《电拖实验指导书》word版.doc

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1、 电机与拖动基础实 验 指 导 书机电工程学院机电教研室电机与拖动基础实验指导书课程编号： 课程名称：电机与拖动基础周数/学分：先修课程：大学物理、电工学适用专业：机械设计制造及其自动化开课教研室： 机电教研室目 录前言1实验一 他励直流电动机的运行实验6实验二 三相异步电动机的起动与调速实验11前 言 电机与拖动基础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。现按实验过程对学生提出下列

2、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。 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23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

3、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

4、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(PN、UN、IN、nN）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8cm8cm，曲线要用曲线尺或

5、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。四、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。 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

6、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。实验一 他励直流电动机的运行实验一、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、改变电机转向与调速的方法。三、实验内容1、了解实验装置中的电枢电源、励磁电源、涡流测功系统、变阻器、多量程直流电压表、电

7、流表及直流电动机的使用方法。2、掌握涡流测功机控制系统的使用方法及原理 3、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。 4、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备 序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1 台2DJ23校正直流测功机1台3DJ15直流并励电动机1 台4D31直流数字电压、毫安、安培表1 件5D41三相可调电阻器1 件6D42三相可调电阻器1 件6D44可调电阻器、电容器1件7D51波形测试及开关板1件 2、控制屏上挂件排列顺序 D31、D42、D41、D51、D31、D44四、实验原理及操作步骤1、由

8、实验指导人员介绍DDSZ-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、伏安法测电枢的直流电阻图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图（1）按图1-1接线，电阻R用D42上1800阻值并调至最大。A表选用D31直流数字电压、毫安、安培表，量程选用5A档。开关S选用D51挂箱。 （2）经检查无误后按下控制屏上的“启动”按钮 ，将电枢电源开关拨至“开”位置接通电枢电源，并调节右侧旋钮至220V。调节R使电枢电流达到0.2A（如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电

9、压U和电流I。将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表1-1中。 （3）增大R使电流分别达到0.15A和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表2-1中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值表1-1序号U（V）I（A）R（ 平均）（）Ra（）Raref（）1Ra11=Ra1=Ra12=Ra13=2Ra21=Ra2=Ra22=Ra23=3Ra31=Ra3=Ra32=Ra33=表中： （4）计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验直接测得电枢绕组电阻值，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电枢绕组电阻值：式中:Raref 换算到基准工作温度时电枢

10、绕组电阻。（）。Ra电枢绕组的实际冷态电阻。（）。ref 基准工作温度，对于E级绝缘为75 。a实际冷态时电枢绕组的温度。（）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 例如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为1000V量程档。 （2）电流量程的选择 因为直流并励电动机的额定电流为1.2A，测量电枢电流的电表A2可选用直流安培表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，测量励磁电流的电表A1可选用直流毫安表的200mA量程档

11、。 （3）电动机DJ15的额定转速为1600r/min，涡流测功机测量转速的范围为03000r/min,所以可以用信号线将涡流测功机控制箱与涡流测功机导轨连接，直接从涡流测功机控制箱读取电动机的转速。 （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，电枢回路R1可选用D41挂件的1.3A的90与90串联电阻,磁场回路Rf1可选用D42挂件的0.41A的900与900串联电阻。 4、直流他励电动机的起动准备 按图2-2接线。图中直流他励电动机M用DJ15，其额定功率PN=185W，额定电压UN=220V，额定电流IN=1.2A,额定转速nN=1600r/m

12、in,额定励磁电流IfN0.16A。直流电流表选用D31挂件。Rf1用D42的1800阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。R1选用D41的180阻值作为直流他励电动机的起动电阻。他励电动机与涡流测功机之间用联轴器同轴联接。图12 直流他励电动机接线图 5、他励直流电动机起动步骤（1）检查按图1-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机电枢串联起动电阻R1调至最大位置、M的磁场调节电阻Rf1调到最小位置，并确认控制屏下方右边的电枢电源开关处于断开状态。用信号线将涡流测功机及涡流测功机控制箱连接，控制模式切换到转矩控制状态下，将突减载开关拨至

13、下端，然后将给定调节旋钮逆时针旋转到最小，打开船形开关接通电源，按下调零按钮。作好起动准备。（2）开启控制屏上的钥匙开关，按下其上方的“启动”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察电动机M的励磁电流值，接通控制屏右下方的电枢电源开关，使电动机M起动。（3）改变电动机的转向电动机M起动后观察涡流测功机控制箱转速表的显示值，应为正值。若不正确，可将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机停机。在断电情况下，将电枢绕组（或励磁绕组）的两端接线对调后，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，并观察电动机的转向及转速表显示的转向。

14、 （4）将电动机的启动电阻R1调至最小位置，同时调节涡流测功机控制箱上的调节旋钮及电动机的励磁电流If1,使电动机达到额定状态。可以直接从涡流测功机控制箱的显示框读取电动机的转速，输出转矩及电动机的输出功率。（5）调节他励电动机的转速 将涡流测功机控制箱上的调节旋钮逆时针旋转到底。分别改变串入电动机M电枢回路的调节电阻R1和励磁回路的调节电阻Rf1，观察转速变化情况。 五、实验注意事项 1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻Rf1调至最小，先接通励磁电源,使励磁电流最大,同时必须将电枢串联起动电阻R1调至最大,然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R1调至零，使电

15、机正常工作。 2、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励磁回路串联的电阻Rf1调回到最小值。涡流测功机控制箱的调节旋钮逆时针旋转到底，为下次起动作好准备。 3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。4、在电动机运行状态下不得将连接涡流测功机控制箱与涡流测功机导轨的信号线拆掉。做测功机使用时应将突减载开关拨至下端位置，控制模式切换到转矩控制状态下。六、实验报告要求 1、画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，起动电阻R1和磁场调节电阻Rf1应调到什么位置?为什么? 2、在电动机轻载及额定负载时，

16、增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？七、思考题1、有哪些途径可以改变直流电动机的转向？2、在他励直流电动机启动时，为什么要先加励磁电源后加电枢电源？3、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? 实验二 三相异步电动机的起动与调速一、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、实验内容 1、直接起动 2、星形三角形(Y-)换接起动。 3、自耦变压器起动。 4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。 5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验

17、设备 序 号型 号名 称数 量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ16三相鼠笼异步电动机1件3DJ17三相线绕式异步电动机1件4D31直流电压、毫安、安培表1件5D32数/模交流电流表1件6D33数/模交流电压表1件7D43三相可调电抗器（可选）1件8D51波形测试及开关板1件9DJ17-1起动与调速电阻箱1件10内六角扳手1个11弹性联轴器1个2、屏上挂件排列顺序 D33、D32、D51、D31、D43 四、实验原理及操作步骤 1、三相鼠笼式异步电机直接起动试验 图2-1 鼠笼式异步电动机直接起动 (1) 按图2-1接线。电机选用DJ16，绕组为接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联

18、接，不联接负载电机DJ23。 (2) 把控制屏上的交流调压器逆时针退到零位，开启钥匙开关，按下控制屏上的“启动”按钮，接通三相交流电源。 (3) 调节调压器，使输出电压达到电机额定电压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“停止”按钮，切断三相交流电源)。 (4)再按下“停止”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，重新按下“启动”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，电机轴伸端装上圆盘（注：圆盘直径为10cm）和弹簧秤。(6) 按下启动

19、按钮接通电源，调节控制屏左侧调压器旋钮升高电压，使电机电流为23倍额定电流，读取电压值UK、电流值IK，转矩值TK， 试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。对应于额定电压时的起动电流ISt和起动转矩TSt按下式计算： 式中 IK起动试验时的电流值，A； TK起动试验时的转矩值，Nm。 表2-1测 量 值计 算 值UK(V)IK(A)TK(Nm)ISt(A)Tst(Nm)2、星形三角形(Y-)起动 图2-2 三相鼠笼式异步电机星形三角形起动(1) 按下控制屏上的启动按钮，将调压器调至零位。(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，使电

20、机旋转，然后按下停止按钮断开电源开关，待电机停转。 (3)重新按下控制屏上的启动按钮，接通电源。观察起动瞬间电流，待转速稳定后快速把S合向左边，使电机()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2-3接线。电机绕组为接法(DJ16或DJ24)。(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) 按下控制屏上的启动按钮，接通交流电源。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，按下启动按钮，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

21、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。图2-3 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2-4 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动 (1) 调压器退到零位，按图2-3接线，电机为线绕式异步电动机。 (2) 转子每相串入的电阻选用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) 调节调压器旋钮，使输出电压为180伏(观察电机转向应符合要求)，转子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。(5)

22、试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。数据记入表2-2中。 表2-2 UK= VRst()02515IKTK(Nm)Ist(A)Tst(Nm) 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2-4。同轴联接校正直流测功机MG作为线绕式异步电动机M的负载。（MG的实验电路参考实验一）电路接好以后，交M的转子附加电阻调至最大。 (2) 按下控制屏上的启动按钮接通电源，调节控制屏左侧调压器旋钮使电机空载起动。 保持调压器的输出电压为电机额定电压220V，转子附加电阻调至零。(3)调节校正电机的励磁电流If为校正值（100mA或50mA），再调节直流发电机负载电流，使电动机

23、输出功率接近额定功率并保持这输出转矩T2不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻分别为0、2、5、15)， 测相应的转速记录于表2-4中。 表 2-4 U=220V T2= Nmrst()02515n(r/min)五、实验报告 1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。 2、由起动试验数据求下述三种情况下的起动电流和起动转矩： (1) 外施额定电压UN。(直接法起动) (2) 外施电压为 。(Y-起动) (3) 外施电压为UK/KA,式中KA为起动用自耦变压器的变比。(自耦变压器起动)。 3、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。 4、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。六、思考题 1、异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标？ 2、异步电动机有哪些调速方法？