电机实验指导书(2016) (1)

《电机学》实验指导书

华南理工大学电力学院

2014年1月

目录

第一章大功率电机及其继电接触控制实验的基本要求和安全操作规程 (1)

1.1实验的基本要求 (1)

1.2实验安全操作规程 (2)

1.3大功率电机综合实验装置交流及直流操作说明 (2)

1.4THHDZ-4型大功率电机综合实验装置电机铭牌数据一览表 (4)

第二章变压器实验 (5)

2.1单相变压器 (5)

2.2三相变压器的联接组别校验 (9)

第三章异步电机实验 (13)

3.1三相鼠笼异步电动机的工作特性 (13)

第四章同步电机实验 (19)

4.1三相同步发电机的运行特性 (19)

第五章直流电机实验 (24)

5.1他励直流发电机 (24)

5.2直流他励电动机 (26)

第一章大功率电机及其继电接触控制实验的基本要求和安全操作规程

1.1 实验的基本要求

大功率电机及其继电接触控制实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生能根据实验目的,实验内容及实验设备来拟定实验线路,选择所需仪表,确定实验步骤,测取所需数据,进行分析研究,得出必要结论,从而完成实验报告。学生在整个实验过程中,必须集中精力,及时认真做好实验。因此,对学生的实验过程提出下列基本要求。

一、实验前的准备

实验前应复习教科书有关章节,认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤,明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习,如熟悉组件的编号,使用及其规定值等),并按照实验项目准备记录抄表等。

实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备,方可开始做实验。认真作好实验前的准备工作,对于培养学生独立工作能力,提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。

二、实验的进行

1、建立小组,合理分工

每次实验都以小组为单位进行,每组由2~3人组成,实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工,以保证实验操作协调,记录数据准确可靠。

2、选择组件和仪表

实验前先熟悉该次实验所用的组件,记录电机铭牌和选择仪表量程,然后依次排列组件和仪表便于测取数据。

3、按图接线

根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线,线路力求简单明了,一般按接线原则是先接串联主回路,再接并联支路。为查找线路方便,每路可用相同颜色的导线。

4、起动电机,观察仪表

在正式实验开始之前,先熟悉仪表刻度,并记下倍率,然后按一定规范起动电机,观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常,应立即切断电源,并排除故障;如果一切正常,即可正式开始实验。

5、测取数据

预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。

6、认真负责,实验有始有终

实验完毕,须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后,才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。

三、实验报告

实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题,经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。

实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。

实验报告包括以下内容:

1、实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。

2、列出实验中所用组件的名称及编号,电机铭牌数据(P N、U N、I N、n N)等。

3、列出实验项目并绘出实验时所用的线路图,并注明仪表量程,电阻器阻值,电源端编号等。

4、数据的整理和计算。

5、按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线,图纸尺寸不小于8cm×8cm,曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。

6、根据数据和曲线进行计算和分析,说明实验结果与理论是否符合,可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上,保持整洁。

7、每次实验每人独立完成一份报告,按时送交指导教师批阅。

1.2 实验安全操作规程

为了按时完成大功率电机实验,确保实验时人身安全与设备安全,要严格遵守如下规定的安全操作规程:

1、实验前必须了解和掌握设备的技术性能以及操作规程。

2、实验时人体不可接触带电线路,接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

3、学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许,并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。实验中如设备发生故障,应立即切断电源,经查清问题和妥善处理故障后,才能继续进行实验。

4、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求,有否短路回路存在,以免损坏仪表或电源。

5、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制,其他人只能由指导人员允许后方可操作,不得自行合闸。

1.3 大功率电机综合实验装置交流及直流操作说明

一、实验中开启和关断三相交流电源的步骤

1、将电源控制屏的电源线接入对应的三相电源,开启电源前。要检查控制屏上面“双路直流电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关,还有“同步电机励磁电源”的开关都须在关断的位置。控制屏桌面左端安装的调压器旋钮必须在零位,即必须将它向逆时针方向旋转到底。

2、检查无误后,合上控制屏左侧端面上的三相带漏电保护的空气开关(电源总开关),此时控制屏的控制部分(所有仪表都将有显示,定时器兼报警记录仪工作)、屏上的电源插座及照明

都将得电。“停止”按钮指示灯亮,表示实验装置的进线接到电源,但还不能输出电压。此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。

3、按下“启动”按钮,“启动”按钮指示灯亮,表示三相交流调压的输入端U1、V1、W1、N1插孔已经接入到三相交流电网,三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。实验电路所需的不同大小的交流电压,都可适当旋转调压器旋钮用导线从三相四线制插孔中取得。输出线电压为0~450V(可调)并由控制屏左下方的三只交流电压表指示。当电压表下面的“电压指示切换”开关拨向三相电网电压时,它指示三相电网进线的线电压;当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时,它指示三相四线制插孔U、V、W和N的输出端的线电压。

4、实验中如果需要改接线路,必须按下“停止”按钮以切断交流电源,保证实验操作安全。实验完毕,还需切断“电源总开关”,并将控制屏桌面左端安装的调压器旋钮调回到零位。将“双路直流电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关,还有“同步机励磁电源”拨回到关断位置。

二、开启双路直流电源的操作

1、直流电源是由交流电源变换而来,开启“双路直流电源”,必须先完成开启交流电源,即开启“电源总开关”并按下“启动”按钮。

2、再此之后,将分为以下几种情况下使用:

(1)按常规启动直流他励电动机的步骤:打开“励磁电源”开关,可获得0~250V、3A的可调的直流电压输出,调节电位器和负载回路的电阻使得励磁回路的电流达到额定值;将电枢电压的调节电位器逆时针旋到底,再打开”电枢电源”开关,可获得0~260V、20A的可调的直流电压输出,调节电位器使得电枢电压达到额定使得电机正常运转。(注:“励磁电源”在刚打开时会发出“欠励”告警声光指示,随着励磁电流的增大将消失。)停机时必须先关励磁后关电枢。

(2)单独使用“励磁电源”的步骤:因为本套装置的“双路直流电源”专为直流他励电动机设计了“欠励”保护功能,所以在打开“欠励保护”开关,回路中电流没有达到“欠励”限定值200mA装置都将发出告警指示。打开励磁电源开关,调节旋钮此时如果回路电流达到200mA 时告警将消失,但“正常”指示灯只有在电流达到200mA以上时才会亮。

(3)单独使用“电枢电源”的步骤:先打开“电枢电源”开关,“欠励”告警,且无电压输出,关闭“欠励保护”开关,告警消失,再打开“电枢电源”开关,此时电枢电源才能正常输出。

3、励磁电源电压及电枢电源电压都可由同1只直流电压表指示。当该电压表下方的“电压指示切换”开关拨向“电枢电压”时,指示电枢电源电压,当将它拨向“励磁电压”时,指示励磁电源电压。

三、同步电机励磁电源的操作

同步电机的直流励磁电源也是由交流转换而来的,所以在开启“同步励磁电源”之前,必须先开启“电源总开关”并按下“启动”按钮。再此之后,将控制屏左侧端面上的单相调压器旋钮逆时针旋到底,然后打开开关“S”通过调节控制屏左侧端面上的单相调压器旋钮来调节“同步励磁电源”的输出电压,并可通过一只直流电压指示。

1.4 THHDZ-4型大功率电机综合实验装置电机铭牌数据一览表

序号编号名称P N(KW)U N(V) I N(A) n N(r/min) U f N(V)I f N(A)绝缘

等级

备注

1 DJ12A 三相芯式变压器 1.

2 220/198/110 1.821.82/3.64 B Y/Y

2 Z2-32 直流并励励电动机 2.2 220 12.35 1500 220 0.5

3 B

3 ZF2-32 直流他励发电机 1.9 230 8.3 1450 220 0.7

4 B

4 Y100L-4 三相鼠笼式异步电动机 2.2 380(Y)

5 1430 B

5 STC-2 三相同步发电机 2.0 400(Y) 3.5 1500 2 B 三相同步电动机 1.2 400(Y) 2.2 1500 1.5 B

4

第二章变压器实验

2.1 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、变比、空载实验

测取变比。测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。

2、短路实验

测取短路特性U K=f(I K),P K=f(I K), cosφK=f(I K)。

3、负载实验

(1)纯电阻负载

保持U1=U N,cosφ2=1的条件下,测取U2=f(I2)。

四、实验方法

1、实验设备

序号型号名称数量

1

HDZ01W 智能数模双显真有效值交流电压表、电流表各1只

2 三相交流可调电源1路

3 单相变压器1台

4 电抗器三相可调电抗器1台

5 电阻箱三相可调电阻器1件

6 HDZ34-4 智能型功率、功率因数表1件

7 HDZ51 自动开关组件1件2、屏上排列顺序

HDZ34-3、HDZ51

3、变比、空载实验

图2-1 变比、空载实验接线图

(1)在三相调压交流电源断电的条件下,按图2-1接线。被测变压器选用单相变压器DJ11B,其额定容量P N=0.44KV·A;U1N/U2N=220/110V,I1N/I2N=2/4A。变压器的低压线圈a、x 接电源,高压线圈A、X开路。

(2)选好所有测量仪表量程。将控制屏桌面板上方的三相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“启动”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U0=1.2U N,然后逐次降低电源电压,在1.2~0.3U N的范围内,测取变压器的U0、I0、P0、高压线圈电压U AX。

(4)测取数据时,U=U N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。

表2-1

实验数据计算数据

序号

U0(V) I0(A) P0(W) U AX(V) U0* I0* cosφ0 1

2

3

4

5

6

7

8

4、短路实验

(1)按下控制屏上的“停止”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)选好所有测量仪表量程,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1.1I N为止,在(0.2~1.1)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(℃)。

表2-2 室温℃

序号

实验数据计算数据U K(V)I K(A)P K(W)cosφK

1

2

3

4

5

6

7

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R L和电抗X L上;将电阻箱和电抗柜分别通过专用电缆线连接到试验箱上。R L选用电阻箱上的一组可调电阻,X L选用电抗柜上的一组电抗,功率因数表选用HDZ34-4,开关S1和S2选用HDZ51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,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U 1=U N 。

3)保持U 1=U N ,合上S 1,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U 2和电流I 2。

4)测取数据时,I 2=0和I 2=I 2N 必测,共取数据6-7组,记录于表2-3中。 表2-3 cosφ2=1; U 1=U N = V 序 号 U 2(V ) I 2(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边电压的数据,分别计算出变比,然后取其多次测量平均值作为变压器的变比K 。K=U AX /U ax 。

2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数

(1)计算 、 、 ,绘出空载特性曲线 ,

P 0=f (U 0),cosφ0=f (U 0)。

式中:0

00

0cos I U P =

? (2)计算激磁参数

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。

220

0200m

m m m m r Z X I U Z I P r -=

=

=

3、绘出短路特性曲线和计算短路参数

(3)绘出短路特性曲线U K =f (I K ) 、P K =f (I K )、cosφK =f (I K )。 (4)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。

*00

N

U U U =*00

N

I I I =

00

00

cos P U I ?=*

*

00()U f I =

2'2'2'''K

K K K

K K K K K r Z X I P r I U Z -=

=

=

折算到低压方:

2

22''

'K X X K r r K Z Z K

K K K K K ===

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。

2

27575755.23475

5.234K

C K C K K C K X r Z r r +=++=???θθ

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:

%100%100%1007575?=

?=?=??N

K

N KX N C

K N Kr N C

K N K U X I u U r I u U Z I u 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。 要分离一次侧和二次侧电阻,可用万用表测出每侧的直流电阻,设R /1为一次绕组的直流电阻折算到二次侧的数值,R 2为二次绕组的直流电阻。r k 已折算到二次侧应有:

221

121k R r R r r r r =''+'=

联立方程组求解可得r /1及r 2。一次侧和二次侧的漏阻抗无法用实验方法分离通常取X /1=X 2=

2

X K

2.2 三相变压器的联接组别校验

一、实验目的

1、掌握用实验方法判别变压器的联接组别。

二、预习要点

1、联接组的定义。为什么要研究联接组?国家规定的标准联接组有哪几种?

三、实验项目

1、连接并判定以下联接组

(1)Y/Y-12

(2)Y/Δ-11

四、实验方法

1、实验设备

序号型号名称数量

1

HDZ01W 智能数模双显真有效值交流电压表、电流表各3只

2 三相交流可调电源1路

3 三相芯式变压器1台

4 负载箱三相可调电阻器1件

5 HDZ34-4 智能型功率、功率因数表1件

6 HDZ51 自动开关组件1件

2、屏上排列顺序

HDZ34-4、HDZ51

3、检验联接组

(1)Y/Y-12

(α)接线图(b)电势相量图图

2-4 Y/Y-12联接组

按图2-4接线。A、a两端点用导线联接,在高压方施加三相对称的额定电压,测出U AB、U ab、U Bb、U Cc及U Bc,将数据记录于表2-4。

表2-4

实 验 数 据

计 算 数 据

U AB (V) U ab (V)

U Bb (V)

U Cc (V)

U Bc (V)

U Bb (V) U Cc (V)

U Bc (V)

根据Y/Y-12联接组的电势相量图可知:

ab

AB

L L L ab Bc ab

L Cc Bb U U K K K U U U K U U =

+-=-==1)1(2

若用两式计算出的电压U Bb ,U Cc ,U Bc 的数值与实验测取的数值相同,则表示绕组连接正确,属Y/Y-12联接组。

(2)Y/△-11

图2-5 Y/Δ-11联接组

(α)接线图 (b)电势相量图

按图2-5接线。A 、a 两端点用导线相连,高压侧施加对称额定电压,测取U AB 、U ab 、U Bb 、U Cc 及U Bc ,将数据记录于表2-5中。

表2-5

实 验 数 据

计 算 数 据

U AB (V) U ab (V)

U Bb (V)

U Cc (V)

U Bc (V)

U Bb (V)

U Cc (V)

U Bc (V)

根据Y/Δ-11联接组的电势相量可得

132

+-===L L ab Bc Cc Bb K K U U U U

若由上式计算出的电压U Bb 、U Cc 、U Bc 的数值与实测值相同,则绕组连接正确,属Y/Δ-11联接组。 五、实验报告

ab

L U U K A B =ab

L U U K A B

=

为线电压之比

1、计算出不同联接组的U Bb 、U Cc 、U Bc 的数值与实测值进行比较,判别绕组连接是否正确。

2、由实验数据算出Y/Y 和Y/Δ接法时的原方U AB /U AX 比值, 分析产生差别的原因。 六、附录

变压器联接组校核公式(设L ab L AB ab K U K U U =?==,1)

组别 U Bb =U Cc

U Bc

U Bc /U Bb 1 1-L K

12

+-L L K K >1 2 132

+-L L K K 12

+L K

>1 3 12+-L L K K 12

++L L K K

>1 4 12+L K

132++L L K K

>1 5 12

++L L K K 1+L K

>1 6 132

++L L K K

132

++L L K K =1 7 1+L K

12++L L K K <1 8 132++L L K K 12

+L K

<1 9 12++L L K K 12

+-L L K K

<1 10 12

+L K

132+-L L K K

<1 11 12

+-L L K K 1-L K

<1 12

132

+-L L K K

132

+-L L K K

=1

第三章异步电机实验

3.1 三相鼠笼异步电动机的工作特性

一、实验目的

1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。

2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。

3、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。

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、空载实验。

3、短路实验。

4、负载实验。

四、实验方法

1、实验设备

序号型号名称数量

1

HDZ01W 转速表 1 只

2 三相交流电源 1 路

3 双路直流电源 1 组

4 智能数模双显直流电压表、毫安表、电流表各1 只

5 智能数模双显交流电压表、交流电流表各3 只

6 机组一三相鼠笼异步电动机+直流发电机+编码器 1 台

7 负载箱三相可调电阻器 1 台

8 HDZ34-4 智能型功率、功率因数表 1 件

9 HDZ51 空气开关组件 1 件

10 堵转装置(长柄十字螺丝刀)1件

2、屏上挂件排列顺序

HDZ34-4、HDZ51

3、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端部或铁心的温度。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

值即为冷态直流电阻。

(1)伏安法

测量线路图为图3-1。直流电源用主控屏上电枢电源,可先调到50V输出电压。开关S1、S2选用HDZ51挂箱,R用三相可调电阻。

图3-1 三相交流绕组电阻测定

量程的选择:测量时通过的测量电流应小于额定电流的20%,约小于1安,因而直流电流表的量程用2A档。三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为3Ω,因而当流过的电流为1安时二端电压约为3伏,所以直流电压表量程用20V档。

按图3-1接线。把R调至最大位置,合上开关S1,调节直流电源及R阻值使试验电流不超过电机额定电流的20%,以防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S2读取电压值。读完后,先打开开关S2,再打开开关S1。

调节R使A表分别为0.8A,0.6A,0.4A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。

表3-1 室温℃

绕组Ⅰ绕组Ⅱ绕组Ⅲ

I(mA)

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、空载实验

(1)按图3-2接线。电机绕组为Y接法(U N=380V),直接与测速发电机同轴联接。

(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,观察电机旋转方向。并使电机旋转方向为正转(如转向不符合要求需调整相序时,必须切断电源)。

(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。

图3-2 三相鼠笼式异步电动机试验接线图

(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3-2中。

表3-2

序号

U0L(V)I0L(A)P0(W)

cosφ0 U AB U BC U CA U0L I A I B I C I0L P1 P2P0

1

2

3

4

5

6

7

5、短路实验

(1)测量接线图同图3-2。用制动工具把三相电机堵住(堵转之前一定要先确定电机的转向)。

(2)调压器退至零,按下“启动”按钮,接通交流电源。调节控制屏桌面左端调压器旋钮使之逐渐升压至短路电流到1.2倍额定电流,再逐渐降压至0.3倍额定电流为止。

(3)在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。

(4)共取数据5~6组记录于表3-3中。

表3-3

序号

U KL(V)I KL(A)P K(W)

cosφK U AB U BC U CA U KL I A I B I C I KL P1 P2P K

1

2

3

4

5

6

6、负载实验

(1)测量接线图同图3-2。同轴联接负载电机。图中R L用三相可调电阻箱上的2只265Ω阻值并联。

(2)按下“启动”按钮,接通交流电源,调节调压器使之逐渐升压至额定电压并保持不变。

(3)合上直流发电机的励磁电源,调节励磁电流使发电机的电枢电压为230V,并保持此时I f不变。

(4)合上开关S,调节负载电阻R L,使异步电动机的定子电流逐渐上升,直至电流上升到1.25倍额定电流。

(5)从这负载开始,逐渐减小负载直至空载(即断开开关S),在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、直流发电机的负载电流I F等数据。

(6)共取数据8~9组记录于表3-4中。

表3-4 U1=U1N=380V(Y)I f= mA

序号

I1L(A)P1(W)I

F

(A)

n

(r/min) I A I B I C I1L PⅠPⅡP1

1 2 3 4 5 6 7 8 9

五、实验报告

1、计算基准工作温度时的相电阻

由实验直接测得每相电阻值,此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的定子绕组相电阻:

C

ref C

ref r r θθ++=23523511

式中 r1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻,Ω; r1c ——定子绕组的实际冷态相电阻,Ω; θref ——基准工作温度 ,对于B 级绝缘为80℃; θc ——实际冷态时定子绕组的温度,℃;

2、作空载特性曲线:I 0L 、P 0、cosφ0=f (U 0L )

3、作短路特性曲线:I KL 、P K =f (U KL )

4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。 (1)由短路实验数据求短路参数 短路阻抗:KL KL

K K K I U I U Z 3=

=

??

短路电阻:223KL K

K K

K I P I P

r ==?

短路电抗:22K K K r Z X -=

式中 3

I , K KL KL K I

U U ==??,P K ——电动机堵转时的相电压,相电流,三相短路功率(Δ

接法)。

转子电阻的折合值:'

2r ≈C K r r 1- 式中r 1C 是没有折合到80℃时实际值。

定、转子漏抗: σ1X ≈'

2σX ≈

2

K

X 由空载试验数据求激磁回路参数

空载阻抗: L

L

I U I U Z 000003=

=

?

?

空载电阻:2

00

20003L

I P I P r ==? 空载电抗: 20200r Z X -=

式中3

I I , 0L

000=

=??L U U ,P 0——电动机空载时的相电压、相电流、三相空载功率(Δ接法)。

激磁电抗:σ10X X X m -=

激磁电阻: 202

03L Fe

Fe m I P I P r ==

?

式中P Fe 为额定电压时的铁耗,由图3-3确定。

图3-3 电机中铁耗和机械耗

六、思考题

1、由空载、短路实验数据求取异步电机的等效电路参数时,有哪些因素会引起误差?

2、从短路实验数据我们可以得出哪些结论?

电机实验指导书菏泽学院2

电机实验指导书菏泽学院2

2 目录 第一章直流电机 (4) 实验一认识实验 (4) 实验二直流发电机 (9) 实验三直流并励电动机 (17) 第二章变压器 (22) 实验一单相变压器 (22) 实验二三相变压器 (28) 实验三三相变压器的联接组和不对称短路 (34) 第三章异步电机 (42) 实验一三相鼠笼异步电动机的工作特性 (42) 实验二三相异步电动机的起动与调速 (50) 实验三单相电容起动异步电动机 (55) 实验四单相电容运转异步电动机 (59) 实验五双速异步电动机 (62) 第四章同步电机 (65) 实验一三相同步发电机的运行特性 (51) 实验二三相同步发电机的并联运行 (56) 实验三三相同步电动机 (61)

实验四三相同步电机参数的测定 (88) 第五章电机机械特性的测定 (94) 实验一直流他励电动机机械特性 (94) 实验二三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性 (100) 实验三异步电机的M-S曲线测绘 (104) 第六章控制电机实验 (109) 实验一步进电动机实验 (109) 实验二交流伺服电机实验 (112) 实验三直流伺服电机实验 (116) 3

4 第一章直流电机 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。 3.熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。 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.直流他励电动机起动时,为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器?不连接会产生什么严重后果? 3.直流电动机起动时,励磁回路连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? 4.直流电动机调速及改变转向的方法。 三.实验项目 1.了解电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安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。 3.直流他励电动机的起动,调速及改变转向。 四.实验设备及仪器 1.教学实验台主控制屏 2.电机导轨及测功机、转速转矩测量(NMEL-13A) 3.直流并励电动机M03 4.直流电机仪表、电源(NMEL-18A)(位于实验台主控制屏的下部)

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《电力机车电机》实验指导书 实验一直流电机认识实验 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。 3.熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。 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.直流他励电动机起动时,为什么在电枢回路中需要串联起动变阻器?不连接会产生什么严重后果? 3.直流电动机起动时,励磁回路连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? 4.直流电动机调速及改变转向的方法。 三.实验项目 1.了解MEL系列电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安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。 3.直流他励电动机的起动,调速及改变转向。 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(MEL-I、MEL-IIA、B) 2.电机导轨及测功机、转速转矩测量(MEL-13)或电机导轨及校正直流发电机 3.直流并励电动机M03 4.220V直流可调稳压电源(位于实验台主控制屏的下部) 5.电机起动箱(MEL-09)。 6.直流电压、毫安、安培表(MEL-06)。 五.实验说明及操作步骤 1.由实验指导人员讲解电机实验的基本要求,实验台各面板的布置及使用方法,注意事项。 2.在控制屏上按次序悬挂MEL-13、MEL-09组件,并检查MEL-13和涡流测功机的连接。 3.直流仪表、转速表和变阻器的选择。 直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择,变阻器根据实验要求来选用,并按电流的大小选择串联,并联或串并联的接法。 (1)电压量程的选择

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实验一单相变压器 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 测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。 2、短路实验 测取短路特性U K=f(I K),P K=f(I K), cosφK=f(I K)。 3、负载实验 (1)纯电阻负载 保持U1=U N,cosφ2=1的条件下,测取U2=f(I2)。 (2)阻感性负载 保持U1=U N,cosφ2=0.8的条件下,测取U2=f(I2)。 四、实验方法 1、实验设备

图1-1 空载实验接线图 2、空载实验 1)在三相调压交流电源断电的条件下,按图1-1接线。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 P N =77W ,U 1N /U 2N =220/55V ,I 1N /I 2N =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 0=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U 0、I 0、P 0。 4)测取数据时,U=U N 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1-1中。 5)为了计算变压器的变比,在U N 以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表1-1中。

电机传动与控制实验指导书

实验一步进电机基本原理实验 一、实验目的 1、了解步进电动机的基本结构和工作原理。 2、掌握步进电机驱动程序的设计方法。 二、实验原理 步进电动机又称为脉冲电机,是工业过程控制和仪表中一种能够快速启动、反转和 制动的执行元件。其功能是将电脉冲转换为相应的角位移或直线位移。步进电动机的运 转是由电脉冲信号控制的,步进电动机的角位移量或线位移量与脉冲数成正比,每给一 个脉冲,步进电机就转动一个角度(步距角)或前进/倒退一步。步进电机旋转的角度由 输入的电脉冲数确定,所以,也有人称步进电动机为一个数字/角度转换器。 当某一相绕阻通电时,对应的磁极产生磁场,并与转子形成磁路,这时,如果定子 和转子的小齿没有对齐,在磁场的作用下,由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点, 转子将转动一定的角度,使转子与定子的齿相互对齐,由此可见,错齿是促使电机旋转 的原因。 四相步进电动机以四相单四拍、四相双四拍、四相八拍方式工作时的脉冲分配表如 表1,表2和表3 表1 四相单四拍脉冲分配表表2 四相双四拍脉冲分配表 时,若用手旋转它,感觉很难转动。

三、实验步骤: 1.将DRYDC-A型运动控制台的电源线和串行通信接口线连接好。 2.打开DRMU-ME-B综合实验台的电源总开关,开关电源的开关,采集仪开关。 启动硬件设备。 3.打开计算机,从桌面或程序组运行DRLink主程序,然后点击DRLink快捷 工具条上的“联机注册”图标,选择“DRLink采集主卡检测”进行注册。 没有使用信号采集主卡的用户可选择:“局域网服务器”进行注册,此时,必需在对话框中填入DRLink服务器的主机IP地址。 4.点击DRLink快捷工具条上“文件夹”图标,出现文件选择对话框,在实验 目录中选择“步进电机基本原理”实验,并启动该实验。 5.点击该实验脚本中的“开关”按钮,向运动控制卡下载实验程序。 6.本实验中先做步进电机的驱动实验:选择运行方式为“连续驱动”,依次选 择步进电机的工作方式为:四相单四拍、四相双四拍、四相八拍;方向可以是任意的;脉冲间隔参数可用5~10ms。点“电机驱动”按钮,驱动电机工作。观察电机的工作情况。(对于四相八拍的工作方式,脉冲间隔最小可以到2ms)终止电机运行请在运行方式中选择“停止保持”或“停止不保持”。 7.步进电机的自锁实验:运行方式选择“停止保持”,其它参数不变,点“电 机驱动”按钮。可以使步进电机某相通电,处于“自锁”状态。此时,用手转动电机的皮带轮,可以感到转动比较困难。 8.步进电机的步距角演示:运行方式选择“单步驱动”,点“电机驱动”按钮。 每点击一次“电机驱动”按钮,步进电机旋转一个角度,这个角度就是步距角。对于本实验台步距角为1.8o。 除了可以使用DRLink平台下的实验脚本进行本实验外,还可以使用C-51的C语言程序进行本实验。本运动控制平台在内部使用了DRMC-A型运动控制卡,其CPU是ADUC842,关于ADUC842的硬件的详细信息,请参考我们提供的pdf 文档。在DRMC-A型运动控制台,步进电机的端口地址:0x8000,用低4位表示电机的4相,1表示发送脉冲,0表示空。根据步进电机的工作方式的脉冲分配表(表1~3),逐步向端口的低4位写入0和1就可以了。具体的程序请参考StepMotor1.c~StepMotor5.c。在生成执行代码后,按运动控制台的“PRG”+“RST”按钮后,使用Windows Serial Downloader将执行程序下载到单片机内。 四、实验报告要求 1.简述步进电机的工作原理。 2.简述步进电机的四相八拍工作方式的优、缺点。 五、思考题 根据四相双四拍脉冲分配表(表2),参考StepMotor1.c,设计四相双四拍工作

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Tianhuang Teaching Apparatuses 天煌教仪 电机系列实验 DDSZ-1型 电机及电气技术实验装置Motor And Electric Technique Experimental Equipment 实验指导书 天煌教仪 浙江天煌科技实业有限公司

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DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明 实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。开启三相交流电源的步骤为: 1)开启电源前。要检查控制屏下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关(右下角)及“励磁电源”开关(左下角)都须在“关”断的位置。控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位,即必须将它向逆时针方向旋转到底。 2)检查无误后开启“电源总开关”,“关”按钮指示灯亮,表示实验装置的进线接到电源,但还不能输出电压。此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。 3)按下“开”按钮,“开”按钮指示灯亮,表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。实验电路所需的不同大小的交流电压,都可适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。输出线电压为0-450V(可调)并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时,它指示三相电网进线的线电压;当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时,它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。 4)实验中如果需要改接线路,必须按下“关”按钮以切断交流电源,保证实验操作安全。实验完毕,还需关断“电源总开关”,并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。将“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到“关”断位置。 开启直流电机电源的操作: 1)直流电源是由交流电源变换而来,开启“直流电机电源”,必须先完成开启交流电源,即开启“电源总开关”并按下“开”按钮。 2)在此之后,接通“励磁电源”开关,可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。接通“电枢电源”开关,可获得40~230V、3A可调节的直流电压输出。励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的1只直流电压表指示。当将该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时,指示电枢电源电压,当将它拨向“励磁电压”时,指示励磁电源电压。但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”,“直流电机电源”与“交流三相调压电源”都是经过三相多绕组变压器隔离的,可独立使用。 3)“电枢电源”是采用脉宽调制型开关式稳压电源,输入端接有滤波用的大电容,为了不使过大的充电电流损坏电源电路,采用了限流延时的保护电路。所以本电源在开机时,从电枢电源开合闸到直流电压输出约有3~4秒钟的延时,这是正常的。 4)电枢电源设有过压和过流指示告警保护电路。当输出电压出现过压时,会自动切断输出,并告警指示。此时需要恢复电压,必须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低电压到正常值(约240V以下),再按“过压复位”按钮,即能输出电压。当负载电流过大(即负载电阻过

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肇庆学院 电子信息与机电工程学院电机学实验报告 13级电气2班姓名:梁智健学号:201324122202指导老师:肖奇军实验地点:后山金工楼2楼电工实验室 实验日期:2015年12月15日 实验三:三相鼠笼异步电动机的工作特性 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。 2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。 3、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。 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、判定定子绕组的首末端. 四、实验方法 1、实验设备

2、屏上挂件排列顺序 D33、D32、D34-3、D31、D42、D51 3、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端部或铁心的温度。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阻。 (1) 伏安法 测量线路图为图3-1。直流电源用主控屏上电枢电源,可先调到50V输出电压。开关S1、S2选用D51挂箱,R用D42挂箱上1800Ω可调电阻。 图3-1 三相交流绕组电阻测定 量程的选择:测量时通过的测量电流应小于额定电流的20%,约小于60毫安,因而直流电流表的量程用200mA档。三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为50Ω,因而当流过的电流为60毫安时二端电压约为3伏,所以直流电压表量程用20V 档。 按图3-1接线。把R调至最大位置,合上开关S1,调节直流电源及R阻值使试验电流不超过电机额定电流的20%,以防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S2读取电压值。读完后,先打开开关S2,再打开开关S1。 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3-2中。

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DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明 实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。 ?开启三相交流电源的步骤为: 1)开启电源前。要检查控制屏下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关(右下角)及“励磁电源”开关(左下角)都须在“关断”的位置。控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位,即必须将它向逆时针方向旋转到底。 2)检查无误后开启“电源总开关”,“关”按钮指示灯亮,表示实验装置的进线接到电源,但还不能输出电压。此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。 3)按下“开”按钮,“开”按钮指示灯亮,表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W 及N上已接电。实验电路所需的不同大小的交流电压,都可适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。输出线电压为0-450V(可调)并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时,它指示三相电网进线的线电压;当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时,它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。 4)实验中如果需要改接线路,必须按下“关”按钮以切断交流电源,保证实验操作安全。实验完毕,还需关断“电源总开关”,并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。将“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到“关断”位置。 ?开启直流电机电源的操作: 1)直流电源是由交流电源变换而来,开启“直流电机电源”,必须先完成开启交流电源,即开启“电源总开关”并按下“开”按钮。 2)在此之后,接通“励磁电源”开关,可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。接通“电枢电源”开关,可获得40~230V、3A可调节的直流电压输出。励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的1只直流电压表指示。当将该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时,指示电枢电源电压,当将它拨向“励磁电压”时,指示励磁电源电压。但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”,“直流电机电源”与“交流三相调压电源”都是经过三相多绕组变压器隔离的,可独立使用。 3)“电枢电源”是采用脉宽调制型开关式稳压电源,输入端接有滤波用的大电容,为了不使过大的充电电流损坏电源电路,采用了限流延时的保护电路。所以本电源在开机时,从电枢电源开合闸到直流电压输出约有3~4秒钟的延时,这是正常的。 4)电枢电源设有过压和过流指示告警保护电路。当输出电压出现过压时,会自动切断输出,并告警指示。此时需要恢复电压,必须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低电压到正常值(约240V以下),再按“过压复位”按钮,即能输出电压。当负载电流过大(即

电机学实验大纲-2017版

《电机学》实验教学大纲 课程名称:《电机学》课程编码:060132008 课程类别:专业基础课课程性质:选修 适用专业:自动化 适用教学计划版本:2017 课程总学时:32 实验(上机)计划学时: 8 开课单位:自动化与电气工程学院 一、大纲编写依据 1.自动化专业2017版教学计划; 2.自动化专业《电机学》理论教学大纲对实验环节的要求; 3.近年来《电机学》实验教学经验。 二、实验课程地位及相关课程的联系 1.《电机学》是自动化专业的专业基础课程; 2.本实验项目是《电机学》课程综合知识的运用; 3.本实验项目是理解直流电机,交流电机及变压器的基础; 4.本实验以《电路》、《大学物理》为先修课; 5.本实验为后续的《运动控制基础》、《直流运动控制系统》、《交流调速系统》及《工厂供电及节能技术》课程学习有指导意义。 三、实验目的、任务和要求 1.本课程是自动化专业的一门专业基础课。课程主要讲解直流电机、变压器、交流电机。它一方面研究电机的基本理论问题、另一方面又研究与其相联系的科学实验和生产实际中的问题。本课程的实验目的是使学生掌握直流电机、交流电机、变压器的基本理论,为学习“直流运动控制系统”、“交流调速系统”和“工厂供电及节能技术”等课程打下坚实基础; 2.通过实验培养学生观察问题、分析问题和独立解决问题的能力; 3.通过综合性、设计性实验训练,使学生初步掌握电机的应用; 4.培养正确记录实验数据和现象,正确处理实验数据和分析实验结果的能力以及正确书写实验报告的能力。 5.实验项目的选定依据教学计划对学生工程实践能力培养的要求; 6.巩固和加深学生对电机学理论的理解,提高学生综合运用所学知识的能力; 7.通过实验,要求学生做到: (1)预习实验,自行设计实验方案并撰写实验报告; (2)正确连接实验线路; (3)用电机学理论知识独立分析实验数据。 四、教学方法、教学形式、教学手段的特色 重视学生的实际动手能力 五、实验内容和学时分配

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步进电动机说明 步进电动机又称脉冲电机,是数字控制系统中的一种重要的执行元件,它是将电脉冲信号变换成转角或转速的执行电动机,其角位移量与输入电脉冲数成正比;其转速与电脉冲的频率成正比。在负载能力范围内,这些关系将不受电源电压、负载、环境、温度等因素的影响,还可在很宽的范围内实现调速,快速启动、制动和反转。随着数字技术和电子计算机的发展,使步进电机的控制更加简便、灵活和智能化。现已广泛用于各种数控机床、绘图机、自动化仪表、计算机外设,数、模变换等数字控制系统中作为元件。 一、使用说明 D54步进电机实验装置由步进电机智能控制箱和实验装置两部分构成。 (一)步进电机智能控制箱 本控制箱用以控制步进电机的各种运行方式,它的控制功能是由单片机来实现的。通过键盘的操作和不同的显示方式来确定步进电机的运行状况。 本控制箱可适用于三相、四相、五相步进电动机各种运行方式的控制。 因实验装置仅提供三相反应式步进电动机,故控制箱只提供三相步进电动机的驱动电源,面板上也只装有三相步进电动机的绕组接口。 1、面板示意图(见附录) 2、技术指标 功能:能实现单步运行、连续运行和预置数运行;能实现单拍、双拍及电机的可逆运行。 电脉冲频率:5Hz~1KHz 工作条件:供电电源AC220V±10%,50Hz 环境温度-5℃~40℃ 相对湿度≥80% 重量:6kg 尺寸:390×200×230mm3 3、使用说明 (1)开启电源开关,面板上的三位数字频率计将显示“000”;由六位LED数码管组成的步 进电机运行状态显示器自动进入 “9999→8888→7777→6666→5555→4444→3333→2222→1111→0000”动态自检过程,而 后停显在系统的初态“┤.3”。 (2)控制键盘功能说明 设置键:手动单步运行方式和连续运行各方式的选择。

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电机学实验报告 学院:核技术及其自动化工程专业:电气工程及其自动化 教师:黄洪全 姓名:许新 学号:200706050209

实验一异步电机的M-S曲线测绘 一.实验目的 用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线,并加以比较。 二.预习要点 1.复习电机M-S特性曲线。 2.M-S特性的测试方法。 三.实验项目 1.鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。 2.绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。 >T m, (n=0) 当负载功率转矩 当S≥S m 过读取不同转速下的转矩,可描绘出不同电机的M-S曲线。

四.实验设备 1.MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。 2.电机导轨及测功机、转矩转速测量(MEL-13、MEL-14)。 3.电机起动箱(MEL-09)。 4.三相鼠笼式异步电动机M04。 5.三相绕线式异步电动机M09。 五.实验方法 1 被试电动机M04法。 G 功机,与按图线,实验步骤: (1)按下绿色“闭合”按钮开关,调节交流电源输出调节旋钮,使电压输出为220V ,起动交流电机。观察电机的旋转方向,是之符合要求。 (2)逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后,M04电机的负载将随之增加,其转速下降,继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右(注意:转速低于200转/分时,有可能造成电机转速不稳定。) (3)在空载转速至200转/分范围内,测取8-9组数据,其中在最大转矩附近多测几点,填入表5-9。

(4)当电机转速下降到200转/分时,顺时针回调“转速设定”旋钮,转速开始上升,直到升到空载转速为止,在这范围内,读出8-9组异步电机的转矩T,转速n,填入表5-10。 2.绕线式异步电动机的M-S曲线测绘

同步电机实验指导书【修订】

同步电机实验指导书 实验一三相同步发电机的运行特性一.实验目的 1.用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2.由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。 二.预习要点 1.同步发电机在对称负载下有哪些基本特性? 2.这些基本特性各在什么情况下测得? 3.怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数? 三.实验项目 1.测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 2.空载试验:在n=n N、I=0的条件下,测取空载特性曲线U0=f(I f)。 3.三相短路实验:在n=n N、U=0的条件下,测取三相短路特性曲线I K=f(I f)。 4.纯电感负载特性:在n=n N、I=I N、cos?≈0的条件下,测取纯电感负载特性曲线。 5.外特性:在n=n N、I f=常数、cos?=1和cos?=0.8(滞后)的条件下,测取外特性曲线U=f(I)。 6.调节特性:在n=n N、U=U N、cos?=1的条件下,测取调节特性曲线I f=f(I)。 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.电机导轨及测功机,转矩转速测量(MEL-13、MEL-14)。 3.功率、功率因数表(或在主控制屏,或采用单独的组件MEL-20、MEL-24)。 4.同步电机励磁电源(含在主控制屏右下方)。 5.三相可调电阻器900Ω(MEL-03)。 6.三相可调电阻器90Ω(MEL-04)。 7.波形测试及开关板(MEL-05)。 8.自耦调压器、电抗器(MEL-08)。 9.三相同步电机M08。 10.直流并励电动机M03。

五.实验方法及步骤 1.测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 被试电机采用三相凸极式同步电机M08。 测量与计算方法参见实验3-1。记录室温,测量数据记录于表4-1中。 同步电机励磁电源为0~2.5A可调的恒流源,按装在主控制屏的右下部。须注意,切不

电机学(上)--实验指导书--变压器

实验四单相变压器 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 测取空载特性U0=f(I0),P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。 2、短路实验 测取短路特性U K=f(I K),P K=f(I K), cosφK=f(I K)。 3、负载实验:纯电阻负载 保持U1=U N,cosφ2=1的条件下,测取U2=f(I2)。 四、实验方法 1 2、屏上排列顺序 D33、DJ11、D32、D34-3、D51、D42、D43 图4-1 空载实验接线图

3、空载实验 (1)在三相调压交流电源断电的条件下,按图4-1接线。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P N=77V·A,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)选好所有测量仪表量程。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“启动”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U0=1.2U N,然后逐次降低电源电压,在1.2~0.3U N的范围内,测取变压器的U0、I0、P0。 (4)测取数据时,U=U N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4-1中。 (5)为了计算变压器的变比,在U N以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表4-1中。 4、短路实验 (1)按下控制屏上的“停止”按钮,切断三相调压交流电源,按图4-2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4-2 短路实验接线图 (2)选好所有测量仪表量程,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1.1I N为止,在(0.2~1.1)I N范围内测取变压器的U K、I K、P K。

电机学实验报告

课程名称:电机学实验指导老师:章玮成绩:__________________ 实验名称:异步电机实验实验类型:______________同组学生:旭东 一、实验目的和要求(必填)二、实验容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得 一、实验目的 1、测定三相感应电动机的参数 2、测定三相感应电动机的工作特性 二、实验项目 1、空载试验 2、短路试验 3、负载试验 三、实验线路及操作步骤 电动机编号为D21,其额定数据:P N=100W,U N=220V,I N=0.48A,n N=1420r/min,R=40Ω,定子绕组△接法。 1、空载试验 (1)所用的仪器设备:电机导轨,功率表(DT01B),交流电流表(DT01B),交流电压表(DT01B)。 (2)测量线路图:见图4-4,电机绕组△接法。 (3)仪表量程选择:交流电压表250V,交流电流表0.5A,功率表250V、0.5A。(4)试验步骤: 安装电机时,将电机和测功机脱离,旋紧固定螺丝。 试验前先将三相交流可调电源电压调至零位,接通电源,合上起动开S1,缓缓升高电源电压使电机起动旋转,注意观察电机转向应符合测功机加载的要求(右视机组,电机旋转方向为顺时针方向),否则调整电源相序。注意:调整相序时应将电源电压调至零位并切断 电源。

接通电源,合上起动开关S1,从零开始缓缓升高电源电压,起动电机,保持电动机在额定电压时空载运行数分钟,使机械损耗达到稳定后再进行试验。 调节电源电压由1.2倍(264V~66V)额定电压开始逐渐降低,直至电机电流或功率显著增大为止,在此围读取空载电压、空载电流、空载功率,共读取7~9组数据,记录于表4-3中。注意:在额定电压附近应多测几点。 试验完毕,将三相电源电压退回零位,按下电源停止按钮,停止电机。 表4-3 2、短路试验 (1)所用的仪器设备:同空载试验 (2)测量线路图:见图4-4,电机绕组△接法。 (3)仪表量程选择:交流电压表250V,交流电流表1A,功率表250V、2A。

《电机与拖动基础》实验指导书

电机系统教学实验台使用说明 概述 MEL—Ⅰ型电机系统教学实验台总体外观结构如图1所示。图中序号5为涡流测功机及其导轨,序号8为安装在电机工作台上得被试电机。被试电机可以根据不同得实验内容进行更换。为了实验时机组安装方便与快速得要求,实验台得各类电机均设计成相同得中心高。同时,各电机得底脚采用了与普通电机不同得特殊结构形式。在机组安装时,将各电机之间通过联轴器同轴联结,被试电机得底脚安放在电机工作台得导轨上,只要旋紧两只底脚螺钉,不需做任何调整,就能准确保证各电机之间同心度,达到快速安装得目得。当测量被试电动机输出转矩时,可从序号4得测功机力矩显示窗中直接读取。被试电机得转速就是通过与测功机同轴联接得直流测速发电机来测量得。转速高低可以从图4得转速表直接读取。 图1电机系统教学实验台总体外观 序号2为电源控制屏,通过调压器输出单相或三相连续可调得交流电源。 序号1为仪表屏,根据用户得需要配置指针式与数字式表。

序号3为实验桌,内可放置各种组件及电机,桌面上放置测功机及导轨。 序号6为实验时所需得仪表,可调电阻器,可调电抗器与开关箱等组件。这些组件在 实验台上可任意移动。组件内容可以根据实验要求进行搭配。 第一章主要结构部件 2.电压表。可指示实验台输入得电压与交流电源输出得线电压,通过指针表旁边得开关切换。 3.三相主电源U、V、W输出。 4.保险丝座。3只3A保险丝分别就是u、v、w三相电源输出得保险丝,进行电源得短路保护,一旦电网电压对称输入,而电源输出不对称,则有可能烧毁保险丝。 5.调压器。 三相调压器得容量为1、5KVA,线电压0~430V连续可调,为了保证实验者得实验,电网与三相调压器之间接有隔离变压器或漏电保护器。三相调压器可调节单相或三相电压输出。当沿逆时针旋到底输出电压最小,改变旋钮位置,即可调节输出交流电源电压得大小。 6.主电源控制开关。当按下此开关时,红灯灭绿灯亮,主电路接触器闭合,U、V、W输出交流电。

电机系统实验指导书

电机学实验指导书 电气信息工程学院 2017年07月

前言 1、电机实验是学习研究电机理论的重要环节,其目的在于通过实验验证和研究电机理论,使学生掌握电机实验的方法和基本技能,培养学生严肃认真事实求是的科学作风。所设置的实验项目均为验证性实验。 2、本实验主要介绍电气自动化和电力系统自动化中常用的直流电机、变压器、异步电机的相关实验和实验原理,学生可以掌握实验方法,学会选择仪表,测取实验数据等基本实验研究技能。通过实验,加深对电机学理论知识的理解。 3、本实验指导书可作为电气工程及其自动化和自动化等强电方向专业的辅助教材和参考书。 4、本次修订工作主要针对电机学教学大纲并结合教仪设备进行了必要的调整。

目录 本实验课程的说明 (2) 实验一他励直流电机的工作特性与调速性能测定(Ⅰ) (3) 实验二他励直流电机的工作特性与调速性能测定(Ⅱ) (9) 实验三单相变压器空载、短路和负载实验 (17) 实验四三相异步电动机工作特性 (24)

本实验课程的说明 1、电机学实验是将课堂上所讲电机理论进一步深化的必备环节,通过实验验证和电机理论相结合,能使学生掌握电机实验的分析方法和基本技能,培养学生解决问题能力。 2、电机实验课是《电机学》和其相近课程的重要组成部分,本实验讲义只侧重于掌握实验方法,并运用课堂上学到的电机理论知识来分析研究实验中的各种问题,得出必要的结论,从而达到培养学生在电机这门学科中具备分析问题和解决问题的初步能力。 3、所设置的实验项目类型均为验证性实验。

实验一他励直流电机的工作特性与调速性能测定(Ⅰ) 一、实验类型 验证性实验 二、实验目的与要求 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、变阻器等部件及使用方法。 3.熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机方向与调速的方法。 三、实验内容与任务 1.了解电机系统教学实验台中的直流稳压电源、涡流测功机、变阻器、多量程直流电压表、电流表、毫安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。 3.直流他励电动机的起动,调速及改变转向。 四、实验条件 1.直流电动机电枢电源(NMEL-18/1) 2.直流电动机励磁电源(NMEL-18/2) 3.可调电阻箱(NMEL-03/4) 4.电机导轨及测功机、转速转矩测量(NMEL-13)

电机学实验预习讲义

实验一直流他励发电机 一.实验目的 1.掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性,并根据所测得的运行特性评定该电机的有关性能。 2.通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。 二.预习要点 1.什么是发电机的运行特性?对于不同的特性曲线,在实验中哪些物理量应保持不变,而哪些物理量应测取。 2.做空载试验时,励磁电流为什么必须单方向调节? 3.并励发电机的自励条件有哪些?当发电机不能自励时应如何处理? 三.实验项目 1.他励发电机 (1)空载特性:保持n=n N,使I=0,测取Uo=f(I f)。 (2)外特性:保持n=n N,使I f =I fN,测取U=f(I)。 (3)调节特性:保持n=n N,使U=U N,测取I f =f(I)。 2.并励发电机 (1)观察自励过程 四.实验设备 1.直流电动机电枢电源(NMEL-18/1) 2.直流电动机励磁电源(NMEL-18/2) 3.同步发电机励磁电源/直流发电机励磁电源(NMEL-18/3) 4.可调电阻箱(NMEL-03/4) 5.电机导轨及测功机、转速转矩测量(NMEL-13) 6.开关板(NMEL-05) 7.直流电压、毫安、安培表 8.直流发电机M01 9.直流并励电动机M03 五.实验说明及操作步骤

1.他励发电机。 按图1-3接线 S 1:双刀双掷开关(NMEL-05) R 1:发电机负载电阻(NMEL-03/4中R 1)。 V 、A :分别为直流电压表(量程为300V 档),直流安倍表(量程为2A 档)。 (1)空载特性 a .打开发电机负载开关 S 1,将 NMEL-18/3中纽子开关拨向直流发电机励磁,直流发电机励磁 电流调至最小,接通直流发电机励磁电源,注意选择各仪表的量程。 b .调节直流电动机电枢电源至最小,直流电动机励磁电流最大,接通直流电动机励磁电源,接通直流电动机电枢电源,使电机旋转。 b .从数字转速表上观察电机旋转方向,若电机反转,可先停机,将直流电动机电枢或励磁两端接线对调,重新起动,则电机转向应符合正向旋转的要求。 d .调节电动机电枢电源至220V ,再调节电动机励磁电流,使电动机(发电机)转速达到1600r/min (额定值),并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。 e .调节发电机励磁电流,使发电机空载电压达U O =1.2U N (240V )为止。 f .在保持电机额定转速(1600r/min )条件下,从U O =1.2U N 开始,单方向调节直流发电机励磁电流,使发电机励磁电流逐次减小,直至I f =o 。 I f =o 时对应的电压就是剩磁电压。 每次测取发电机的空载电压U O 和励磁电流I f ,只取7-8组数据,填入表1-2中,其中U O =U N 和I f =0两点必测,并在U O =U N 附近测点应较密。 U O (V ) I f (mA ) (2)外特性 图1-3 直流他励发电机接线图直流发电机 G V A 直流电动机 M 直流电动机励磁电源 mA 直流 发电 机励 磁电源 mA 直流电动机电枢电源 V R 1 S 1 E E E U I I f F 1 F 2 A 1 A 2 F 1F 2 A 1 A 2

直流电机控制实验指导书

实验一直流电机速度控制与PID参数校正 一、实验目的 1、掌握调整直流伺服驱动器PID参数的方法 2、理解不同转动惯量对系统性能指标的影响 二、实验要求 通过simulink对电机进行仿真,确定合适的PID参数。随后对直流电机进行电流环、速度环、位置环的PID控制,通过改变系统转动惯量,根据期望性能指标整定直流伺服驱动器的电流环、速度环、位置环PID参数,确保理论曲线与实际曲线尽量拟合。进一步地分析直流电机控制精度的影响因素。 三、实验设备 1、直流伺服系统控制平台,GSMT2012; 2、PC、Easy Motion Studio软件; 四、实验原理 转动惯量是刚体转动时惯量的度量,其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。转动惯量在旋转动力学中的质量,所以当系统转动惯量增大后,相同的控制器参数情况下,系统的性能指标一定下降。为保持原有的性能指标,必须重新整定PID参数。 五、实验步骤 1、Easy Motion Studio软件对直流电机进行测试 Easy Motion Studio是针对直流电机控制器进行参数调整的专业软件,它能够实时在线的对电机的参数进行调整,并通过编码器对电机参数进行测试,并通过软件界面观测调试结果,最终成功选择合适的PID参数。首先,对Easy Motion Studio软件进行了解。 点击图标,进入软件界面,选择“Open”,并点击“OK”。如下图所示。

进入软件界面后,在“View”菜单下,选择“Project”即可得到以下界面。 选择在左列的下拉菜单选择“Setup”,并选择“Edit”,在这里对直流电机的参数可以方便地进行调整,并可对调整后的结果进行实时观测。需要注意的是,在这里电机应选择T54。并 选择“Save to User Database”。

电机学实验指导书

第二章直流电机实验 2-3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=U N和I f=I fN不变,测取n、T2、η=f(I a)、n=f(T2)。 2、调速特性 (1)改变电枢电压调速 保持U=U N、I f=I fN=常数,T2=常数,测取n=f(U a)。 (2)改变励磁电流调速 保持U=U N,T2=常数,测取n=f(I f)。 (3)观察能耗制动过程 四、实验方法 1、实验设备

2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44 3、并励电动机的工作特性和机械特性 1)按图2-6接线。校正直流测功机 MG按他励发电机连接,在此作为直流电动机M的负载,用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1 选用D44的1800Ω阻值。 R f2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R 1 用D44的180Ω阻值。R 2 选用 D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。 图2-6 直流并励电动机接线图 2)将直流并励电动机M的磁场调节电阻R f1调至最小值,电枢串联起动电阻R1调至最大值,接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动,其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3)M起动正常后,将其电枢串联电阻R1调至零,调节电枢电源的电压为220V,调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值(50mA或100 mA),再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1,使电动机达到额定值: U=U N,I=I N,n=n N。此时M的励磁电流I f即为额定励磁电流I fN。 4)保持U=U N,I f=I fN,I f2为校正值不变的条件下,逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流I a,转速n和校正电机的负载电流I F(由校正曲线查出电动机输出对应转矩T2)。共取数据9-10组,记录于表2-7中。

永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真实验指导书

题目1:永磁同步电机双闭环矢量控制系统仿真 一.实验目的 1.加深理解永磁同步电机矢量控制系统的工作原理 2.掌握永磁同步电机驱动系统仿真分析方法 二.实验要求: 1.永磁同步电机双闭环控制系统建模 2.电流控制器设计 3.电流环动态跟随性能仿真实验 4.转速控制器设计 5.转速环抗负载扰动性能仿真实验 6.给出仿真实验结果与理论分析结果的对比及结论 三.预习内容 注:以下所有找不到的器件均可以通过搜索框搜索 Simulink的启动在MATLAB中键入>>Simulink,进入Simulink library,2014版本的可直接点击MATLAB界面上的Simulink library,在Simulink界面上选择File->New->Model。如图1所示: 图1 Simulink界面 在Simulink一级标题下点击source将step(阶跃函数)拖入空白文件作为

转速给定,也可用两个ramp函数相减,使转速缓慢达到预定转速,如图2: 图2 转速给定 在Simulink一级标题下点击Ports & Subsystems 选择Subsystem放入空白文件并双击,删除In1和Out1的连线,如图3: 图3 子函数模块 选择Simulink>Continuous下的integrator、Simulink>discontinuous下的Saturation、Simulink>math operation下的gain和Add,连好线后保存并返回,作为PI调节器,其中saturation可设置上下限为100和-100,如图4:

图4 PI子函数模块设置 此PI调节器输出结果作为Iq的电流给定,同样方法得到一个PI调节器,输出结果作为电压给定,并设置saturation上下限为380和-380,Simulink下math operation选择sum双击并修改第二个“+”为“-”,如图5: 图5 转速和电流反馈PI调节 选择Simulink>Ports & Subsystems下的Subsystem 拖入并双击进入子系统,并添加2个In1和1个Out1如图6: 图6 接口模块 Simulink>math operation 下选择 Trigonometric Function、Product、Subtract、Add加入文件,设置好后保存并退出,作为逆Park变换,如图7:

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