电机与控制元件实验内容

电机与控制元件实验内容

直流电动机实验

一、 实验目的

1、 测量直流电机电枢绕组和励磁绕组电阻；

2、 研究直流电动机调压调速和弱磁调速两种主要的调速方法和规律；

3、 测量并分析直流电动机固有机械特性，计算转速调整率N n ?；

4、 测量并分析直流电动机工作特性)(22P f n T =η、、。

二、 实验对象

小功率直流电动机，型号M03-A 无换相极绕组，电机无法拆解。

额定参数：额定功率W P N 185=，额定电压V U N 220=，额定电流A I N 1.1=， 额定转速rpm n N 1600=,额定励磁电流A I fN 16.0<。

三、 实验项目

1、 实验台编号

2、 环境温度 ℃

3、 电枢绕组电阻及励磁绕组测量 使用数字万用表直接测量，电路图略。

使用数字万用表直接测量不同转子位置时的绕组电阻，并计算测量结果的平均值。

使用数字万用表直接测量直流电机励磁绕组电阻。 励磁绕组电阻 ， 数字万用表型号 ， 测量量程 。

实验电路如图1-1所示。图中所选用的仪表列在表1-2中

+

-

+

-P f

图1-1直流电动机实验电路

电动机空载，调节电枢电压a U 至V U N 220=，调节励磁电流f I 使输出转速为额定转速rpm n N 1600=，并记录励磁电流值。保持励磁电流不变，调节电枢电源使电枢电压从240V 降到150V ，测6个点，每点记录不同电枢电压及对应的转速值。

表1-3直流电机调压调速实验记录

实验电路同上，如图1-1所示。仪表选择同表1-2。

电动机空载，电枢电压调节置V U N 198%90=，调节励磁电流f I 使输出转速略大于1350rpm 。保持电枢电压不变，逐渐减小励磁电流使得转速逐渐升高，不超过1760rpm （N n 1.1）。过程中测6个点，每点记录不同励磁电流及对应的转速值，励磁电流越小时测得越要密一些。

表1-4直流电机弱磁调速实验记录

6、 直流电动机固有机械特性和工作特性测试 实验电路同上，如图1-1所示。仪表选择同表1-2。

首先确定直流电机额定励磁电流fN I 。计算该直流电动机额定输出转矩为

Nm P T N N N 1.1/2==ω。准备好所有测量设备后，起动直流电动机。维持电动机电枢电压为额定电压V U N 220=，调节机械负载也就是调节输出转矩的大小，同时调节电动机励磁电流的大小，直到同时满足以下三个条件：

V U U N a 220==，Nm T T N 1.122==，rpm n n N 1600==

此时的励磁电流值即为额定励磁电流fN I 的大小。

保持电枢电压和励磁电流为额定值，调节机械负载使输出转矩从 1.2Nm （N T 21.1）逐级降到空载，过程中测取8个点（包括额定点）。每个测试点需记录电机电枢电流、输出机械转矩、输出转速。

表1-5直流电机机械特性与工作特性实验记录

单相变压器实验

一、 实验目的

1、 判断被试单相变压器原副边极性（同名端）；

2、 测取被试单相变压器的变比；

3、 通过短路试验，分析k R 、k X 和k ?cos 随电压k U 的变化规律；

4、 通过空载试验，分析m R 、m X 和0cos ?随电压0U 的变化规律；

5、 通过空载和短路试验结果，画出高压边为初级的变压器T 形等值电路（假

设2

1R R '=和21σσX X '≈）； 6、 测量变压器在纯电阻负载和功率因数为0.8的感性负载下的外特性。分别计算两种负载情况下的电压变化率U ?，并对比。

二、 实验对象

单相变压器，型号MMCL-331E 。 额定参数：

高压侧：额定电压V U N 2201=，额定电流A I N 345.01= 低压侧：额定电压V U N 552=，额定电流A I N 38.12=

三、 实验项目

1、 实验台编号

2、 环境温度 ℃

3、 判断被试单相变压器原副边极性（同名端）

实验电路如图2-1所示，注意电源在高压侧输入。图中所选仪表列在表2-1中。调节电源电压使得1U 为额定电压1N U 的30%~40%，即66V~88V 之间，测取

2U 的电压。比较1U 和2U 的大小关系，确定变压器的极性。如果21U U >则短接线两端为同名端；相反则短接线两端为异名端。

=1U ，=2U

1U 2

1U 12U 2

2U

1

2U 2

2U 2

图2-1 判断单相变压器极性实验电路图

表2-1 判断极性实验的仪表选用

4、 测取被试单相变压器的变比

2

1U 1U 2U 2

2U 2

图2-2变压器变比测量电路图

实验电路如图2-2所示，注意电源在高压侧输入。图中所选仪表列在表2-2中。调节电源电压，使1U 从110V （50%1N U ）增加到220V （1N U ），过程中测取4个点，每个点记录原边电压1U 和副边电压2U 。

5、 短路试验

2

1

2

图2-3变压器短路实验电路图

实验电路如图2-3所示，注意电源在高压侧输入。图中所选仪表列在表2-4中。通电前，确认交流电源的自耦调压器输出电压在零位。通电后，逐级调高输入电压，使短路电流k I 从0.14A （0.41N I ）增加到0.41A （1.21N I ），过程中测取

5个点。每个点记录电流k I ，电压k U 和功率k P 。 6、 空载试验

实验电路如图2-4所示，注意电源在低压侧输入。图中所选仪表列在表2-6中。通电前，确认交流电源的自耦调压器输出电压在零位。通电后，逐级调高输入电压，使空载电压k U 从27.5V （0.52N U ）增加到66V （1.22N U ），过程中测取8个点。每个点需记录电压0U ，电流0I 和功率0P 。

2

2

图2-4变压器空载实验电路图

表2-7 变压器空载实验数据记录

7、 负载试验

实验电路如图2-5所示，注意电源在低压侧输入。图中所选仪表列在表2-8中。通电前，确认交流电源的自耦调压器输出电压在零位，并断开1K 和2K 。通电后，调节电源电压使2U 为55V （2N U ），接通1K 并调节L R 使负载电流1I 由零逐级增加到0.41A （1.21N I ），过程中测量6个点记录在表2-9中。每点需记录

电流2I ，电流1I 和输出电压1U 。注意测试过程中，保持2U 为55V 不变。

2

2

图2-5变压器负载实验电路图

表2-8变压器空载实验仪表选用

表2-9 变压器纯电阻负载数据记录

接纯电阻负载实验。L R 调至阻值最大，L Z 调至阻抗最大，合上1K 和2K 。调节L R 和L Z ，使负载电流1I 由零逐级增加到0.41A （1.21N I ），同时保持负载功率因数1P 为0.8。过程中测量6个点记录在表2-10中。每点需记录电流2I ，电流

1I 和输出电压1U 。

注意测试过程中，保持2U 为55V 不变。

异步电动机实验

一、 实验目的

1、 测量异步电动机定子绕组电阻；

2、 测取并分析异步电动机的空载特性)(000U f p I =、；

3、 测取并分析异步电动的短路特性)(k k k U f p I =、；

4、 通过空载和短路特性计算的异步电动机的T 形等值电路；

5、 测取异步电动机的机械特性)(2T f n =；

6、 测取并分析异步电动机的工作特性)(cos 22111P f n T I P =η?、、、、、；

7、 利用Y-?起动电路完成电机降压起动；

8、 测取异步电动机的转子回路串电阻调速和调压调速特性；

二、 实验对象

绕线式异步电动机，型号M09-A 。 额定参数：

额定功率W P N 100=，额定电压)(220Y V U N =，额定频率Hz f N 50= 额定电流A I N 55.0=，额定转速rpm n N 1420=

三、 实验项目

1、 实验台编号

2、 环境温度

℃

3、 定子绕组电阻测量

直接使用数字万用表分别测量三相定子绕组电阻，电路图略。 数字万用表型号 ，

测量量程

Ω，

=A R Ω，=B R Ω，=C

R

Ω。

4、 空载试验

实验电路图如图3-1所示，图中所选用的设备列在表3-1中。

确认三相调压器AT 输出置零，机械负载调至最小，合上电源，逐渐升高电压起动电机。调节施加空载电压0U 由260V （N U 2.1）逐渐降低，直到定子电流开始回升，转差率显著增大为止。这个过程测取8个点，每个点要求记录空载电压AB U 、BC U 、AC U ，空载电流A I 、B I 、C I ，空载功率I P 、II P 。这里的空载电压0U 为三个线电压的平均值。

图3-1异步电动机空载（负载）试验电路（异步电机转子三相直接短接）

5、 短路试验

实验电路图如图3-2所示，图中所选用的设备列在表3-1中。

首先检查电动机旋转方向，使用适当的方法堵住转子。注意，防止堵转子的制动工具抛出伤人。确认三相调压器AT 输出置零，合上电源。逐渐升高施加电压，使短路电流k I 升至0.66A （N I 2.1），再逐渐降低电压使电流降至0.16A （N I 3.0）左右，这个过程测取5个点，每个点需要测取短路电流A I 、B I 、C I ，

短路电压AB U 、BC U 、AC U ，短路功率I P 、II P 。这里的短路电流k I 为三个线电流的平均值。

图3-2异步电动机短路试验电路（异步电机转子直接三相直接短接）

表3-2异步电动机短路试验数据记录

6、 负载试验

实验电路图如图3-1所示，图中所选用的设备列在表3-1中。

机械负载调至最小，校零TG 中的转矩测量传感器。确认三相调压器AT 输出置零，合上电源，逐渐升高电压起动电机，调节电机输入线电压1U 至220V （N U ）。调节机械负载TG ，使电动机负载电流1I 上升至0.66A （N I 2.1）。然后逐级减小负载，直至空载或负载最小，同时保持输入电压始终为220V ，测取6个点。每个点需要记录三相线电流A I 、B I 、C I ，电机输入功率I P 、II P ，输出转矩2T 和输出转速n 。

表3-3异步电动机负载试验数据记录

7、 异步电机Y-?起动

图3-3 异步电动机Y-?起动电路

实验电路如图3-3所示，图中所选用的设备列在表3-4中。

断开1K ，确认调压器AT 输出置零，合上电源。调节调压器AT 使线电压U

为127V （3/N U ）。2K 设置为Y 模式，合上1K ，稳定运行后，记录Y 形时电流I 的大小。将2K 切换为?模式，稳定运行后，记录?形时电流I 的大小。

表3-4 异步机Y-?起动实验的仪表选用

Y 形时电流=Y I

A ?形时电流=?I A 8、 异步电动机调速

实验电路如图3-4所示，图中所选用的设备列在表3-5中。

r

图3-4 异步电动机调速电路

表

3-5 异步机调速实验的仪表选用

机械负载调至最小，校零TG 中的转矩测量传感器。转子电阻r R 置为0，合上电源。调节调压器AT 起动电机，保持机械负载最小，调节线电压U 由220V （N U ）逐渐降低到88V （N U 4.0），这个过程测取5个点，每个点记录线电压U 和转速n 。

改变机械负载为0.2Nm ，按上面的方法重复测试。

调节线电压U 为额定值220V （N U ），调节机械负载最小，逐级改变转子电阻r R ，测取每个转子电阻对应的电机转速。

改变机械负载为0.2Nm ，按上面的方法重复测试。

电机实验室可用实验设备

在电机实验室，每组使用的实验设备为一套NMEL-II型电机系统教学实验平台。在其上集成了多种测试仪表和设备，通用部分如下：

表1 可用电源列表

表5 其它可用实验设备

另外，实验室还配有共用的数字万用表若干块。