《電機與拖動基礎(chǔ)》實驗指導書要點

1、電氣工程及其自動化實驗室實驗指導書系列電機系統(tǒng)教學實驗臺使用說明概述ME I型電機系統(tǒng)教學實驗臺總體外觀結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中序號5為渦流測功機及其導軌，序號 8為安裝在電機工作臺上的被試電機。被試電機可以根據(jù)不同的實驗 內(nèi)容進行更換。為了實驗時機組安裝方便和快速的要求，實驗臺的各類電機均設(shè)計成相 同的中心高。同時，各電機的底腳采用了與普通電機不同的特殊結(jié)構(gòu)形式。在機組安裝 時，將各電機之間通過聯(lián)軸器同軸聯(lián)結(jié)，被試電機的底腳安放在電機工作臺的導軌上， 只要旋緊兩只底腳螺釘，不需做任何調(diào)整，就能準確保證各電機之間同心度，達到快速 安裝的目的。當測量被試電動機輸出轉(zhuǎn)矩時，可從序號4的測功機力矩顯示窗

2、中直接讀取。被試電機的轉(zhuǎn)速是通過與測功機同軸聯(lián)接的直流測速發(fā)電機來測量的。轉(zhuǎn)速高低可 以從圖4的轉(zhuǎn)速表直接讀取。圖1電機系統(tǒng)教學實驗臺總體外觀序號2為電源控制屏，通過調(diào)壓器輸出單相或三相連續(xù)可調(diào)的交流電源。序號1為儀表屏，根據(jù)用戶的需要配置指針式和數(shù)字式表。序號3為實驗桌，內(nèi)可放置各種組件及電機，桌面上放置測功機及導軌。序號6為實驗時所需的儀表，可調(diào)電阻器，可調(diào)電抗器和開關(guān)箱等組件。這些組件 在實驗臺上可任意移動。組件內(nèi)容可以根據(jù)實驗要求進行搭配。第一章主要結(jié)構(gòu)部件一.電源控制屏Uuv”、UvwUwu總電莓三相交詣電前開關(guān)UNV W KM圖2主電源控制屏面板圖如圖2,圖中各部件的序號為：1 .

3、鈕子開關(guān)。當開關(guān)撥向“電網(wǎng)電壓”時，三相電壓表指示為電網(wǎng)輸入到主控制 屏的三相電壓值；當開關(guān)撥向“調(diào)壓輸出”時，電壓表指示三相輸出可變電壓值。2 .電壓表?？芍甘緦嶒炁_輸入的電壓和交流電源輸出的線電壓，通過指針表旁邊 的開關(guān)切換。3 .三相主電源U、V、W輸出。4 .保險絲座。3只3A保險絲分別是u、v、w三相電源輸出的保險絲，進行電源的 短路保護，一旦電網(wǎng)電壓對稱輸入，而電源輸出不對稱，則有可能燒毀保險絲。5 .調(diào)壓器。三相調(diào)壓器的容量為 1.5KVA,線電壓0430V連續(xù)可調(diào)，為了保證實驗者的實驗， 電網(wǎng)與三相調(diào)壓器之間接有隔離變壓器或漏電保護器。三相調(diào)壓器可調(diào)節(jié)單相或三相電壓輸出。當沿逆

4、時針旋到底輸出電壓最小，改變旋鈕位置，即可調(diào)節(jié)輸出交流電源電壓 的大小。6 .主電源控制開關(guān)。當按下此開關(guān)時，紅燈滅綠燈亮，主電路接觸器閉合，U、V、W輸出交流電。7 .電源鑰匙開關(guān)。當鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)向“開”的位置，帶紅色按鈕指示燈亮，電源控 制屏接通電網(wǎng)。8 .交流電源斷開開關(guān)。 按下此按鈕開關(guān)，綠燈滅紅燈亮，表明三相交流電源 U、V、 W無電壓輸出。二.測功機組件測功機組件含 MEL-13和電機導軌及測功機兩部分，主要完成四個功能：1、對電機進行加載；2、測量電機的轉(zhuǎn)矩；3、測量電機的轉(zhuǎn)速；4、對異步電機進 行MS曲線測繪。1 .渦流測功機渦流測功機如圖 1。實心圓盤與它的轉(zhuǎn)軸由被試電動機驅(qū)動

5、，磁極、勵磁繞組、指 針和轉(zhuǎn)軸為一個整體，可以對機座支架左右偏轉(zhuǎn)。當勵磁繞組通過直流電流后，磁極產(chǎn) 生的磁通，經(jīng)氣隙、鋼盤，氣隙回到相鄰的磁極而閉合。被試電動機帶動鋼盤旋轉(zhuǎn)切割 磁力線，在鋼盤中產(chǎn)生渦流，此渦流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩（制動轉(zhuǎn)矩），則磁極將受到與此制動轉(zhuǎn)矩大小相等方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使磁極順電機旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一角度，并與平衡鐘隨之偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相平衡，于是指針在刻度盤上指示轉(zhuǎn)矩值，改變 勵磁電流，即可改變制動轉(zhuǎn)矩，而被試電動機負載也隨之改變。渦流測功機結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，運行穩(wěn)定，但輸入鋼盤的大部分由渦流損耗轉(zhuǎn)換 成熱能，此熱量主要散發(fā)在周圍空氣中，一部分被鋼盤及軸承吸收，將

6、使鋼盤、軸承等 溫度升高。因此，渦流測功機運行時要采取散熱措施。此外，當轉(zhuǎn)速很小時制動轉(zhuǎn)矩很 小，所以渦流測功機不能測量低速電動機轉(zhuǎn)矩和電機的堵轉(zhuǎn)矩。2 .加載及轉(zhuǎn)矩測量測功機是一臺定、轉(zhuǎn)子均可轉(zhuǎn)動的異步電機。它既可以做異步電動機運行，也可以 作測功機用。作為測功機用時，定子繞組施加直流電壓產(chǎn)生恒定磁場，當被試電動機拖 動異步電機旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩，異步電機處于制動狀態(tài)。若在異 步電機定子上配備測力裝置，即可測得被試電動機輸出轉(zhuǎn)矩，該測功機的優(yōu)點是無電刷 以及不需要外接電阻負載。當改變施加在測功機上直流勵磁電壓時，電磁轉(zhuǎn)矩就隨著變 化，即被試電動機的負載大小就發(fā)生改變。在測功

7、機的下部安裝一電阻應(yīng)變式壓力傳感 器，根據(jù)壓力傳感器輸出力的大小即可得出力矩值。3 .轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)速的測量可采用永磁直流測速發(fā)電機和光電編碼器。測速發(fā)電機的優(yōu)點是信號處理簡單，但存在安裝不方便、線性度、對稱性較大的缺陷。本組件采用光電碼盤，即在 測功機的轉(zhuǎn)軸上安裝一光柵，兩邊各有一發(fā)射管和接收管，根據(jù)接收管收到的脈沖周期 用單片機進行處理，即可測得轉(zhuǎn)速。它具有和轉(zhuǎn)軸無機械接觸、安裝方便、讀數(shù)精度高等優(yōu)點。4 .導軌導軌的作用是安裝電機。為了實驗時機組安裝方便和快速的要求，被試電機均設(shè)計 成相同的中心高。電機的底腳采用了與普通電機不同的特殊結(jié)構(gòu)形式。在機組安裝時, 各電機之間通過聯(lián)軸器同軸聯(lián)接，

8、被試電機的底腳安放在電機導軌上，只要旋緊兩只底腳螺釘，不需做調(diào)整，就能準確保證各電機之間的同心度，達到快速安裝的目的。5. MS曲線測繪電機的MS曲線測繪指電 機轉(zhuǎn)速從0額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速的曲線關(guān)系。由于交流電 機存在不穩(wěn)定區(qū)域，因而在轉(zhuǎn)速 開環(huán)情況下，當負載增大到超過 最大轉(zhuǎn)矩時，電機轉(zhuǎn)速迅速下 降，無法讀出轉(zhuǎn)速值。此時，必 須利用轉(zhuǎn)速反饋，根據(jù)轉(zhuǎn)速的高 低動態(tài)地調(diào)整加載的轉(zhuǎn)矩， 使電 機能夠在任何一個轉(zhuǎn)速條件下 穩(wěn)定運行。6. MEL-13的說明面板如圖3。圖中各部件的 序號為：1 .轉(zhuǎn)速表。電機系統(tǒng)教學 實驗臺轉(zhuǎn)速的測量是采用光電 碼盤，用單片機進行處理， 計算 脈沖的寬度，即可測

9、得轉(zhuǎn)速。較 早的測速是采用永磁直流測速 發(fā)電機，將測速發(fā)電機輸出的電 壓通過限流電阻接到直流電流 表上，就構(gòu)成了測量電機轉(zhuǎn)速的 轉(zhuǎn)速表。2 .轉(zhuǎn)速模擬量輸出。將脈姓譚*不（rpm）口L4n Bl30* &|滁(N 導，;(N.m)R日日日圖3測功機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量面板圖1211沖信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，再進行濾波輸出，幅值為 0一±0V。3 .轉(zhuǎn)矩顯示。測功機進行加載時，測功機的定子將反向偏轉(zhuǎn)一角度，通過電阻應(yīng) 變式壓力傳感器測出力的大小，進行換算后，可顯示轉(zhuǎn)矩大小。4 .轉(zhuǎn)矩調(diào)零電位器。5 .轉(zhuǎn)矩模擬量輸出。6 .“轉(zhuǎn)矩控制”、“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)。7 .“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器，可對電

10、機轉(zhuǎn)速進行控制，順時針轉(zhuǎn)到底，轉(zhuǎn)速最高。8 . 6.航空插座。與測功機相連，提供測功機所需的勵磁電流以及轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩反饋 信號。9 .電源控制船形開關(guān)。10 .保險絲座。11 .突加突減負載開關(guān)。當開關(guān)往下扳時，電機處于空載狀態(tài)，當開關(guān)往上扳時， 負載的大小由“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器和“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器進行控制。12 .“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器目前，實驗臺上加載采用兩種方式：(1)自耦調(diào)壓器的輸出電壓經(jīng)過整流向測功機勵磁繞組提供電流。通過改變自耦 調(diào)壓器的輸出電壓，也就改變了測功機勵磁電流，從而改變輸出轉(zhuǎn)矩。(2)采用電流源控制。采用電流源控制后，易于實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)調(diào)節(jié)，即使在電 機轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定區(qū)域也能保持

11、電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，從而測出電機的MS曲線，存在的缺點是對異步電機而言，存在較大的加載死區(qū)。操作方法為：將電機導軌及測功機的信號線通過一塑料軟管與MEL-13相連。MEL-13掛件的電源和交流220V相連。a.將MEL-13的“轉(zhuǎn)矩控制”、“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)打向“轉(zhuǎn)矩控制” ，啟動電機， 則通過調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，即可方便地對被試電機進行加載試驗?？煞謩e從上下 兩個數(shù)顯窗中讀出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩值。逆時針旋到底，被試電動機的負載為零， 順時針轉(zhuǎn)動，被試電動機負載增加。當需要測取電動機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時，可在測功機定子銷緊孔中插入 一根圓棒，將測功機定、轉(zhuǎn)子銷住，即可測取堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。b.將MEL-13的“轉(zhuǎn)矩控

12、制”、“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)打向“轉(zhuǎn)速控制” ，則通過調(diào) 節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器，使電機可穩(wěn)定地運行于任何一轉(zhuǎn)速 (最低轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分左右)， 從而可通過測量轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速畫出電機的 MS曲線。三.儀表屏為電機實驗提供需要的交流電流表、交流電壓表、功率表。具體配置由所采購的設(shè)備型號不同由所差別。若設(shè)備為MEL-I系列，則交流電流表、電壓表為三組指針式模擬表，量程可根據(jù)需要選擇，功率表采用單獨的組件 (MEL-20或MEL-24);若設(shè)備為MEL-II 系列，則上述儀表為智能型數(shù)字儀表，量程可自動也可手動選擇， 功率表含在主控屏上。儀表數(shù)量也可能由于設(shè)備型號不同而不同。故不同的實驗臺，其接線圖也不同

13、。7O；日田同|忖日日al卜包74 3'“口 口口, 500V' nb&A. i.5i ”3i&i 5KM鹿誣;( )L 一C L - II -口中.撒上即掰事加口口如滿!嗯;？ ofF二一，“3 i.M *區(qū)口pmg|L&.DX 0 li。匚口口.上ON浦電氣OFF _L圖4儀表面板圖lBBH3 %廣-4、廣._ ' 3A500V f X，u i.u u “弟 nr aw«*計IO;十可十丁履！IOff功率表接線時，需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯線。所有儀表具有過壓過流，錯接線路不損壞儀表等功能。日光燈功能開關(guān)，當撥到左邊

14、時，日光燈接入220V交流電，作照明用；當撥到右邊時，日光燈的四個接線柱引出可做日光燈 實驗用。四.220V直流穩(wěn)壓電源和直流電機勵磁電源本實驗臺提供兩組直流電源， 分別是供 直流電機勵磁繞組用的直流電機勵磁電源 以及供電樞繞組用的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。面板如圖5和圖6。圖5中各部件的序號分別是：©r4H«Ul a工施田w可調(diào)k比立壓電苣電氣工程及其自動化實驗室實驗指導書系列11圖6直漆電機購磁電灌1.數(shù)字式直流電壓表；2.直流電壓幅度調(diào)節(jié)電位器3 .直流電源輸出接線柱；4 .保險絲座5 .電源控制船形開關(guān)；6.復位按鈕7 .過流指示發(fā)光二極管；8.工作指示發(fā)光二極管9 .直流

15、電流表接線柱可調(diào)穩(wěn)壓電源具體技術(shù)指標為：(1)輸出電壓：90V250V連續(xù)可調(diào)(2)輸出電流：Imax=2A(3)負載調(diào)整率不大于 1V電源帶有完善的過壓、過流保護措施，以確保學生誤操作時不至于損壞電源。一旦從而保護功率器件,輸出發(fā)生短路，過流保護動作，自動切斷功率場效應(yīng)管的脈沖信號, 只需按下復位按鈕，就可重新建立電壓?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源的電壓輸出端子只能用作電壓輸出，不能作為測試端輸入電壓；正常工作時，綠色發(fā)光二極管亮，過載后，紅色告警發(fā)光二極管亮。電壓調(diào)節(jié)電位 器逆時針旋到底，輸出電壓最低不大于90V,順時針旋轉(zhuǎn)，電壓逐漸提高?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源帶有電壓表和電流表。其中電壓表內(nèi)部已接好，直接

16、指示輸出電 壓，而電流表的輸入信號根據(jù)實驗內(nèi)容而定, 可用作本裝置的電流測量顯示，也可用作外 接電路電流的測量顯示。圖6中各部件的序號分別是：1 .直流毫安表接線柱2 .直流勵磁電源輸出接線柱3 .保險絲座4 .電源控制船形開關(guān)5 .工作指示發(fā)光二極管6 .數(shù)字式直流毫安表220V 直流電機勵磁電源提220V230V/0.5A的直流電源，供直流電機勵磁繞組使用，其電壓輸出端子只能輸出電壓，不能作為測試端輸入電壓，工作時工作指示燈亮。配置的直流毫安表即可用作直流電機勵磁電源的電流測量顯示，也可用作外接電 路電流的測量顯示，用作外接時注意電流不要超過200mA。直流毫安表電源受可調(diào)直流穩(wěn)壓電源控制

17、。五.指針式交流電壓表和交流電流表指針式表均由電子線路配上磁電系指針式表頭構(gòu)成，并具有超滿量程切斷電源及聲光告警的功能。電壓表分 15V、30V、75V、150V、300V、450V 六檔，電流表分 0.25A、0.5A、1A、 2.5A、5A 五檔。多量程電壓表面板如圖8。量程選擇琴鍵開關(guān)用于選擇合適的測量量程，為了提高測量精度，應(yīng)當當指針偏轉(zhuǎn)2/3時進行讀數(shù)。為了防止選擇電壓量程時，高電 壓輸入小量程測量，從而損壞儀表， 指針表還設(shè)有過量程保護電路，一旦 輸入電壓超過量程的 5%10%,則儀 表告警電路自動切斷主電源，同時， 告警指示發(fā)光二極管發(fā)亮。當故障排 除后，按下復位按鈕，儀表恢復正

18、常 工作。指針式交流電流表工作原理與交 流電壓表原理相似，面板如圖9。不同之處在于電流表是用鎰銅絲取樣。為了防止過大的起動電流對儀表的沖 擊，并設(shè)置了短路直鍵開關(guān)鍵4。設(shè)1.表頭2 .被測電流輸入3 .告警發(fā)光二極管4.復位按鈕5.量程選擇琴鍵開關(guān)6.測量短路選擇開關(guān)7.量程選擇指示二極管置鍵6的目的是避免電路瞬間過電圖9指針式多量程交流電流表流，例如電機起動時電流很大可能超過滿量程告警，電源被切斷電機不能進入正常工作，這時可用鍵 6在電機起動時將電流表短接使電流表不會出現(xiàn)告警，當電 機起動后將鍵6打開，使電流表處于測量狀態(tài)。應(yīng)該指出，因接觸電阻的存在，當短接 時，電流表仍有指示值，這時不要將

19、此指示值誤認為是電路被測的電流值，因此，只有 當測量指示燈亮時，電流表指示值才是被測電流值。六.直流電壓表、電流表、毫安表本實驗臺的直流儀表均采用數(shù)字式顯示(ICL7107),直流電壓表面板框圖如圖10。1 .測量輸入接線柱；2.告警發(fā)光二極管3 .復位按鈕；4.電源控制開關(guān)5 .量程選擇開關(guān)；6.數(shù)顯表頭電壓表量程分2V、20V、300V四檔。數(shù)字式儀表顯示的數(shù)值為平均值，但由于告警電路是根據(jù)輸入的最大值來整定的， 因而當輸入直流脈動電壓或電流時，雖然顯示未超量程，但告警線路仍可能工作。設(shè)有過量程保護電路，一旦輸入電壓超過量程的5%10%,則儀表告警，同時，告警指示發(fā)光二極管發(fā)亮。當故障排除

20、后，按下復位按鈕，儀表恢復正常工作。直流毫安表、電流表的面板框圖如圖11、12。毫安表量程分 2mA、20mA、200mA。電流表量程分2A、5A。圖I：克流烹女表七.三相可變電阻器圖14電阻并聯(lián)三相可變電阻分 MEL-03、MEL-04兩種。電氣工程及其自動化實驗室實驗指導書系列每相有兩只電阻，每只電阻可調(diào)范圍為0900a （或0 90Q）,允許電流為 0.41A （或1.3A）。兩只電阻作為可變電阻使用時可有串聯(lián) 或并聯(lián)兩種聯(lián)接方法，。串聯(lián)接法如圖13所示： 將A3接線柱不用，A1A2兩接線柱之間電阻可調(diào) 范圍為02><900口。并聯(lián)接法如圖14所示：將 Ai與A2短接。A1A

21、3兩接線柱之間電阻可調(diào)范圍 為 0900 Q /2。由于實驗的需要，A相兩只電阻除了作可變 電阻使用外，還可采用電位器接法做分壓器用。 例如他勵直流電機勵磁電壓調(diào)節(jié)就是采用電位 器接法。作分壓器時可以單只使用，也可并聯(lián)使 用。如圖15面板圖所示，固定電壓施加在 A2A4端，而可變電壓可以從 A3A2 （或A3A4） 端引出。每只電阻間串有熔斷器，實驗時應(yīng)注意電流不可超過熔斷器允許的最大電流值。八.三相可變電抗器三相可變電抗器面板如圖15所示。每相可變電抗均由一只 250VA自耦變壓器和一個1.08H的固定線電抗器所組成。 其 中自耦變壓器允許最大電壓為250V,最大電流為0.45A,電抗器允許

22、最大電流為0.5A。當固定電抗器 L1和X接線柱分別與自耦變壓器的a和x接線柱相連接時，移動自耦變壓器觸點a,從A和x兩端引出電抗即可改變。九.操作步驟一.上電步驟1 .合上漏電保護器。2 .把日光燈開關(guān)打向照明，看到日光燈會被點亮。3 .把總電源開關(guān)打向“開”的位置，斷開指示燈亮。控制屏上所有單相電源插座 有交流220V電壓輸出，把“指示選擇”開關(guān)打向電網(wǎng)電壓側(cè)，則三只指針表應(yīng)有380V電壓指示。這時，若將同步電機勵磁電源的電源開關(guān)打向ON處，側(cè)此設(shè)備工作指示燈亮，電流輸出顯示為 O;若將三相交流電壓表、 三相交流電流表的電源開關(guān)打向ON處,若打開主控屏上所掛掛箱的電源，上面的表頭在漏電的情

23、況下會有顯示或指示。4 .將三相調(diào)壓器旋鈕左旋到底，按下閉合按鈕，聽到繼電器吸合聲，斷開按鈕指 示燈在，閉合按鈕指示燈亮，將直流電機勵磁電源和可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的電源開關(guān)打向 ON處，則直流電機勵磁電源有 220V230V的直流電壓輸出。 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源告警燈亮，若按下復位按鈕，則電壓輸出顯示有電壓指示，當調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)旋鈕，則會有90250V的直流電壓輸出。5 .將“指示選擇”開關(guān)撥向調(diào)壓輸出側(cè)，順時針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，則三只指針表 將會有相同幅值的電壓輸出，用萬用表測量，U、V、W、N將會有相電壓顯示。6 .若需做實驗，可按實驗指導書上所要求來做。二.斷電步驟1 .按下斷開按鈕，斷開指示燈亮，

24、將所有實驗掛箱及儀表電源開關(guān)打向OFF處,關(guān)閉日光燈。2 .把鑰匙開關(guān)打向關(guān)的位置。3 .斷電漏電保護器。十.注意事項1 .測功機只能輸出信號，不能外接輸入。2 .電阻盤轉(zhuǎn)動不要用力過猛，以免損壞電阻盤。3 .電機與導軌連接時不要用力過猛，一定要連上橡皮連接頭，加上固定螺絲。4 .儀表使用時注意量程選擇，防止亂告警。5 .當電路告警或換做實驗時，交流電源調(diào)節(jié)從零開始調(diào)。6 .勵磁電源不要和直流穩(wěn)壓電源混淆，以免損壞設(shè)備。7 .設(shè)備中若有保險絲燒壞，可用同規(guī)格保險絲換上，不可過大或過小。8 .掛箱搬動要輕拿輕放，因為里面有些電路板是插板式，以免松動。9 .烙鐵不要放在實驗桌及主控屏上，以免燒壞實

25、驗桌和主控屏，還有導線、儀表。45實驗一直流電動機一.實驗?zāi)康? .掌握用實驗方法測取直流他勵電動機的工作特性和機械特性。2 .掌握直流他勵電動機的調(diào)速方法。2 .預(yù)習要點1 .什么是直流電動機的工作特性和機械特性?2 .直流電動機調(diào)速原理是什么？3 .實驗項目1 .工作特性和機械特性保持 U=IN 和 If =I fN 不變，測取 n、T2、n=f(I a)及 n=f(T 2)。2 .調(diào)速特性 改變電樞電壓調(diào)速保持 U=UN、I f=I fN =常數(shù)，T2 =常數(shù)，測取 n=f(Ua)。(2)改變勵磁電流調(diào)速保持 U=IN, T2 =常數(shù)，Ri =0 ,測取 n=f(I f)。四.實驗方法1

26、.他勵電動機的工作特性和機械特性。斷開電源，按實驗線路圖 1-1接線圖1-1直流他勵電動機實驗接線圖U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；R1、Rf:電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻（位于MEL-09或分別選用 D44上的90和1800）；mA、A、V2：直流毫安、電流、電壓表（Vi已在設(shè)備上接好）；G:渦流測功機；Is：渦流測功機勵磁電流調(diào)節(jié)，位于 MEL-13 ; 經(jīng)老師檢查無誤后，按以下步驟操作：a.將Ri調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，合適選擇各儀表的量程， 檢查渦流測功機與 MEL-13 是否相連，將 MEL-13 “轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針旋到底，打開開關(guān)，起

27、動直流電源，使電機旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整電機的旋轉(zhuǎn)方向，使電機正轉(zhuǎn)。b,直流電機正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出至220V,再分別調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻 Rf和“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機達到額定值： U=Un=220V, Ia=lN, n=nN=1600r/min ,此時直流電機的勵磁電流 If=IfN （額定勵磁電流）。C.保持U=UN, If=IfN不變的條件下，逐次減小電動機的負載，即逆時針調(diào)節(jié)"轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，測取電動機電樞電流Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2,共取數(shù)據(jù)7-8組填入表1-1 中。表 1-1U=Un=220VIf=IfN=A實Ia (A)驗 數(shù)n (r

28、/min)據(jù)T2 (N.m)計P2 (w)算P1 (w)數(shù) 據(jù)ri (%) n (%)2.調(diào)速特性（1）改變電樞端電壓的調(diào)速a.按上述方法起動直流電機后，將電阻 R1調(diào)至零，并同時調(diào)節(jié)負載，電樞電壓和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf,使電機的U=Un, Ia=0.5lN, If=IfN,記錄此時的丁2=N.mb.保持T2不變，If=IfN不變，逐次增加R1的阻值，即降低電樞兩端的電壓Ua, R1從零調(diào)至最大值，每次測取電動機的端電壓Ua,轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia,共取7-8組數(shù)據(jù)填入表1-2中。表 1-2If=IfN=A,T 2=N.mUa (V)n (r/min )Ia (A)(2)改變勵磁電流的調(diào)速a,直流電

29、動機起動后，將電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至零，調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源的輸出為 220V,調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機的U=Un, Ia=0.5lN,記錄此時的丁2=N.mb.保持T2和U=Un不變，逐次增加磁場電阻Rf阻值，直至n=1.3nN(或Rf阻值最大)，每次測取電動機的 n、If和Ia,共取7-8組數(shù)據(jù)填寫入表1-3中。表 1-3U=Un=220V, T2=N.mn (r/min )If (A)Ia (A)五.實驗報告1 .由表1-1計算出P2和刀，并繪出n、T2、Y =f(I a)及n=f(T 2)的特性曲線。電動機輸出功率：B=0.105nT 2式中輸出轉(zhuǎn)矩T2的單位為N m,

30、轉(zhuǎn)速n的單位為r/min。電動機輸入功率：P1=UI電動機效率：y =P2 x 100%人 、Pi電動機輸入電流：I =I a +I fN由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：A n= nO -nN x 100%nN2 .繪出他勵電動機調(diào)速特性曲線n=f(U a)和n=f(I f)。分析在恒轉(zhuǎn)矩負載時兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點。六.思考題1 .他勵電動機的速率特性n=f(I a)為什么是略微下降？是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對電動機運行有何影響？2 .當電動機的負載轉(zhuǎn)矩和勵磁電流不變時，減小電樞端壓，為什么會引起電動機轉(zhuǎn) 速降低？3 .當電動機的負載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不

31、變時，減小勵磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為 什么？4 .他勵電動機在負載運行中，當磁場回路斷線時是否一定會出現(xiàn)“飛車”？為什 么？實驗二單相變壓器一.實驗?zāi)康?.通過空載和短路實驗測定變壓器的變比和參數(shù)。二.預(yù)習要點1 .變壓器的空載和短路實驗有什么特點？實驗中電源電壓一般加在哪一方較合 適？2 .在空載和短路實驗中，各種儀表應(yīng)怎樣聯(lián)接才能使測量誤差最??？3 .如何用實驗方法測定變壓器的鐵耗及銅耗。三.實驗項目1 .空載實驗測取空載特性 UO=f(I o) , Po=f(U o)。2 .短路實驗測取短路特性U=f(I K), PK=f(I K)。四.實驗方法1 .空載實驗圖2-1單相變壓器空載實驗

32、接線圖變壓器T選用MEL-01三相組式變壓器中的一只或單獨的組式變壓器。實驗時，變壓器低壓線圈2U1(a)、2U2(x)接電源，高壓線圈1U1(A)、1U2(X)開路。A、V1、V2分別為交流電流表、交流電壓表，W為功率表。經(jīng)老師檢查無誤后，按以下步驟操作：a.在三相交流電源斷電的條件下，將調(diào)壓器旋鈕逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底。并合理選 擇各儀表量程。變壓器 T 額定容量 Pn=77W, Uin/U2n=220V/55V , Iin/I 2N=0.35A/1.4Ab.合上交流電源總開關(guān)，即按下綠色“閉合”開關(guān)，順時針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使變壓器空載電壓Uo=1.2Unc.然后，逐次降低電源電壓，在1.20

33、.5Un的范圍內(nèi)；測取變壓器的U。、I。、Po,共取67組數(shù)據(jù)，記錄于表 2-1中。其中U=Un的點必須測，并在該點附近測的點應(yīng)密 些。為了計算變壓器的變化，在Un以下測取原方電壓的同時測取副方電壓，填入表2-1中。e.測量數(shù)據(jù)以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準備。表2-1序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)Uo (V)Io (A)Po (W)U1U1° 1U2cos 9 212345672 .短路實驗斷開電源，按實驗線路圖 2-2接線主控制屏 三相交流 電源徜出圖2-2單相變壓器短路實驗接線圖實驗時，變壓器 T的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。A、V、W分別為交流電流表、電壓表、功率表，選

34、擇方法同空載實驗。經(jīng)老師檢查無誤后，按以下步驟操作：a.斷開三相交流電源，將調(diào)壓器旋鈕逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底，即使輸出電壓為零。b.合上交流電源綠色“閉合”開關(guān)，接通交流電源，逐次增加輸入電壓，直到短路 電流等于1.1In為止。在0.51.1In范圍內(nèi)測取變壓器的 Uk、Ik、Pk,共取67組數(shù)據(jù)記 錄于表2-2中，其中I=Ik的點必測。并記錄實驗時周圍環(huán)境溫度(C)。表2-2室溫0 = C序 號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)Uk (V)Ik (A)Pk (W)cosPk123456五.注意事項1 .在變壓器實驗中，應(yīng)注意電壓表、電流表、功率表的合理布置。2 .短路實驗操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。六.

35、實驗報告1 .計算變比由空載實驗測取變壓器的原、副方電壓的三組數(shù)據(jù)，分別計算出變比，然后取其平 均值作為變壓器的變比KoK=Uui.1U2/ U2u1.2U22 .繪出空載特性曲線和計算激磁參數(shù)(1)繪出空載特性曲線 U=f(I o), P=f(Uo), cos5o=f(Uo)。式中： cos; 二Uolo(2)計算激磁參數(shù)從空載特性曲線上查出對應(yīng)于Uo=U時的Io和Po值，并由下式算出激磁參數(shù)rm吟 1(2ZmUoI oXm = Zm -rm3.繪出短路特性曲線和計算短路參數(shù)(1)繪出短路特性曲線 U=f(I K)、PK=f(I K)、COS 中K=f(| K) o(2)計算短路參數(shù)。從短路

36、特性曲線上查出對應(yīng)于短路電流I K=I N時的LK口 Pk值，由下式算出實驗環(huán)境溫度為0 (°C)短路參數(shù)。KPk 2 2= Zk -rK折算到低壓方rKZkK2rK由于短路電阻確溫度而變化，因此，算出的短路電阻應(yīng)按國家標準換算到基準工 作溫度75OC時的阻值。_234.5 +75rK750c -K 234.5 yZ K 75° C = rK75°C X K式中：234.5為銅導線的常數(shù)，若用鋁導線常數(shù)應(yīng)改為228。阻抗電壓I N Z K 75 0 CL K =KC 100%U nL Kr = INrK750 c 100%UnL KX100%Ik = In時的短路

37、損耗pKN =I|2r 。K 7 5 C4.利用空載和短路實驗測定的參數(shù)，畫出被試變壓器折算到低壓方的 電路。實驗三 三相變壓器一.實驗?zāi)康? .掌握用實驗方法測定三相變壓器的極性。2 .掌握用實驗方法判別變壓器的聯(lián)接組。2 .預(yù)習要點1 .聯(lián)接組的定義。為什么要研究聯(lián)接組。國家規(guī)定的標準聯(lián)接組有哪幾種。2 .如何把Y/Y-12聯(lián)接組改成 Y/Y-6聯(lián)接組以及把 Y/411改為Y/A-5聯(lián)接組。3 .實驗項目1 .測定極性2 .連接并判定以下聯(lián)接組丫 /Y-12(2)Y /Y-6(3)Y / A-11(4)Y / A -5四.實驗方法1 .測定原、副方極性主控制屏 三相交流 電源輸出圖3-1測

38、定原副方極性接線圖a.暫時標出三相低壓繞組的標記2U1(a)、2V1(b)、2W1、2U2(x)、2V2(y)、2W2(z),然后按照圖3-1接線。原、副方中點用導線相連。b.高壓三相繞組施加約50%勺額定電壓，測出電壓U1U1.1U2 (U ax)、U1vi.1V2(UBY)、UlWllw(UcZ)、U2u1.2U2(Uax)、UVl2V2(Uby)、U2wi2W(Ucz)、UlU1.2U1(UAa)、UlV1.2V1(UBb)、Uw12W(UCc),若Uui.2U1=Uui.1U2-U2U1.2U2(UAa=UAx-Uax),則 U 相高、低壓繞組同柱，并且首端 1U1(A)與 2U1(a

39、)點 為同極性；UlU1.2U1 = U1UHU2 +U2ui2U2(UA.a=UA.X +Ux),則 lUl(A)與 2U1端點為異極性。c.用同樣的方法判別出1V1(B)、1W1(C)兩相原、副方的極性。高低壓三相繞組的極性確定后，根據(jù)要求連接出不同的聯(lián)接組。2 .檢驗聯(lián)接組(1)Y/Y-12按照圖32接線。1U1(A)、2U1(a)兩端點用導線聯(lián)接，在高壓方施加三相對稱的 電壓(220V),測出 UllUl.lVl(Uab)、U2U1.2V1(Uab) 、Ulm2V1(UBb)、UlW12W(UCc)及 U1V12W1(UB.c),將數(shù)字 記錄于表3-1中。ivm圖3 2 Y/Y-12聯(lián)

40、接組表3-1實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)UlUllVlUKbU2u1.2V1U.bUlV1.2V1UBbUlW12W1UcUlV1.2W1UBcKLUlV12V1UB.bUlW12W1UCcUlV1.2W1UBc根據(jù)Y/Y-12聯(lián)接組的電動勢相量圖可知:Uivi.2V1=Uiwi,2W1=(Kl-1)U2U1.2V1； U B.b= Uc.c =(乩 - 1)Ua.b ；Uivi.2w1 =U2Ui.2ViJ(K2 Kl + l) ； Ub.c =Ua.bJ(K2-九十1);KlU 1U1.1V1U 2U 1.2V 1若用兩式計算出的電壓Um2V1(UBb)、UW12W(UCC)及UlV12W(UBc)的

41、數(shù)值與實驗測取的數(shù)值相同，則表示線圖連接正常，屬Y/Y-12聯(lián)接組。(2)Y /Y-6將Y/ Y-12聯(lián)接組的副方繞組首、末端標記對調(diào)，1U1(A)、2U1(a)兩點用導線相聯(lián)，如圖3-3所示。按前面方法測出電壓UlU1. 1V1(UaB)、U2u1.2V1(Ua.b) 、UlV1.2V1(UBb)、UlW12W(Ucc)及 UIv1.2W1(Ubc)將數(shù)據(jù)記錄于表3-2中。根據(jù)Y/ Y-6聯(lián)接組的電動勢相量圖可得U 1V1.2V1 =U1W1.2W1 三 (Kl 1)U2U1.2V1 ； U B.b Uc.c (Kl +1)Ua.b ；U 1V1.2W1 =U 2U1.2V1 J(KL +

42、Kl +1) ； UB.c = Ua.bM(KL + Kl + 1)；若由上兩式計算出電壓U1V1.2V1(UBb)、U1W12W(Ucc)及U1V1.2W(Ubc )的數(shù)值與實測相同，則線圈連接正確，屬于Y/ Y-6聯(lián)接組。主控制展 三相交流 電器輸出T接線圖2V啕(G電動勢相且圖圖3 3 Y/Y-6聯(lián)接組表3-2實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)UlU1.1V1UAbUu1.2V1U.bUlV1.2V1UBbUlW12W1UCcUlV1.2W1UBcKlUlV1.2V1UBbUlW12W1UCcUlV12W1UBc(3)Y / A-11按圖3-4接線。1U1(A)、2U1(a)兩端點用導線相連，高壓方施加對

43、稱電壓(220V),測取 Uu1.1V1(Uab)、U2u12V1(Ua.b)、UlV1.2V1(U Bb)、UlW2W1(Ucc)及UiV1.2W(Ubc),將數(shù)據(jù)記錄于表3-3表3-3實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)UlU1.1V1U.BU2U12V1U.bUlV1.2V1LBbUlW12W1UCcUlV12W1LBcKlUlV1.2V1UBbUlW12W1UCcUlV1.2W1LBcU 1V1.2V1-U 1W1.2W1 -U 1V1.2W1-U 2U1.2V1 , KL -3 KL i根據(jù)Y/A-11聯(lián)接組的電動勢相量可得JV15（A）接線圖U B.b = U C.c1 =UB.c =Ua.b 4 K

44、L 4 3KL + 1 ；若由上式計算出的電壓Uv1.2V1（UB.b）、UW12W（UCC）及UV12W1（UB.C）的數(shù)值與實測值相同，則線圈連接正確，屬Y/A-11聯(lián)接組。16 iWlgfB）電動勢相雖圖圖3 4Y/ A-11聯(lián)接組（4）Y / A -5將Y/A-11聯(lián)接組的副方線圈首、末端的標記對調(diào)，如圖 3-5所示。實驗方法同 前，測取UlU1.1V1（Ua.b）、LlU12V1（Uab） 、UlV1.2V1（UBb）、UlW12W（Uc.c）及UiV12W（Ubc）,將數(shù)據(jù)記錄于表U 1V1.2V1- U 1W1.2W1 =U1V1.2W1= U2U1.2V1VKi2+<3K

45、L +1 ；3-4 中。表3-4實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)UlU1.1V1LA.bU2u1.2V1U.bUlV12V1 UBbUlW12W1UCcUlV12W1UBcKlUlV1.2V1UBbUlW12W1UCcUlV12W1U.c根據(jù)Y/ A -5聯(lián)接組的電動勢相量圖可得U B.b =U C.c =Ub.c =U a.b、：K：+V3KL +1 ；若由上式計算出的電壓U1V1.2V1（UBb）、U1W12W（UCC）及UlV1.2W（UBc）的數(shù)值與實測值相同，則線圈聯(lián)接正確，屬于Y/ A -5聯(lián)接組。圖35Y/ A -5聯(lián)接組五.實驗報告1 .計算出不同聯(lián)接組時的UV12V1、U1W12WK U1V

46、12W1的數(shù)值與實測值進行比較，判別繞組連接是否正確。2 .在實驗過程中若出現(xiàn)三相不平衡時，實驗結(jié)果會受到影響嗎？為什么?3 .記錄實驗過程中出現(xiàn)的問題并闡述其解決辦法。實驗四直流他勵電動機機械特性一.實驗?zāi)康牧私庵绷麟妱訖C的各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)時的機械特性二.預(yù)習要點1 .改變他勵直流電動機械特性有哪些方法？2 .他勵直流電動機在什么情況下，從電動機運行狀態(tài)進入回饋制動狀態(tài)？他勵直 流電動機回饋制動時，能量傳遞關(guān)系，電動勢平衡方程式及機械特性又是什么情況？3 .他勵直流電動機反接制動時，能量傳遞關(guān)系，電動勢平衡方程式及機械特性。三.實驗項目1 .電動及回饋制動特性。2 .電動及反接制動特性。3 .能

47、耗制動特性。四.實驗方法及步驟1 .電動及回饋制動特性斷開電源，按實驗線路圖 4-1接線M為直流并勵電動機（接成他勵方式），G為直流并勵電動機（接成他勵方式）。直流電壓表V1為220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶，V2的量程為300V;直流電流表mA1、A1分別為220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶毫安表、安倍表；mA2、A2分別選用量程為200mA、5A的毫伏表、安培表R1選用 MEL-03上的900 電阻或選用 D44上的1800電阻；R2選用 MEL-04上的180電阻或選用 D44上的180a電阻；R3選用MEL-09上的3000磁場調(diào)節(jié)電阻或選用D42上的3600電阻；R4選用 MEL-03上的22

48、50 電阻（用MEL-03中兩只900a電阻相并聯(lián)再加上兩只 900a電阻相串聯(lián)）或選用 D42上白1800再加上 D41上的6只90串聯(lián)共2340的電阻；開關(guān)Si、S2選用MEL-05中或D51上的雙刀雙擲開關(guān)。按圖4-1接線，在開啟電源前，檢查開關(guān)、電阻等的設(shè)置；(1)開關(guān)Si合向“1”端，S2合向“2”端。(2)電阻R1至最小值，R2、R3、R阻值最大位置。(3)直流勵磁電源開關(guān)和 220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源開關(guān)須在斷開位置?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源直流電機勘暗電源一圖4-1直流他勵電動機機械特性測定接線圖經(jīng)老師檢查無誤后，按以下步驟操作：a.按次序先按下綠色“閉合”電源開關(guān)、再合勵磁電源開關(guān)和2

49、20V電源開關(guān)，使直流電動機M起動運轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)直流可調(diào)電源，使 V1讀數(shù)為Un=220伏，調(diào)節(jié)R2阻值至 零。b,分別調(diào)節(jié)直流電動機 M的磁場調(diào)節(jié)電阻 R1,發(fā)電機G磁場調(diào)節(jié)電阻R3、負載 電阻R4 (先調(diào)節(jié)相串聯(lián)的900 電阻旋鈕，調(diào)到零用導線短接以免燒毀熔斷器，再調(diào)節(jié)900 電阻相并聯(lián)的旋鈕)，使直流電動機 M的轉(zhuǎn)速nN=1600r/min , If+Ia=lN=，此日If=ItN, 記錄此值。c.保持電動機的U=Un=220V, If=IfN不變，改變R4及R3阻值，測取M在額定負載 至空載范圍的n、*共取5-6組數(shù)據(jù)填入表中。表 4-1Un=220 伏IfN= AIa (A)n (r/m

50、in )d.折掉開關(guān)S2的短接線，調(diào)節(jié) R3,使發(fā)電機G的空載電壓達到最大(不超過 220 伏)，并且極性與電動機電樞電壓相同。e.保持電樞電源電壓 U=Un=220V, If=IfN,把開關(guān)S2合向“1”端，把R，值減小， 直至為零(先調(diào)節(jié)相串聯(lián)的 900a電阻旋鈕，調(diào)到零用導線短接以免燒毀熔斷器)。再調(diào)節(jié)R3阻值使阻值逐漸增加， 電動機M的轉(zhuǎn)速升高，當Ai表的電流值為0時，此時電動 機轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速，繼續(xù)增加R3阻值，則電動機進入第二象限回饋制動狀態(tài)運行直至電流接近0.8倍額定值(實驗中應(yīng)注意電動機轉(zhuǎn)速不超過2100轉(zhuǎn)/分)。表 4-2U n=220 伏IfN= AIa (A)n (r

51、/min )因為T2=CM (j) I2,而CM (f)中為常數(shù)，則T°CI2,為簡便起見，只要求 n=f (Ia)特 性，見圖4-2。2 .電動及反接制動特性。在斷電的條件下，對圖 5-1作如下改動：(1) Ri為MEL-09的3000 磁場調(diào)節(jié)電阻或選用 D42上的3600 電阻，R2為 MEL-03的900電阻或選用D44上的1800 電阻，R3不用，R4不變。(2) S1合向“1”端，S2合向“2”端(短接線拆掉)，把發(fā)電機 G的電樞二個插 頭對調(diào)。經(jīng)老師檢查無誤后，按以下步驟操作：a.在未上電源前， R1置最小值，R2置300左右，R4置最大值。b.按前述方法起動電動機，測

52、量發(fā)電機 G的空載電壓是否和直流穩(wěn)壓電源極性相 反，若極性相反可把 S2合向“1”端。c.調(diào)節(jié)R2為900a,調(diào)節(jié)直流電源電壓 U=Un=220V,調(diào)節(jié)R1使If=IfN,保持以上 值不變，逐漸減小 甩阻值，電機減速直至為零，繼續(xù)減小R4阻值，此時電動機工作于反接制動狀態(tài)運行（第四象限）；d.再減小R4阻值，直至電動機 M的電流接近0.8倍In,測取電動機在第1、第4 象限的n、12,共取5-6組數(shù)據(jù)記錄于表 4-3中。表 4-3R2=900QUn=220VIfN= A12 (A)n (r/min)為簡便起見，畫 n=f （la）,見圖4-3。3 .能耗制動特性圖5-1中，Ri用3000a , R2改為360歐（采用 MEL-04中只90a電阻相串聯(lián)）或 用D44上的180Q, R3采用MEL-03中的900歐電阻或 D42上的1800Q , R4仍用2250 Q電阻或2340 a。操作前，把 Si俁向“2”端，RR2置