电机学实验报告

时间：2021-09-24　来源：博通范文网本文已影响人

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专专

业：

班

级：

学

号：

学生姓名：

电气与电子信息工程学院

湖湖北理工学院实验报告

实验一

直流电动机的运行特性

实验时间：

实验地点：

同组人：

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、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、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?

3、直流电动机起动时，励磁回路串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、实验主要仪器与设备：

序号型

号名

称数量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 台 2 DJ23 校正直流测功机 1 台 3 DJ15 直流并励电动机 1 台 4 D31 直流电压、毫安、电流表 2 件 5 D42 三相可调电阻器 1 件 6 D44 可调电阻器、电容器 1 件 7 D51 波形测试及开关板 1 件四、实验原理工作特性：电源电压一定，励磁电阻一定时，η、n、T em =f(P 2 )的关系曲线。

（一）并励电动机（U N

I fN 条件下）（并励电动机励磁绕组绝对不能断开）

1．速率特性 n=f(P 2 )

ea aCR I Un

转速调整率 % 1000 NNnn nn

2．转矩特性 T em =f(P 2 )

02020 2602TnPTPT T T em      3．效率特性η=f(P 2 ) （75~95）% 实验原理图见图 1-1

图 1－1 直流并励电动机接线图五、实验内容及步骤

1、实验内容：

工作特性和机械特性

保持 U=U N 和 I f =I fN 不变，测取 n、T 2 、η=f（I a ）、n=f（T 2 ）。

2、实验步骤：

（1）并励电动机的工作特性和机械特性

1）按图 1-1 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。

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 R 1 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 R 1 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 R 2 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，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 。

表 1－1

U＝U N ＝

220

I f =I fN = 100 mA

I f2 =

81.4

实验数据

I a （A）

n（r/min）

计算数据 U 2

I 2

P 2

六、实验注意事项

要注意须将 R 1 调到最大，R f1 调到最小，先接通励磁电源，观察到励磁电流 I f1 为最大后，接通电枢电源。起动完毕，应将 R 1 调到最小。

七、实验数据处理和结论

成绩评定：

日

期：

实验二

直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的

了解和测定他励直流电动机在各种运转状态的机械特性二、预习要点

1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？

2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？

3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。

三、实验项目

电动及回馈制动状态下的机械特性

四、实验方法

1、实验设备序号型号名

称数量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ15 直流并励电动机 1 件 3 DJ23 校正直流测功机 1 件 4 D31 直流电压、毫安、安培表 2 件 5 D41 三相可调电阻器 1 件 6 D42 三相可调电阻器 1 件 7 D44 可调电阻器、电容器 1 件 8 D51 波形测试及开关板 1 件

2、屏上挂件排列顺序

D51、D31、D42、D41、D31、D44

图

2-1 他励直流电动机机械特性测定的实验接线图

按图 2-1 接线，图中 M M 用编号为 5 DJ15 的直流并励电动机( ( 接成他励方式) ) ，G MG 用编号为为 3 DJ23 的校正直流测功机，直流电压表 V V 1 1 、V V 2 2 的量程为 1000V ，直流电流表 A A 1 1 、A A 3 3 的量程为为 200mA ，A A 2 2 、A A 4 4 的量程为 5A 。R R 1 1 、R R 2 2 、R R 3 3 、及 R R 4 4 依不同的实验而选不同的阻值。

3、R 2 =0 时电动及回馈制动状态下的机械特性

(1)

R R 1 1 、R R 2 2 分别选用 4 D44 的 1800 Ω和 180 Ω阻值，R R 3 3 选用 2 D42 上 4 只 900 Ω 串联共 3600 Ω阻值，R R 4 4

选用 D42 上 1800 Ω再加上 D41 上6 6 只 90 Ω 串联共 2340 Ω阻值。

(2) R 1 阻值置最小位置，R 2 、R 3 及 R 4 阻值置最大位置，转速表置正向 1800r/min 量程。开关 S 1 、S 2 选用 D51 挂箱上的对应开关，并将 S 1 合向 1 电源端，S 2 合向 2"短接端(见图 2-1)。

(3) 开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“开”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查 R 2 阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机 M 起动运转。调节“电枢电源”电压为 220V；调节 R 2 阻值至零位置，调节R 3 阻值，使电流表 A 3 为 100mA。

(4) 调节电动机 M 的磁场调节电阻 R 1 阻值，和电机 MG 的负载电阻 R 4 阻值(先调节D42 上 1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机 M 的 n=n N =1600r/min，I N =I f +I a =1.2A。此时他励直流电动机的励磁电流 I f 为额定励磁电流 I fN 。保持 U=U N =220V ，I f =I fN ，A 3 表为 100mA。增大 R 4 阻值，直至空载(拆掉开关 S 2 的 2"上的短接线)，测取电动

机 M 在额定负载至空载范围的 n、I a ，共取 8-9 组数据记录于表 2-1 中。

(5) 在确定 S S 2 2 上短接线仍拆掉的情况下，把 R 4 调至零值位置(其中 D42 上 1800Ω阻值调至零值后用导线短接)，再减小 R 3 阻值，使 MG 的空载电压与电枢电源电压值接近相等 (在开关 S 2 两端测)，并且极性相同，把开关 S 2 合向 1 " 端。

(6) 保持电枢电源电压 U=U N =220V，I f =I fN ，调节 R 3 阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当 A 2 表的电流值为 0A 时，此时电动机转速为理想空载转速（此时转速表量程应打向正向 3600r/min 档），继续增加 R 3 阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为 1900 r/min，测取 M 的 n、I a 。共取 8～9 组数据记录于表 2-2 中。

(7) 停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关，并将开关 S 2 合向到2"端）。

表 2-1

U N =220V

I fN =

I a （A）

n（r/min）

表 2-2

U N =220V

I fN =

mA I a （A）

n（r/min）

五、实验报告根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一、第二、第四象限的电动和制动状态及能耗制动状态下的机械特性 n=f(I a )(用同一座标纸绘出)。

六、思考题

1、回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点？

2、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？

成绩评定：

日

期：

实验三

变压器参数测定及负载特性

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的：

1、测定变比

2、空载实验

测取空载特性 U 0L =f(I 0L )，P 0 =f(U 0L ),

cosφ 0 =f(U 0L )。

3、短路实验测取短路特性 U KL =f(I KL )，P K =f(I KL ) ，cosφ K =f(I KL )。

4、纯电阻负载实验

保持 U 1 =U N ，cosφ 2 =1 的条件下，测取 U 2 =f(I 2 )。

二、预习要点

1、如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。

2、三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？

3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。

4、变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较合适？三、实验主要仪器与设备：

序号型号名

称数

量 1 D33 交流电压表 1 件 2 D32 交流电流表 1 件 3 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 4 DJ11 三相心式变压器 1 件 5 D42 三相可调电阻器 1 件 6 D51 波形测试及开关板 1 件四、实验内容及步骤 1、测定变比

DD01三相调压交流电源UVWDD01三相调压交流电源UVWabcxyzXYZABCV V U 1U 2

图 3-1 三相变压器变比实验接线图实验线路如图 3-1 所示，被测变压器选用 DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量P N =152/152/152W，U N =220/63.6/55V，I N =0.4/1.38/1.6A， Y/△/Y 接法。实验时只用高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源接通后，调节外施电压 U=0.5U N ＝27.5V 测取高、低线圈的线电压 U AB 、U BC 、U CA 、U ab 、U bc 、U ca ，记录于表 3-1 中。

表 3-1 高压绕组线电压(V) 低压绕组线电压(V) 变比(K) U AB

110 U ab

27.5 K AB

4 U BC

109 U bc

27 K BC

4 U CA

110 U ca

27.4 K CA

4 计算：变比 K：

caCACAbcBCBCUUK

UUK

  abABABUUK

平均变比：

) (31CA BC ABK K K K   

2、空载实验

图 3-2 三相变压器空载实验接线图 1) 将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关”按钮,在断电的条件下，按图接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。

2) 按下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压 U 0L =1.2U N 。

3) 逐次降低电源电压，在(1.2～0.2)U N 范围内，测取变压器三相线电压、线电流和功率。

4) 测取数据时，其中 U 0 =U N 的点必测,且在其附近多测几组。共取数据 4-5 组记录于表 3-2 中。

DD01三相调压交流电源UVWUVWabcxyzXYZABCV 2V 1 V 3W 2W 1A 2A 1A 3****

表 3-2 序号实

验

数

据计

算

数

据 U 0L (V) I 0L (A) P 0 (W) U 0L

(V) I 0L

(A) P 0

(W) cosΦ 0

U ab

U bc

U ca

I a0

I b0

I c0

P 01

P 02

3、短路实验

1) 将三相交流电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图2-3 接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

2) 按下“开”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流I KL =1.1I N 。

3) 逐次降低电源电压，在 1.1～0.2I N 的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。

图 3-3

三相变压器短路实验接线图

4) 测取数据时，其中 I KL =I N 点必测，共取数据 5-6 组。记录于表 2-3 中。实验时记下周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。

表 3-3

室温

℃

序号实

验

数

据计

算

数

据 U KL (V) I KL (A) P K (W) U KL

(V) I KL

(A) P K

(W) cosΦ K

U AB

U BC

U CA

I AK

I BK

I CK

P K1

P K2

UVWUVWABCXYZxyzacV 2V 1 V 3W 2W 1A 2A 1A 3****

4、纯电阻负载实验

图 3-4 三相变压器负载实验接线图 1) 将电源电压调至零值，按下“关”按钮，按图 3-7 接线。

变压器低压线圈接电源, ,高压线圈经开关 S S 接负载电阻 R R L L ，R R L L 选用 2 D42 的的 1800 Ω变阻器共三只，开关 S S 选用 1 D51 挂件。将负载电阻 R L 阻值调至最大，打开开关 S。

2) 按下“开”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压 U 1 =U N 。

3) 在保持 U 1 =U 1N 的条件下，合上开关 S，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范围内，

测取三相变压器输出线电压和相电流。

4) 测取数据时，其中 I 2 =0 和 I 2 =I N 两点必测。共取数据 7-8 组记录于表 3-4 中。

表 3-4

U 1 =U 1N =

V；

cosφ 2 =1 序号 U 2 （V）

I 2 （A）

U AB

U BC

U CA

U 2

I A

I B

I C

I 2

五、实验注意事项

在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。

UVWabcxyzXYZABCV V U 2 U 1A 1A 2A 3SR L

六、实验报告

1、计算变压器的变比

根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。

2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数

(1) 绘出空载特性曲线 U 0L

=f(I 0L )，P 0 =f(U 0L )，cosφ 0 =f(U 0L )

表 3-7 中

(2)计算激磁参数

从空载特性曲线查出对应于 U 0L =U N 时的 I 0L 和 P 0 值，并由下式求取激磁参数。

式中 0L 000I I

3  LUU

，P 0

—— 变压器空载相电压，相电流，三相空载功率（注：Y Y 接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。

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 U KL =f(I KL )，P K =f(I KL )，cosφ K =f(I KL ) 式中

(2) 计算短路参数

从短路特性曲线查出对应于 I KL =I N 时的 U KL 和 P K 值，并由下式算出实验环境温度θ℃caCACAbcBCBCabABABUUKUUKUUK    　　 , ,OL OLc b aLca bc abLI UPP P PI I IIU U UU3cos330002 01 000   2 2000200330m m mLLmmr Z XIUIUZIPr  KL KLKKK K KCK BK AKKLCA BC ABKLI UPP P PI I IIU U UU3cos332 1   

C K N KNr I P7523时的短路参数

式中

, P K —— 短路时的相电压、相电流、三相短路功率。

折算到低压方

换算到基准工作温度下的短路参数ｒ K75 ℃ 和 Z K75 ℃ ，(换算方法见 3-1 内容)计算短路电压百分数

计算 I K =I N 时的短路损耗

4、根据空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的“T”型等效电路。

5、变压器的电压变化率

(1) 根据实验数据绘出 cosφ 2 =1 时的特性曲线 U 2 =f(I 2 )，由特性曲线计算出 I 2 =I 2N 时的电压变化率

(2) 根据实验求出的参数，算出 I 2 =I N ，cosφ 2 =1 时的电压变化率

2 " 2 " ""2"33K K KKLKLKKKKKKr Z XIUIUZIPr   I I I

3N KL K   KLKUU% 100202 20 UU Uu% 100% 100% 1007575   NK NKXNC K NKrNC K NKUX IuUr IuUZ Iu2"2"2"KXXKrrKZZKKKKKK

6、绘出被试变压器的效率特性曲线

(1) 用间接法算出在 cosφ 2 =0.8 时，不同负载电流时变压器效率，记录于表 3-5 中。

表 3-5

cosφ 2 =0.8

P 0 =

P KN =

W I 2 * P 2 (W) η 0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

式中

I* 2 P N cosφ 2 =P 2

P N 为变压器的额定容量

P KN 为变压器 I KL =I N 时的短路损耗

P 0 为变压器的 U 0L =U N 时的空载损耗

(2) 计算被测变压器η=η max 时的负载系数β m 。

成绩评定：

日

期：

) sin cos (2 2  KX Kru u u   % 100 )cos1 (2 *2 0 2*222 0  KN NKNP I P P IP I PKNmPP 0 

实验四

变压器联结组别及极性测定

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的：

1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。

2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。

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。

2、如何把 Y/Y-12 联接组改成 Y/Y-6 联接组以及把 Y/Δ-11 改为 Y/Δ-5 联接组。

三、实验主要仪器与设备：

序号型号名

称数

量 1 D33 交流电压表 1 件 2 D32 交流电流表 1 件 3 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 4 DJ11 三相组式变压器 1 件 5 DJ12 三相心式变压器 1 件 6 D51 波形测试及开关板 1 件屏上排列顺序

D33、D32、D34-3、DJ12、DJ11、D51

四、实验内容及步骤

1、测定极性

(1) 测定相间极性

器被测变压器选用三相心式变压器 DJ12 ，用其中高压和低压两组绕组，额定容量P P N N =152/152W ，U U N N =220/55V ，I I N N =0.4/1.6A ，Y Y/Y 接法。测得阻值大的为高压绕组，用 A A 、B B 、C C 、X X 、Y Y 、Z Z 标记。低压绕组标记用 a a 、b b 、c c 、x x 、y y 、z z 。

1) 按图 4-1 接线。A A 、X X 接电源的 U U 、V V 两端子，Y Y 、Z Z 短接。

2) 接通交流电源，在绕组 A、X 间施加约 50%U N 的电压。

3) 用电压表测出电压 U BY 、U CZ 、U BC ，若 U BC =│U BY -U CZ │，则首末端标记正确；若U BC =│U BY +U CZ │，则标记不对。须将 B、C 两相任一相绕组的首末端标记对调。

4) 用同样方法，将 B、C 两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、

末端正确的标记。

图 4-1 测定相间极性接线图

(2) 测定原、副方极性

图 4-2 测定原、副方极性接线图

1) 暂时标出三相低压绕组的标记 a 、b 、c 、x 、y 、z, 然后按图 4-2 接线，原、副方中点用导线相连。

2) 高压三相绕组施加约 50%的额定电压，用电压表测量电压 U AX 、U BY 、U CZ 、U ax 、U by 、U cz 、U Aa 、U Bb 、U Cc ，若 U Aa =U Ax -U ax ，则 A 相高、低压绕组同相，并且首端 A 与 a端点为同极性。若 U Aa =U AX +U ax ，则 A 与 a 端点为异极性。

3) 用同样的方法判别出 B、b、C、c 两相原、副方的极性。

2、连接并判定以下联接组

(1) Y/Y-12

图 4-3

(α)接线图

(ｂ)电势相量图 UVWABCXYZxyzabcDD01三相调压交流电源UVWABCXYZxyzabcDD01三相调压交流电源

abABLL L ab Bcab L Cc BbUUKK K U UU K U U    1) 1 (2

按图 4-3 接线。A A、、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 U AB 、U U ab 、U U Bb 、U U Cc 及及 U U Bc ，将数据记录于表 4 4- -1 1 中。

表 4-1

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：

为线电压之比

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/Y-6

图 4-4

(α)接线图

(ｂ)电势相量图

将将 Y/Y- -2 12 联接组的副方绕组首、末端标记对调 ,A、、a a 两点用导线相联，如图 4-4 所示。

按前面方法测出电压U AB 、U ab 、U Bb 、U Cc 及U Bc ，将数据记录于表 4- 2 中。

表 4-2

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)

abLUUKABabLUUKABXYZBCb EabE ABUVWABCXYZxyacDD01三相调压交流电源****aAcz*(a)(b)

根据 Y/Y-6 联接组的电势相量图可得

若由上两式计算出电压 U Bb 、U Cc 、U Bc 的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于 Y/Y-6联接组。

(3)Y/△-11

按图 3-5 接线。A、a 两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取 U AB 、U ab 、U Bb 、U Cc 及 U Bc ，将数据记录于表 4-3 中

图 4-5

(α)接线图

(ｂ)电势相量图表 4-3

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

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。

(4) Y/Δ-5

将将 Y/ Δ-11 联联接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图 4-6 所示。实验方法同前，测取 U AB 、U ab 、U Bb 、U Cc 和 U Bc ，将数据记录于表 4-4 中。

) 1 () 1 (2    L L ab Bcab L Cc BbK K U UU K U UabLUUKAB1 32    L L ab Bc Cc BbK K U U U U

图 4-6

(α)接线图

(ｂ)电势相量图表 4-4

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/Δ-5 联接组的电势相量图可得

若由上式计算出的电压 U Bb 、U Cc 、U Bc 的数值与实测相同，则绕组联接正确，属于 Y/Δ-5 联接组。

五、实验注意事项

每次改接线之前要断电。

成绩评定：

日

期：

abLUUKAB1 32    L L ab Bc Cc BbK K U U U UXYZBCbE ABUVWABCXYZacDD01三相调压交流电源****aAc*(a)(b)*E ab

实验五

三相异步电动机参数测定

实验时间：

实验地点：

同组人：

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、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。

二、预习要点

1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯的什么特性？

2、异步电动机的工作特性指哪些特性？

3、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？三、实验主要仪器与设备：

序号型

号名

称数量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ23 校正过的直流电机 1 件 3 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1 件 4 D33 交流电压表 1 件 5 D32 交流电流表 1 件 6 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 7 D31 直流电压、毫安、安培表 1 件 8 D42 三相可调电阻器 1 件 9 D51 波形测试及开关板 1 件四、实验原理

图 5-1

三相鼠笼式异步电动机试验接线图实验原理图见图5-1。

五、实验内容及步骤 1、空载实验

1) 按图 5-1 接线。电机绕组为Δ接法(U N =220V)，直接与测速发电机同轴联接，负载电机 DJ23 不接。

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。并使电机旋转方向符合要求( 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。

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 4～5 组记录于表 5-1中。

表 5-1 序号 U 0L （V）

I 0L （A）

P 0 （W）

cosφ 0

U AB

U BC

U CA

U 0L

I A

I B

I C

I 0L

P Ⅰ

P 0

2、短路实验

1) 测量接线图同图 5-1。用制动工具把三相电机堵住。

2) 调压器退至零，合上交流电源，调节调压器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。

表 5-2 序号 U KL （V）

I KL （A）

P K （W）

cosφ K

U AB

U BC

U CA

U KL

I A

I B

I C

I KL

P Ⅰ

P Ⅱ

P K

六、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：

式中

ｒ 1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω；

ｒ 1c ——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；

θ ref

——基准工作温度，对于 E 级绝缘为 75℃；

θ c

——实际冷态时定子绕组的温度，℃； 2、作空载特性曲线：I 0L 、P 0 、cosφ 0 =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：

短路电阻：

短路电抗：

式中

，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：

≈

式中 r 1C 是没有折合到 75℃时实际值。

定、转子漏抗：

≈

(2) 由空载试验数据求激磁回路参数

空载阻抗

空载电阻 CrefC refr r2352351 1KLKLKKKIUIUZ3 2 23KLKKKKIPIPr  2 2K K Kr Z X   3I

, KKLKL KIU U   "2rC Kr r1 1X"2 X2KXLLIUIUZ000003 20020003LIPIPr  

空载电抗

式中

，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

激磁电阻

式中 P Fe 为额定电压时的铁耗，由图 5-2 确定。

图 5-2

电机中铁耗和机械耗

七、实验注意事项

1、短路实验时间不能太长。

2、调节负载电阻R L 应先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω电阻。

成绩评定：

日

期：

2020 0r Z X  3II

0L0 0 0   LU U 1 0X X X m  20203LFe FemIPIPr  

实验六

三相异步电动机的起动与调速

实验时间：

实验地点：

同组人：

一、实验目的：

1、通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。

二、预习要点

1、复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。

2、复习异步电动机的调速方法。

二、实验主要仪器与设备：

序号型

号名

称数量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1 件 3 DJ17 三相线绕式异步电动机 1 件 4 DJ23 校正过的直流电机 1 件 5 D31 直流电压、毫安、安培表 1 件 6 D32 交流电流表 1 件 7 D33 交流电压表 1 件 8 D43 三相可调电抗器 1 件 9 D51 波形测试及开关板 1 件 10 DJ17-1 起动与调速电阻箱 1 件 11 DD05 测功支架、测功盘及弹簧秤 1 套三、实验原理 1、直接起动实验：

图6-1

异步电动机直接起动 VUVWA

2、星形－三角形起动实验：

图 6-2 三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动 3、自耦变压器起动

图 6-3

三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动 4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动电机定子绕组 Y 形接法

图 6-4 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动四、实验内容及步骤 1、三相鼠笼式异步电机直接起动试验

1) 按图 6-1 接线。电机绕组为Δ接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接负载电机 DJ23。

2) 把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。

3) 调节调压器，使输出电压达电机额定电压 220 伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交流电源)。

4)再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量)。

5) 断开电源开关，将调压器退到零位。

6) 合上开关，调节调压器，使电机电流为 2～3 倍额定电流，读取电压值 U K 、电流值I K ，转矩值 T K (圆盘半径乘以弹簧秤力)，试验时通电时间不应超过 10 秒，以免绕组过热。

表 6-1 测量值 U K (V) I K (A) 220 0.65 2、星形——三角形(Y-Δ)起动

1) 按图 6-2 接线。线接好后把调压器退到零位。

2) 三刀双掷开关合向右边(Y 接法)。合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压 220 伏，打开电源开关，待电机停转。

3) 合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把 S 合向左边，使电机(Δ)正常运行，整个起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。

3、自耦变压器起动。

1) 按图 6-3 接线。电机绕组为Δ接法。

2) 三相调压器退到零位，开关 S 合向左边。自耦变压器选用 D43 挂箱。

3) 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压 220 伏，断开电源开关，待电机停转。

4) 开关 S 合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动( 自耦变压器抽头输出电压分别为电源电压的 40%、60%和 80%)并经一定时间再把 S 合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。

观察起动瞬间电流以作定性的比较。

4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动

1) 按图 6-4 接线。

转子每相串入的电阻可用 DJ17-1 起动与调速电阻箱。

3) 调压器退到零位，轴伸端装上圆盘和弹簧秤。

4) 接通交流电源，调节输出电压(观察电机转向应符合要求)，在定子电压为 180 伏，转子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。

5) 试验时通电时间不应超过 10 秒以免绕组过热。数据记入表 6-2 中。

表 6-2 R st (Ω) 0 2 5 15 I st (A)

5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速

1) 实验线路图同图6-4。同轴联接校正直流电机MG作为线绕式异步电动机M的负载。电路接好后，将 M 的转子附加电阻调至最大。

2) 合上电源开关，电机空载起动，保持调压器的输出电压为电机额定电压 220 伏，转子附加电阻调至零。

3) 调节校正电机的励磁电流 I f 为校正值(100mA 或 50mA)，再调节直流发电机负载电流，使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩 T 2 不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻分别为 0Ω、2Ω、5Ω、15Ω)，测相应的转速记录于表 6-3 中。

表 6-3

U=220V

I f =

100

r st (Ω) 0 2 5 15 n(r/min)

五、实验注意事项

直接起动时，合上开关，调节调压器，使电机电流为 2～3 倍额定电流，试验时通电时间不应超过 10 秒，以免绕组过热。

成绩评定：

日

期：

没有一点不足。

步进电机调速实验报告

班级： xx 姓名： xx 学号： xxx 指导老师： xx

步进电机调速实验报告

一、实验目的及要求：

1、熟悉步进电机的工作原理

2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法

3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要求实现电机的速度反馈测量，测量方式：数字测量)

4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供，具体型号 42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。速度设定由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED数码管显示。

二、实验原理：

1.一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。

进电动机需配置一个专用的电源供电，电源的作用是让电动机的控制绕组按照特定的顺序通电，即受输入的电脉冲控制而动作，这个专用电源称为驱动电源。步进电动机及其驱动电源是一个互相联系的整体，步进电动机的运行性能是由电动机和驱动电源两者配合所形成的综合效果。 2.对驱动电源的基本要求

（1）驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都要满足步进电动机的需要；（2）要满足步进电动机的起动频率和运行频率的要求；（3）能最大限度地抑制步进电动机的振荡；（4）工作可靠，抗干扰能力强；（5）成本低、效率高、安装和维护方便。

1 3.驱动电源的组成

步进电动机的驱动电源基本上由脉冲发生器、脉冲分配器和脉冲放大器（也称功率放大器）三部分组成，

三、实验源程序：

/*************** writer:shopping.w ******************/ #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar code FFW[]= { 0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09 }; uchar code REV[]= { 0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01 }; sbit K1 = P3^0; sbit K2 = P3^1; sbit K3 = P3^2; void DelayMS(uint ms) { uchar i;

} void SETP_MOTOR_FFW(uchar n) { uchar i,j;

2 while(ms--) { for(i=0;i

for(j=0;j

{

if(K3 == 0) break;

P1 = FFW[j];

DelayMS(25);

} } } void SETP_MOTOR_REV(uchar n) { uchar i,j; for(i=0;i

for(j=0;j

{

if(K3 == 0) break;

P1 = REV[j];