机械学院电机拖动实验指导书课案Word格式文档下载.docx
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X
电流测量线圈串接在主回路中,多能表Ua接到三相调
压器输出端a端上,多能表Ub、Uc和Un短接后接到
图2-1
单相变压器
空载实验接线原理图
三相调压器输出端n端上。
1
实验步骤:
①请参照图2-1正确接线
②合上“总电源”开关,对应总电源指示灯亮,再合上“操作电源”空开,
对应操作电源指示灯亮。
按下“操作电源开关”合闸按钮,对应的红色指示灯亮;
检查台面上所有的按钮处于断开位置,均为绿灯亮;
所有数字表显示无错误。
③检查三相调压器在输出电压为零的位置,然后按下实验台上调压器
的合闸按钮,逐渐升高调压器的输出电压,使U(0低压侧空载电压)由0.7U2N(U2N=127V)变到1.1U2N,(即从88.9V~139.7V)分数次(至少7次)读取空载电压U0,空载电流I0及空载损耗P0,在额定电压附近多做几点(包括U0=U2N点),测量数据记入表2-1。
*注意实验时空载电压只能单方向调节。
④实验完毕后,调压器归零,断开调压器开关。
变压器副线圈开路,原线圈(此时一般用低压线圈作为原线圈)接至电
源,经调压器调到额定电压,用电压表测出原、副边的端电压,从而可确定变比。
UAX
K
Uax
2)单相变压器短路实验
实验接线原理如图2-2所示,低压线圈短路,高压线圈经调压器接至电源。
多能表接线与空载实验类似,只是将多能表Ua的接线从调压器a端改接到变压器A端即可。
①请参照实验接线图2-2正确接线②合上“总电源”开关,对应总电源指示灯
亮,再合上“操作电源”空开,对应操作电源指示灯亮。
检查台面上所有的按钮处于断开位
K2
合分
abcn
AX
ax
图2-2单相变压器短路实验接线原理图
2
置,均为绿灯亮;
③检查三相调压器在输出电压为零的位置,然后按下实验台上调压器的合闸按钮,调节电压,使短路电流由1.2I1N(I1N=2.63A)变到0.5I1N,分
数次(至少5次,包括Ik=I1N点)读取短路电压UK,短路电流IK及短路损
耗PK,测量数据记入表2-2中。
④实验完毕后,调压器归零,断开调压器开关。
*实验时,为减少因线圈发热引起线圈电阻值的变化而产生误差,短路实验应尽快进行,记下室温℃。
表2-1单相变压器空载实验数据记录表
序号
U0
伏
)
(
安
瓦
I
P(
3
4
5
6
7
表2-2
单相变压器短路实验数据记录表
室温=_______℃
UK
K瓦
I(
P()
3)单相变压器纯电阻负载实验
实验接线原理图学生自己参照图2-2完成。
低压线圈经开关(交流接触器)接到实验负荷箱(此时三相的实验负荷箱作单相负载使用,即将实验负
荷箱的A、B、C三端并联用为负载的一端,将实验负荷箱的N端用为负载
的另一端)。
高压线圈只需测量其端电压和电流,低压线圈也需要测量其端电压和电流。
①完成实验接线并经实验指导老师检查无误;
按下“操作电源开关”合闸按钮,对应的红色指示灯
亮;
③
检查三相调压器在输出电压为零的位置,
然后按下实验台上调压器
的合闸按钮,逐渐升高调压器的输出电压,使
U1
=U1N,在实验负荷箱上的
开关全部处于断开状态下,闭合变压器副方与实验负荷箱之间的交流接触
器,逐渐增加实验负荷箱上负载开关的个数,在保持U1=U1N不变的情况下,
测量变压器输出电流I2和电压U2,共测取5~6组数据,记录于表
2-3中。
④
实验完毕后,调压器归零,按下调压器的分闸按钮。
表2-3
cos2
=U
1N
=1
U
=_______
U2(伏)
I2(安)
四、思考题
1.在空载实验及短路实验的接线原理图中,为什么将电压表、电流表
及功率表的前后位置作这样的布置,试说明其原因。
在空载和短路实验中选
择仪表量程时应注意什么问题。
2.为什么空载实验要用低功率因数瓦特表?
3.为什么做空载实验时电压常常加在低压边?
而短路实验时电压加在
高压边?
五、实验报告要求
1.作出单相变压器空载特性曲线。
I0、P0、cos0=f(U0),曲线中各量最好用标么值(以下同)。
2.作出单相变压器线圈温度为室温℃时的短路特性曲线。
3.计算线圈温度为75℃时的参数。
根据短路实验数据,计算线圈温度为℃时的参数(对应IK=IN,在短
路特性曲线上取UK、PK)。
Zk
Uk
(2-1)
IN
rk
Pk
(2-2)
IN2
XkZk2
rk2
(2-3)
将参数值折算到75℃:
rk75C
235
75C
(2-4)
rk
C
Zk75
rk275C
Xk2
(2-5)
IN2rk75C
对铝线线圈,(2-4)式中的铜线线圈对应常数235应换成228。
计算短路电压(阻抗电压)百分数
INZk75C
100%
(2-6)
UN
Ukr
INrk75C
(2-7)
Ukx
INXk
(2-8)
PkN
IN2rk75C
(2-9)
cosk
(2-10)
Zk75C
式中PkN——额定电流时的短路损耗;
Uk——阻抗电压百分数。
4.根据短路数据,算出额定负载(满载)及cos2=1时的电压变比率
U%:
U%(Ukrcos2Ukxsin2)100%
(2-11)
5.根据空载数据及对应75℃时的PK,算出cos2=1时的变压器效率曲
线。
Po
2Pk
(2-12)
SNcos2
2PK
取I2=0.2,0.4,0.8,1.0,1.2,算出各效率,作出效率曲线。
I2N
6.计算额定电压对应的励磁参数(有关数据从空载特性上取得)。
7.根据变压器纯电阻负载实验数据绘出外特性曲线U2=f(I2)。
实验二三相感应电动机
学习三相异步电动机的参数及运行特性的测定方法。
1.做负载实验求取工作特性P1、I1、S、、T2、cos1=f(p2);
2.做空载实验,测取空载特性I0、P0=f(U0);
3.做短路实验,测量取短路特性IK、PK=f(UK);
4.做能耗制动实验;
5.感应电动机转子转动惯量测试。
三、实验线路
直流机励磁电源
+
-
V2
A2
M
~
G
—
A1
V1
直流接
bc
触器
实验负荷箱
图4-1感应电动机实验线路原理图
四、实验说明
实验之前先仔细阅读附录中直流电源,转矩/转速测量表和三相多功能表(特别注意三相多功能表的3相3线制和3相4线制接法和设置的不同)的有关内容。
1.测取工作特性
(1)请参照实验图4-1正确接线。
(2)盘车检查,确认电机没有卡住或异常响声。
(3)合上“总电源”开关,对应总电源指示灯亮,再合上“操作电源”空开,对应操作电源指示灯亮。
(4)调压器输出电压置零,按下实验台调压器合闸按钮以接通调压器,并升高其输出电压,直至380V(如果调压器有输出电压而电机不转或电流过大,如大于5A,则应立即将调压器回零检查),注意电动机的转向应与标定方向一致。
注意:
如果被试电机为绕线式异步电动机,则在实验台调压器合闸前应该将绕线式异步电动机转子回路的起动电阻放置到电阻为最大的位置,在电动机起动完成后需要将其起动电阻匀速放置到电阻为零的位置。
(5)按下实验台上负载合闸按钮,将实验负荷箱的负载开关全部合上,按
下直流电机励磁电源合闸按钮,按下ZL-Ⅱ微机型直流电机励磁电源机箱面板上的“启动”按钮,面板上的“合闸”指示灯将会点亮。
通过按压电机励磁电源箱面板上的“增加电压”来调节直流发电机励磁电压,进而改变直流发电机电枢两
端的输出电压,从而使直流发电机输出功率增加。
随着直流发电机负载增大,感
应电动机的定子电流I1上升。
当I1上升到I1
=1.2I
1N、U11N
=380V
时记录此时
电动机的三相电流I1、输入功率P1、转速n和转矩T2。
在保证U1
不
=U=380V
变的情况下,逐步减小直流发电机的励磁电流,使异步电动机定子电流
I1从
I1=1.2I1N下降到1/2I1N,其间测取5~7点,读取感应电动机的P1、I1、T2和n,记
录于表4-1
中。
表4-1
I(安)
三相异步电动机负载实验测量数据记录表
S
P(瓦)
T
(牛·
米)
(转/分)
P(瓦)cos
n
2.空载实验
异步电动机空载实验是需要将电机与直流发电机在轴端脱离开来的,为了节
省实验时间,本实验线路与异步电动机负载实验线路基本相同,只需要按下实验台上负载分闸按钮将实验负荷箱从直流发电机电枢端脱离开来,使异步电动机轴
上不带负载。
异步电动机启动过程可参照电动机负载实验介绍的方法进行,调节调压器输出电压,使电动机端电压U1从1.2U1N(U1N=380V)逐步下降至100V
8
左右,中间测取5~7点,读取I0、U0、P0,记录于表4-2中。
实验过程中施加到异步电动机上的端电压U1应单方向调节。
实验完成后,应把调压器输出电压调到零,断开电源停机。
表4-2三相异步电动机空载实验测量数据记录表
U0(伏)
I0(安)
P0(瓦)
3.短路实验
实验前,将感应电动机的转子堵住,检查调压器输出电压为零,合上调压器
开关,逐步调节调压器的输出电压使施加到异步电动机上的外加电压U1升高,
当异步电动机定子电流I1=1.2I1N(≤10A)时停止调节,记录此时的UK、IK、PK,然后减小调压器输出电压来减小异步电动机定子电流I1,中间测取4~5点(包括I1=I1N点),读取UK、IK、PK记、录于表4-3中。
由于电机不旋转,过电流造成发热量大,且此时电机散热条件差,定子绕组可能过热,该实验应该尽快进行。
表4-3三相异步电动机短路实验测量数据
r=____Ω室温=____℃
UK(伏)
IK(安)
PK(瓦)
注意记下感应电动机的定子相电阻
r及室温(℃)。
4.能耗制动实验
本实验接线原理图自拟。
(可参考实验一中直流电机能耗制动实验接线方法)
调节调压器启动感应电机至额定转速,按下实验台调压器分闸按钮的同时,
迅速按下实验台上直流接触器合闸按钮(可以先选择好负载大小,投入负载开关,再连接到交流接触器,通过交流接触器的通断来控制负载的投入和退出)。
记录从负载投入到电机停止所需时间。
比较在不同负载下电机停止所需时间的长短。
每次启动异步电动机时都需要按本节负载实验中介绍的方法进行。
5.感应电机转子转动惯量测试
通常采用空载减速法测量电动机转子转动惯量。
在实验前,先启动感应电动
机,使他在空载时运行一定时间,然后测出电机在额定转速时的机械损耗Pm。
正式测量时,先将被试电机的转速拖动到其额定值的1.1倍,然后切断电源,让电机自行减速停转。
在电机转速从1.1nN下降到0.9nN或从1.05nN下降到0.98nN
9
范围内,精确测定下降的转速差△n及△n变化所用的时间△t,则转子的转动惯量用下式计算求得:
J=91.2Pm△t/(nN△n)
式中:
J:
转子转动惯量,单位kgm2
Pm:
电机在额定转速时的机械损耗,单位W
当被试电机不能超过额定转速时,可在1~0.8倍nN之间进行测定,这时的Pm应为0.9倍额定转速时的机械损耗值。
测量开始时
测量结束时
△n
△t
转速
时间
平均值
1.做出工作特性I1、P1、cos、T2、S、=f(P2)。
转差率:
S
n1n
n1
功率因数:
P1
cos1
3U1I1
P2
效率:
100%
P1、P2已测知。
2.计算、分析空载实验数据,作出特性曲线,并从特性曲线上求出
时的I0、P0、PFe及Pmec。
(1)各量的计算
PCu0
3I02R0——Y接法。
I02R0——接法。
P0
式中R0
为空载后立即测得的定子绕
组相电阻,I0
为空载时线电流。
PFe
(2)在U1N时,I0、P0、PFe的确
定由实验求得的数据,在坐标纸上逐点描
Pmec
绘出I0、P0=f(U1)及Po
P0Pcuof(U1
0.5
1.0
2)
图4-2
分离铁耗与机械损耗
U1=UN
U1*2
10
曲线上将PFe和Pmec分开,如图4-2所示。
在各曲线中,对应于U1N的I0、P0、PFe为被试电动机在额定电压时空载
U1的损耗为机械损耗。
电流、空载损耗和铁耗,对应于
=0
3.计算、分析短路实验数据,作短路特性
ZK
UK/3IK
rK
ZKcos
XK
ZKsin
4.利用空载、短路实验数据,计算参数,绘出感应电动机简化“Г”形等效电路,并标上各参数的值。
六、预习要求及思考题
1.复习电机学有关内容,明确实验步骤及注意事项。
2.什么是感应电动机的空载运行状态?
在空载实验时转子绕组应该开路还短
路?
什么是感应电动机的短路状态?
短路实验时为什么要将转子堵住?
3.为什么做空载实验时,当电压降得太低,而使转速发生明显下降时所测
得的数据没意义?
4.若实验时电源的频率低于额定频率的允许偏差(即低于额定频率1%),
这将对电机的空载电流、空载损耗有何影响?
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- 机械学院 电机 拖动 实验 指导书