电机拖动实验指导书改.docx
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电机拖动实验指导书改
电机拖动实验指导书
实验注意事项
实验前,务必设置“状态”开关(直流调速、交流调速、电机拖动、高级应用),并按下表正确选择主变压器二次侧相电压,认真检查各开关和旋钮的位置以及实验接线是否正确,经教师审核、检查无误后方可开始实验。
主变压器二次侧抽头输出电压及其适用范围
转换开关SC位号
1
2
3
二次侧电压(线/相)
90V/52V
220/127V
380/220V
适用范围
110V直流电动机可逆调速
220V直流电动机可逆调速线电压220V的鼠笼电动机变频调速与调压调速
线电压380V的鼠笼电动机变频调速、调压调速及绕线机串级调速
注:
线电压~380V的交流电机允许D/Y接线;线电压~220V的交流电机~380V电源时只准Y接线。
出现任何异常,务必立即切除实验台总电源,(即分断空开“Q”)。
任何改接线,首先断电源;一旦有异常,按急停拉空开!
常用符号表
n
转速
nnom
额定转速
T
转矩
I0
空载电流
IK
短路电流
If
直流电机励磁电流
IG
直流发电机电枢电流
Id
直流电动机电枢电流
Ifnom
直流电机额定励磁电流
IGnom
直流发电机额定电枢电流
Idnom
直流电动机额定电枢电流
Id0
直流电动机电枢空载电流
U0
空载电压
UK
短路电压
Ud
直流电动机电枢端电压
Unom
额定电压
P0
空载功率
PK
短路功率
W
可变电阻
Ф
磁通
Ce
电动势常数
实验要求与实验报告内容
一、实验要求:
(一)实验前做好预习,熟悉实验系统及其组成,深入了解各个实验项目的工作原理和应用特点。
(二)实验前认真阅读《电机与拖动实验指南》、“实验注意事项”及相关教材、资料等,完成有关参数的设计、计算(机组和综合实验台的有关参数,由实验室提供或实验前到实验室咨询、了解),认真准备好相应实验的的思考题,以备正确回答实验课老师的课前提问。
(三)按指定时间、指定地点准时进入实验室参加实验,不迟到、不早退、不无故缺席、不在实验室嬉笑打闹、不动与本实验无关的其它仪器、设备。
实验完毕,认真整理、归还实验仪器、设备、图纸、资料,清理好实验现场。
(四)熟悉实验内容,认真听取实验指导老师的讲解、指导;勤学多问、胆大心细、勇于探索、不放过任何实验现象;认真完成实验全过程,正确观察、记录实验数据、绘制实验曲线。
(五)实验后,根据指定实验报告格式,按要求内容,认真、及时完成实验报告,并于指定时间、指定地点及时送达实验室。
(六)严格遵守实验须知和实验室安全规范,如有异常及时切断实验电源,并立即报告实验教师。
二、实验报告内容:
(一)实验名称、目的和主要实验内容。
(二)实验电路组成框图,实验系统及其组成环节的作用原理。
(三)机组和实验台主要参数,完成系统及其环节有关参数的设计、计算。
(四)认真整理实验数据,绘制实验曲线。
(五)分析、讨论实验中出现的各类实验现象和故障的原因。
(六)实验的收获、体会及改进意见、建议等。
目录
实验一直流电动机的实验研究1
实验二单相变压器的实验研究5
实验三三相变压器的实验研究9
实验四三相异步电动机的实验研究13
附录A三相变压器绕组的12组24种联结组标号16
实验一直流电动机的实验研究
一、实验目的
1.熟悉直流电动机的起动、制动和旋转方向的控制方法。
2.掌握直流电动机的调速原理和调速方法。
3.分析、研究直流电动机的工作特性。
二、实验内容
1.熟悉直流电动机的名牌数据、实验电路的组成
2.熟悉直流电动机的起动、制动和转向控制方法。
3.直流电动机固有特性和人为特性的实验测定和比较。
4.直流电动机的调速特性和调速方法的实验研究。
5.直流电动机的制动特性和制动方法的实验研究。
三、实验设备与仪器
1.实验台主体及主控电路——DD01、DD03、DD07、DD09、DD12等单元。
2.由给定单元挂箱DSG01的DG01、触发单元挂箱Ⅱ的DT04及可控硅主电路挂箱DSM01等几部分组成“可调直流稳压电源”。
3.直流电动机—控制器——DD14、DD07及DD02单元。
4.可调恒压源Ⅰ——DD10单元。
5.可调功率电阻挂箱(DSM09)
6.数字万用表、电压、电流表等。
四、实验电路的组成
“直流电动机系统”实验研究的基本内容包括:
熟悉直流机组各组成电机的铭牌数据、实验电路的组成、直流电动机的起、停和转向控制、调速特性、调速方法、机械特性(固有特性和人为特性)以及制动和制动特性等。
电路组成如图1-1所示。
图1-1直流电动机实验电路
直流电动机的电枢由几个实验箱及主控制柜组成的“可调直流稳压电源”(见图1-2),励磁由“可调恒流源Ⅰ(DD10)”提供。
电动机的负载采用“磁粉制动式负载器(DD07)”,刀开关Q1用以改变电动机电枢端电压的极性,电动机励磁方式(并励、他励)的选择,由刀开关Q2切换。
图1-2“可调直流稳压电源”接线图
五、实验原理
直流电动机的机械特性
(1-1)
式中,n、Ud、Id、R分别为直流电动机的转速、电枢端电压、电枢电流和电枢回路的总电阻,Ce、Ф是电动机的电势常数和励磁磁通。
式(1-1)是“直流电动机”的实验基础,其中电阻R包括电动机的电枢电阻Rs和电枢回路的外接电阻R1。
显然,改变直流电动机的的转速n有三种方法,即改变电枢端电压Ud、电枢回路的总电阻R和励磁磁通Ф。
六、实验步骤与方法
(一)熟悉直流电动机的名牌数据、实验电路的组成
观察“直流发电机—电动机组”外形和组成,查看机组各组成部分的电机名牌,读取相关数据录于表1-1。
表1-1直流机组的名牌数据(额定值)
数据
电机
型号
功率
(W)
电压
(V)
电流
(A)
转速(rpm)
励磁
电压(V)
电流(A)
直流电动机
直流发电机
(二)直流电动机的起动、制动和旋转方向的控制
按图1-1接线,组成实验线路,经实验指导老师检查无误后,开始以下步骤:
1.调节电动机励磁电源(DD10)至额定励磁(110V);电枢电源的输出电压调至最低(0V);置“磁粉制动式负载器(DD07)”的负载给定为零(空载);电枢回路外接电阻R1先暂时短路;缓缓增大电枢电源的输出电压至转速n=nnom;观察电动机的旋转方向,然后缓缓降低电枢电源的输出直至电机停止。
(电枢电源的变化不可太快)
2.刀开关Q1切换至下方(改变电枢电压极性),重复步骤1起动电动机至转速n=nnom,观察电动机旋转方向的变化并停止电动机。
3.改变励磁极性(对换接线端子),重复步骤1、2起动电动机至转速n=nnom,观察电动机旋转方向的变化,读取上述两种状态的数据,录于表1-2中。
4.由以上实验得出关于直流电动机的起动、制动和改变旋转方向的结论。
表1-2直流电动机的启动
Ud
Id
Q1切换至上方
Q1切换至下方
(三)他励直流电动机的固有特性和人为特性
直流电动机的机械特性有固有特性和人为特性之分:
直流电动机在额定端电压、额定励磁和无外接电阻的条件下测得的一条n=f(Id)或n=f(T)曲线称作直流电动机的固有特性;通过改变直流电动机的端电压、励磁电流或外接电阻时测得的n=f(Id)或n=f(T)曲线分别称作直流电动机在改变端电压、励磁电流或外接电阻时的人为特性。
按图1-1恢复接线,并置电动机于额定励磁,电枢电压为零;刀开关Q1置于上方(正向);“磁粉制动式负载器(DD07)”选定为“恒转矩”型负载,并转矩给定为零(空载);将电枢回路的R1调至阻值为零(或直接短接)。
缓缓增大电动机“电枢供电电源”(组成的可调知直流稳压电源)的输出电压,空载起动电动机至转速n=nnom,待转速稳定后进行以下实验:
1.他励直流电动机的固有特性:
逐次增大“磁粉制动式负载器(DD07)”的负载给定使电枢电流依次大约为Id=0.5、0.8、1、1.2、1.5Idnom,读取此时之电流Id和转速n,录于表1-3的固有特性表中,并画出Id与n的曲线;
表1-3他励直流电动机的固有特性
Id(A)
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
n(rpm)
2.他励直流电动机降低端电压时的人为特性:
1)恢复他励直流电动机至额定励磁Ifnom、空载端电压U01、空载转速n01;
2)降低电动机的空载电压至U0=U02=0.5U01,重复步骤1;
3)读取此时之电流Id和转速n,录于表1-4(a)中。
3.他励直流电动机弱磁时的人为特性:
1)恢复他励直流电动机至额定励磁Ifnom、空载端电压U01、空载转速n01;
2)减弱电机的励磁电流至If=0.8Ifnom,重复步骤1;
3)读取此时之电流Id和转速n,录于表1-4(b)中。
4.他励直流电动机电枢回路串电阻时的人为特性:
1)恢复他励直流电动机至额定励磁Ifnom、空载端电压U01、空载转速n01;
2)调节电动机电枢回路电阻值R1至n=(0.8~0.9)nnom,重复步骤1;
3)读取此时之电流Id和转速n,录于表1-4(c)中。
表1-4(a)他励直流电动机降低电压时的人为特性
U1=V
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
Id(A)
n(rpm)
U2=V
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
Id(A)
n(rpm)
U3=V
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
Id(A)
n(rpm)
表1-4(b)他励直流电动机弱磁时的人为特性
If1=A
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
Id(A)
n(rpm)
If2=A
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
Id(A)
n(rpm)
表1-4(c)他励直流电动机电枢回路串电阻的人为特性
R1=Ω
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
Id(A)
n(rpm)
R2=Ω
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
Id(A)
n(rpm)
R3=Ω
0.5Idnom
0.8Idnom
1Idnom
1.2Idnom
1.5Idnom
Id(A)
n(rpm)
(四)他励直流电动机的调速特性和调速方法
根据式(1-1)和表(1-4)及其特性曲线,分析、讨论得出他励直流电动机关于调速特性和调速方法的结论。
实验二单相变压器的实验研究
一、实验目的
1.熟悉单相变压器的组成及其铭牌数据。
2.通过空载试验和短路试验确定单相变压器的参数。
3.通过负载试验测定单相变压器的运行特性。
二、实验内容
1.单相变压器电压比的实验测定。
2.单相变压器的空载试验。
3.单相变压器的短路试验。
4.单相变压器的负载试验。
三、实验设备与仪器
1.实验台主体主电路。
2.单相交流调压器挂箱(DSM04),变压器实验挂箱(DSP02)。
3.数字万用表、单相功率表各1个,电压、电流表各2块等。
四、实验电路的组成
“单相变压器”实验研究包括:
单相变压器“电压比”测定;单相变压器的空载试验;单相变压器的短路试验;单相变压器的负载试验等。
所有“单相变压器”实验,其“试验电源”都需由“单相交流调压器”供电,这个“单相交流调压器”采用的是“单相自耦变压器TT”,如图2-1所示。
图4-1单相自耦变压器图4-2“电压比”的实验测定
变压器的铁耗与“试验电源”的频率及波形有关,“试验电源”的频率应接近受试变压器的额定频率(允许偏差不超过1%),电源波形应为实际正弦波。
实验前应首先观察单相变压器的外形及其铭牌数据,这对于较大容量的变压器以及油浸变压器等尤为重要。
五、实验步骤与方法
(一)单相变压器“电压比K”的实验测定
单相变压器“电压比K”的实验测定电路如图2-2所示,图中a、x分别与“单相自耦变压器TT”(图2-1)的输出端a、x相连。
实验开始前,应首先使“测试电源”的输出电压为零即调节“单相自耦变压器”,使其输出0。
1.由图2-2所示,“测试电源”由“单相自耦变压器”的a、x端接至受试变压器T(DP04)的高压线圈(U1-U2端),低压线圈(u1-u2端)开路。
2.经实验老师检查无误后,闭合“交流三相隔离分级主电源”,接通“测试电源”。
3.调节“测试电源”的输出,使其电压分别为受试变压器T的一次侧额定电压的30%、40%、50%左右。
4.用“万用表”分三次读取受试变压器T的低压线圈电压Uu1u2和高压线圈电压UU1U2,录于表2-1。
5.测试完毕,调节“测试电源”使其输出为零,并切断交流主接触器KM。
6.按表2-1数据,取三次K值平均值,得电压比K=(K1+K2+K3)/3,录于表2-1。
表2-1单相变压器“变比”的测定
序号
UU1U2(V)
Uu1u2(V)
变比Ki=UU1U2/Uu1u2
K=(K1+K2+K3)/3=
1
2
3
(二)单相变压器的空载试验
“单相变压器”的空载测试电路如图2-3所示。
图中,受试变压器T(DP04)的高压线圈施加“测试电压”,即“测试电源”的a、x端接入变压器T(DP04)的高压线圈(U1-U2端),低压线圈(u1-u2端)开路。
变压器空载电流I0≈(2.5%~10%)INOM,依此选择交流电流表和功率表的电流量程。
变压器空载运行时功率因数甚低,一般在0.2以下,应选低功率因数功率表测量功率,以减小测量误差。
图2-3“空载”测试电路图2-4空载特性曲线
1.按图2-3接线,经检查无误后,闭合交流主电源,接通“测试电源”。
(主电源接通前务必将“测试电源”调至输出电压最小或为零,以免电流表、功率表的电流线圈在继电器闭合时,因电流冲击而损坏。
)
2.调节“测试电源”的输出,使受试变压器T的一次侧电压(UU1U2)为额定输出电压的1.1倍(1.1UNOM)。
3.逐次降低电压,依次测量空载电压U0(UU1U2)、空载电流I0、并计算空载损耗P0。
在空载电压U0=(1.1~0.5)UNOM范围内,读取6~7组数据(包括U0=UNOM点,在该点附近测量间隔应密一些),测量结果录于表2-2。
表2-2单相变压器的空载试验
序号
项目
1
2
3
4
5
6
7
U0(V)
I0(A)
P0(W)
4.测试完毕,调节“测试电源”使其输出为零,并切断“交流三相隔离分级主电源”。
5.变压器的空载特性曲线,包括空载电流特性和空载损耗特性,即:
I0=f(U0);P0=f(U0)
按此关系,根据表2-2数据,分别绘制变压器的空载电流特性和空载损耗特性曲线于图2-4。
根据空载特性曲线(图2-4),即可查出额定电压(U0=UNOM)时的空载电流I0和空载损耗P0。
(三)单相变压器的短路试验
“测试电源”的输出端a、x,接入受试变压器T(DP04)的一次侧(U1-U2端),受试变压器T的二次侧(u1-u2端)经电流表短接,如图2-5所示。
变压器的短路电压约为(5%~10%)UNOM,为避免大的短路电流冲击,在接通电源前,务必将“测试电源”调至输出电压最小或为零。
图2-5短路测试电路图2-6短路特性曲线
1.按图2-5接线,经检查无误后,闭合交流主电源,接通“测试电源”;
2.调节“测试电源”的输出,缓慢增加电压,使短路电流IK上升到1.1INOM。
3.在短路电流IK=(1.1~0.5)INOM的范围内,依次短路电压UK及短路电流IK共4~5组数据(包括IK=INOM),测量结果记录于表2-3。
本实验应尽快进行,以免因绕组发热引起温升,使其电阻增加而带来读数偏差。
4.国家规定油浸变压器的短路电阻值应换算到75°时的数值。
因此,读数后应立即测量受试变压器周围的环境温度t°并录于表2-3。
对于普通干式变压器则可以免此换算。
表2-3单相变压器变的短路试验t°=℃
序号
项目
1
2
3
4
5
6
IK(A)
UK(V)
PK(W)
5.测试完毕,调节“测试电源”使其输出为零,并切断交流主接触器KM。
6.变压器的短路特性曲线,包括短路电流特性和短路损耗特性,即:
Ik=f(Uk);Pk=f(Uk)
按此关系,根据表2-3数据,分别绘制短路电流特性和短路损耗特性曲线在图4-6中。
由此根据下列公式计算变压器的短路参数,即短路电阻rk、短路感抗Xk及其复数阻抗Zk。
(A-20)
(四)单相变压器的负载试验
变压器的“负载试验”电路如图2-7所示。
如图,受试变压器T(DP04)的一次绕组(U1-U2端)接测试电源a、x,二次绕组(u1-u2端)经刀开关Q1(DD12),与负载电阻RL。
1.按图2-7接线,“测试电源”调至输出电压最小或为零;负载电阻RL由两个瓷盘电阻串联而成,上电前务必调至阻值最大,断开刀开关Q1。
2.经检查无误后,闭合交流主电源,接通“测试电源”电源。
3.调节“测试电源”的输出,缓慢增加电压至U1=U1NOM。
4.保持U1=U1NOM恒定,闭合刀开关Q1,减小负载电阻RL,即增大负载电流I2,使负载电流从零(I2=0、U2=U20)至额定值(I2NOM)的范围内,测量负载电流I2和二次侧电压U2,共读取5~6组数据(包括I2=INOM点),录于表2-4。
表2-4单相变压器变的负载试验U1=U1NOM=V
序号
项目
1
2
3
4
5
6
U2(V)
I2(A)
5.测试完毕,调节“测试电源”使其输出为零,并切断交流主电源。
6.若需进行非纯电阻而功率因数一定的负载实验,实验方法和线路与纯电阻负载时相同,此时二次侧应该增加一个电抗器与负载电阻并联(或串联)组成感性负载。
7.受试变压器在纯电阻负载下的外特性(即负载特性)为:
U1=U1NOM;cosφ=1;U2=f(I2)
按此关系,根据表2-4数据,在图2-8中绘制受试变压器在纯电阻负载下的外特性。
图2-7“负载”试验电路
图2-8纯电阻负载的外特性曲线
实验三三相变压器的实验研究
一、实验目的
1.熟悉三相变压器的联结方法和极性测定方法。
2.熟悉三相变压器联结组标号的确定及不同联结方法时的空载电流和电动势的波形。
二、实验内容
1.测定三相绕组的极性。
2.确定三相变压器的联结组标号。
3.观察三相变压器几种联结方法时的空载电流和电动势波形。
三、实验设备与仪器
1.实验台主体主电路。
2.给定单元挂箱Ⅰ(DSG01)——DG01单元。
3.控制器挂箱Ⅰ(DSC01)——DC04单元。
4.触发驱动挂箱Ⅱ(DST02)——DT04单元。
5.主电路挂箱Ⅰ(DSM01)——DM01单元。
6.变压器挂箱(DSP02)——DP04~DP10单元。
7.小阻值功率电阻挂箱(DSM08)。
8.数字万用表,电压、电流表等。
四、实验电路的组成
图3-1a)三相晶闸管交流调压电路
“三相变压器”实验研究包括:
三相绕组极性的测定;三相变压器联结组标号的标定方法;所有“三相变压器”实验,其“试验电源”都需由“三相交流调压器”供电,这个“三相交流调压器”采用“三相晶闸管交流调压电路”组成,如图3-1a)所示。
做实验项目时,应先用“三相电源变压器”(DP06)将电压降为“三相隔离变压器”(DP08)的输入电压范围,利用“三相隔离变压器”(DP08)作为受试变压器进行实验,如图3-1b)所示,“三相交流调压器”的输出A、B、C接入“三相电源变压器”(DP06)的A、B、C三个端子,进行变压。
图3-1b)图3-2相间极性的测定
实验前应首先观察受试三相变压器的外形和铭牌数据,这对于较大容量的三相变压器以及油浸变压器等尤为重要。
实验前均置“交流三相隔离分级主电源”于断开状态,并使“测试电源”的输出为零。
五、实验步骤与方法
(一)测定三相变压器的极性。
三相变压器的极性,包括测定相间极性和一、二次绕组的极性。
1.测定相间极性:
1)首先用万用表的电阻档测量出受试三相变压器12个出线端的通、断情况及其电阻大小,找出其一、二次绕组的端头,暂标为U1、V1、W1;U2、V2、W2及u1、v1、w1;u2、v2、w2。
2)按图3-2接线,其中A、0与测试电源即图5-1b)所示的“三相电源变压器”的输出端(a、0)相联,并如图将Y、Z两点用导线相联。
3)经检查无误后,闭合“交流三相隔离分级主电源”,并调节“测试电源”,使“三相电源变压器”输出到指定电压值(约50%UNOM)。
4)用电压表(应选高内阻电压表)分别测量V1-W1、V1-V2、W1-W2间的电压UV1W1、UV1V2、UW1W2,若UV1W1=UV1V2-UW1W2,则表明V、W两组标号正确。
反之,若UV1W1=UV1V2+UW1W2,则表明V、W两组标号错误,应将V、W两相中任一相的端点标号互换(如将V1、V2改为V2、V1)。
5)重复步骤⑶、⑷在V相施加单相低电压(约50%UNOM),用同样的方法决定U、W相间极性(如果有误应互换U1、U2)
6)相间极性确定后,将调压器输出调到0,并分断“交流三相隔离分级主电源”。
最后对一次绕组首尾端作出正式标记,如图3-2。
2.测定一、二次绕组的同名端(极性):
1)按图3-3接线,其中U1、V1、W1三相分别与测试电源即图3-1b)所示的“三相电源变压器”的输出端(a、b、c)相联,并将受试变压器
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