电动机 M 从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么?作为负载的 G，从第一到第四象限其电磁转矩方向是否改变 ?为什么?参考答案：当电动机带动未能性负载进行反接制动时，由于负载转矩大于起动转矩，因此电动机在重力的作

11、用下使重物下放，此时 n0，感应电动势方向改变，但电动机的电磁转矩方向却保持不变。作为负载的 G，作为发电机运行，当其转速方向改变时，其感应电动势与转速成正比，因此感应电动势方向改变，电枢电流方向改变，从而使得电磁转矩方向改变。实验三 单相变压器一、实验目的1、空载和短路实验测定变压器的变比和参数。2、负载实验测取变压器的运行特性。二、实验内容1、空载实验 测取空载特性 Uof(I o)，P of(U o)。2、短路实验 测取短路特性 UKf(I K)，P Kf(I K)。3、负载实验（1）纯电阻负载 保持 U1 UN，COS 21 的条件下，测取 U2f(I 2)。（2）阻感性负载（COS

12、20.8） 保持 U1U 1N，COS 20.8 的条件下，测取U2f(I 2)。三、实验仪器1、电机拖动实验装置主控制屏2、ZYDT08 三相组式变压器3、ZYD83 功率、功率因数表4、ZYDT01 交流电流表（数字式）5、ZYDT02 交流电压表（数字式）6、ZYDT13 三相可调电阻器7、ZYDT11 波形测试及开关板四、实验原理在使用基本方程组、等效电路和相量图来分析和计算变压器性能时，首先都必须知道变压器的参数，这些参数可以根据变压器所用的材料和有关的几何尺寸，在设计变压器时，通过计算求得，但对已制成的具体变压器来说，也可以通过实验方法求取。由于变压器的等效电路是一个四端网络，故其

13、参数可以通过空载和短路实验测出。五、实验内容及注意事项注意事项：（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。（2） 、短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。1、空载实验 测空载特性 Uof(I o)，P of(U o) 1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图 21 接线。被试变压器选用三相组式变压器中的一只作为单相变压器，其额定容量PN50W，U 1N/U2N220/127V，I 1N/I2N0.227/0.4A。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

14、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。调节调压器旋钮，使变压器空载电压 Uo1.2U N，然后，逐次降低电源电压，在 1.20.2U N的范围内，测取变压器的 Uo、I o、P o。4）测取数据时，UU N点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据 67 组。三相调压交流电源AWV1V2UVW*U0P0 I0axAX图 21 空载实验接线图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 21 中。表 21实验数据 计算数据序号Uo(V) Io(A) Po(W) UAX(V) COS K2、短路实验 测短路特性 UKf(I K)

15、，P Kf(I K)。三相调压交流电源V2UVWUKPKIKaxAXAV1W*图 22 短路实验接线图1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图 22 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。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）按通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于 1.1IN为止，在（0.21.1）I N范围内测取变压器的 UK、I K、P K。4）测取数据时，I KI N点必须测共测取数据 56 组记录于表 22 中。实验时记下周围环境温度（） 。注意：短路实验时操作要快，否则线圈发热会

16、引起电阻变化。表 22 室温 实验数据 计算数据序号Uo(V) Io(A) Po(W) UAX(V) COS K3、负载实验实验线路如图 23 所示。变压器低线圈接电源，高压线圈经过开关 S1和 S2，接到负载电阻 RL和电抗 XL上。三相调压交流电源A1V1V2UVWaxAXW*A2S1S2RLAXaxL1图 23 负载实验接线图（1） 、纯电阻负载 保持 U1U N，COS 21 的条件下，测 U2f(I 2)。1）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S 1、S 2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 U2U N。3）在保持 U1U N的条件下，合

17、上 S1逐渐增加负载电流，即减小负载电阻 RL的值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压 U2的电流 I2。4）测取数据时，I 20 和 I2I 2N0.227A 必测，共取数据 57 组，记录于表 23中。表 23 COS 21 U 1U N 110 V序号 U2（V） I2（A）1 200.4 0.1422 198.3 0.2023 196.3 0.2544 195.0 0.3035 192.3 0.3566 190.5 0.4067 188.9 0.441（2） 、阻感性负载（COS 20.8） 保持 U1U 1N，COS 20.8 的条件下，测得U2f(I 2)。1）用电抗器

18、 XL和 RL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）接通交流电源电压至 U1U 1N。3）合上 S1、S 2，在保持 U1U 1N及 COS 20.8 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 U2和 I2。4）测取数据时，其中 I20，I 2I 2N两点必须测，共测取数据 56 组记录于表 24中。表 24 COS 20.8 UU N V序号 U2（V） I2（A）六、思考题答案（1） 、变压器空载和短路实验中电源电压一般加在哪一方较合适？参考答案：为了安全起见，空载实验中电源电压一般加在变压器低压侧，短路实验中电源电压一般加在变压器高压侧。（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？参考答案：空载实验中，电流表与电压表应采用内接法联接，短路实验中，电流表与电压表应采用外接法连接。（3） 、激磁参数为什么要在额定电压下求取？参考答案：由于变压器的励磁参数 Rm 和 Xm 与磁路的饱和程度有关，在不同电源电压下测出有不同的数值，为了使测出的参数能符合变压器的实际运行，应选取额定电压时的数据来计算激磁阻抗。