并励直流电机实验报告实验二直流并励电动机一.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.预习要点1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？答：工作特性：当U=UN,Rf+rf=C时，n,n,T分别随R变;机械特性：当U=UN，Rf+rf=C时，n随T变；2.直流电动机调速原理是什么？答：由n=(U-IR)/Ce©可知，转速n和U、I有关，并且可控量只有这两个，我们大家可以通过调节这两个量来改变转速。即通过人为改变电动机的机械特性而使电动机与负载两条特性的交点随之改变，进而达到调速的目的。三.实验项目1.工作特性和机械特性保持U=UN和If=IfN不变，测取n=f(Ia)及n=f(T2)。2.调速特性(1)改变电枢电压调速保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f(Ua)。(2)改变励磁电流调速保持U=UN，T2=常数，R1=0，测取n=f(If)。(3)观察能耗制动过程四．实验设备及仪器1．MEL-I系列电机教学实验台的主控制屏。2•电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量(MEL-13)、编码器、转速3．可调直流稳压电源(含直流电压、电流、毫安表)图1-6直流并励电动机接线•直流电压、毫安、安培表(MEL-06)5.直流并励电动机。6•波形测试及开关板(MEL-05。7.三相可调电阻900Q(MEL-03o五.实验方法U:可调直流稳压电源R、R:电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于MEL-0SmAA、V:直流毫安、电流、电压表(MEL-06)G:涡流测功机Is：涡流测功机励磁电流调节，位于MEL-13(2)测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2,共取数据7-8组填入表1-8中实验数据Ia(A)1.100.950.800.700.60n(r/min)31623T2(N.m)1.181.050.910.810.71计P2(W)198.24177.17154.60138.04120.99P1(W)258.46225.46192.46170.46148.461.并励电动机的工作特性和机械特性。(1)实验线△n(%)0.000.441.121.431.43表1-8U=UN=220Vf=fN=0.0748AKa=Q2.调速特性(1)改变电枢端电压的调速表1-9f=lfN=0.0748A,T2=0.60N.mUa(V)173170161n(r/min)85Ia(A)0.50.5470.5410.5570.5670.5630.50.561(2)改变励磁电流的调速表1-10U=UN=220V，T2=0.60N.mN1415:------------------7------1616:16仃19(r/min)0If(A)1080.72.67.63.59.38.47.0.55076616Ia(A)0.50.5：0.60.6：0.60.6：0.6：0.37⑶能耗制动按图1一7接线Ui:可调直流稳压电源Ri、Rf:直流电机电枢调节电阻和磁场调节电阻(MEL-09)RL:采用MEL-03中两只900Q电阻并联。S:双刀双掷开关(MEL-05六.注意事项1.直流电动机起动前，测功机加载旋钮调至零•实验做完也要将测功机负载钮调到零，否则电机起动时，测功机会受到冲击。2.负载转矩表和转速表调零.如有零误差，在实验过程中要除去零误差。3.为安全起动，将电枢回路电阻调至最大，励磁回路电阻调至最小。4.转矩表反应速度缓慢，在实验过程中调节负载要慢。5.实验过程中按照实验要求，随时调节电阻，使有关的物理量保持常量，保证实验数据的正确性。七.实验数据及分析1.由表1-8计算出P2和n,并绘出n、T2、n=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲线的单位为N-m转速n的单位为r/min。电动机输入功率：Pi=UI电动机效率图1-7直流并励电动机能耗制动接线%Pi电动机输入电流：I=Ia+IfN由工作特性求出转速变化率：△n=竺21x100%nN解：对第一组数据，有：P2=0.105x1600X1.18=198.24wI=Ia+IfN=1.1+0.0748A=1.1748AP1=220x1.1748=258.46wn=P2/P1X100%=198.24/258.46=77%△n=(1600-1600)/1600x100%=0.00%同理可得其他数据，见表1-8。转速n的特性曲线的特性曲线如下: n =f(l a)的特性曲线) 的特性曲线如下： 并励电动机调速特性曲线 n=f(Ua) 如下： 并励电动机调速特性曲线 n=f(I f) 如下： 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。 解：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 的优缺点为： 调压调速是在基速以下调节转速的方法，电压越小，转速越小。调压 调速的优点：(1) 可实现无级调速；(2)相对稳定性较好；(3)调速范围 较宽，D可达10-20 ; (4)调速经济性 较好。调压调速的缺点：需要一套可 控的直流电源。 弱磁调速是在基速以上调节转速的方法，励磁电流减小，磁通变小， 转速升高。弱 磁调速的优点： ( 1)控制方便，能量损耗小； (2)可实现无 级调速。弱磁调速的缺点：由于 受电动机机械强度和换向火花的限制，转 速不能太高，调速范围窄，一般要与调压调速配 合使用。 3. 能耗制动时间与制动电阻 R的阻值有啥关系？为什么？该制动方 法有什么缺 点？ 能耗制动时间与制动电阻 R的阻值的大小有关，制动电阻越大，制动 过程的时间越 长；反之制动时间越短。这是因为在能耗制动过程中，制动 时间主要根据TMn, TMn 与制 动电阻成正比，所以制动电阻越大，制动过程 的时间越长。采用能耗制动方法停车的缺点 在于在制动过程中，随着转速 的下降，制动转矩随着减小，制动效果变差。 八．问题讨论 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？ 答：根据并励电动机的速率特性公式，若忽略电枢反应 ，当电枢回路 电流增加时，转 速下降；若考虑电枢反应的去磁效应，磁通下降可能会导致 转速的上升，即出现上翘现象。 这样的变化与电枢回路电流增大引起的转 速降相抵消，对电动机的影响是使电动机的转速 变化很小。 2. 当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为何会 引起电动机转 速降低？ 答：由直流电动机机械特性的表达式可知，转速与电枢电压成正比、 与磁通量成反比， 所以降低电压时转速下降。 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？ 答：由于磁通与励磁电流在额定磁通以下时基本成正比，所以励磁电 流减小时，主磁 通也随着减小。由机械特性的表达式可知，当磁通减小时， 转速升高。 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 速”？为什么？ 答：不一定。这是因为当电动机负载较轻时，电动机的转速将迅速上 升，造成“飞车”； 但若电动机的负载为重载时，则电动机的电磁转矩将小 于负载转矩，使电动机转速减小， 但电枢电流将飞速增大，超过电动机允 许的最大电流值，烧毁电枢绕组。 九、实验体会 通过这次实验，我们基本掌握了用实验的方法测取直流并励电动机的 工作特性和机械 特性，知道直流电动机的调速原理并掌握了直流并励电动 机的调速方法。使我们更进一步 认识了直流电动机。 实验三 三相变压器 一、实验目的 1．通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。 2．通过 负载实验，测取三相变压器的运行特性。 二、预习要点 1．如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布 置仪 表。 答：在一个三相系统中 , 任何一相都能成为另一相的参考点 （ 或基准 点）。丫型 接法通常选择中性点作为参考点，即便是三相三线制也将中性点 作为参考点。丫型接法的 好处是每一相的电压、电流和功率都可以独立测 量。如果将三相中的某一相作为参考点， 就可以用两只瓦特计测量整个三 相系统的功率。 空载实验：低压侧接电源，功率表、电流表，高压侧开路。 短路实验：高压侧接电源、 功率表、电流表，低压侧短路。 2．三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？ 答：不对称。根据磁势与励 磁电流的关系式、磁通与磁阻的关系式可 知：当外施三相对称电压时，三相空载电流不相 等，中间相B 相较小,A相和 C相较大.B 相磁路较短一 B 相磁阻较小一空载运行时,建立 同样大小的主 磁通所需的电流就小 . 3．如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。 答：空载实验测铁耗，短路实验测铜耗。 4．变压器空载和短路实验应注意些什么问题？电源应加在哪一方较合 适？ 答：空载实验：空载实验要加到标称电压，当高压侧的额定电压较高 时，为了方便于 试验和安全起见，通常在低压侧进行实验，而高压侧开路。 短路试验 : 由于短路试验时电流比较大， 而外加电压却很低，一般电力变 压器为标称电压的 4%-10%为此为便于测量，一般在高压侧试验，低 压侧短路。 三、 实验项目 1. 测定变比 2. 空载实验：测取空载特性 U=f(l o) , Po=f(U o), cos O=f(U°)。 3. 短路实验：测取短路特性 U=f(l K) , R=f( K) , cos K=f( K)。 4. 纯电阻负载实验：保持 U=UN, cos 2=1 的条件下，测取U2=f(l 2) 四、 实验设备及仪器 1. ME— 1 电机教学实验台主控制屏(含指针式交流电压表、交流电 流表) 2. 功率及功率因数表(MEL-20 3. 三相心式变压器(MEL-02 4. 三相可调电阻 900Q( MEL-03 5. 波形测试及开关板(MEL-05 6. 三相可调电抗(MEL-08 五、实验方法 图2-4 三相变压器变比实验接线图 主控 制屏 交流 电源 输出 X I X V 表2-6 U（ V） KUV U（ V） KVW U（ V） KWI K=1/3 (KUV
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