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1、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，们n ,T分别随P2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，从而达到调速的目 的。三. 实验项目1. 工作特性和机械特性
2、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 表。3可调直流稳压电源(含直流电压、电流、毫安表).专业.专注.4 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
3、可调电阻900Q(MEL-03)。五实验方法1 并励电动机的工作特性和机械特性。(1)实验线路如图1-6所示Ui（Vi）图1-6直流并励电动机接线图U1 :可调直流稳压电 源R、Rf :电枢调节电 阻和磁场调节电阻， 位于 MEL-09。mA、A、V2 :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图1-7直流并励电动机能耗制动接线图表 1-8u = Un = 220VW = 0. 0 748A K广 Q实 验 数 据la (A)1.100.950.800.7
4、00.600.500.400.30n (r/min)16001607161816231623164016551669T2 (N.m)1.181.050.910.810.710.610.500.39计 算 数 据P2 (w)198.24177.17154.60138.04120.99105.0486.8968.34P (w)258.46225.46192.46170.46148.46126.46104.4682.46n(%)76.778.680.381.081.583.183.282.9n (%)0.000.441.121.431.432.503.434.312调速特性(1)改变电枢端电压的调速
5、表 1-9 , If=I疟 0.0748 , A,T2=0.6,0 N.mU(v)216205ffN-q1961862:177173170161an (r/min)16321538147513861313128612561185la (A)0.550.5470.5410.5570.5670.5630.570.561N (r/min)14501546161516501690N1739a 217851950If (A)100.580.572.067.763.659.638.147.6la (A)0.5520.5950.6050.6300.6440.6650.6720.737(2)改变励磁电流的调速
6、表 1-10, U=U n=220V，T2= , 0.60N.m(3)能耗制动按图1一 7接线U1 :可调直流稳压电源 R、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
7、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。电动机输出功率P2=0.105nT2式中输出转矩T2的单位为N-m，转速n的单位为r/min。电动机输入功率：P1=UI电动机效率n =p x100%P电动机输入电流：I = Ia +、由工作特性求出转速变化率： n=匕-n x100%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/ P1x
8、100%=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的特性曲线如下：转矩T2的特性曲线如下：Go)In=f(ia)的特性曲线如下：n=f(T2)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(If)如下：2.绘出并励电动机调速特性曲线n=f（Ua）和n=f（If）。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
9、。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RL的阻值有什么关系？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
10、能耗制动过程中，制动 时间主要取决于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(Ia)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，磁通下降可能引起转 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
11、载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会 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
12、 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，任何一相都可以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
13、三线制也将中性点 作为参考点。Y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tB相磁阻较小f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
14、铜耗。4变压器空载和短路实验应注意哪些问题？电源应加在哪一方较合 适？答：空载实验：空载实验要加到额定电压，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较大，而外加电压却很低，一般电力变压器为额定电压的4%10%，为此为了便于测量，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 U0=f(I0)，P0=f(U0)，cos 0=f(U0)。3 短路实验：测取短路特性U =f(I ) , P =f(I )，cos =f(I )。KKKKKK4 纯电阻负载实验：保持U=U1N，cos 2=1的条件下，测取U2=f(I2)。四、实验设备及仪器1 MEL-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(M
