電機學實驗指導書

《電機學實驗指導書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《電機學實驗指導書（8頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、實驗一 直流電動機一實驗目的1學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。2認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等組件及使用方法。3熟悉他勵電動機（即并勵電動機按他勵方式）的接線、起動、改變電機方向與調速的方法。二預習要點1如何正確選擇使用儀器儀表。特別是電壓表、電流表的量程。2直流他勵電動機起動時，為什么在電樞回路中需要串聯起動變阻器？不連接會產生什么嚴重后果？3直流電動機起動時，勵磁回路連接的磁場變阻器應調至什么位置？為什么？若勵磁回路斷開造成失磁時，會產生什么嚴重后果？4直流電動機調速及改變轉向的方法。三實驗項目1了解MEL系列電機系統教學實驗臺中的直流穩壓電源、渦流測功機、變阻器

2、、多量程直流電壓表、電流表、毫安表及直流電動機的使用方法。2用伏安法測直流電動機和直流發電機的電樞繞組的冷態電阻。3直流他勵電動機的起動，調速及改變轉向。四實驗設備及儀器1MEL系列電機系統教學實驗臺主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2電機導軌及測功機、轉速轉矩測量（MEL-13）或電機導軌及校正直流發電機3直流并勵電動機M034220V直流可調穩壓電源（位于實驗臺主控制屏的下部）5電機起動箱（MEL-09）。6直流電壓、毫安、安培表（MEL-06）。五實驗說明及操作步驟1由實驗指導人員講解電機實驗的基本要求，實驗臺各面板的布置及使用方法，注意事項。2在控制屏上按次序懸掛MEL-13、

3、MEL-09組件，并檢查MEL-13和渦流測功機的連接。3用伏安法測電樞的直流電阻，接線原理圖見圖1-1。U：可調直流穩壓電源R：3000磁場調節電阻（MEL-09）V：直流電壓表（MEL-06）A：直流安培表（MEL-06）M：直流電機電樞（1）經檢查接線無誤后，逆時針調節磁場調節電阻R使至最大。直流電壓表量程選為300V檔，直流安培表量程選為2A檔。（2）按順序按下主控制屏綠色“閉合”按鈕開關，可調直流穩壓電源的船形開關以及復位開關，建立直流電源，并調節直流電源至220V輸出。調節R使電樞電流達到0.2A（如果電流太大，可能由于剩磁的作用使電機旋轉，測量無法進行，如果此時電流太小，可能由于

4、接觸電阻產生較大的誤差），迅速測取電機電樞兩端電壓UM和電流Ia。將電機轉子分別旋轉三分之一和三分之二周，同樣測取UM、Ia，填入表1-1。（3）增大R（逆時針旋轉）使電流分別達到0.15A和0.1A，用上述方法測取六組數據，填入表1-1。取三次測量的平均值作為實際冷態電阻值Ra=。表1-1 室溫 序號UM（V）Ia（A）R（）Ra平均（）Raref（）1Ra11Ra1Ra12Ra132Ra21Ra2Ra22Ra233Ra31Ra3Ra32Ra33表中Ra1=（Ra11+Ra12+Ra13）/3Ra2=（Ra21+Ra22+Ra23）/3Ra3=（Ra31+Ra32+Ra33）/3（4）計算基

5、準工作溫度時的電樞電阻由實驗測得電樞繞組電阻值，此值為實際冷態電阻值，冷態溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻值：Raref=Ra 式中Raref換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻。（）Ra 電樞繞組的實際冷態電阻。（）ref基準工作溫度，對于E級絕緣為75。a 實際冷態時電樞繞組的溫度。（）4直流儀表、轉速表和變阻器的選擇。直流儀表、轉速表量程是根據電機的額定值和實驗中可能達到的最大值來選擇，變阻器根據實驗要求來選用，并按電流的大小選擇串聯，并聯或串并聯的接法。（1）電壓量程的選擇如測量電動機兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為300V量程檔。（2）電流量程的選擇。因為直

6、流并勵電動機的額定電流為1.1A，測量電樞電流的電表可選用2A量程檔，額定勵磁電流小于0.16A，測量勵磁電流的毫安表選用200mA量程檔。（3）電機額定轉速為1600r/min，若采用指針表和測速發電機，則選用1800r/min量程檔。若采用光電編碼器，則不需要量程選擇。（4）變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據實驗中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定。在本實驗中，電樞回路調節電阻選用MEL-09組件的100/1.22A電阻，磁場回路調節選用MEL-09的3000/200mA可調電阻。5直流電動機的起動R1：電樞調節電阻（MEL-09）Rf：磁場調節電阻（MEL-09）M：直流并勵電動機M

7、03：G：渦流測功機IS：電流源，位于MEL-13，由“轉矩設定”電位器進行調節。實驗開始時，將MEL-13“轉速控制”和“轉矩控制”選擇開關板向“轉矩控制”，“轉矩設定”電位器逆時針旋到底。U1：可調直流穩壓電源U2：直流電機勵磁電源V1：可調直流穩壓電源自帶電壓表V2：直流電壓表，量程為300V檔，位于MEL-06A：可調直流穩壓電源自帶電流表mA：毫安表，位于直流電機勵磁電源部。（1）按圖1-2接線，檢查M、G之間是否用聯軸器聯接好，電機導軌和MEL-13的連接線是否接好，電動機勵磁回路接線是否牢靠，儀表的量程，極性是否正確選擇。（2）將電機電樞調節電阻R1調至最大，磁場調節電阻調至最小

8、，轉矩設定電位器（位于MEL-13）逆時針調到底。（3）開啟控制屏的總電源控制鑰匙開關至“開”位置，按次序按下綠色“閉合”按鈕開關，打開勵磁電源船形開關和可調直流電源船形開關，按下復位按鈕，此時，直流電源的綠色工作發光二極管亮，指示直流電壓已建立，旋轉電壓調節電位器，使可調直流穩壓電源輸出220V電壓。（4）減小R1電阻至最小。6調節他勵電動機的轉速。（1）分別改變串入電動機M電樞回路的調節電阻R1和勵磁回路的調節電阻Rf（2）調節轉矩設定電位器，注意轉矩不要超過1.1N.m，以上兩種情況可分別觀察轉速變化情況7改變電動機的轉向將電樞回路調節電阻R1調至最大值，“轉矩設定”電位器逆時針調到零，

9、先斷開可調直流電源的船形開關，再斷開勵磁電源的開關，使他勵電動機停機，將電樞或勵磁回路的兩端接線對調后，再按前述起動電機，觀察電動機的轉向及轉速表的讀數。六注意事項1直流他勵電動機起動時，須將勵磁回路串聯的電阻Rf調到最小，先接通勵磁電源，使勵磁電流最大，同時必須將電樞串聯起動電阻R1調至最大，然后方可接通電源，使電動機正常起動，起動后，將起動電阻R1調至最小，使電機正常工作。2直流他勵電機停機時，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源。同時，必須將電樞串聯電阻R1調回最大值，勵磁回路串聯的電阻Rf調到最小值，給下次起動作好準備。3測量前注意儀表的量程及極性，接法。七實驗報告1.畫出直流并勵電動

10、機電樞串電阻起動的接線圖。說明電動機起動時，起動電阻R1 和磁場調節電阻Rf 應調到什么位置？為什么？2.增大電樞回路的調節電阻，電機的轉速如何變化？增大勵磁回路的調節電阻，轉速又如何變化？3.用什么方法可以改變直流電動機的轉向？4.為什么要求直流并勵電動機磁場回路的接線要牢靠？實驗二 三相異步電動機的起動與調速一實驗目的通過實驗掌握異步電動機的起動和調速的方法。二預習要點1復習異步電動機有哪些起動方法和起動技術指標。2復習異步電動機的調速方法。三實驗項目1異步電動機的直接起動。2異步電動機星形三角形（Y-）換接起動。3自耦變壓器起動。4繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器起動。5繞線式異步

11、電動機轉子繞組串入可變電阻器調速。四實驗設備及儀器1MEL系列電機系統教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表）。2指針式交流電流表。3電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（MEL-13、MEL-14）。4電機起動箱（MEL-09）。5鼠籠式異步電動機（M04）。6繞線式異步電動機（M09）。五實驗方法1三相籠型異步電動機直接起動試驗。按圖3-5接線，電機繞組為接法。起動前，把轉矩轉速測量實驗箱（MEL-13）中“轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調到底，“轉速控制”、“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，檢查電機導軌和MEL-13的連接是否良好。儀表的選擇：交流電壓表為數字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。a

12、把三相交流電源調節旋鈕逆時針調到底，合上綠色“閉合”按鈕開關。調節調壓器，使輸出電壓達電機額定電壓220伏，使電機起動旋轉。（電機起動后，觀察MEL-13中的轉速表，如出現電機轉向不符合要求，則須切斷電源，調整次序，再重新起動電機。）b斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉后，接通三相交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。注：按指針式電流表偏轉的最大位置所對應的讀數值計量。電流表受起動電流沖擊，電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數，但用它可和下面幾種起動方法的起動電流作定性的比較。c斷開三相交流電源，將調壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔中，將測功機定轉子堵住。d合上三

13、相交流電源，調節調壓器，觀察電流表，使電機電流達23倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK、轉矩值TK，填入表中，注意試驗時，通電時間不應超過10秒，以免繞組過熱。對應于額定電壓的起動轉矩TST和起動電流I比按下式計算：式中Ik：起動試驗時的電流值，A； TK：起動試驗時的轉矩值，N.m；式中UK：起動試驗時的電壓值，V； UN：電機額定電壓，V；測 量 值計 算 值UK（V）IK（A）TK（N.m）Tst(N.m)Ist(A)2星形三角形（Y-）起動按圖3-6接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關S選用MEL-05。a起動前，把三相調壓器退到零位，三刀雙擲開關合向右邊（Y）接法。合上電源開關，

14、逐漸調節調壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓UN=220V，斷開電源開關，待電機停轉。b待電機完全停轉后，合上電源開關，觀察起動瞬間的電流，然后把S合向左邊（接法），電機進入正常運行，整個起動過程結束，觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。3自耦變壓器降壓起動按圖3-5接線。電機繞組為 接法。a先把調壓器退到零位，合上電源開關，調節調壓器旋鈕，使輸出電壓達110伏，斷開電源開關，待電機停轉。b待電機完全停轉后，再合上電源開關，使電機就自耦變壓器，降壓起動，觀察電流表的瞬間讀數值，經一定時間后，調節調壓器使輸出電機達電機額定電壓UN=220伏，整個起動過程結束。4繞線式異步電動機

15、轉繞組串入可變電阻器起動。實驗線路如圖3-7，電機定子繞組Y形接法。轉子串入的電阻由刷形開關來調節，調節電阻采用MEL-09的繞線電機起動電阻（分0，2，5，15，五檔），MEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”開關扳向“轉速控制”，“轉速設定”電位器旋鈕順時針調節到底。a起動電源前，把調壓器退至零位，起動電阻調節為零。b合上交流電源，調節交流電源使電機起動。注意電機轉向是否符合要求。c在定子電壓為180伏時，逆時針調節“轉速設定”電位器到底，繞線式電機轉動緩慢（只有幾十轉），讀取此時的轉矩值Ist和Ist。d用刷形開關切換起動電阻，分別讀出起動電阻為2、5、15的起動轉矩Tst和起動電流Is

16、t，填入表3-9中。注意：試驗時通電時間不應超過20秒的以免繞組過熱。表3-9 U=180伏Rst（）02515Tst（N.m）Ist（A）5繞線式異步電動機繞組串入可變電阻器調速。實驗線路同前。MEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，“轉矩設定”電位器逆時針到底，“轉速設定”電位器順時針到底。MEL-09“繞線電機起動電阻”調節到零。a合上電源開關，調節調壓器輸出電壓至UN=220伏，使電機空載起動。b調節“轉矩設定”電位器調節旋鈕，使電動機輸出功率接近額定功率并保持輸出轉矩T2不變，改變轉子附加電阻，分別測出對應的轉速，記錄于表3-10中。表3-10中 U=220伏 T2= N.mRst（）02515n（r/min）六實驗報告1.比較異步電動機不同起動方法的優缺點。2.由起動試驗數據求下述三種情況下的起動電流和起動轉矩：(1)外施額定電壓UN。（直接法起動）(2)外施電壓為UN/。(Y起動)(3)外施電壓為UK/KA，式中KA為起動用自耦變壓器的變比。（自耦變壓器起動）。3.繞線式異步電動機轉子繞組串入電阻對起動電流和起動轉矩的影響。4.繞線式異步電動機轉子繞組串入電阻對電機轉速的影響。 七思考題1.起動電流和外施電壓正比，起動轉矩和外施電壓的平方成正比在什么情況下才能成立？2.起動時的實際情況和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？