电机与电力拖动实验指导书

电机与拖动基础实验指导书

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 2）DJ23 3）DJ15 4）D31 5）D42 6）D44 7）D51

导轨、测速发电机及转速表 校正直流测功机 直流电动机

直流电压、毫安、电流表 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板

1台 1台 1台 2件 1件 1件 1件

2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44 3、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Rf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：S2断开时记录负载电流（即电枢电流Ia）及电机转速n的数据1组；然后合上S2带上负载，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，记录负载电流（即电枢电流Ia）及电机转速n的数值6组（其中电枢电流的额定值Ia=Ia=1.2A时的数据必测）。

表1-1 Ia（A） n（r/min） 4、改变电枢端电压的调速

按上述方法开机，将电枢电压Ua调至150V，再调节负载大小，使电枢电流Ia=0.9A，然后进行调压调速，记录Ua自150V至220V时的电源电压Ua、电机转速n；

表1-2 Ua（V） n（r/min） 5、弱磁升速

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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If和电机转速n数据6组。

表1-3 Ua== V If（mA） n（r/min） Ia（A） 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（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。

4、回答思考题。 六、思考题

1、他励电动机的转速特性n=f（Ia）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、他励直流电动机转速稳定时其电枢电流决定于什么？但他励直流电动机的起动电流决定于什么？

3、他励电动机在空载运行时，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。

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三、实验方法

1、实验设备

序号 1 2 3 4 5 型 号 D33 D32 D34-3 DJ11 D42 名 称 交流电压表 交流电流表 单三相智能功率、功率因数表 三相组式变压器 三相可调电阻器 数 量 1件 1件 1件 1件 1件 2、空载实验（计算变比及励磁参数）

1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图2-1接线，但单相电源应取一根相线（U、V

DD01三相调压交流电源**UWAI0A

VV1U055VV2UAXW

xX图2-1 变压器空载实验接线图

或W）和零线N。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量 PN=77VA，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；

3）合上交流电源总开关，即按下“启动”按钮，调节调压器，使变压器二次侧的电压U2=231V，（实际工作中三相变压器二次侧的额定电压为400V，单相额定电压为231V），此时测取变压器的U0、U2、I0、P0之值。

4、短路实验（计算短路参数）

1）接线前必须先将三相调压交流电源调到0V，然后按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图2-2接线（取单相电源U、N，图中的左边的x应该为大写，右边的应该为小写）。将变压器的高压侧接电源，低压侧直接短接。

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A*IK*WPKAaDD01三相调压交流电源

UVV1UKW x 图2-2 变压器短路实验接线图

2）选好所有电表量程；

X3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，在输入电压不大于35V的前提下使短路电流等于额定电流IN＝0.35A（注意：此时电压不能超过30V，因电压达到30V时实际电流已超过0.35A，若此时电流表尚未达0.35A，则电流表量程接线选择误，可能是没按下红色按钮），然后记录短路电流等于额定电流IN＝0.35A时各表的数值。

5、变压器负载实验（绘制变压器的输出特性曲线，即外特性曲线）

实验线路如图2-3所示（取单相电源U、N）。变压器低压绕组接电源，高压绕组经过接到

*COSФ

DD01三相可调交流电源A1UaA*WA2A

VV155VV2S1RLS2aL1Wx图2-3 变压器负载实验接线图 Xx 负载电阻RL或电抗XL上。 （1）纯电阻负载

1）先不接负载，即负载为0，接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1= 231V，此时为空载，I2＝0，记录输出电压U2和电流I2数据一组；

2）将负载电阻（滑线变阻器）预置最大值，然后再接入，此时记录输出电压U2和电流I2数据一组；。

3）然后逐渐增加负载，即逐渐减小负载电阻RL的值，继续测取变压器的输出电压U2和电流I2，直到电流I2达到额定电流0.35A为止（额定电流0.35A必测）。

4）测取数据时，空载I2=0和额定负载I2N=0.35A必测，共取数据5-7组，记录于表2-3中。 表2-3纯电阻负载实验 cosφ2=1

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序 号 U2（V） I2（A） *

1 231 2 3 4 5 6 0.35 （2）阻感性负载（cosφ2=0.8）

1）用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载，S1、S2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U1=U1N

3）合上S1、S2，在保持cosφ2=0.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I2=0，I2=I2N两点必测，共测取数据6-7组记录于表2-4中。 表2-4 cosφ2=0.8 U1=UN= V 序 号 U2（V） I2（A） 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=UAX/Uax

2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数

（1）绘出空载特性曲线U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。 式中：

U0I0 （2）计算激磁参数

从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式算出激磁参数

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cos0P0

rmZmXP0I02U0I0Zmrm22m 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UK=f(IK) 、PK=f(IK)、cosφK=f(IK)。 （2）计算短路参数

从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK值由下式算出实验环境温度为θ(℃)时的短路参数。

U ZK'KIK

P

rK'K2 IK

XK'ZKrK'2'2折算到低压方

ZK'Z K 2

K

r' rKK2K

XKXKK2'由于短路电阻rK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。

234.575 rK 75 C  r K  234.5

ZK75CrK75CXK22 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 INZK75Cu100%K

UN

Ir uKrNK75C100%UN

INXKu100% KXUN

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IK=IN时短路损耗PKN= IN2rK75℃

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、计算变压器的电压变化率u

U20U2U20u100%6、绘制被试变压器的输出特性曲线。

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 2、DJ16三相鼠笼异步电动机

3、DD03导轨、测速发电机及转速表 4、JO系列三相异步电动机 四、实验方法

1、研究三相异步电动机的内部结构

1）记录实际工作使用的三相异步电动机之名牌数据，分析其含义，计算其同步转速、额定转差率、额定转矩；

2）仔细研究三相异步电动机的各部分结构，分析其作用和原理；

3）研究拆开的三相异步电动机之定子绕组，计算其极数，写出依据和计算步骤；

2、电机铭牌

抄录放在实验桌上的Y112M-4三相异步电动机的铭牌，弄清其含义； 3、三相异步电动机的定子绕组的接法 ①星形接法

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1台 1台 1件 1台

把三相绕组的三个首端（或尾端）连接在一起，三个末端（或首端）接三相交流电源，如

图3-3 三相异步电动机Y形接法原理图

图3-4 三相异步电动机Y形接法接线图

图3-3所示，接线图如图3-4所示。

②三角形接法

把三相绕组首尾相接，并接到三相交流电源上，原理图如图3-5、接线图

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图3-5 三相异步电动机三角接法原理图

图3-6 三相异步电动机三角形接法接线图

如图3-6所示。

在实际工作中，电动机采用哪种接法应根据电机机身上的铭牌来确定，通常情况下，功率3KW及以下的三相交流异步电动机采用星形接法，3KW以上的通常采用三角形情况。

参考上述方法，放在实验桌上的三相异步电动机为Y112M-4三相绕组：出厂时绕组线分别从电机内部引出来接到了接线盒的六个接线柱上，请用万用表测出三相绕组中各相绕组所接的两个接线柱，记录并标明各相绕组的阻值，将连接铜片接到接线柱上，并画出此台电机的实际接线图及原理图。

4、电机绝缘的测量 1）对地绝缘阻值

用兆欧表测量并记录三相异步电动机绕组与外壳的绝缘阻值（绝缘阻值须大于等于0.38MΩ才能用），再把连接铜片拆，分别测量并记录各绕组与外壳的绝缘阻值；

2）相间阻值

先把连接铜片拆开，用兆欧表测量并三相异步电动机绕组与绕组之间绝缘阻值； 4、三相异步电动机的正反转

三相异步电动机工作时应接额定交流电压（可根据铭牌得知，额定电压通常为380V，可直接接电网），画出接线图，观察电机的转向；

反转：应先把电源关掉，等转子不转后把其中的两根电源线对调，画出接线图，观察电机的转向。

五、实验报告

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根据上述实验，书写实验报告，作必要的分析和总结。 六、思考题

1、若三相异步电动机三相电源线全部相互对调，电机的转向会怎样？

2、零线接到三相异步电动机的什么地方？有何作用？

附 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。

图3-2 三相交流绕组首末端测定

开启电源总开关，按下“开”按钮，接通交流电源。测出第三相绕组的电压，如测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图3-2（a）所示。反之，如测得电压近似为零，则两相绕组的末端与末端（或首端与首端）相联，如图3-2（b）所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。

实验四 直流电机设计性实验

一、综合性实验目的

1、在直流电动机原理的基础上了解直流电动机的各部分结构；熟悉直流电动机各绕组的安

装位置及其作用；

2、根据实验要求，设计直流电动机各种运转方式下各绕组的接线方案，并详细分析之。 二、综合性实验预习要点

1、直流电动机的工作原理；直流电动机的主要组成部分；直流电动机各绕组的作用。 2、查阅有关直流电机使用或实训方面的书籍。 三、综合性实验设备

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1、DD03 2、DJ15 3、DDSZ-1 4、Z2-11

导轨、测速发电机及转速表 直流电动机（实验用电机） 型电机及电气技术实验装置 直流电动机（实际生产用电动机）

1台 1台 1套 1台

三、综合性实验内容

3、Z2-11直流电动机正转时各绕组接线方案设计

根据Z2-11直流电动机（实际工作中常用电机）的工作原理及各绕组的作用，设计Z2-11直流电动机正转（即机身上剪头所表明的方向）接线方案。绘制直流电动机接线原理图，在图中标明各绕组及其端号，并分析各绕组的作用。

4、Z2-11直流电动机反转时各绕组接线方案设计

根据Z2-11直流电动机（实际工作中常用电机）的工作原理及各绕组的作用，设计实际工作中经常使用的Z2-11直流电动机反转接线方案。绘制直流电动机接线原理图，在图中标明各绕组及其端号，并详细分析反转时某些绕组接线改变的原因。

四、综合性实验的设计要求：

①要求详细绘制方案接线图（要求作详细的标注，包括各绕组名称及其端号），详细分析各绕组的作用；；

②分别对正转反转接线方案进行详细的比较分析（如某绕组的接线为什么要反接？从原理和作用进行详细阐述）。

五、接线

根据你的设计的原理图和接线图在Z2-11直流电动机上接线。 六、综合性实验报告

要求当场画出各种接线图和原理图，写出详细的设计性实验报告，要有全面的深层次的分析。

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