电机与拖动基础实验报告

实验名称: 直流并励电动机

实验成员:

一、实验目的

    1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。

    2、掌握直流并励电动机的调速方法。

 二、实验项目

    1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。

    2、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。

3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。  1、工作特性和机械特性

  保持U=U_N和I_f=I_fN不变，测取n、T₂、η=f（I_a）、n=f（T₂）。  

    2、调速特性

   （1）改变电枢电压调速

    保持U=U_N、I_f=I_fN=常数，T₂=常数，测取n=f（U_a）。

   （2）改变励磁电流调速

    保持U=U_N，T₂=常数，测取n=f（I_f）。

   （3）观察能耗制动过程

三、实验方法

  1、实验设备

    2、屏上挂件排列顺序

    D31、D42、D51、D31、D44

    3、并励电动机的工作特性和机械特性

    1）按图2-6接线。校正直流测功机 MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。R_f1选用D44的1800Ω阻值。R_f2 选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R₁用D44的180Ω阻值。R₂选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。

 

图2－6  直流并励电动机接线图

    2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻R_f1调至最小值，电枢串联起动电阻R₁调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。

    3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R₁调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流I_f2为校正值（50mA或100 mA），再调节其负载电阻R₂和电动机的磁场调节电阻R_f1，使电动机达到额定值：

U＝U_N，I＝I_N，n＝n_N。此时M的励磁电流I_f即为额定励磁电流I_fN。

    4）保持U＝U_N，I_f=I_fN，I_f2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流I_a，转速n和校正电机的负载电流I_F（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T₂）。共取数据9-10组，记录于表2-7中。

表2－7        U＝U_N＝  220  V     I_f=I_fN=  74 mA       I_f2=  100  mA  

    4、调速特性

   （1）改变电枢端电压的调速

    1）直流电动机M运行后，将电阻R₁调至零，I_f2调至校正值，再调节负载电阻R₂、电枢电压及磁场电阻R_f1，使M的U=U_N，I=0.5I_N，I_f＝I_fN记下此时MG的I_F值。0.37A

    2）保持此时的I_F值（即T₂值）和I_f＝I_fN不变，逐次增加R₁的阻值，降低电枢两端的电压U_a，使R₁从零调至最大值，每次测取电动机的端电压U_a，转速n和电枢电流I_a。

    3）共取数据8-9组，记录于表2-8中

表2－8         I_f＝I_fN＝  74   mA        T₂＝    0.320   N·m

   （2）改变励磁电流的调速

     1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R₁和磁场调节电阻R_f1调至零，将MG的磁场调节电阻I_f2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=U_N，I＝0.5I_N记下此时的I_F值。

    2）保持此时MG的I_F值（T₂值）和M的U＝U_N不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3n_N，每次测取电动机的n、I_f和I_a。共取 7－8组记录于表2－9中。

表2－9       U＝U_N＝   220  V          T₂＝   0.336   N·m

   

   四、实验报告 

  1、由表2-7计算出P₂和η，并给出n、T₂、η＝f（I_a）及n＝f（T₂）的特性曲线。

    电动机输出功率：     P₂＝0.105nT₂

    式中输出转矩T₂的单位为N.m（由I_f2及I_F值，从校正曲线T₂=f（I_F）查得），转速n的单位为r/min。

    电动机输入功率：     P₁=UI

    输入电流：           I=I_a+I_fN

    电动机效率：         

由工作特性求出转速变化率：

2、绘出并励电动机调速特性曲线n＝f（U_a）和n=f（I_f）。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。

五、思考题

     1、并励电动机的速率特性n＝f（I_a）为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？

励磁电流不变，电枢端电压不变，转速下降之后，反电动势减小，电枢电流会变大，电磁转矩变大。

   也可以这样分析，负载转矩变大，电机转速下降，反电动势减小，电枢电流变大，电磁转矩变大，电机在比较低的速度下保持恒速运行。

2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？

电磁转矩与电枢电流成正比，减小电枢端电压，电枢励磁电流也会下降，电动机在新的转速下保持恒速运行。

3、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？

转速不变时，反电动势与励磁电流成正比，减小励磁电流，反电动势会减小，电枢电流变大，电动机会加速，直到比较高的转速，保持恒速运行。

    4、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？

不一定，如果励磁回路断线，电磁转矩立即减小，如果电机在负载运行，因为没有足够的电磁转矩，电机会停转，电枢电流立即上升，超过额定值，长时间之后电枢绕组烧坏。

空载运行时，因为铁芯剩磁的存在，电枢会转动，但是因为磁场弱，反电动势太小，所以转速会一直上升，电枢高速运行，导致“飞车”事故。

   五、实验感想

       

第二篇：电机与拖动实验报告(完美版)

 

                         网络教育学院

电机与拖动实验报告

                                          

                                          

                                          

学习中心：                      

层    次：       专升本         

专    业：  电气工程及其自动化  

学    号：                      

学    生：                      

完成日期：  20##年 08 月10 日 

实验报告一

实验名称：                    单相变压器                                                   

实验目的： 1.  通过空载个短路实验测定变压器的变化和参数。                                                    

           2.  通过负载实验测取变压器的运行特性。                                                     

实验项目：1.  空载实验  测取空载特性                                                        

          2.  短路实验  测取短路特性                                                          

          3.  负载实验  保持，的条件下，测取。                                                         

（一）填写实验设备表

（二）空载实验

1．填写空载实验数据表格

表1-1

2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗、励磁电阻、励磁电抗、电压比

表1-2

（三）短路实验

1.      填写短路实验数据表格

表2                                               室温θ= 25 ^OC

（四）负载实验

1. 填写负载实验数据表格

表3                                         =1  U₁=U_N=110V

（五）问题讨论

1. 在实验中各仪表量程的选择依据是什么？

  电压表量程的选择依据UN的大小，电流表、功率表的量程是依据仪器本身的电阻、电感、电抗关系选取的。                                                                 

                                                                     

2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？

尽可能避免因万一链接错误而造成短路，烧毁电源。

                                                                    

3. 实验的体会和建议

   体会：通过实验我对变压器的参数有了进一步的认识和理解，对变压器的特性有了更具体深刻的体会，同时学会了在实验室应根据需要正确选择各仪表量程保护实验设备。

  建议：数据的处理只用表格来进行了，显得比较粗糙，可以用图表来处理，结果会更直观。                                                                 

                                                                    

                                                                     

                                                                    

                                                                    

                                                                    

                                                                     

实验报告二

实验名称：直流发电机实验                                                          

实验目的：掌握用实验的方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被测电机的有关性能。                                                         

                                                                     

实验项目： 1.他励发电机的空载特性：保持，使，测取。                                                       

           2.他励发电机的外特性：保持，使，测取。                                                       

           3.他励发电机的调节特性：保持，使，测取。                                                        

（一）填写实验设备表

（二）空载特性实验

填写空载特性实验数据表格

表2-1                                      n=n_N=1600r/min

（三）外特性实验

填写外特性实验数据表格

表2-2                                 n=n_N=1600r/min  I_f2=I_f2N

（四）调整特性实验

填写外特性实验数据表格

表2-3                              n=n_N=1600r/min,U=U_N=200V

（五）实验注意事项：

     1.起动直流电动机时，先把R1调到最大，R2调到最小，起动完毕后，再把R1调到最小。                                                                

     2.做外特性时，当电流超过0.4安时，R2中串联的电阻必须调至零，以免损坏。                                                               

                                                                     

（六）问题讨论

1. 什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取？

   衡量直流发电机的性能，通常用其特性曲线来断定。包括空载特性、外特性、效率性。

直流发电机保持的速度旋转，负载电流时，改变励磁电流的大小，端电压将跟着变化。这个变化关系曲线被称为直流发电机的空载特性曲线，该曲线可以看出电机运行点的磁路饱和程度。

若保持直流发电机的转速，保持励磁回路电阻不变，调节直流发电机的负载电流，端电压随负载电流变化的关系称为直流发电机的外特性。直流发电机的主要运行性能指标之一------电压调整率，可由曲线查得。采用不同的励磁方式，其外特性是不同的，他励直流发电机的，并励发电机的外特性曲线比他励式下降程度大，是因为无论是他励式或者并励式直流发电机都有电枢电阻压降的存在和电枢反应去磁的影响，使得端电压下降，但并励直流发电机的励磁绕组是并联在电枢两端，那么由于前述原因使电枢端电压下降而使得励磁电流将进一步下降，其结果就必然造成并励式电流发电机的端电压又进一步下降。所以并励式比他励式直流发电机的外特性曲线下降程度大。

直流发电机保持的速度旋转，负载电流时，改变励磁电流大小，端电压，将跟着变化。这个变化关系曲线被称为直流发电机的空载特性曲线，该曲线可以看出电机运行点的磁路饱和程度。

2. 做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？

  防止在电流换向时出现电流为零的时刻，直流电动机时绝对不允许在电流为零的时候运行，防止飞车。                                                                   

                                                                    

3. 实验的体会和建议

  通过实验掌握了发电机的运行特性。发电机的转速由原动机决定，一般认为转速恒定。除了转速N外，发电机的外部可测量有三个，即端电压U、负载电流I、励磁电流。当发电机正常状态运行时，三个无力量中一个保持不变，另外两个之间的关系称为发电机的运行特性。不同励磁方式之发电机的运行特性有所不同。                                                                   

实验报告三

实验名称：三相鼠笼异步电动机实验                                                          

实验目的： 1.掌握三相异步电机的负载实验的方法。                                                         

           2.用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。                                                                                       

           3.测定三相鼠笼型异步电动机的参数。                                                           

实验项目：  1.测定定子绕组的冷态电阻。                                                         

            2.判定定子绕组的首末端。                                                        

            3.测取三相异步电动机的运行特性。                                                        

（一）填写实验设备表

（二）测量定子绕组的冷态直流电阻

填写实验数据表格

表3-1                                          室温     20    ℃

（三）测取三相异步电动机的运行特性

填写实验数据表格

表3-2                                        

（四）问题讨论

1.如何判断出定子三相绕组的首末端？

  1.先用万用表测出各相绕组的两个线圈，将其中的任意两相绕组串联。                                                                 

  2.将调压器调压旋钮退至零位，合上绿色“闭合”按钮开关，接通交流电源，调节交流电源，在绕组端以单相低电压U=80~100V，注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压，如测得的电压有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相连；反之，如测得电压近似为零，则两相绕组的末端与末端（或首端与首端）相连，用同样方法测出第三相绕组的首末端                                                               

  3.极相组接错的检查方法                                                                   

2. 三相笼型异步电动机的起动方法有几种？

  1.直接启动、

2.降压启动（1）星形-三角形启动器启动。（2）软启动启动（3）自耦变压器启动（4）三相电阻降压启动                                                                  

                                                                     

3. 三相异步电动机的运行特性是指哪些特性？

   答：异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量（转差率，转矩电流，效率，功率因数等随输出功率变化的关系曲线）。                                                                 

4. 实验的体会和建议

   直接启动时，转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。当电动机在额定电压下启动时，启动电流为额定电流的5-7倍。一般来说额定功率为7.5KW以下的可以直接启动。直接启动要掌握好而定电流的计算。

    降压启动，既要保证有足够的启动转矩，又要减少启动电流，还要避免时间过长。一边将启动电流限制在电动机额定电流的2-2.5倍范围内。启动时降低了电压，转矩减小，因此降压启动要在电动机轻载状态下进行。

    随着电力电子技术和微处理技术不断发展，应采用变频软启动设备，能系统可靠的智能化启动电机，是一种可靠经济实用的方式。

实验报告四

实验名称：三相同步发电机的并联运行实验                                                         

实验目的：  1.掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。                                                        

            2.掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。                                                         

实验项目：  1.用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。                                                        

            2.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。                                                        

            3.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。                                                         

（一）填写实验设备表

（二）三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节

填写实验数据表格

表4-1                               U=220V（Y）          =      A

（三）三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节

填写实验数据表格

表4-2       n=1500r/min   U=220V   W

（四）问题讨论

1.三相同步发电机投入电网并联运行有哪些条件？不满足这些条件将产生什么后果？

   答：同步发电机投入电网并联运行时，要求不产生有害的冲击电流，合闸后转子能很快地拉入同步，并且转速平稳，不发生震荡，                     

      并列的条件是：;1. 发电机的频率和电网频率要相同；               

2. 发电机和电网电压大小、相位要相同； 3. 发电机和电网的相序要相同。  

                       

2. 三相同步发电机与电网并联的方法有哪些？

   答：同步发电机的并列方法有准同步和自同步法两种，准同步法是调整发电机至完全符合并联条件时，迅速合闸使发电机与电网并联。自同步法是将未加励磁的发电机由原电动机带到同步转速附近件就进行合闸，然后加以励磁，利用同步发电机的自整步作用将发电机自动拉入同步。                                                                 

                                                                    

3. 实验的体会和建议

    通过实验，自己也了解许多。同步发电机励磁自动控制系统通过系统不断调节励磁电流来维持机端电压给定水平。发电机并网后的功率调节同步发电机并网，常常属要改变他的有功功率和无功功率。如果希望增加发电机输出的有功功率，更具功率平衡的观点，只要增加原电机的输入功率。根据直流电动机的理论，若转速不变，要提高直流电动机的输出功率应减少直流电动机的励磁电流或升高直流电动机的电枢电压。