【正文】 020 年 7 月 10 日 iv 目 錄 電機(jī)學(xué)及拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基本要求和安全操作規(guī)程 ............................................ 1 直流電機(jī)實(shí)驗(yàn) ................................................................................................................. 5 實(shí)驗(yàn)一 認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn) ................................................................................................ 5 實(shí)驗(yàn)二 直流發(fā)電機(jī) ............................................................................................ 8 實(shí)驗(yàn)三 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn) ....................................................................... 13 實(shí)驗(yàn)四 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn) ................................................. 19 三相變壓器實(shí)驗(yàn) .......................................................................................................... 25 實(shí)驗(yàn)五 三相變壓器的參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn) .............................................................. 25 實(shí)驗(yàn)六 三相變壓器的聯(lián)接組和不對(duì)稱短路 ................................................. 32 實(shí)驗(yàn)七 三相變壓器的負(fù)載運(yùn)行 .................................................................... 43 實(shí)驗(yàn)八 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行（選作） ................................................... 48 異步電機(jī)實(shí)驗(yàn) .............................................................................................................. 51 實(shí)驗(yàn)九 三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn) ................................................... 51 實(shí)驗(yàn)十 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 ............................................................ 62 實(shí)驗(yàn)十一 三相繞線式異步電機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn) .... 65 同步電機(jī)實(shí)驗(yàn) .............................................................................................................. 75 實(shí)驗(yàn)十二 三相同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 ........................................................ 75 實(shí)驗(yàn)十三 三相同步電機(jī)參數(shù)的測(cè)定 ............................................................ 84 實(shí)驗(yàn)十四 三相同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行特性 ................................................. 92 附 錄 ....................................................................................................................... 99 1 電機(jī)學(xué)及拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基本要求和安全操作規(guī)程 實(shí)驗(yàn)的基本要求 電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法與操作技能。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力已經(jīng)成為人們的共識(shí)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)電機(jī)學(xué)理論知識(shí)的理解。 參加編寫(xiě)工作的有劉毅力、李彥賓。 2. 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)寫(xiě)好預(yù)習(xí)報(bào)告，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查認(rèn)為確實(shí)作好了實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備，方可開(kāi)始作實(shí)驗(yàn)。 預(yù)習(xí)時(shí)對(duì)電機(jī)的試驗(yàn)方法及所測(cè)數(shù)據(jù)的大小作到心中有數(shù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)寫(xiě)在一定規(guī)格的報(bào)告紙上，保持整潔。 ，組內(nèi)應(yīng)互相認(rèn)真檢查，且每個(gè)成員對(duì)全部線路都應(yīng)掌握。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成后，組內(nèi)應(yīng)先檢查所記錄的數(shù)據(jù)，確信合理后再將原始記錄送交教師審查，教師認(rèn)可后方能拆線。嚴(yán)禁帶電改接線。 根據(jù)電流的大小來(lái)選取導(dǎo)線的粗細(xì)，一般來(lái)說(shuō)導(dǎo)線截面應(yīng)適當(dāng)選擇大些，且以多股短線為宜。 5 直流電機(jī)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)一 認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)習(xí)電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求與安全操作注意事項(xiàng)。 四、使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀表 直流電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 相關(guān)參數(shù) 直流電動(dòng)機(jī) Z232 容量 220V 額定電流 等級(jí) 定子 E 電樞 A 轉(zhuǎn)數(shù) 1500 轉(zhuǎn) /分 直 流發(fā)電機(jī) Z232 容量 電壓 230V 電流 調(diào)節(jié)變阻器 ZB60035 范圍： 0～ 87? 電流 4/ ZB60 范圍： 0～ 115? 電流 2/14A 滑線式變阻器 BX813 375? BX716 1A 390? 五 、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明及操作步驟 圖 11 中， M 為直流電動(dòng)機(jī)， G 為直流發(fā)電機(jī)，兩機(jī)同軸相聯(lián)（虛線所示），兩個(gè) 39。“原 動(dòng) 電機(jī)勵(lì)磁”、“原 動(dòng)電機(jī)電樞 ” 端子接至電動(dòng)機(jī)引出線的相應(yīng)端子上。按下“反轉(zhuǎn)啟動(dòng)”按鈕 ，再起動(dòng)電機(jī) M ，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向。 六 、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 畫(huà)出直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞串電阻起動(dòng)的接線圖。 原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)保持 Nnn? 的速度旋轉(zhuǎn)，負(fù)載電流 0I? 時(shí)，改變勵(lì)磁電流 fI 的大小，端電壓 0U 將跟著變化。 積復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，也存在電樞反應(yīng)，但由于串勵(lì)繞組起著增加勵(lì)磁磁 勢(shì)的作用，使得端電壓 U 有升高的趨勢(shì)。 做空載特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，勵(lì)磁電流為什么必須保持單方向調(diào)節(jié)？ 并勵(lì)發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件有哪些？當(dāng)發(fā)電機(jī)不能自勵(lì)時(shí)應(yīng)如何處理？ 如何確定復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)是積復(fù)勵(lì)還是差復(fù)勵(lì)？ 三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 1．求取他勵(lì)發(fā)電機(jī)的空載特性 0 ()fU f I? 當(dāng) Nnn? ， 0I? 時(shí)，測(cè)取 0U 隨 fI 變化的關(guān)系曲線。電阻 1fR 選用 滑線變阻器 ，作為直流 他 勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路串接電阻。在保持 發(fā)電機(jī)的 Nnn? 條件下，從 勵(lì)磁電流最大值 開(kāi)始，單方向調(diào)節(jié)分壓器電阻 2fR ，使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流逐次減小。 ③ 在保持 Nnn? (調(diào)節(jié) 1fR )和 f fNII? 不變 ( 2fR 不變 )的條件下，逐次增加負(fù)載電阻 2R ，即減小發(fā)電機(jī)負(fù)載電流。 ② 調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 1fR ，發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)電阻 2fR 和負(fù)載電阻2R ，使發(fā)電機(jī)的 Nnn? 、 NUU? 、 NII? （即發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)，調(diào)節(jié)方法同上）。分別算出三種勵(lì)磁方式的電壓變化率： 0% 10 0%NNUUU U?? ? ?，并分析差異原因。當(dāng) NUU? ， f fNII? ，電樞回路不外串電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。這 種方法具有較好的調(diào)速性能，但需專門(mén)的調(diào)壓電源。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．掌握用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)取直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。 （ 2）合上電源開(kāi)關(guān)，主電源面板紅色指示燈亮。 （ 6）在保持 NUU? ， f fNII? 不變的條件下，逐次減小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載， 從 額定負(fù)載到空載范圍內(nèi)，測(cè)取電動(dòng)機(jī)電樞電流 aI 、 轉(zhuǎn)速 n ，共取 組數(shù)據(jù)，記錄于表中。 ②如果不知道電動(dòng)機(jī)的空載損耗曲線 0 ()P f n? ，則需要求出 0P ，由于電動(dòng)機(jī)從空載到滿載速度變化不大，所以可近似地認(rèn)為空載損耗 0P 不變。 機(jī)械特性中的 T 是電磁轉(zhuǎn)矩，它與電動(dòng)機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩 2T 是不同的，其間差一空載轉(zhuǎn)矩 0T ，即 20T T T??。第 III 象限為反向電動(dòng)運(yùn)行。 能耗制動(dòng)是一個(gè)轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，為了測(cè) 取曲線上的點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)采取將電動(dòng)機(jī)同軸連接的發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)被試電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，維持在某一轉(zhuǎn)速時(shí)即可測(cè)出該轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)的電樞電流值。整個(gè)過(guò)程如圖 42 所示。 本次實(shí)驗(yàn)中做的是正向回饋。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 圖 44 正向回饋的機(jī)械特性 圖 45 反向回饋制動(dòng)機(jī)械特性 22 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解直流電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的機(jī)械特性。 （ 2）合上 220V 直流 電源開(kāi)關(guān) ， 觀察勵(lì)磁電流表讀數(shù)大?。ㄈ魺o(wú)讀數(shù)，切不可起動(dòng)電動(dòng)機(jī)） ； 再 按下“正轉(zhuǎn)啟動(dòng)”按鈕（即 2S 打向 11?? ） ，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，然后 調(diào)節(jié) 1R ，使電動(dòng)機(jī)電樞電壓為額定值 。 （ 8）繼續(xù)增加 2fR 阻值，測(cè)取電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的 aI 、 n 。 （ 3）反復(fù)調(diào)節(jié) 電阻 1fR 、 1R 、 2R ，使 NUU? 、 Nnn? 、 aNII? ， 且保持 f fNII? ，即電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行點(diǎn)。 表 44 1 _____R ??時(shí)能耗制動(dòng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) _____fNIA? ()aIA ( min)nr (4) 改變電阻 1R , 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟 (3)， 減小 2R 阻值，使電流 aI 增加 額定 ，再逐漸增加 2R 阻值，使電流減小到最小，測(cè)取 aI 、 n ，共取 56組數(shù)據(jù)記錄于表 45 中。還有另一部分磁通通過(guò)非磁性物質(zhì)而形成閉合回 路，變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)，原、副方都存在這部分磁通，分別用 1?? 和 2?? 表示。因此，等值電路中所有參數(shù)包括各電壓、電流、電勢(shì)的值均為單相數(shù)值。由于空載電流數(shù)值很小，此時(shí)銅耗 201IR便可以略去，而決定鐵耗大小的電壓可達(dá)到正常值，故近似認(rèn)為空載損耗就是變壓器的鐵耗。 通過(guò)空載和短路實(shí)驗(yàn)，測(cè)定三相變壓器的變比和參數(shù)。 4．空載實(shí)驗(yàn) 測(cè)取空載特性 **00()U f I? 、 00()P f U? 和 00cos ( )fU? ? 三條曲線?？蛰d功率因數(shù)一般小于 ，因此用低功率因數(shù) 瓦特表 ，來(lái)減少測(cè)量誤差。 。 實(shí)驗(yàn)線路如圖，為安全起見(jiàn)，將低壓側(cè)經(jīng)調(diào)壓器和開(kāi)關(guān)接至電源，高壓側(cè)開(kāi)路。 K 和 k 含義不盡相同。 二、預(yù)習(xí)要點(diǎn) 如何用雙瓦特計(jì)法測(cè)三相 功率，空載和短路實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何合理布置儀表。 由變壓器負(fù)載損耗實(shí)驗(yàn)可以測(cè)出變壓器阻抗電壓 Ku 、短路電流 KI 和變壓器銅損耗 Kp 。三個(gè)方程式分別為 原 邊 的電壓平衡方程式 、 折算到原邊的副邊電壓平衡式 、 電流平衡方程式。漏磁通 1?? 和 2?? 分別單獨(dú)匝鏈變壓器 的原繞組和副繞組，并在其中感應(yīng)電勢(shì) 1e? 和 2e? 。 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)及正向回饋 電動(dòng)及電勢(shì)反接制動(dòng) 能耗制動(dòng)曲線 制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線 時(shí)的機(jī)械特性曲線 圖 47 機(jī)械特性參考圖 六 、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1． 根據(jù)表 4 42 畫(huà)出電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)及回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)的特性曲線()an f I? 。 （ 5）逐漸減小 2R 阻值，電機(jī)速度將減至零，繼續(xù)減小 2R 阻值，此時(shí)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入到電勢(shì)反接制動(dòng)狀態(tài) (第 IV 象限 )。共取 56組數(shù)據(jù)記錄于表 42 中。注意： 以上三個(gè)量的 調(diào)節(jié)互有影響的，必須互相配合反復(fù)調(diào)節(jié)才可調(diào)出。 2．求取電動(dòng)機(jī)電動(dòng)及電勢(shì)反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線。因?yàn)門(mén)aT C I??， ? 不變，則轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比，以()an f I? 模擬與其成正比的機(jī)械特性。電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行時(shí)，電樞回路串入電阻，運(yùn)行點(diǎn)由 A 點(diǎn)變到 B 點(diǎn)，然后隨著轉(zhuǎn)速的下降，經(jīng)過(guò) C 點(diǎn)轉(zhuǎn)速為零，由于負(fù)載的作用，電動(dòng)機(jī)將反向轉(zhuǎn)動(dòng)，最后在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和負(fù)載的機(jī)械特性交于第 IV象限的 D 點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，如圖所示。 圖 41 能耗制動(dòng)接線原理 與 能耗制動(dòng)的機(jī)械特性 本次實(shí)驗(yàn)只做能耗制動(dòng)過(guò)程（第 II 象限） 。