电机学实验AI报告册答案提示电子班.docx

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电机学实验AI报告册答案提示电子班

直流发电机

实验名称

直流发电机

三．实验总结

1、列出被试并励发电机、他励发电机额定数据。

他励发电机：

If=0.306A，R0=4.8Ω，nN=1450r/min，UN=230V，IN=4.78A。

2、他励发电机空载实验

表1-1他励发电机空载实验测量数据

nN=1450r/min

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

U0（V）

270

250

230

200

160

140

120

90

70

25

If0（A）

0.455

0.33

0.25

0.18

0.12

0.1

0.08

0.05

0.04

0

3、他励发电机外特性实验

表1-2他励发电机负载实验测量数据

If=0.4A，nN=1450r/min

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

UF（V）

230

234

238

239

243

248

257

270

IF（A）

4.8

4

3.5

3.0

2.5

2

1.0

0

1、他励发电机调整特性实验

表1-3他励发电机调整特性实验测量数据

UN=230V，nN=1450r/min

序号

1

2

3

4

5

6

7

If（A）

0.38

0.355

0.34

0.31

0.295

0.275

0.27

IF（A）

5

4.2

3.4

2.7

2.25

1.6

1.1

2、并励发电机外特性实验

表1-4并励发电机外特性实验测量数据

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

IF（A）

4.8

4

3.5

3

2.5

2

1.1

0

UF（V）

230

238

242

248

253

259

262

280

3、根据实验数据用坐标纸分别绘出他励直流发电机的空载特性U0=f（If）、调整特性If=f（I）。

结果表明：

发电机空载特性反应电机磁化性能，随着励磁电流增加空载电压增加，达到饱和后趋势变缓。

结果表明：

电机负载增加，为保持端电压不变必须加大励磁电流。

4、根据实验数据在同一坐标纸上绘出他励直流发电机、并励直流发电机的外特性U=f（I）。

结果表明：

电机负载增加端电压呈下降趋势，并励发电机下降比他励发电机端电压下降快。

5、根据实验数据列式求出他励和并励发电机在额定负载下的电压调整率△U。

（1）他励电压调整率△U

△U=14.81%

（2）并励电压调整率△U

△U=17.86%

6、对他励和并励电机额定工况下发电机电压调整率△U的差异原因进行分析。

提示：

根据两种电机的电动势平衡方程进行分析，并励电机端电压下降还会引起励磁电流降低，故特性下降趋势强于他励电机外特性。

四．思考题

直流发电机外特性实验时，当发电机负载电流增加，机组转速发生变化的原因是什么？

提示：

根据电动势平衡方程进行分析

直流电动机

实验名称

直流电动机

三．实验总结

1、列出被试电动机额定数据。

他励直流电动机：

额定电压220V，额定电流8.7A，励磁电压220V，励磁电流0.38A，额定转速1500r/min，电枢电阻2.3Ω。

1、电动机工作特性实验

表2-1直流电动机工作特性实验测量数据

If1N=0.38A，UDN=220V

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9（去联轴）

I/A

8.7

8

7

6

5

4

3.0

2.5

1.08

Ia/A

8.32

7.62

6.62

5.62

4.62

3.62

2.62

2.12

0.7

n/（r/min）

1680

1685

1698

1703

1711

1718

1729

1720

1760

IF（A）

7.4

6.8

6.1

5.0

3.9

2.8

1.7

1.1

0

UF

182

194

212

234

246

260

270

276

0

注：

表中Ia=I-If1N。

2、根据表2-1计算出效率特性、转矩特性数据填在表2-2中。

表2-2直流电动机效率特性、转矩特性计算数据

If1N=0.38A，UDN=220V

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

I/A

8.7

8

7

6

5

4

3.0

2.5

n/（r/min）

1680

1685

1698

1703

1711

1718

1729

1720

T2

8.62

7.87

6.76

5.66

4.54

3.4

2.24

1.68

η

0.793

0.789

0.78

0.765

0.739

0.696

0.616

0.549

注：

P1——电动机输入电功率，P1=UD·I，电枢电流：

Ia=（I-If1），pa=Ia2·Ra

电动机的输出功率：

P2=P1-p0-pa，电动机效率：

ηD=P2/P1。

电动机的输出转矩T2=9.55·

。

3、根据表2-1计算出机械特性填在表5-3中。

表2-3他励电动机机械特性实验数据

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

Ia/A

8.32

7.62

6.62

5.62

4.62

3.62

2.62

2.12

n/（r/min）

1680

1685

1698

1703

1711

1718

1720

1729

T（Nm）

9.909

9.159

8.049

6.949

5.829

4.689

3.529

2.969

注：

表中T=T2+T0。

4、根据实验数据在坐标纸上绘出他励电动机工作特性。

结果表明：

直流电动机随着负载增加，转速下降、转矩与负载成正比增加。

结果表明：

直流电动机随着负载增加，效率先增大后减小，在额定负载附近达到最大效率。

5、根据实验数据与计算结果在坐标纸上绘出他励电动机机械特性。

结果表明：

直流电动机机械特性为效率小的下降线性特性。

四．思考题

画他励直流电动机自然机械特性与三种人为特性。

提示：

见教材

直流电动机起动和调速实验

实验名称

直流电动机起动和调速实验

三．实验总结

1、写出并励（他励）直流电动机的额定数据。

答：

UN=220V，IN=8.7A，PN=1.5KW，nN=1500r/min，IfN=0.38A，

励磁方式：

他励

2、并励（他励）直流电动机改变电枢电压调速实验

表3-1改变电枢电压调速实验数据

If1N=0.38A，T2=_______N·m

序号

1

2

3

4

5

6

7

Ua（V）

220

213

207

196

179

169

n（r/min）

1704

1648

1599

1439

1374

1291

I（A）

5.8

5.78

5.78

5.75

5.75

5.75

Ia（A）

5.42

5.4

5.4

5.37

5.37

5.37

注：

表中Ia=I-If1。

3、改变励磁电流调速调速试验

表3-2改变励磁电流调速实验数据

UDN=220V，T2=______N·m

序号

1

2

3

4

5

6

7

If1（A）

0.39

0.37

0.34

0.32

0.305

0.294

0.28

n（r/min）

1690

1710

1756

1793

1818

1846

1898

I（A）

5.75

5.8

5.95

6.1

6.15

6.25

6.5

Ia（A）

5.36

5.43

5.61

5.78

5．845

5.956

6.22

n*Ia*If

3532.7

3435.6

3349.4

3316.3

3241

3232.5

3305.6

注：

表中Ia=I-If1。

4、画出降压调速特性n=f（Ua）

结果表明：

磁场不变情况下，带恒转巨负载，随着电枢电压不断降低，转速基本成正比下降。

5、画出变励磁调速特性n=f（If）。

结果表明：

在超过额定转速以上范围内，采用弱磁调速，磁场越小，转速越高。

5、画出变励磁近似功率特性P’=f（If）。

其中P’=P*K为表3-2最后一行n*Ia*If。

因为P=TΩ，而T与磁通和电枢电流Ia成正比，进而P正比于转速n、电枢电流Ia和励磁电流If的乘积。

结果表明：

功率基本相同，此时调速为恒功率调速。

四．思考题

分析并励直流电动机两种调速方法的优缺点。

答：

提示：

从调速性能的指标分别进行对比（包括）

三相绕组与旋转磁场实验

实验名称

三相绕组与旋转磁场实验

三．实验总结

1、列出被试交流绕组主要参数。

Z=36、2P=6、a=1、60°相带

极距τ=Z/2P=36/4=6槽

每极每相槽数q=Z/2mp=36/4×3=2槽

槽间电角度α=P360/Z=3×360/36=30°

2、画出A相绕组展开图。

四．思考题

1、采用木模定子，绕组电阻很小，可直接加电网电压吗？

提示：

可以，因为反电动势大，故电流小

2、旋转磁场的转向、转速与什么有关？

提示：

旋转磁场的转向由相序决定，转速与频率、极对数有关

三相鼠笼异步电动机的工作特性

实验名称

三相鼠笼异步电动机的工作特性

三．实验总结

1、列出被试电动机额定数据。

2、测量定子绕组的冷态直流电阻

表5-1测量定子绕组的冷态直流电阻实验数据

室温25℃

绕组V

绕组W

绕组U

I（A）

2

2.5

5

2

2.5

5

2

2.5

5

U（V）

3.2

4.0

8

3.2

4.0

8

3.2

4.0

8

R（Ω）

1.6

1.6

1.6

绕组电阻

R25（Ω）=1.6=r1

R75（Ω）=1.6×（235+75）/（235+25）=1.9Ω

3、空载试验

表5-2三相异步机空载实验数据

序号

UO（V）

IO（A）

PO（W）

1

454

4.42

532

2

380

2.88

311

3

360

2.6

270

4

340

2.37

243

5

290

1.84

203

6

250

1.51

177

7

180

1.05

128

8

147

0.89

118

9

110

0.82

111

4、根据实验数据在坐标纸上作空载特性曲线。

5、短路实验

表5-3三相异步机短路实验数据室温20℃

序号

UK（V）

IK（A）

PK（W）

1

92

5.43

495

2

83

4.87

399

3

70

4

276

4

60

3.5

205

5

52.5

3.0

153

6

37

2.0

72

19

1

19

6、根据实验数据在坐标纸上作短路特性曲线。

7、由空载、短路试验的数据求异步电机等效电路的参数。

短路阻抗参数取额定电流时候一组数据进行计算

UK=83V，IKN=4.87A，P0=399W

X1≈X2／≈XK/2=4.02Ω

r2／=rK-r1=5.6-1.6=4Ω

励磁阻抗参数取额定电压时候一组数据进行计算：

U0=UN=380V；I0=2.88A；P0=311W

P/=P0－3×I02×r1根据P/=f（U02）作图分离出额定点铁耗PFe=180W，机械损耗Pfw=91W。

Xm=X0－X1=75.9-4.02=71.88Ω

8、负载实验

表5-4三相异步机负载实验数据

UN=380伏（Y）

序号

IOL（A）

PO（W）

n（r/min）

T2（N.m）

1

5.3

3061

1423

15.22

2

4.87

2761

1435

13.67

3

4.3

2289

1445

11.48

4

4.0

2022

1453

10

5

3.5

1525

1463

7.347

6

3

809

1484

3.35

7

2.83

317

1496

0.6

9、由负载试验数据计算工作特性，填入表5-5中。

表5-5三相异步电动机工作特性U1=380V（Y）

序号

电动机输入

电动机输出计算值

I1（A）

P1（W）

T2（N·m）

n（r／min）

P2（W）

S（％）

η（％）

cos1

1

5.3

3061

15.22

1423

2274

0.051

0.74

0.877

2

4.87

2761

13.67

1435

2059

0.043

0.75

0.86

3

4.3

2289

11.48

1445

1741

0.037

0.76

0.81

4

4.0

2022

10

1453

1526

0.031

0.754

0.768

5

3.5

1525

7.347

1463

1130

0.023

0.74

0.66

6

3

809

3.35

1484

522

0.011

0.645

0.41

7

2.83

317

0.6

1496

94

0.003

0.3

0.17

10、根据表5-5的数据在坐标纸上作工作特性曲线P1、I1、n、η、S、cos1=f（P2）。

结果表明：

异步电动机随着负载增加，转速略有下降，转矩与负载近似成正比。

结果表明：

异步电动机随着负载增加，效率、功率因数先增大后减小。

四．思考题

由空载、短路试验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？

提示：

测量误差、电压大小影响磁场饱和程度

笼型异步电机起动实验

实验名称

笼型异步电机起动实验

三．实验总结

1、写出三相笼型异步电动机额定数据。

答：

UN=220V，IN=6.4A，PN=1.5KW，nN=1400r/min

2、三相笼型异步电动机直接起动试验

表6-1

U（V）

△直接（220V）

Ist（A）

31

结果表明：

起动电流是额定电流的4.84倍。

3、星形——三角形（Y-△）起动

表6-2

U（V）

Y/△

Ist（A）

10.3

结果表明：

起动电流是额定电流的1.61倍。

4、自耦变压器降压起动

表6-3

U（V）

降压80V

降压110V

降压160V

Ist（A）

不转

15

22

结果表明：

降压过低，有可能无法起动，降低至110V、160V后起动电流分别为额定电流的2.34倍和3.44倍。

5、比较三种起动方式

表6-4

U

△直接（220V）

Y/△

降压110V

起动电流倍数uIst

4.84

1.61

2.34

结果表明：

Y/△起动和自耦降压起动明显降低了起动电流，另外Y/△只有一个变比，而自耦变压器电压可以调节，灵活性更好。

四．思考题

比较笼型异步电动机不同起动方法的优缺点。

答：

提示：

主要从两个指标及成本角度考察

绕线式异步电机起动和调速实验

实验名称

绕线式异步电机起动和调速实验

三．实验总结

1、写出三相绕线式异步电动机额定数据。

答：

f=50HZ，UN=380V，IN=5.0A，PN=2.2KW，nN=1420r/min，（转子I转N=6A，U转N=260V，r转=0.75Ω）

2、三相绕线式异步电动机串电阻起动试验

表7-1U=380V

Rst（Ω）

全压

3.1Ω

6.2Ω

Ist（A）

28

13

7.5

结果表明：

串电阻越大，起动电流越小

3、三相绕线式异步电动机串电阻调速试验

表7-2U=380伏T2=12N.m

Rst（Ω）

0Ω

1.55Ω

3.1Ω

4.55Ω

6.2Ω

n（r/min）

1408

1311

1203

1107

1014

I（A）

5

5

5

5

5

结果表明：

负载不变情况下，串电阻越大，转速越低

4、计算转子电阻r2

已知0.75欧

5、画出恒转矩调速情况下的机械特性（T-s曲线）

6.计算电阻值与转差率之间比值

表7-3

Rst（Ω）

0Ω

1.55Ω

3.1Ω

4.55Ω

6.2Ω

n（r/min）

1408

1311

1203

1107

1014

转差率s

0.062

0.126

0.198

0.262

0.324

转子回路电阻R（Ω）

0.75

2.3

3.85

5.3

6.95

R/s

12.1

18.3

19.4

20.2

21.4

结果说明：

恒转矩负载条件下，除却固有特性，转子回路电阻与转差率基本成正比。

四．思考题

1.绕线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。

答：

提示：

查看教材，串电阻起动后，一个是转子回路阻抗增加，一个是机械特性临界转差率下降，这两个方面进行说明。

异步电机变频调速实验

实验名称

异步电机变频调速实验

三．实验总结

1、写出三相异步电动机额定数据和变频器的额定数据。

答：

2、异步电机变频器变频调速实验。

表8-1异步电机变频调速的实验数据表

1

2

3

4

5

6

7

8

U（V）

112

150

1186

222

260

296

332

372

f（Hz）

15

20

25

30

35

40

45

50

n（r/min）

380

540

695

850

1003

1154

1305

1457

P（W）

480

590

660

720

820

900

980

1080

I（A）

2.8

2.7

2.7

2.6

2.6

2.6

2.6

2.6

3、作出补偿后的U-f曲线。

结果说明：

除低频补偿段，保持U/f为常数。

4、作出恒转矩调速的PL-f曲线。

结果说明：

基频以下调速为恒转矩调速，随着频率提高，转速成正比提高，功率也成正比提高。

5、做出恒转矩调速的机械特性图。

结果说明：

基频以下恒转矩调速，不同频率下的机械特性基本平行。

6.计算频率与转速降之间关系

表8-2

1

2

3

4

5

6

7

8

频率f（Hz）

15

20

25

30

35

40

45

50

转速n（r/min）

380

540

695

850

1003

1154

1305

1457

同步转速n0（r/min）

450

600

750

900

1050

1200

1350

1500

转速降Δn（r/min）

70

60

55

50

47

46

45

43

结果说明：

在频率较高的情况下，恒转矩负载时，不同频率下的转速降基本相等，但频率较低时，由于电压为做补偿，转矩损失较大，导致转速下降越来越大。

四．思考题

恒转矩负载变频调速特点有哪些（转矩特性、功率特点、机械特性等）？

答：

提示：

恒转矩负载是基频以下变频调速适合的负载。

其功率、机械特性特点就是前面几个实验结果所说的那几条，具体写清楚。