电机学与电机拖动基础实验

电机学与电机拖动基础实验

广西大学电气工程学院

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电机实验的基本要求和安全操作规程

1- 1实验的基本要求

电机实验目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生根据实验目的拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需资料，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。通过上述的实验环节可以巩固和加深学生对电机及拖动理论的理解。

一、 预习

实验前，应复习教材书有关章节，认真研读实验指导书，了解实验目的、方法及步骤明确实验过程中应注意的问题。

实验前应写好预习报告，经过指导老师检查认为确实作好了实验前的准备，方可 开始作实验。

二、实验工作方法

1、 分好实验小组，每组由3-4人组成。小组内应合理分工，以保证操作正确，记录准确

可靠。

2、 选择挂件和仪表

实验前先选择好本次实验所用的挂件并按要求的顺序挂好，根据实验性质选择仪表量程。 3、 接线技巧

接线原则上是先接串联主回路或大电流回路，后接并联回路或测量及信号回路。 三相电路可使用三种不同颜色的导线 以便检查。 4、 接通电源（起动电机），观察仪表及设备

实验线路接好后，应在指导老师检查确认无误后方能接通电源或起动电机，应注

意观察仪表有无异常（反向或满量程等）、电机等设备有无异常或异味，如有异常应立即切断电源，排除故障。

5、 实验结束后应将记录的数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，方可拆线。整理好

导线后离开实验室。

三、实验报告的编写

实验报告是根据实测资料和在实验中观察和发现的问题，对实验的结果进行必要的整理、计算和分析讨论，以巩固所学的知识，实验报告的编写包括下列各项内容： 1、 说明实验的目的和内容。 2、 画出实验线路图。 3、 实验的具体步骤。

4、 用适当的表格列出测量的资料和计算的资料以及观察到的结果。 5、 按讲义的要求在坐标纸上作出曲线或分析问题

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1-2实验安全操作规程

为了按时完成电机及电气技术实验，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）实验时，人体不可接触带电线路，女同学应将长发盘起来，且不得靠近电机旋转部分。 2）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。实验中如发生事故，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）注意观察设备的各个运行参数，不允许设备在超额定工况下运行，以免损坏设备。 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。

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实验一 直流电动机认识实验

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仪表、设备。

3、熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。

二、预习要点

1、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？

2、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？

3、直流电动机调速及改变转向的方法。 三、实验内容

1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。

2、直流他励电动机的起动。 3、调速 4、改变转向。 四、实验说明

1、由实验指导人员介绍DDZS-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。

2、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

因测量电动机两端为220伏的直流电压，故选用直流电压表为1000伏量程档。 （2）电流量程的选择

因为电动机的额定电流为1.06安，测量电枢电流的电表A1可选用直流电流表的量程档；额定励磁电流小于是0.16安，电流表A2选用200mA量程档。

（3）电机额定转速为1600r/min，转速表选用1800r.min量程档。 （4）变阻器的选择

变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。

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五、实验电路图

+U1AIaMG+Rf=900U2电枢电源-励磁电源IfA-Rst=180

图4-1 直流电机实验

六、操作步骤

按线路图4-1所示接线，图中GM为一台校正过的直流电机，其额定功率PN=185W，额定电压UN=220V，额定电流IN=1.06A，额定转速nN=1600r/min，额定励磁电流IfN<0.16A， MG作为测电动机使用。直流电流表选用D31挂件，Rst 和Rf选用 D44挂件（其电阻值如图中所标的值）。

1、直流他励电动机起动

（1）预备接好线后检查接线是否正确，电表的极性、量程选择是否对，励磁回路的接线是否牢靠，然后，令起动电阻Rst=最大值（限制起动电流），令磁场调节电阻Rf=0（满励磁起动，以达到提高起动转矩，避免起动后电机转速过高的目的）。

（2）起动

打开钥匙开关（电源总开关），主电源面板红色指示灯亮，再按下绿色按纽起动装置电源，此时红灯熄、绿灯亮。

再调节电枢电源调压旋钮调置到220V，使电动机起动。电压表和电流表均应有读数。电机起动后观察转速表指针偏转方向，若反偏，可拨动转速表上正，反向开关来纠正。

（3）调速

分别改变串入电枢回路和励磁回路上的调节电阻，即： a、令Rst=0 增大Rf ，观察转速变化趋势。 b、令Rf=0 增大Rst，观察转速变化趋势。

c、Rf及Rst不变，减小电枢电源电压，观察转速变化趋势。 （4）改变电动机的转向

切断总电源，将电枢两端或励磁绕组两端接线对调后，重新起动电机，观察电动机转向及转速表指针偏转方向。

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七、注意事项

1、测量前注意仪表的量程、极性及基接法，是否符合要求。

2、励磁回路接线要牢靠，不允许开路。运行中，当发现电动机转速突然增大时应立即断开电源总开关，并检察励磁回路的熔断器是否烧断。

3、重新起动电机一定要按起动的步骤进行，（Rst=最大值，Rf=0）。 八、实验报告

1、电机起动时要在电枢回路串联适当电阻，同时要励磁电流最大，为什么？

2、并励直接电动机运行时若励磁回路接线不牢而断路，将产生什么后果？如果发现电机转速突然增高，怎样处理？

3、试述用电枢外串电阻调速的物理过程。

4、如果电机的出线标志失落，如何通过万用表找出励磁绕组和电枢绕组？

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实验二 直流发电机实验

一、实验目的

1、掌握并励发电机的自励条件

2、掌握直流发电机各种运行特性的测定方法 二、预习要点

1、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？

2、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取？

3、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？ 三、实验内容 1、并励发电机实验

（1）直流并励发电机自励建压。

（2）测取外特性，保持 n=nN，使Rf2=常数，测取U=f(I) 2、他励发电机实验

（1）测空载特性，保持n=nN，使I=0，测取U=f（If） （2）测取外特性，保持n=nN，使If2=常数，测取U=f(I)。 四、实验电路图（选用挂件D31、D41、D42、D51）

+U1MGRst: 180Rf1=1800-S2S1AIfS+GR: 360AIaRf2=3600U2-图4-2 直流发电机实验

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五、实验操作步骤

按图4-2接线，图中直流发电机G选用DJ13，其额值PN=100 w，UN=200V，IN=0.5A， nN=1600r/min，校正过的直流电机MG作为G的原动机。MG、G由联轴器直接连接。起动前所有开关均应断开。

1、并励发电机 （1）自励过程

起动原动机。起动前令Rst=最大值，Rf1=0， S向左合，然后打开电源总开关，电机起动后将转速调到1500r/min。

令Rf2＝最大值，合上S1，逐渐减小Rf2观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足自励条件，如果不能自励建压，将励磁绕组或电枢绕组的两个端头联接线对调后观察此时的发电机电压如何变化。

（2）外特性

在并励发电机建压后，令RL=最大，合上负载关开S2，调节电动机的磁场调节电阻Rf1，发电机的磁场调节电阻Rf2和负载电阻RL，使发电机n=nN，U=UN，I=IN，保持此时R f2的值和n=nN不变的条件下，逐步减小负载，直至I=0从额定到控载运行范围内，每次测取发电机的电压U和电流I，直到空载（拉开开关S2），记录于表4-2.1中，其中额定和空载两点必测。

表4-2.1 n=nN = r/min Rf2 =常值 U（V） I（A） 2、他励发电机 （1）空载特性

S向右合（他励接法），起动原动机，调节Rst至最小值，再调节Rf1，使发电机转速达额定值，并在以后整个过程中始终不变，合上发电机励磁电源开关S1，调节Rf2，使发电机空载电压达U0=1.2UN为止，在保持n=nN（1600r/min）条件下，从U0=1.2UN开始，单方向调节Rf2，使发电机励磁电流逐次减小，测取空载特性的下降分支直至If2=0（断开S1），每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If2，记录于表4-2.2中，其中U0=UN和If2=0两点必须测取，并在U0=UN附近测试点应较密些。

再次合上S1，单方向调节Rf2，使发电机励磁电流逐次增大，直至U0=1.2倍UN测取空载特性的上升分支。

表4-2 .2 n=nN=1600r/min U0（V） If2（A）

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（2）外特性

在空载实验后，将负载电阻RL调到最大值，合上负载开关S2，同时调节电动机的磁场电阻Rf1，发电机的磁场电阻Rf2和负载电阻R2，使发电机的n=nN，U=UN,I=IN，该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称为额定励磁电流，If2N，在保持n=nN和If2和If2N不变的条件下，逐次增加负载电阻R2，即减小发电机负载电流。从额定负载到空载运行点范围内，每次测取发电机的电压U和电流I，直到空载（拉开开关S2），记录数据于表4-2.3，其中额定和空载两点必测。

表4-2.3 n=nN = r/min If2 = If2N = A U（V） I（A） 六、注意事项

起动原动机（直流电动机）时，Rst=最大，Rf1=最小，起动完毕，Rst调到最小。 七、实验报告

1、并励发电机不能建立电压有哪些原因？如果将原动机反转，是否可以使发电机发出电。 2、根据空载实验数据，作出空载特性曲线，由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。

3、在同一张坐标纸上绘出他励，并励发电机的两条外特性曲线，分别计算励磁方式的电压变化率，并分析差异原因。

4、直流发电机有哪几种励磁方式？

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实验三 三相变压器空载实验

一、实验目的

通过空载实验，测定三相变压器的参数。 二、预习要点

1、如何用二瓦计法测三相功率，并会画出接线图，空载和短路实验应如何合理布置仪表达到减小误差的目的。

2、三相芯式变压器的三相空载激磁电流是否对称？为什么？ 3、变压器空载实验时，电源应在哪一方施加比较合适？为什么？ 三、实验内容

测取空载特性I0=f(U0) P0=f(U0) cos?=f(U0)

四、实验电路图（所用挂件DJ12、D32、D42、D33、D34-3）

说明：被试变压器选用DJ12三相三线圈心式变压器，额定容量PN=152/152/152W，UN=220/63.6/55V，IN=0.4/1.38/1.06A，Y/△/Y接法。

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实验数据 U AB （1）、Y，y6

按图5-2.4接线。在高压方施加额定电压，测取表5-2.4中的数据，根据Y/Y-6联接组别的电势相量图可求出以下校验式：

UBb=UCc=(K+1)Uab Ubc=UabK2?K?1 K=UAB/Uab

若将测量出来的数据满足以上关系式，则表示该变压器属 Y，y6联接组。

图5-2.4

表5-2.4

实验数据 U AB （3）、Y，d11

按图4-2.5接线。在高压方施加额定电压，测取表4-2.5中的数据，根据 Y，d5联接组别的电势相量图可求出以下校验式：

UBb=UCc=UabK2?3K?1 UbC2=Uab2+UAB K=UAB/Uab

U ab U Bb U Cc U Bc K 表4-2.3 计算数据 U ab U Bb U Cc U Bc K U Bb U Cc U Bc 计算数据 U Bb U Cc U Bc 15

若将测量出来的数据满足以上关系式，则表示该变压器属 Y，d11联接组。

BUVWA*B*C*XYZxyz***aXYZbcbcaAC图5-2.5

表5-2.5 实验数据 U AB

（4）、Y，d5

按图5-2.6接线。在高压方施加额定电压，测取表5-2.6中的数据，根据 Y，d5联接组别的电势相量图可求出以下校验式：

UBb=UCc=UabK2?3K?1 K=UAB/Uab

若将测量出来的数据满足以上关系式，则表示该变压器属 Y，d5联接组。

U ab U Bb U Cc U Bc K 计算数据 U Bb U Cc U Bc BUVWA*B*C*XYZabc***xyzAXYZcabC图5-2.6

表5-2.6

实验数据 U AB U ab U Bb U Cc U Bc K 计算数据 U Bb U Cc U Bc

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实验六 三相异步电动机起动与调速

一、实验目的

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、异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标？ 2、异步电动机的调速方法。 3、如何测取异步机的起动电流。 三、实验内容

1、星形——三角形（Y—△）起动。 2、自耦变压器法起动。

3、绕线式异步电动机转子串电阻起动和调速。

四、实验步骤（所用挂件D32、D43、D33、D41、D51） 1、三相鼠笼式异步电机星形——三角形（Y—△）起动

三相调压交流电源UAVAXVBYSWCZ图6-1.1

1）合上电源开关，把调压器调至电机额定电压220V后，关闭电源开关。 2）按图6-1.1接线，三相笼型异步电相的组件编号为DJ16。

3）将三相双掷开关合向右边接成星形（降压起动）。合上电源开关，待电机转速稳定后将开关S拨到左边接成三角形（全压运行）。

4）将电动机堵转测量两种情况下的起动电流。方法是在电机停转的情况下，握住异步机轴端的旋转飞轮，然后开启电源便可读取有关数据。为防止堵转时因电流过大而损坏电机，堵转时时间请勿超过10秒钟。 I△/IY= / 17

2、自耦变压器法起动

CBAUAcbaZYX三相调压交流电源AVWVS图6-1.2

BCM1）合上电源开关，调节调压器使其输出为电机额定电压220V后，关闭电源开关。 2）按图6-1.2接线，电机绕组为△接法，电路中自耦变压器用电抗器代替（挂件D43）。 3）开关S左合（全压运行）。

4）断开电源开关，待机停转，用手将电机堵转后再合上电源开关，马上观察起动时的电流。为防止堵转时因电流过大而损坏电机，堵转时时间请勿超过10秒钟。

5）将开关右合（降压起动）， 合上电源开关，调节电抗器使其a、b、c点上的电压分别是额定电压的80%、60%。

6）重复第4步骤，分别观察UN80%和UN60%时的起动电流变化作一定性比较，从大到小排出（I100%、I80%、I60%）起动电流的顺序。

3、线绕式异步电动机转子串电阻起动。

U三相调压交流电源AABVC90RstVW定子转子9090图6-1.3

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1）按图6-1.3接线，（电机为线绕异步电动机编号为DJ17），定子绕组Y形接法，转子串上可调电阻，阻值调到最大。

2）合上电源开关，将调压器调至220V额定电压，电机即可起动。

3）断开电源，将电机D堵转测其在不同不同阻值下的起动电流，（试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热）。

4）改变转子上可调电阻的阻值，观察转速的变化与转子串联电阻大小的关系。 五、实验报告

1、比较不同起动方法的优缺点。

2、三相异步电动机一相首末端倒接，对电机运行有何影响？三相同时倒接呢？ 3、d接的三相笼型异步电机用Y接起动，其起动电流下降了多少？转矩下降了多少？ 4、线绕式异步电动机转子接入三相电阻后起动电流明显减少，问：轴上起动转矩是否也因此而减小？

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/o0nd.html