1、fujian agriculture and forestry university實驗指導書電機與拖動課程學院：學院學號：專業（方向）年級:電氣工程及其自動化 級學生姓名：福建農林大學機電工程學院電氣工程系20年 月 日實驗一直流發電機一. 實驗目的1. 掌握用實驗方法測定直流發電機的運行特性，并根據所測得的運行特性評定該被試 電機的有關性能。2. 通過實驗觀察并勵發電機的自勵過程和自勵條件。二. 預習要點1. 什么是發電機的運行特性？對于不同的特性曲線，在實驗川哪些物理量應保持不變, 而哪些物理量應測取。2. 做空載試驗時，勵磁電流為什么必須單方向調節？3. 并勵發電機的自勵條件有哪些？當

2、發電機不能自勵時應如何處理？4. 如何確定復勵發電機是積復勵還是差復勵？三. 實驗項目1 他勵發電機(1) 空載特性：保持n二，使i二0,測取uo=f(if)o(2) 外特性:保持n二m，使if =ifw,測取u=f(i)o2.并勵發電機觀察自勵過程(2)測外特性：保持n二，使r*常數，測取u=f(d。實驗設備及儀器1. mel系列電機教學實驗臺主控制屏(mel-h mel-iia、b)。2. 電機導軌及測功機，轉矩轉速測量組件(mel-13)或電機導軌及轉速表。3. 直流并勵電動機mo3。4. 直流復勵發電機molo5. 直流穩壓電源(位于主控制屏下部)。6. 直流電壓、毫安、安培表(mel

3、-06)。7. 波形測試及開關板(mel-o5)o8. 三相可調電阻900q (mel-o3)。9. 三相可調電阻90q (mel-04)o10. 電機起動箱(mel-09)。五. 實驗說明及操作步驟1. 他勵發電機.按圖13接線圖1-3直流他勵發電機接線圖g：直流發電機 moi, pn=100w, un=200v, in=0.5a, nn=1600r/minm：直流電動機m03,按他勵接法s、s2：雙刀雙擲開關，位于mel-05r）：電樞調節電阻100q/1.22a,位于mel-09orn：磁場調節電阻3000q/200ma,位于mel-09。r”磁場調節變阻器，采用mel-03最上端900

4、q變阻器，并采用分壓器接法。r2：發電機負載電阻，采用mel-03中間端和下端變阻器，采用串并聯接法，阻值為 2250q （900q與900q電阻串聯加上900q與900q并聯）。調節時先調節串聯部分，當負 載電流大于0.4a時用并聯部分，并將串聯部分阻值調到最小并用導線短接以避免燒毀熔斷 器。a】：分別為毫安表和電流表，位于直流電源上。u、u2：分別為可調直流穩壓電源和電機勵磁電源。v2、ma?、a2：分別為直流電壓表（量程為300v檔），直流毫安表（量程為20（）ma檔）, 直流安倍表（量程為2a檔）（1）空載特性a. 打開發電機負載開關s2,合上勵磁電源開關、，接通直流電機勵磁電源，調節

5、 使直流發電機勵磁電壓最小，ma?讀數最小。此時，注意選擇各儀表的量程。b調節電動機電樞調節電阻&至最大，磁場調節電阻r"至最小，起動可調直流穩壓 電源（先合上對應的船形開關，再按下復位按鈕，此時，綠色工作發光二極管亮，表明直流 電壓己正常建立)，使電機旋轉。b. 從數字轉速表上觀察電機旋轉方向，若電機反轉，可先停機，將電樞或勵磁兩端接 線對調，重新起動，則電機轉向應符合正向旋轉的要求。d. 調節電動機電樞電阻&至最小值，可調直流穩壓電源調至220v,再調節電動機磁 場電阻rfi，使電動機(發電機)轉速達到1600r/min (額定值)，并在以后整個實驗過程中 始終保

6、持此額定轉速不變。e. 調節發電機磁場電阻re使發電機空載電壓達vo=l.2un (240v)為止。f. 在保持電機額定轉速(1600r/min)條件下，從uo=1.2un開始，單方向調節分壓器 電阻re使發電機勵磁電流逐次減小，直至每次測取發電機的空載電壓uo和勵磁電流2,只取7-8組數據，填入表1-2中，其中 uo二5和if2=o兩點必測，并在uo二5附近測點應較密。表 12n=nn=1600r/minuo (v)if2 (a)(2)外特性a. 在空載實驗后，把發電機負載電阻r?調到最大值(把mel-03 間和下端的變阻器 逆時針旋轉到底)，合上負載開關s?。b. 同時調節電動機磁場調節電

7、阻r門，發電機磁場調節電阻rr和負載電阻r2,使發電 機的n=nn,u=un (200v), i=in (0.5a),該點為發電機的額定運行點，其勵磁電流稱為額定 勵磁電流1臥= a.c. 在保持沖葉和s=5n不變的條件下，逐漸增加負載電阻，即減少發電機負載電流, 在額定負載到空載運行點范圍內，每次測取發電機的電壓u和電流i,直到空載(斷開開關 s2),共取6-7組數據，填入表1-3中。其中額定和空載兩點必測。表 1-3n=nn=1600r/min it2=if2nu (v)i (a)(3)調整特性a. 斷開發電機負載開關s2,調節發電機磁場電阻使發電機空載電壓達額定值 (un=200v )b

8、. 在保持發電機2呱條件下，合上負載開關s?,調節負載電阻r?，逐次增加發電機 輸出電流i,同時相應調節發電機勵磁電流b，使發電機端電壓保持額定值u二un，從發電 機的空載至額定負載范圍內每次測取發電機的輸出電流i和勵磁電流5,共取5-6組數據填 入表 1 -4 111 o表 1-4n=nn= 1600r/min,u=un=200vi (a)if2 <a)2, 并勵直流發電機圖1-4直流并勵發電機接線圖（1）觀察自勵過程a. 斷開主控制屏電源開關，即按下紅色按鈕，鑰匙開關撥向“關”。按圖14接線ri、rn：電動機電樞調節電阻和磁場調節電阻，位于mel-09。a,> ma1：直流電流

9、表、毫安表，位于可調直流電源和勵磁電源上。ma?、a2：直流毫安表、電流表位于mel-06®r” mel-03中二只900q電阻相串聯，并調至最大。r2：采用mel03中間端和下端變阻器，采用串并聯接法，阻值為2250q。sr s2：位于 mel-05v,. v2：直流電壓表，其中v"立于直流可調電源上，v2位于mel-06ob. 斷開si、s2,按前述方法（他勵發電機空載特性實驗b）起動電動機，調節電動機 轉速，使發電機的轉速n二3,用直流電壓表測量發電機是否有剩磁電壓，若無剩磁電壓， 可將并勵繞組改接他勵進行充磁。c. 合上開關sp逐漸減少rf,觀察電動機電樞兩端電壓，

10、若電壓逐漸上升，說明滿 足自勵條件，如果不能自勵建壓，將勵磁冋路的兩個端頭對調聯接即可。（2）外特性a. 在并勵發電機電壓建立后，調節負載電阻r2到最大，合上負載開關s2,調節電動機 的磁場調節電阻rfl,發電機的磁場調節電阻和負載電阻r2,使發電機n=nn,u=un, i=inob. 保證此時rf2的值和n=nn不變的條件下，逐步減小負載，直至1=0,從額定到負載 運行范圉內，每次測取發電機的電壓u和電流i,共取67組數據，填入表15中，其中額u (v)i (a)定和空載兩點必測。表1-5n=nn=1600r/minrf2=a實驗二直流并勵電動機.實驗目的1. 掌握用實驗方法測取直流并勵電動

11、機的工作特性和機械特性。2. 掌握直流并勵電動機的調速方法。二預習要點1. 什么是直流電動機的工作特性和機械特性？2. 直流電動機調速原理是什么？三實驗項目1. 工作特性和機械特性保持 u二un 和f =ifn 不變,測取 n、t2、n=f(ia)及 n=f(t2)o2. 調速特性(1) 改變電樞電壓調速保持 u二un、if=ifn =常數,t2 二常數，測取 n=f(ua)o(2) 改變勵磁電流調速保持 u二un, t2 二常數，r1 =0,測取 n=f(if)o(3) 觀察能耗制動過程四. 實驗設備及儀器1. mel系列電機教學實驗臺的主控制屏(mel-l mel-iia. b)。2. 電

12、機導軌及渦流測功機、轉矩轉速測量(mel-13)或電機導軌及編碼器、轉速表。3. 可調直流穩壓電源(含直流電壓、電流、毫安表)4. 直流電壓、毫安、安培表(mel-06)。5. 直流并勵電動機。6. 波形測試及開關板(melo5)。7. 三相可調電阻900q (mel-o3)o五. 實驗方法1. 并勵電動機的工作特性和機械特性。實驗線路如圖16所示圖-6直流并勵電動機接線圖ui：可調直流穩壓電源ri、rf：電樞調節電阻和磁場 調節電阻，位于mel-09o ma、a、v2：直流毫安、電 流、電壓表（mel-06）g：渦流測功機is：渦流測功機勵磁電流調 節，位于mel-13oa.將&調至

13、最大，rr 調至最小，毫安表量程為 200ma,電流表量程為2a檔， 電壓表量程為300v檔，檢查 渦流測功機與mel-13是否 相連，將mel13“轉速控制”和“轉矩控制”選擇開關板向“轉矩控制”，“轉矩設定”電位器逆時針旋到底，打開船形開 關，按實驗一方法起動直流電源，使電機旋轉，并調整電機的旋轉方向，使電機正轉。b. 直流電機止常起動后，將電樞串聯電阻&調至零，調節直流可調穩壓電源的輸出至220v,再分別調節磁場調節電阻r,和“轉矩設定”電位器，使電動機達到額定值:u=un=220v, ia=in, n=nn=1600r/min,此時直流電機的勵磁電流1尸1取（額定勵磁電流）。c

14、. 保持u二5, 1尸1氓不變的條件下，逐次減小電動機的負載，即逆時針調節“轉矩設 定”電位器，測取電動機電樞電流4轉速n和轉矩t2,共取數據78組填入表中。表實驗 數 據la(a)n (r/min)t2 (n.m)計 算 數 據p2 (w)pi (w)n (%)an (%)1 -8u=un=220v if=ifn=a ka= q2 調速特性（i）改變電樞端電壓的調速a. 按上述方法起動直流電機后，將電阻&調至零，并同時調節負載，電樞電壓和磁場調節電阻r，使電機的u二un，13=0.5in，i尸1氓，記錄此時的t2二 n.mb. 保持t2不變，i尸i氓不變，逐次增加&的阻值，即

15、降低電樞兩端的電壓u“，&從零 調至最大值，每次測取電動機的端電壓ua,轉速n和電樞電流1“，共取78組數據填入表 1-9 中。表 1-91冃依二a,t2= n.mua (v)n (r/min)la(a)（2）改變勵磁電流的調速a. 直流電動機起動后，將電樞調節電阻和磁場調節電阻rf調至零，調節可調直流電源 的輸出為220v,調節“轉矩設定”電位器，使電動機的u=un, ia=0.5in,記錄此時的t2= n.m能耗制動b. 保持t2和u=un不變，逐次增加磁場電阻rf阻值，直至n=1.3nn,每次測取電動機的n、和打，共取78組數據填寫入表110中。表 1-10u=un=220v,

16、t2=n.mn (r/min)if (a)la(a)按圖1一7接線u：可調直流穩斥電源ri、rf：直流電機電樞調節 電阻和磁場調節電阻 （mel-09）rl：采用mel-03中兩只900 q電阻并聯。s：雙刀雙擲開關（mel05） a.將開關s合向“1” 端，r|調至最大，r|調至最小，起動直流電機。b. 運行正常后，按下停止按鈕，使電樞開路，電機處于自由停機，記錄停機時間。t1=c. 重復起動電動機，待運轉正常后，把s合向“2”端記錄停機時間。t2=d. 選擇不同陽阻值，觀察對停機時間的影響。s二六. 實驗報告1 由表1-8計算出p2和n,并繪出n、t2、n=f(ia)及n=f(t2)的特性

17、曲線。電動機輸出功率p2=0. 105nt2式中輸出轉矩t2的單位為nm,轉速n的單位為r / mine電動機輸入功率pfut電動機效率n二丄 xioo%片電動機輸入電流i =ia +ifn由工作特性求出轉速變化率：m二 no - nn xioo%2. 繪出并勵電動機調速特性曲線n=f(u；t)和n=f(tr)o分析在恒轉矩負載時兩種調速的電 樞電流變化規律以及兩種調速方法的優缺點。3. 能耗制動時間與制動電阻&的阻值有什么關系？為什么？該制動方法有什么缺點？七. 思考題1. 并勵電動機的速率特性n=f(ia)為什么是略微下降？是否會岀現上翹現象？為什么？ 上翹的速率特性對電動機運行有

18、何影響？2. 當電動機的負載轉矩和勵磁電流不變時，減小電樞端壓，為什么會引起電動機轉速降 低？3. 當電動機的負載轉矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉速的升高，為什 么？4. 并勵電動機在負載運行屮，當磁場回路斷線時是否一定會出現“飛速” ？為什么？實驗三 三相異步電動機的起動與調速一. 實驗目的通過實驗掌握異步電動機的起動和調速的力法。二. 預習要點1. 復習異步電動機有哪些起動方法和起動技術指標。2. 復習異步電動機的調速方法。三. 實驗項目1. 觀察并分析磁動勢2. 異步電動機的直接起動。3異步電動機星形三角形（y-a）換接起動。4. 自耦變壓器起動。5. 繞線式界步電動機轉子繞

19、組串入可變電阻器起動。6. 繞線式界步電動機轉子繞組串入可變電阻器調速。四. 實驗設備及儀器1. mel系列電機系統教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表）。2. 指針式交流電流表。3. 電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（mel13、mel-14）。4. 電機起動箱（mel-09）。5. 鼠籠式異步電動機（m04）。6. 繞線式異步電動機（m09）。五. 實驗方法1. 三相籠型異步電動機直接起動試驗。按圖35接線，電機繞組為接法。起動前，把轉矩轉速測量實驗箱（mel中“轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調到底, “轉速控制”、“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，檢查電機導軌和mel-13的連接是 否良好。儀

20、表的選擇：交流電壓表為數字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。a.把三相交流電源調節旋鈕逆時針調到底，合上綠色“閉合”按鈕開關。調節調壓器, 使輸出電圧達電機額定電壓220伏，使電機起動旋轉。（電機起動后，觀察mel-13中的轉 速表，如出現電機轉向不符合要求，則須切斷電源，調整次序，再重新起動電機。）b.斷開三相交流電源，待電動 機完全停止旋轉后，接通三相交流 電源，使電機全壓起動，觀察電機 起動瞬間電流值。注：按指針式電流表偏轉的最大 位置所對應的讀數值計量。電流表 受起動電流沖擊，電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數，但用它可和下面兒種起動方法的起動電流作定性的比 較。c.斷

21、開三相交流電源，將調壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔中，將測功機定轉子堵住。d. 合上三相交流電源，調節調壓器，觀察電流表，使電機電流達23倍額定電流，讀 取電壓值uk、電流值ik、轉矩值tk，填入表中，注意試驗時，通電時間不應超過10秒， 以免繞組過熱。對應于額定電壓的起動轉矩tst和起動電流i比按卜式計算:式中ik：起動試驗時的電流值，a；tk：起動試驗時的轉矩值，n.m；【st u k式中uk：起動試驗時的電壓值，v； un：電機額定電壓，v；測量值計算值uk(v)ik(a)tk (n.m)tst(n.m)ist(a)2星形三角形（y-）起動按圖3-6接線，電壓表、電流表的選擇同前，

22、開關s選用mel-05oa.起動前，把三相調壓器退到零位，三刀雙擲開關合向右邊（y）接法。合上電源開 關，逐漸調節調壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓un=220v,斷開電源開關，待電機 停轉。b.待電機完全停轉后,合上電源開關，觀察起動瞬間的電流，然后把s合向左邊（接法），電機進入正常運 行，整個起動過程結束， 觀察起動瞬間電流表的顯 示值以與其它起動方法作 定性比較。記錄瞬間電流。3.自耦變壓器降壓 起動主控制屏 三相交流 電源輸出mel-05ax圖3-6異步電機星形-三角形起動按圖35接線。電機繞組為接法。a. 先把調壓器退到零位，合上電源開關，調節調壓器旋鈕，使輸出電壓達110伏，斷 開電源開關，待電機停轉。b. 待電機完全停轉后，再合上電源開關，使電機就自耦變壓器，降壓起動，觀察電流 表的瞬間讀數值，經一定時間后，調節調壓器使輸出電機達電機額定電壓un=220伏，整個 起動過程結束。4.繞線式異步電動機轉繞組串入可變電阻器起動。圖3-7繞線式異步電機轉子繞組串電阻起動實驗接線圖實驗線路如圖37,電機定子繞組y形接法。轉子串入的電阻由刷形開關來調節，調節 電阻采用mel-09的繞線電機起動電阻（分0, 2, 5, 15, 五檔）,mel-13中“轉矩控制” 和“轉速控制”開關扳向“轉速控制”，“轉速設定”電位器旋鈕順時針調節到底。a. 起動電源前，把調壓器退至零位