THEAMC-1型电力电子·电机·电力拖动及电气控制实验装置
Tianhuang
Teaching Apparatus
天煌教仪
电力电子、电机实验系列
THEAMC-1型
电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置
实验指导书
天 煌 教 仪
浙江天煌科技实业有限公司
目 录
THEAMC-1 型电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置受试电机铭牌数据一览表…………3 THEAMC-1 型电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置操作说明……………………………4 MEC31直流电枢电源操作说明……………………………………………………………………………7 MEC24单三相智能型功率、功率因数表使用说明………………………………………………………8 第一章 实验的基本要求和安全操作规程 ……………………………………………………………12 1-1实验的基本要求
1-2实验的安全操作规程
第二章 直流电机……………………………………………………………………………………15 2-1直流电动机的认识(直流电机的认识与相关仪器、测量仪表的选择与使用方法) 2-2测定直流他励电动机的工作特性和机械特性
2-3测定直流他励电动机的调速特性
2-4测定直流他励电动机转动惯量
2-5测定直流并励电动机的特性
2-6测定直流他励发电机特性
2-7测定直流并励发电机特性
2-8测定直流复励发电机的工作特性和机械特性
章 异步电机……………………………………………………………………………………44 第三
3-1交流电动机认识(交流电机的认识与相关仪器、测量仪表的选择与使用方法) 3-2测定三相鼠笼式异步电动机的参数和工作特性
3-3测定三相绕线式异步电动机的机械特性
3-4三相异步电动机的起动与调速
3-5三相异步电机M-S曲线的测绘
3-6三相鼠笼异步电动机的不对称运行
3-7三相鼠笼异步电动机的温升
3-8测定三相鼠笼式异步电动机转子转动惯量
第四章 变压器………………………………………………………………………………………80 4-1用多种方法测定变压器的同名端
4-2单相变压器运行特性的研究
4-3单相变压器并联运行
4-4三相变压器的运行特性研究
4-5三相变压器联接组的识别与不对称短路的研究
4-6三相变压器的并联运行
第五章 同步电机……………………………………………………………………………………115 5-1三相同步发电机的运行特性
5-2三相同步发电机的并网运行
5-3三相同步电动机工作特性
第六章 控制电机……………………………………………………………………………………132 6-1永磁式直流测速发电机
6-2步进电动机认识
6-3步进电动机实验
1
6-4力矩式自整角机
6-5控制式自整角机
第七章 继电接触控制与电力拖动(电气控制)…………………………………………………148
7-1电气识图训练
7-2三相异步电动机点动和自锁的控制线路
7-3三相异步电动机正反转的控制线路
7-4手动控制三相异步电动机Y-?降压起动的控制线路 7-5手动控制三相异步电动机串电阻法降压起动的控制线路 7-6自动控制三相异步电动机Y-?法降压起动的控制线路 7-7自动控制三相异步电动机串电阻法降压起动的控制线路 7-8自动控制三相异步电动机起动补偿器法降压起动的控制线路 7-9三相绕线式异步电动机起动的控制线路
7-10日光灯控制线路
第八章 电力电子技术实验…………………………………………………………………………171
8-1三相半波可控整流电路实验
8-2三相桥式半控整流电路实验
8-3三相桥式全控整流电路实验
8-4单相交流调压电路实验
8-5单相交流调功电路实验
-6三相交流调压电路实验 8
第九章 典型电力电子器件线路实验………………………………………………………………183
9-1半桥型开关稳压电源的性能研究
9-2直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)
2
THEAMC-1型电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置受试电机铭牌擞据一览表 序绝缘等(W) U(V) I(A) n(r/min) U(V) I(A) 备注 编号 名称 PNNNNfNfN级 号
1 MEC11 单相变压器 77/77 220/55 0.35/1.4 2 MEC12 三相芯式变压器 150/150 220//55 0.4/1.6 Y/Y
3 DJ15-2 直流复励电动机 80 220 0.6 1100 220 ，0.16 E
4 DJ15 直流并励电动机 185 220 1.2 1600 220 ，0.16 E
5 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 100 220(?) 0.5 1420 E
6 DJ17 三相线绕式异步电动机 120 220(Y) 0.6 1380 E
三相同步发电机 170 220(Y) 0.45 1500 14 1.2 E 7 DJ18 三相同步电动机 90 220(Y) 0.35 1500 10 0.8 E 8 DJ23 校正直流测功机 355 220 2.2 1500 220 ，0.16 E
9
3
THEAMC-1型电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置操作说明 一、实验装置结构
实验装置由实验台及实验组件两大部分构成，其中实验台由电源控制屏(MEC01)、实验台架、实验桌构成，这三者在出厂时已安装在一起为一整体，实验组件根据用户选定的配置而定。结构图下:
煌天天煌 教仪
KN32
THEAMC-1型电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置结构图 二、实验台的使用操作
1、MEC01电源控制屏为实验提供:
(1)电源总开关(漏电保护器);
(2)固定的三相380V及单相220V交流电源，可调的三相0,450V及单相0,250V的交流电源(隔离电源); (3)直流电机实验所需的220V、0.5A励磁电源;
(4)三相电网电压与三相调节输出电压监测仪表(指针式交流电压表，量程0,450V，2.5级)，通过波段开关切换分别指示三相电压，通过三刀双掷开关切换指示电网电压或交流调节输出电压，
(5)3只10A带灯保险丝座，1只1.5A保险丝座，1只清除报警的复位按钮，多只工作指示及报警指示灯。 (6)1只220V三芯双联暗插座及1只380V三相四极插座，1只“MCE31直流电枢电源及开关组件”10芯专用插座，
(7)一组三相电流互感器三只。
(8)示波器支架设在电源箱的顶部，方便用户放置示波器。
(9)人生安全保护体系及仪器仪表保护体系
2、实验台架:实验台架为实验提供一个可随意扩展(不改变原有结构)的实验平台，结构成“曰”状(上中下有三条带深槽的安装条)，实验台架上可安装任意实验组件。
3、MEC02实验桌:实验桌为实验提供一个宽敞开放的操作空间，两只抽屉用于放置实验资料、实验工具等，下方有一宽大的柜体，可用于放置实验组件。
4、MEC01电源控制屏的启动步骤
(1)将三刀双掷开关开关置于“三相电网”一侧，直流励磁电源置于“关”一侧，将左下侧的三相调压器旋钮
4
逆时针旋到底。
(2)插好三相四芯电缆线插头，接通三相380V、50Hz的交流电源(注意:所接的三相电源中必须有中线，否则无法进行下一步操作)。
(3)先插上MEC31电枢电源及开关组件的10芯插座，再合上电源总开关(漏电保护器)，红色“停止”按钮指示灯亮，此时左侧的三相双联暗插座、三相四极插座分别有220V及380V的交流电压输出，必要时三相四极插座可插上另一实验装置的电源插头，但要注意，连同本装置在内，一般只允许并插同样规格的实验装置数为2,3台。
(4)拔动“波段开关”分别检查三相电网线电压是否均为正常，正常后方可进行下一步操作，否则停电检查故障。
(5)按下“启动”按钮，红色“停止”指示灯灭，绿色“启动”指示灯亮，同时可听到屏内交流接触器瞬间吸合声，“三相可调输出”端的三只发光二极管亮，电源控制屏启动完毕。
5、MEC01三相交流调压输出电源的电压调节
(1)将三刀双掷开关开关置于“三相调压”一侧，监测仪表指针回到零状态，先按“MEC01电源控制屏的启动步骤”启动控制屏。
(2)按顺时针方向缓缓旋动三相自耦调压器的调节旋钮(即向控制屏左侧标志牌上“大”的一侧旋动)，监测仪表指针随之偏转(精确测量应选用MCE23交流电压表组件)，指示三相可调输出电压，使用完毕，将调节旋钮逆时针方向旋到底，即电压调回到零位，可调节出0,450V的线电压及0,250V相电压，根据实验要求可调至任意所需电压。
(3)三相交流调压输出端设有过流、短路保护技术，当输出电流大于设定值(3.5A左右)或发生线路错接短
，“报警”指示灯亮，按下“复位”按钮，减小负载或纠正错接线路路时，即能切断电源输出，发出报警鸣器声
后方可重新启动使用，不复位的情况下不能启动。
6、直流励磁电源使用
直流电源是由交流电源变换而来，开启“直流励磁电源”，必须先完成开启交流电源，先按“MEC01电源控制屏的启动步骤”启动控制屏，将左下方励磁电源开关置于“开”一侧，此时励磁电源“工作”指示灯亮，说明励磁电源正常，电压值约为220V(直流“励磁电源”输出的电压往往高于220V，此属正常现象，因为电网线电压都会比额定电压380V高出10,20多伏，所以励电压输出随之升高，但不会影响使用及实验强度)，熔丝额定电流为0.5A。
7、实验操作注意
(1)合上电源总开关后，检查“停止”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。
(2)按下“启动”按钮，“启动”按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。实验项目所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从三相四线制插孔中取得。输出线电压为0,450V(可调)并由控制屏上方的监测仪表指示。
(3)实验中如果需要改接线路，必须按下“停止”按钮以切断交流电源，保证实验操作安全。实验完毕，还需按下“停止”，并将控制屏左下侧的调压器旋钮逆时针施到底，将“直流磁励电源”开关拨回到“关”位置。 (4)在做直流电动机实验时，要注意开机时须先开“励磁电源”后开“电枢电源”;在关机时，则要先关“电枢电源”而后关“励磁电源”的次序。
(5)电路上“励磁电源”与“电枢电源”与“三相交流调压电源”各自可独立使用。
5
THEAMC-1电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置的维护
1、实验装置应放置平稳，平时应注意清洁，不用时最好加盖保护膜、塑料布或防尘罩等。
2、使用前应检查装置的输入电源线是否完好，屏上开关是否置于“关”位置，调压器是否在“零”位。
3、使用中，对各旋钮、开关进行调节、切换时动作要轻，切忌用力过度，以防旋钮、开关等损坏。
4、如有源组件不工作时，应关闭该组件电源，若不用时应把其外拖电源线盘绕起来。
5、更换组件前，应关闭MEC01电源控制屏电源，组件挂入时动作要轻，防止强烈碰撞，切忌带电插拔组件的电源插头。
6、不用的组件应分类整齐地放置在MEC02实验桌的大柜里或挂入到实验台架上，不要挤压或碰撞。
7、实验过程中切忌带电插、拔导线，如需更换导线请先停机(车)或断开MEC01控制屏的电源总开关的情况下进行。
8、对于专用的插线、导线，实验完后注意放置好，保管好，不要随意放置，以免损坏或丢失。
9、实验室搬迁或移动实验设备位置时，要注意安全，不要过力碰撞，以免损坏设备外观。
6
MEC31直流电枢电源操作说明
1、先断开MEC01电源控制屏的总开关(漏电保护器)，将MEC31的10芯电源线插到MEC01电源控制屏右侧的10芯插座上，注意，插线时要保证总开关处于关断的状态。
2、将电枢电源“电压调节”旋钮逆时针调到底及电源开关置于“关”一侧，按“MEC01电源控制屏的启动步骤”启动控制屏，将电枢电源开关置于“开”一侧，顺时针调节“电压调节”旋钮，电枢电源输出电压慢慢升高，可获得0~240V、3A连续可调的直流电压输出，由上方的一只电压表指示输出电压值。
3、电枢电源设有过压、过流保护电路，?当输出电压高于设定值时，MEC01电源控制屏会自跳闸切断电源输出，并发出报警鸣器声，“报警”指示灯亮，此时必须先将电枢电源的“电压调节”旋钮逆时针旋转到底，后按下“复位”按钮，要再次启用时，需重复步骤“2”;? 当输出负载电流高于设定值时或经路错接短路时，MEC01电源控制屏会自跳闸切断电源输出，并发出报警鸣器声，“报警”指示灯亮，此时必须将负载电流减小或纠正错接线路，将电枢电源的“电压调节”旋钮逆时针旋转到底，后按下“复位”按钮，要再次启用时，需重复步骤“2”。
4、电枢电源开启时应保证“电压调节”旋钮已逆时针调到底(即电压为0)，在“电压调节”旋钮未逆时针打到底时，不要开启电枢电源，否则会因检测电路受到过高的启动电压而发生误报警。
7
MEC24单三相智能型功率、功率因数表使用说明
1、键盘各功能键介绍:
(1)“复位”键:用于任何功能、操作状态及由于外部干忧等原因引起死机恢复到功率测量状态。 (2)“确认”键:用于确认当前的功能状态。
(3)“数据”键:用于设置所需输入的数据，暂不用。
(4)“数位”键:用于移动数据的数位，暂不用。
(5)“功能”键:用于选择所需功能。
2、面板组成:由两个单相功率表P1、P2(同时可测量功率因数)和总功率表P组成。单相功率表P1、P2功能完全相同，可各自单独使用，总功率P=P1+P2，自动求和。
MEC24面板结构图
3、测量线路:分为单瓦表法和双瓦特表法两种，单瓦特表法主要用于单相电路的功率测量，如单相变压器和单相电动机，但也可以用于三相电路的功率测量(但不能直接显示三相功率，需要换算);双瓦特表法主要用于三相电路的功率测量，如三相变压器和三相电机。
(1)用单瓦特表法测单相电路的功率，测量线路接线如图1所示。
P1COS1/φ
I单
相VU负
载
图1 单瓦特表测量单相电路功率接线图
8
(2)用单瓦特表法测三相电路的功率，测量线路接线如图2所示，如图2所测三相电动机总功率为P=3?P1。
P1COS1/φ
I
V
图2 单瓦特表测量三相电路功率接线图
(3)用双瓦特表法测三相电路的功率，测量线路接线如图3所示，如图3所测三相电动机总功率为P=P1+ P2，P表自动显示。
A
B
C
图3 双瓦特表测量三相电路功率接线图
4、使用方法:将电源开关置“开”一侧，三个显示器均显示000.0，※表示同名端，连线时应连在同一点上，否则功率表会出现“—”号。作双瓦表特使用时，由于三相负载的相位变化的关系，有一功率表显示为负值，这是正常的，P=P1+P2。
(1)用单瓦特表法测单相电路的功率:按“图1单瓦特表测量单相电路功率接线图”接线，选择P1或P2任一只功率表测量单相电路功率，将功率、功率因数表的“I”端和“U”端分别串入和并入被测的单相电路中，“I”端的※和“U”端的※表示同向，接线时要接同一方向，通过不同操作可实现以下功能:
? 在功率表显示为000.0、任意状态下按下“复位”键或按“功能”键至显示器显示“P”时按下“确认”键，都可进入到功率测量状态，只须将功率、功率因数表正确接入电路中，无须任何操作，显示器均显示被测电路的当前功率。
? 按下“功能”键至显示器显示“COS”，按下“确认”键，便进入功率因数的测试，显示器显示被测负载当前的功率因数及负载性质(感性L，容性C，纯阻性1)，如:L0.68表示感性负载，功率因数为0.68。
? 按下“功能”键至显示器显示“F”，按下“确认”键，便进入频率测量中，显示器显示被测交流电路的当前频率，测量范围为1.00,99.00HZ。
? 按下“功能”键至显示器显示“SAUE”，进入存储功能，此时按下“确认”键，显示器显示1(表示第一组数据已经存储好)，存储完后按下“复位”健，恢复到功率测量状态。重复上述操作，可逐次存储15组数据，
9
显示器将顺序显示2、3„„E、F。
? 按下“功能”键至显示器显示“DISP”，进入所存数据的查询功能，此时按下“确认”键，显示器显示最后存储的那一组的数据组别(序号)、负载性质及功率因数，第一位表示数据的组别，第二位表示负载的性质，后三位为功率因数的数值(例如:显示的是9L0.68，9表示第九组、L表示感性负载、功率因数为0.68)，再按“确认”键，显示最后一组的功率值;再按“确认”键，显示倒数第二组的数据组别、负载性质及功率因数，再按“确认”键，显示倒数第二组的功率值„„。重复上述操作，可逐次查询所存储的数据，显示器将顺序显示F、E„„2、1。
(2)用单瓦特表法测三相电路的功率:按“图2单瓦特表测量单相电路功率接线图”接线，选择P1或P2任一只功率表测量单相电路功率，将功率、功率因数表的“I”端和“U”端分别串入和并入被测的单相电路中，“I”端的※和“U”端的※表示同向，接线时要接同一方向，具体操作同(1)。
(3)用双瓦特表法测三相电路的功率:按“图3双瓦特表测量三相电路功率接线图”接线，将P1、P2功率、功率因数表的“I”端和“U”端分别串入和并入被测的三相负载电路中，“I”端的※和“U”端的※表示同向，接线时要接同一方向，具体操作同(1)，P可直接将P1+P2的值求和显示出来;注:三相负载时功率因数不可直接测，需计算，COSυ=P/1.732UI。
? 注意事项:
? 禁止在“I”端输入电压，否则可能损坏仪表的电流线圈。不使用时请关断挂件的电源( 电源开关置“关”一侧)。
? 在测量过程中，外来信号难免要干扰本仪表的运行，或出现显示不正常或死机，请按“复位”键后再重新进入所需功能状态。
“SAUE”应在测量状态使用，必须存储了一组数据才能使用“DISP”。 ?
10
图4校正直流测功机I-T曲线图 F2
11
第一章 实验的基本要求和安全操作规程
1-1实验的基本要求
电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验项目的目的在于培养学生掌握操作和测试、试验方法。培养学生能根据任务目标、任务内容及实验设备来拟定实验项目线路，选择完成实验项目所需的仪器、仪表，掌握项目实验方法，确定项目实验过程，测取和记录项目所需数据及结果，得出必要结论，从而完成实验项目(任务)的
实验报告
化学实验报告单总流体力学实验报告观察种子结构实验报告观察种子结构实验报告单观察种子的结构实验报告单
。学生在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好项目任务的实验。现按实验过程对学生提出下列基本要求。
一、实验前的准备
实验前应复习教科书有关章节，复习相关知识，仔细阅读实验指导书，了解实验项目、任务目标、实验设备、实验过程，熟知实验过程的方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。
实验前应写好预习报告，经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始做实验。
认真作好实验训的准备工作，对于培养学生独立操作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。 二、实验的过程
1、建立小组，合理分工
每次的实验项目都以小组为单位进行，每组由2,3人组成，实验过程中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。
2、选择组件和仪表
实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌数据和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。
3、按图接线
根据实验项目线路图及所选组件、仪表，按图接线，线路力求简单明了，一般按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路，为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线。
4、起动电机，观察仪表
在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定
规范
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
起动电机，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障;如果一切正常，即可正式开始实验。
5、测取数据
预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数，正式实验时,根据实验过程的步骤及要求逐次测取数据。
6、认真负责，实验有始有终
实验完毕，须将数据交指导教师审阅，经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。
三、实验报告
实验报告是根据实验过程中实测数据和在实验过程中观察和发现的问题，经过自己分析理解或总结后写出的心得体会。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。
训验报告包括以下内容:
1、实验项目名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温?。
2、列出实验的任务目标。
3、实验过程中所用工具、组件的名称及编号，电机铭牌数据(P、U、I、n)等。 NNNN
12
4、绘制实验项目的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。
5、数据的整理和计算。
6、记录实验的过程、现象和数据据结果，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。
7、实验小结、体会与建议。
8、每次实验每人独立完成一份实验报告，按时送交指导教师批阅，指导教师应对实验项目的考核内容点进行分项目评分，得出学生在该实验项目的成绩，保留存档。
13
1-2 实验的安全操作规程
为了按时完成电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验项目，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程:
1、实验时，人体不可接触带电线路。
2、为了提高学生的安全用电常识，任何接线和拆线都必须在切断主电源下进行。
3、为了提高实验过程中的效率，学生独立完成接线或改接线路后，应仔细再次核对线路，经指导教师检查和允许，并使组内其他同学引起注意后方可接通电源。
4、如果在实验过程中发生过流、漏电、过压告警，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，确定无误后方能继续进行实验。
5、实验过程中注意所接仪表的量程(直流电机的励磁回路应串毫安表，电枢回路应串安培表)，选择正确的量程或合适的负载完成实验，以免损坏仪表、电源或负载。
6、电源控制屏及各组件的保险丝规格和型号是经我们反复试验后选定的，不得私自改变其规格和型号，更不得将大电流的保险丝安装到小电流的设备上，否则会严重损坏实验设备，甚至无法再修复。
7、他励电动机起动时，必须先按通励磁电源，再按通电枢电源，停机时，必须先关断电枢电源，再关断励磁电源。
8、直流电动机在起动时，要将励磁回路串联的电阻R调零最小值，电枢串联的电阻R调至最大值或电枢电f11源输出电压调到零。
9、直流发电机运行前，要将励磁回路串联的电阻R调零最大值，电枢串联的负载电阻R调到最大值。 f12
10、增大发电机负载时(即减小负载电阻 R的时)，先将其串联部分调到最小后用导线短接，再调节用并联2
部分;减小发电机负载时(即增大负载电阻 R的时)，先将其再调节用并联部分调到最大后，拆除短接线，再调2
节串联部分。
11、单异步电机起动时，特别是带有一定的负责起动时，起动电流较大，应关断电源控制屏内的过流保护开关，待起动后再将过流保护开关闭合;三相异步电机在实验过程中最好采用降压起动。
12、不允许完全或局部地拆卸各功能组件，禁止用手或其它物品敲打或直接撞击各功能组件。
13、不应将不配套电机与本公司的编码器联轴进行使用，请使用本公司生产的配套电机。
14、将驱动设备(电机)与旋转编码器进行同轴联接进，应采用柔性联接(橡皮圈)，请勿将驱动设备与旋转编码器挤压过紧，否则会引起误差、降低使用寿命等。
15、为了安全起见，实验设备的总电源接通应由实验指导人员来控制，其他人员不得自行合闸。
14
第二章 直流电机实验
2-1 直流电动机的认识
(直流电机的认识与相关仪器、测量仪表的选择与使用方法)
一、实验目的
1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。
2、认识在直流电机实验过程中所用到的电机、电源、仪表、变阻器等组件及使用方法。
3、了解电动机转矩、转速测量设备和使用的方法，了解电动机的测功系统的组成。
4、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速方法。
5、掌握测取电机绕组的直流电阻的方法。
二、预习要点
1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时,励磁电源和电枢电源开启的前后顺序,停机时，励磁电源和电枢电源关闭的前后顺序,
3、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果?
4、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?
5、直流电动机调速及改变转向的方法。
三、实验项目
1、了解实验装置中的电枢电源、励磁电源、校正直流测功机、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。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序
1、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 导轨、测速发电机及转速表 1件
4 DJ15 直流并励电动机 1台
5 DJ23 校正直流测功机 1台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2件
7 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
8 MEC41 可调电阻器(一) 1件
9 MEC42 可调电阻器(二) 1件
10 MEC43 可调电阻器(三) 1件
2、控制屏上挂件排列顺序
15
MEC21 、MEC21、MEC31、MEC41、MEC42、MEC43
五、实验说明及操作步骤
1、认识记录直流电动机及相关仪器、测量仪表的选择与使用
(1)由指导人员介绍THEAMC-1型电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置结构、各功能面板布置及使用方法，演示和讲解实验的基本要求和实验安全操作规程。
(2)根据给出的实验设备，先检测并记录它们的规格、量程和额定值。
? 直流励磁电源U= V; f
? 直流电枢电源U=0, V; a
? 直流他励电动机励磁回路调节电阻R= 0, Ω; f1
? 直流他励电动机电枢回路调节电阻R= 0, Ω; f1
? 转速表量程:n=0, r/min、转矩表量程T= 0, N?m; 2
?直流电压表(可选择)测量范围:0, V, V, V, V;
?直流毫安表(可选择)测量范围:0, mA, mA, Ma;
?直流安培表测量范围:0, A;
?直流他励电动机额定数据:P= W、U= V、I= V、n= r/min、U= V。直接测量电NNNNfN动机的励磁绕组阻值R? Ω、电枢绕组阻值R? Ω。 fa
(3)根据“图2-1直流他励直流电动机接线图”认识相关实验设备的使用要求。
?直流电源的选择
直流电动机或直流发电机的励磁绕组阻值大，工作的电流小，电源选用励磁电源(220V/0.5A);
,240V/3A)。 直流电动机或直流发电机的电枢绕组阻值小，工作的电流大，电源选用电枢电源(0
?电压量程的选择
如测量电动机或发电机两端的电压，电压量程应先选用最大的或者根据计算后得出电压值选择合适的量程，如测量电压约为200V，先选用直流电压表为1000V量程档，测量时小于200V，则再选择200V档，以此类推。
?电流量程的选择
因为直流电动或直流发电机的电枢电流大，选用5A量程的直流安培表;励磁电流小，选用200mA或2000mA量程的直流毫安表。
?变阻器的选择
变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。一般的:电枢回路流的过电流大，一般选用1.3A的90Ω与90Ω串联电阻;磁场回路流过的电流小，一般选用0.41A的900Ω与900Ω串联电阻;直流测功机的负载电阻流过电流是变化的，流过的电流由小至大，根据不同电动机的额定值要求，一般选用0.41A的900Ω与900Ω串联再串上0.41A的900Ω与900Ω并联共2250Ω的阻值，或选用0.41A的900Ω与900Ω并联再串上1.3A的90Ω与90Ω串联共630Ω的阻值。
2、直流他励电动机的接线
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图2-1直流他励电动机接线图
按图2-1接线。图中电动机M选用DJ15直流并励电动机(按他励方式接线)，其额定功率P=185W，额定N电压U=220V，额定电流I=I+I=1.2A，额定转速n=1600r/min，额定励磁电流I,0.16A;校正直流测功机NNaf1NfN
MG选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，在此作为直流他励电动机M的
MG及RE之间负载，用于测量M的转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3导轨;将M、用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A3、A4选用MEC21，直流毫安表A1、A2选用MEC21，直流电压表V1、V2选用MEC21;R用MEC42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值作为直流他f1
励电动机M的磁场调节电阻;R选用MEC43的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MG的磁f2
场调节电阻;R选用MEC42的90Ω串联90Ω共180Ω阻值作为直流他励电动机M的起动电阻;R选用MEC4112上的900Ω串联900Ω加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值作为测功机MG的负载电阻，(当负载电流I大于0.4 AF时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接);开关S选用MEC31组件，用于控制负载R的通断。 2
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。 3、用伏安法测取电动机电枢绕组的直流电阻
(1)将图2-1中的电阻R阻值调至最大;直流安培表A3改换成直流毫安表A2并选择200mA量程档;直流1
电压表V1选择20V量程档;电枢电源MEC31的“电压调节”旋钮逆时针打到底，即输出电压为最小，由电源开关控制通断。
(2)经检查无误后接通电枢电源，并调高输出电压，使电枢电流达到200mA(如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行;如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差)，迅速测取电机电枢两端电压U和电流I，将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表2-1中，测试结束后，按图2-1将改换过的直流安培表A3接回原位，A2接回原位。
表2-1 室温 ? 序号 U(V) I(mA) R( 平均)(Ω) Ra(Ω) R(Ω) aaref
1 R= a1
2 R = a2
3 R= a3
表中:
R=U/I，R=U/I，R=U/I; R=(R+ R+ R)/3;a111a222a333 aa1a2a3
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(3)计算基准工作温度时的电枢电阻
由试验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温，按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值:
235，,ref,RRarefa 235，,a
式中R ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。(Ω); aref
R——电枢绕组的实际冷态电阻。(Ω); a
θ——基准工作温度，对于E级绝缘为75 ?; ref
θ——实际冷态时电枢绕组的温度。(?)。 a
4、直流他励电动机的启动与停机步骤
(1)检查按图2-1的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机M的电枢串联起动电阻R、测功机MG的负载电阻R、及磁场调节电阻R调到阻值最大位置，M的12f2磁场调节电阻R调到最小位置，断开开关S，并确认MEC31电枢电源开关处于关闭状态。 f1
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值(用A1、A2表观察)，调节R使I 等于校正值(100mA)并保持不变，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针f2f2
调节“电压调节”旋钮，使M起动。
(3)M起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变M的电枢接线极性。调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，电动机M的启动过程结束。 1
(4)停机，先切断电枢电源使电动机M停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻1
R调到最小值位置，再关闭励磁电源，最后关闭电源总开关，停机结束。 f1
5、改变直流他励电动机的转向
(1)按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动直流他励电动机，观察转向，记录于表2-2中。
(2)按“直流他励电动机的启动与停机步骤”停机，将电枢电源的两端接线对调，启动他励直流电动机，观察转向，记录于表2-2中。
(3)按“直流他励电动机的启动与停机步骤”停机，将励磁电源的两端接线对调，启动他励直流电动机，观察转向，记录于表2-2中。
表2-2
序操作内容 电流方向 转向情况 号
1 接线未作改变
2 电枢电源的两端接线对调
3 励磁电源的两端接线对调 6、改变直流他励电动机的转速
(1)按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动直流他励电动机，调节起动电阻 R阻值，观察电动机转速1变化，记录于表2-3中。
(2)调节磁场调节电阻R阻值，观察电动机转速变化，记录于表2-3中。 f1
表2-3
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序操作内容 电流大小变化情况 转速变化情况 号
增加或减小电枢回路起动电阻R阻11 值
2 增加或减小励磁调节电阻R阻值 f1
7、电动机的输出转矩、输出功率测量
按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动直流他励电动机，合上校正直流测功机MG的负载开关S，调节R 阻值(减小R的阻值，当负载电流I大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)22F
使MG的负载电流I改变，即直流电动机M的输出转矩T 改变，调不同的I值(但不得超过0.86A)，观察F2F
DD03-3转速的变化。可通过I-T曲线图查找校正值I=100mA对应于T=f(I)，对应不同的I可查找对应的T，F2f22FF2通过
公式
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P,0.105nT，得出输出功率。 22
8、停机
先切断电枢电源使电动机M停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到最1f1小值位置，再关闭励磁电源，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
六、注意事项
1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻(磁场调节电阻)R调至最小，先接通励磁电源使励f1
磁电流最大，同时必须将电枢串联起动电阻R调至最大,电枢电源输出电压调到最小(“电压调节”旋钮逆时针到1
底)，然后方可接通电枢电源开关，调节电枢电源输出电压使电动机正常起动，起动后，将起动电阻R调至零使1电机工作在额定电压下。
、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。同时必须将电枢串联的起动电阻R 21调回到最大值，励磁回路串联的电阻(磁场调节电阻)R调回到最小值，给下次起动作好准备。 f1
3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。
4、若要测量电动机的转矩T ，必须将校正直流测功机MG的励磁电流调整到校正值100mA或50mA。 2
七、实验报告
1、说明电动机起动时，起动电阻R和磁场调节电阻R应调到什么位置,为什么, 1f1
2、在电动机带载运行时，增大电枢回路的调节电阻R，电机的转速如何变化,增大励磁回路的调节电阻1
R，转速又如何变化, f1
3、用什么方法可以改变直流电动机的转向,
4、在他励直流电动机启动时，为什么要开励磁电源后开电枢电源,停机时，为什么要断开电枢电源后断开励磁电源后加,
5、为什么要求直流他励电动机磁场回路的接线要牢固,起动时电枢回路必须串联起动变阻器或者必须将电枢电源输出电压调至最小,
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2-2 测定直流他励电动机的工作特性和机械特性 一、任务目标
1、熟悉直流电动机的工作特性和机械特性。
2、掌握测取直流电动机工作特性和机械特性的方法。
二、任务复习
1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1 件
4 DJ15 直流并励电动机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1 台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2 件
7 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1 件
8 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
9 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
10 MEC43 可调电阻器(三) 1 件 四、实验过程
1、直流他励电动机的接线
图2-2 直流他励电动机接线图
按图2-2接线。图中电动机M选用DJ15直流并励电动机(按他励方式接线)，其额定功率P=185W，额定电N压U=220V，额定电流I=I+I=1.2A，额定转速n=1600r/min，额定励磁电流I,0.16A;校正直流测功机MGNNaf1NfN选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，在此作为直流他励电动机M的负载，用于测量M的转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3导轨;将M、MG及RE之间用橡胶联轴
20
器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A3、A4选用MEC21，直流毫安表A1、A2选用MEC21，直流电压表V1、V2选用MEC21;R用MEC42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值作为直流他励电动机M的磁场调f1
节电阻;R选用MEC43的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MG的磁场调节电阻;R选用MEC42f21的90Ω串联90Ω共180Ω阻值作为直流他励电动机M的起动电阻;R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上9002
Ω并联900Ω共2250Ω阻值作为测功机MG的负载电阻，(当负载电流I大于0.4 A时用并联部分，而将串联部F
分阻值调到最小并用导线短接);开关S选用MEC31组件，用于控制负载R的通断。 2
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。 2、测取直流他励电动机的工作特性和机械特性
(1)按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动直流他励电动机。
? 检查按图2-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机M的电枢串联起动电阻R、测功机MG的负载电阻R、及磁场调节电阻R调到阻值最大位置，M的磁场12f2调节电阻R调到最小位置，断开开关S，并确认MEC31电枢电源开关处于关闭状态。 f1
? 开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察MG的励磁电流值(用A2表观察)，调节R使I 等于校正值(100mA)，在以下实验中并保持此时的R位置不变，观察A1电流表有电流显f2f2f2
示，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使M起动。
? M起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变M的电枢接线极性。调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，电动机M的启动过程结束。 1
(2)M起动正常后，将其电枢电源的输出电压调整到220V(用V1表观察)。
(3)保持R位置不变(即I 等于校正值100mA)。 f2f2
4)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，先减小串联部分，当负载电流(22
IF大于0.4A时使用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)、直流他励电动机M的磁场调节电阻R及调整直流他励电动机M的电枢电源电压为220V，使电动机达到额定值:U,U,220V、n,n,1600r/min(用f1NNDD03-3转速表观察)、I,I,1.2A，此时电动机M的励磁电流I即为额定励磁电流I。 Nf1f1N
(5)保持U,U、I=I、I为校正值100 mA不变的条件下，逐次减小直流他励电动机M的负载(操作方法:Nf1f1Nf2
增大R阻值即减小测功机负载电流I，先增大其并联部分阻值，并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接2F
导线拆除，再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开开关S)。在这一过程中测取电动机M的电枢输入电流2
Ia、输出转矩T、输出转速n、输出功率P和校正直流测功机MG的负载电流I【根据不同的I值，可通过I-T22FFF2曲线图查找校正值I=100mA对应于T=f(I)，对应不同的I可查找对应的T2】。共取数据8-10组，记录于表2-4f22FF
中，其中额定点附近要多测几点。
表2-4 I=100 mA U,U, V I=I= mA U, V f2Nf1f1Nf
Ia(A)
测 n(r/min)
量 T(N?m) 2数 P(W) 2据
IF(A)
P1(W)
计算 η(,) 数据
Δn(,)
(6)停机
先切断电枢电源使电动机M停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到最小1f1值位置，再关闭励磁电源，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。 五、注意事项
21
1、每次启动直流他励电动机时，都要按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动;每次停机时，都要先切
断电枢电源，再切断励磁电源。
2、调节直流他励电动机的磁场电阻R时，动作要慢，不然励磁电流I突然变化引起来转速突变，不利于测f1f1试，同时磁场电阻R不宜过小，以防止励磁电流I过小而引起电动机“飞车”。 f1f1
3、调节负载电阻R时，要注意先减小串联部分，当负载电流I大于0.4A时使用并联部分，而将串联部分阻2F值调到最小并用导线短接。
4、实验前注意仪表的种类、量程、极性及其接法是否正确。 六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、由表2-4计算出P和η，并给出n、T、η,f(Ia)及n,f(T)的特性曲线。 222
电动机输出功率: P,0.105nT 22
式中输出转矩T的单位为N.m(由I及I值，从校正曲线T=f(I)查得)，转速n的单位为r/min。 2f2F2F
电动机输入功率: P=UI 1
输入电流: I=Ia+I fN
P2 电动机效率: ,,，100%P 1n,n0N由工作特性求出转速变化率: ,n%,，100%nN 7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、直流电动机的机械特性指的是什么,他励电动机的机械特性n,f(T2)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,
2、本实验项目是否可看作一个简单的电气传动系统，电气传动系统一般由哪几部分组成，试说明本实验项目
中各组成部分在电气传动中代表了什么部分,
3、直流他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,
22
2-3 测定直流他励电动机的调速特性 一、任务目标
1、学会直流电动机三种调速方法的接线和操作使用
2、掌握直流他励电动机的调速方法。
二、任务复习
1、直流电动机的调速原理是什么,各有什么特点,
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1 件
4 DJ15 直流并励电动机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1 台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2 件
7 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1 件
8 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
9 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
10 MEC43 可调电阻器(三) 1 件 四、实验过程
1、直流他励电动机的接线
图2-3 直流他励电动机接线图
按图2-3接线。图中电动机M选用DJ15直流并励电动机(按他励方式接线)，其额定功率P=185W，额定电N压U=220V，额定电流I=I+I=1.2A，额定转速n=1600r/min，额定励磁电流I,0.16A;校正直流测功机MGNNaf1NfN选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，在此作为直流他励电动机M的负载，
23
用于测量M的转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3导轨;将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A3、A4选用MEC21，直流毫安表A1、A2选用MEC21，直流电压表V1、V2选用MEC21;R用MEC42的900Ω阻值，采用分压接法，作为直流他励电动机M的磁场调节f1
电阻;R选用MEC43的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MG的磁场调节电阻;R选用MEC42f21的90Ω串联90Ω共180Ω阻值作为直流他励电动机M的起动电阻;R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上9002
Ω并联900Ω共2250Ω阻值作为测功机MG的负载电阻，(当负载电流I大于0.4A时用并联部分，而将串联部分F
阻值调到最小并用导线短接);开关S选用MEC31组件，用于控制负载R的通断。 2
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。 2、测取他励直流电动机电枢串电阻的调速特性
(1)按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动直流他励电动机(注意R电阻调节的位置)。 f1
? 检查按图2-3的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机M的电枢串联起动电阻R、测功机MG的负载电阻R、及磁场调节电阻R调到阻值最大位置，M的磁场12f2
调节电阻R调到中间位置，断开开关S，并确认MEC31电枢电源开关处于关闭状态。 f1
? 开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察MG的励磁电流值(用A2表观察)，调节R使I 等于校正值(100mA)，在以下实验中并保持此时的R位置不变，观察A1电流表有电流显f2f2f2
示，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使M起动。
? M起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变M的电枢接线极性。调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，电动机M的启动过程结束。 1
(2)M起动正常后，将其电枢电源的输出电压调整到220V(用V1表观察)。
3)保持R位置不变(即I 等于校正值100mA)。 (f2f2
(4)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，先减小串联部分，当负载电流22
I大于0.4A时使用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)、直流他励电动机M的磁场调节电阻F
R及调整直流他励电动机M的电枢电源电压为220V，使电动机达到额定值:U,U,220V、n,n,1600r/min、If1NN,I,1.2A，此时电动机M的励磁电流I即为额定励磁电流I,记录此数值。 Nf1f1N
(5)保持U,U、I=I、I为校正值100 mA不变的条件下，减小直流他励电动机M的负载(操作方法:增Nf1f1Nf2
大R阻值即减小测功机负载电流IF，先增大其并联部分阻值，并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导2
线拆除，再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开开关S),使电动机M的I=0.5I?0.55A，记录下此时电2aaN动机的输出转矩T及测功机MG的I值。 2F
(6)保持此时的T值(即I值)和I,I不变，逐次增加电动机M的电枢串联起动电阻R的阻值，即在降2Ff1f1N1低电动机M电枢两端的电压U(用V1表观察)和调节测功机MG的负载R以保持此时的T值(即I值)不变。a22F从R由零调至最大值，每次测取电动机M的端电压U、转速n和电枢电流Ia，共取数据7-9组，记录于表2-51a
中。测试完毕后不用停机，直接进入到下一个测试。
表2-5
U(V) a
n(r/min)
Ia(A)
3、测取他励直流电动机改变电枢电压的调速特性
(1)参考“测取他励直流电动机电枢串电阻的调速特性”的步骤(2)、(3)、(4)起动电动机，保持U,U、NI=I、I为校正值100 mA不变的条件下，减小直流他励电动机M的负载(操作方法:增大R阻值即减小测功f1f1Nf22机负载电流IF，先增大其并联部分阻值，并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开开关S),使电动机M的I=0.5I?0.55A，记录下此时电动机的输出转矩T及测2aa2功机MG的IF值。
24
(2)保持此时的T值(即I值)和I,I不变，调节“电压调节”旋钮，逐次降低电动机M电枢两端的电2Ff1f1N
压U(用V1表观察)和调节测功机MG的负载R以保持此时的T值(即I值)不变。从R由零调至最大值，每a22F1次测取电动机M的端电压U、转速n和电枢电流Ia，每次测取电动机M的端电压U、转速n和电枢电流Ia，共aa
取数据7-9组，记录于表2-6中。测试完毕后不用停机，直接进入到下一个测试。 表2-6
(V) Ua
n(r/min)
Ia(A)
4、测取他励直流电动机改变励磁的调速特性
(1)参考“测取他励直流电动机电枢串电阻的调速特性”的步骤(2)、(3)起动电动机，磁场调节电阻Rf1调至使电动机M的励磁电流I(用A1表观察)为最大的位置，保持R位置不变(即I 等于校正值100mA)，f1f2f2再调节负载电阻R、电枢电压U，使电动机M的U=U=220V，IaM=0.5I?0.55A，记录下此时电动机M的输出转矩2NN
T及测功机MG的IF值，在此试验过程中保持此时的T值(即IF值)和U=U=220V不变。 22N
(2)保持此时的T值(即IF值)和U=U不变，逐次调节电动机M的磁场调节电阻R使电动机M的励磁电流2Nf1I减小(用A1表观察)，提高电动机M转出转速n(用DD03-3转速表观察)，同时调节测功机MG的负载R和电f12动机M的电枢电压U以保持此时的T值(即IF值)和U值不变。直至电动机M的输出转速n=1.3 n,2080r/min2NN为止，其间测取电动机M的转速n、励磁电流I和电枢电流Ia。共取数据7,9组，记录于表2-7中。 f1
表2-7 I= 100mA U,U, V I = A(T, N?m) f2NF2
n(r/min)
I(mA) f1
Ia(A)
3)停机 (
先切断电枢电源使电动机M停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到最小1f1值位置，再关闭励磁电源，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、注意事项
1、启动前先将磁场调节电阻R调到中间位置。 f1
2、调节过程中，要仔细观察电流表，磁场回路要防止“失磁”情况发生，负载回路要防止电流超过电阻或电动机最大电流，以免造成烧坏仪器。
3、在做“电枢串电阻调速”和“改变励磁调速”测试时，注意电阻要慢慢调节，以防止突变，造成测量不稳定的情况。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、在同一坐标上绘制他励电动机的三种调速特性曲线n,f(Ua)、n,f(If1)、n,f(Ra)，分析在恒转矩负载时三种调速方法的电枢变化规律以及各种调速方法的优缺点
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、直流他励电动机有哪几种调速方法,各有什么特点,电枢回路串电阻调速和改变励磁调速分别属于哪种调
25
速方式,
2、试分析:改变励磁调速的机械特性为什么在固有机械特性上方,改变电枢电压调速的机械特性为什么在固有机械特性下方,
3、当直流电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢电压，为什么会引起电动机转速降低, 4、当直流电动机的负载转矩和电枢电压不变时，减小励磁电流，为什么会引起电动机转速升高,
26
※2-4 测定直流他励电动机转动惯量 一、任务目标
1、掌握转动惯量的计算方法
2、电机的机械损耗的测定
3、用空载减速法测定测试电机的转动惯量
二、任务复习
1、转动惯量的定义
2、电机拖动相关知识
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1件
4 DJ15 直流并励电动机 1台
5 DJ23 校正直流测功机(被测电机) 1台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
7 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
8 MEC42 可调电阻器(二) 1件
9 数字记忆示波器(用户自备) 1台 四、实验过程
1、根据公式计算转子的转动惯量
虽然电机转子是一个接近规整的圆柱体，但因转子至少有3种不同的材料制作而成，并且相互交叉，很难进行准确计算。在要求不高时可将转子看成一个密度均匀的圆柱体。现知受试电机的质量m= kg，转子半径r= m。根据下面公式计算受试电机转子的转动惯量。
12J,mr
2
2、直流电动机机械损耗测试的接线
按图2-4接线。图中电动机M选用DJ15直流并励电动机(按他励方式接线)，MG选用DJ23校正直流测功机，不连接线路，RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3导轨;将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A1、A2选用MEC21;R用MEC42的900Ω串900Ω共1800阻值作为f1
直流他励电动机M的磁场调节电阻;R选用MEC42的90Ω串联90Ω共180Ω阻值作为直流他励电动机M的起动1
电阻。
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
27
2
1
2-4直流他励电动机机械损耗测试接线图
3、直流他励电动机机械损耗测试
(1)检查按图2-4的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机M的电枢串联起动电阻R调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻R调到最小位置，并确认MEC31电枢1f1
电源开关处于关闭状态。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察到A2表有电流值，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使M起动。
(3) M起动后观察导轨转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变M的电枢接线极性。调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，使电动机M的在额定电压下运1
行，然后调节磁场电阻R使电机的转速达到1500r/min，待电动机M运行十分钟左右，使机组的机械损耗稳定。 f1
(4)记录此时电动机M的电枢电压U、电枢电流I于表2-8中。 11
表2-8
序号 联机 脱机 机械损耗
1 U(V) I(A) P(W)= U×I U(V) I(A) P(W)= U×I P= P- P 1111122222mec12
2 (5)停机，将电动机M的电枢串联起动电阻R调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻R调到最小位置，关闭1f1电枢电源开关，再关闭励磁电源开关。
(6)拆掉DD03-3导轨上偏心螺丝，使电动机DJ15与测功机DJ23脱开，重复“(1)、(2)、(3)”步骤，将电动机M的电枢电压U、电枢电流I于表2-8中。 22
(7))停机，先切断电枢电源使电动机M停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻1
R调到最小值位置，再关闭励磁电源，最后关闭电源总开关，停机结束。 f1
4、用空载转速法测定电动机的转动惯量
(1)电动机的转动惯量测定的接线
按图2-5接线。图中MG选用DJ23校正直流测功机，作电动机使用(为被测电动机)，RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3导轨，将MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A1、A2选用MEC21;R用MEC42的900Ω串900Ω共1800阻值作为MG的磁场调节电阻;R选用MEC42的90f11Ω串联90Ω共180Ω阻值作为MG的起动电阻。
接好线后，检查MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
28
2
1
图2-5电动机的转动惯量测定接线图
(2)用空载转速法测定电动机的转动惯量
? 检查按图2-5的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将MG的电枢串联起动电阻R调到阻值最大位置，MG的磁场调节电阻R调到最小位置，并确认MEC31电枢电源1f1
开关处于关闭状态。
? 开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察到A2表有电流值，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使MG起动。
? M起动后观察导轨转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变M的电枢接线极性。调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，使电动机M的在额定电压下运1
行，然后调节磁场电阻R使电动机MG的转速达到1.1倍的额定转速，即1650r/min。 f1
? 将数字记忆示波器的探头接到DD03-3的转速信号输出端(弱电座)上，观测输出波形，调整数字示波器的频率及幅值以便于观测转速变化的波形，按下控制屏上的“停止”按钮，使直流测功机MG自由停机，摄录电动机MG从1.1倍的额定转速下降至零时的波形，在波形上读出电动机从1.1倍的额定转速下降至0.95倍额定转速(即n=1425 r/min)所用的时间?t，并将摄录的波形记录于图2-6中。
图2-6 自由停机时转速下降观测到的波形图
? 停机
先切断电枢电源使电动机MG停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到最小1f1值位置，再关闭励磁电源，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、机械损耗测定要运行十分钟左右，使机械损耗的达到稳定。
29
2、实验过程中，接线更换较多，每次启动与停机均要注意步骤顺序。 3、测试电动机停机时的转速波形，数字示波器要调到记忆功能。 六、实验报告
1、实验的项目名称
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
P，,tmec6、将数据代入公式计算出受试电动机的转动惯量 J,91.2n，,nN
其中:
2 J—— 转动惯量 单位Kg*m
P—— 受试电机的机械损耗 单位W(瓦特) mec
t—— 转速变化所用时间 单位S(秒)
?n=1.1n-0.95n=0.15n=225 r/min NNN
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、将测得的转动惯量与计算的转动惯量相比较，并分析产生误差的原因。
30
2-5 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,
2、直流电动机调速原理是什么,
三、实验项目
1、工作特性和机械特性
保持U=U和I=I不变，测取n、T、η=f(Ia)、n=f(T)。 NffN22
2、调速特性
(1)改变电枢电压调速
保持U=U、I=I=常数，T=常数，测取n=f(Ua)。 NffN2
(2)改变励磁电流调速
保持U=U，T=常数，测取n=f(I)。 N2f
3、观察能耗制动过程
四、实验方法
1、实验设备
序号 型 号 名 称 数 量 1 DD03-3 导轨、测速发电机及转速表 1台 2 DJ23 校正直流测功机 1台 3 DJ15 直流并励电动机 1台
4 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2件
5 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
6 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
7 MEC42 可调电阻器(一) 1 件
MEC43 可调电阻器(一) 1 件
2、屏上挂件排列顺序
MEC21、MEC21、MEC31、MEC41、MEC42、MEC43
3、并励电动机的工作特性和机械特性
(1)按图2-7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选用MEC43的900Ω阻值，按分压法接线。R 选用MEC42的900Ω串联900Ωf1f2
共1800Ω阻值。R用MEC43的180Ω阻值。R选用MEC41的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω12
阻值。
31
图2-7 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调至最小值，电枢串联起动电阻R调至最大值，接通MEC31f11上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R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1
磁电流I为校正值(100 mA)，再调节其负载电阻R和电动机的磁场调节电阻R，使电动机达到额定值:U,f22f1U，I,I，n,n。此时M的励磁电流I即为额定励磁电流I。 NNNffN
(4)保持U,U，I=I，I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Ia，NffNf2
转速n和校正电机的负载电流I(由校正曲线查出电动机输出对应转矩T)。共取数据9-10组，记录于表2-9中。 F2
-9 U,U, V I=I= mA I=100 mA 表2NffNf2
Ia(A) 实
n(r/min) 验
数 I(A) F
据 T(N?m) 2
P(W) 2计
P(W) 算 1
数 η(,)
据 Δn(,)
4、调速特性
(1)电枢绕组串电阻调速
1)直流电动机M运行后，将电阻R调至零，I调至校正值，再调节负载电阻R、电枢电压及磁场电阻R，1f22f1使M的U=U，Ia=0.5I，I,I记下此时MG的I值。 NNffNF
2)保持此时的I值(即T值)和I,I不变，逐次增加R的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R从零F2ffN11调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。
3)共取数据8-9组，记录于表2-10中
表2-10 I,I, mA I= A(T, N?m) I=100mA ffNF2f2
Ua(V)
n(r/min)
Ia(A)
(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R和磁场调节电阻R调至零，将MG的磁场调节电阻I1f1f2
32
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，Ia,0.5I记下此时的I值。 NNF
2)保持此时MG的I值(T值)和M的U,U不变，逐次增加磁场电阻阻值:直至n,1.3n，每次测取F2NN
电动机的n、I和Ia。共取 7,8组记录于表2-11中。 f
表2-11 U,U, V I= A(T, N?m) I= 100mA NF2f2
n(r/min)
I(mA) f
Ia(A)
5、能耗制动
(1)按图2-8接线，其中R选用MEC43上90Ω串90Ω共180Ω阻值，R选用MEC43上的900Ω串900Ω1f1共1800Ω阻值，R选用MEC41上900Ω串900Ω再加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值。 L
。
图2,8并励电动机能耗制动接线图 (2)把M的电枢串联起动电阻R调至最大，磁场调节电阻R调至最小位置。S1合向1端位置，然后接通1fMEC31上的电枢电源开关，使电动机起动。
(3)运转正常后，将开关S1合向中间位置，使电枢开路。由于电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。
(4)将R调回最大位置，重复起动电动机，待运转正常后，把S1合向R端，记录停机时间。 1L
(5)选择R不同的阻值，观察对停机时间的影响(注意调节R及R不宜太小的阻值，以免产生太大的电流，L1L损坏电机)
五、实验报告
1、由表2-9计算出P和η，并给出n、T、η,f(Ia)及n,f(T)的特性曲线。 222
电动机输出功率: P,0.105nT 22
式中输出转矩T的单位为N.m(由I及I值，从校正曲线T=f(I)查得)，转速n的单位为r/min。 2f2F2F
电动机输入功率: P=UI 1
输入电流: I=Ia+I fN
P2 电动机效率: ,,，100%P1 n,n0N由工作特性求出转速变化率: ,n%,，100%nN 2、绘出并励电动机调速特性曲线n,f(Ua)和n=f(I)。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规f
律以及两种调速方法的优缺点。
3、能耗制动时间与制动电阻R的阻值有什么关系,为什么,该制动方法有什么缺点, L
33
六、思考题
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,
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,
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,
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,
34
2-6 测定直流他励发电机的特性 一、任务目标
1、学会直流他励发电机的接线和操作作使用
2、掌握直流他励发电机的空载特性、外特性和调整特性的测试
二、任务复习
1、什么是他励发电机的运行特性,测取不同的特性时，哪些物理量应该保持不变,哪些物理量应该测取,
2、测空载特性时，励磁电流为什么必须要保持单方向调节,
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1 件
4 DJ15 直流并励发电机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1 台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2 件
7 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1 件
8 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
9 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
10 MEC43 可调电阻器(三) 1 件 四、实验过程
1、直流他励发电机的接线
图2-9直流他励发电机接线图
按图2-9接线，图中G为DJ15直流并励发电机(按他励方式接线)，其额定值P,110W，U,185V，I,0.6A，NNNn,1600r/min;校正直流测功机MG作为G的原动机选用DJ23，作直流电动机使用(按他励电动机方式接线);N
RE旋转编码器(测系统)选用DD03-3;将MG、G及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝将MG、G固定
35
在DD03-3上;直流安培表A4选用MEC21，直流毫安表A1、A3选用MEC21，直流电压表V1、V2选用MEC21，并选择合适的量程;R选用MEC43的900Ω串联900Ω共1800Ω变阻器，作为MG的磁场调节电阻;R选用MEC42f1f2 的900Ω变阻器，并采用分压器接法，作为发电机G的磁场调节电阻;R选用MEC43的90Ω串联90Ω共180Ω变1
阻器，作为电动机MG的起动电阻;R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值作为L
发电机G的负载电阻(当负载电流I大于0.4A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接);开L
关S选用MEC31组件，用于控制负载R的通断。 L
接好线后，检查G、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
2、测取直流他励发电机的空载特性
(1)检查按图2-9的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将测功机MG的电枢串联起动电阻R、发电机G的负载电阻R调到阻值最大位置，MG的磁场调节电阻R调1Lf1到阻值最小位置，G的磁场调节电阻R调到中间位置，断开开关S，并确认MEC31电枢电源开关处于关闭状态。 f2
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察G及MG的励磁电流值(用A1、A3表观察)，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使MG起动，MG起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变MG的电枢接线极性，再重新起动MG。
(3)测功机MG起动正常运转后，调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，调节电动机MG磁场调节电阻R，使转速n达到额定值1600r/min，并在以后整个实验过程1f1
中始终保持此额定转速不变。
(4)调节发电机G的励磁分压电阻R，使发电机空载电压U,1.2U为止，即222V(用V2表观察)。 f20N
(5)在保持n=n,1600r/min条件下，从U,1.2U开始，单方向调节分压电阻R使发电机励磁电流I逐N0Nf2f2次减小，每次测取发电机的空载电压U和励磁电流I，直至I,0(此时测得的发电机G的电压即为剩磁电压)。0f2f2
其间测取7,9组数据，记录于表2-12中。
(6)测取数据时U,U和I,0两点必测，并在U,U附近多测几组。 0Nf20N
表2-12 n=n,1600r/min I=0 NL
U(V) 0
I(mA) f2
(7)数据测取完后，先不要停机，直接进入到下一个试验。
3、测取直流他励发电机的外特性
(1)确认发电机负载电阻R已调到最大值，合上负载开关S。 L
(2)先调节发电机G的分压电阻R使其发出的电压约为185V，然后调节测功机MG的磁场调节电阻R、发f2f1电机G的分压电阻R 和负载电阻R(先减小其串联部分的阻值，当负载电流大于0.41A时，使用并联部分的阻f2L
值，而将串联部分的阻值调至最小并用导线短接)注意:调节时应兼顾三者同时进行，切不可单方面调节太大，使发电机工作在I,I,0.6A、U,U,185V、n=n=1600r/min，该点即为发电机的额定运行点，其励磁电流ILNNNf2即为额定励磁电流I，记录该组数据。 f2N
(3)在保持n=n和I,I 不变的条件下，逐次增加负载电阻R的阻值(先增大并联部分的阻值，当并联Nf2f2NL
部分的阻值增到最大后，拆除串联部分阻值的短接线使用串联部分)，即减小发电机G的负载电流I，直到空载L(断开开关S，此时I=0)，其间测取发电机的电压U和电流I，共取6-8组数据，记录于表2-13中。 LLL
表2-13 n,n, r/min I,I, mA Nf2f2N
U(V) L
I(A) L
(4)数据测取完后，先不要停机，直接进入到下一个试验。
4、测取直流他励发电机的调整特性
(1)调节测功机MG的磁场调节电阻R，使转速保持在1600 r/min，调节发电机G的分压电阻R，使发电f2f2
36
机空载达额定电压185V。
(2)在保持n=n=1600 r/min条件下，合上负载开关S，调节负载电阻R，逐次增加发电机G的输出电流NLI，同时相应地调节发电机G的励磁电流I，使发电机G的电压保持在额定值U,U,185V。 Lf2N
(3)从发电机G的额定负载(I=0.6A)至空载(I=0)范围内每次测取发电机G的输出电流I和励磁电流LLLI，共取5-6组数据记录于表2-14中。 f2
表2-14 n=n, r/min U,U, V NN
I(A) L
I(mA) f2
(4)停机
先切断电枢电源使电动机MG停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到最1f1小值位置，再关闭励磁电源，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置的电源总开关。 五、注意事项
1、电动机MG起动前，必须将电枢回路串联起动电阻R调到最大，励磁回路串联电阻R调到最小，先接通1f1励磁电源，再接通电枢电源，停机时必须先关电枢电源，再关励磁电源，并把R、R调回起动前的位置。 1 f1
2、电动机MG的励磁回路接线要可靠，开启励磁电源后，要观察励磁回路是否有电流流过，磁场调节电阻R操作时要仔细，防止励磁回路断线或励磁电流过小引起“飞车”。 f1
3、测试直流他励发电机的空载特性时，励磁电流只能单方向调节，因为磁带的原因，磁化曲线的上升分支与下降分支是不重合的。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、在同一坐标上绘制他励发电机的三条特性曲线U=f(I)、U=f(I)、I=f(I) OfLLfL
7、计算出他励发电机的电压变化率:
U,U0N%100%,U, UN
8、由空载特性曲线计算出他励发电机的饱和系数和剩磁电压的百分比
9、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、在发电机-电动机(G-M)组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低,为了保持发电机的转速n=n，应如何调节, N
2、他励发电机的负载增加时，引出端电压下降的原因有几个,
37
2-7 测定直流并励发电机的特性 一、任务目标
1、学会直流并励发电机的接线和操作作使用
2、掌握直流并励发电机的外特性的测试
3、观测直流并励发电机的自励过程
二、任务复习
1、直流并励发电机的自励条件有哪些，当并励发电机不能自励时应如何处理,
2、并励发电机的外特性
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1 件
4 DJ15 直流并励发电机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1 台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2 件
7 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1 件
8 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
9 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
10 MEC43 可调电阻器(三) 1 件 四、实验过程
1、直流并励发电机的接线
图2-10 直流并励发电机接线图
按图2-10接线，图中直流并励发电机G选用DJ15，其额定值P,110W，U,185V，I,0.6A，n,1600r/min;NNNN校正直流测功机MG作为G的原动机选用DJ23，作直流电动机使用(按他励电动机方式接线);RE旋转编码器(测
38
系统)选用DD03-3;将MG、G及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝将MG、G固定在DD03-3上;直流安培表A4选用MEC21，直流毫安表A1、A3选用MEC21，直流电压表V1、V2选用MEC21，并选择合适的量程;R选用MEC43的900Ω串联900Ω共1800Ω变阻器，作为MG的磁场调节电阻;R选用MEC42的900Ω串联900f1f2
Ω共1800Ω变阻器，作为发电机G的磁场调节电阻;R选用MEC43的90Ω串联90Ω共180Ω变阻器，作为电动1
机MG的起动电阻;R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值作为发电机G的负载L
电阻(当负载电流I大于0.4A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接);开关S选用MEC31L
组件，用于控制负载R的通断。 L
接好线后，检查G、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
2、测取直流并励发电机的外特性
(1)检查按图2-10的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将测功机MG的电枢串联起动电阻R、发电机G的负载电阻R及G的磁场调节电阻R调到阻值最大位置，MG1Lf2的磁场调节电阻R调到阻值最小位置，G的磁场调节电阻R调到中间位置，断开开关S，并确认MEC31电枢电f1f2
源开关处于关闭状态。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察MG的励磁电流值(用A1表观察)，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使MG起动，MG起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变MG的电枢接线极性，再重新起动MG。
(3)测功机MG起动正常运转后，调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，调节电动机MG磁场调节电阻R，使转速n达到额定值1600r/min，并在以后整个实验过程1f1
中始终保持此额定转速不变。
)先调节发电机G的磁场调节电阻R使其发出的电压约为185V，然后合上负载开关S，调节测功机MG (4f2
的磁场调节电阻R、发电机G的场调节电阻R 和负载电阻R(先减小其串联部分的阻值，当负载电流大于0.41Af1f2L
时，使用并联部分的阻值，而将串联部分的阻值调至最小并用导线短接)注意:调节时应兼顾三者同时进行，切不可单方面调节太大，使发电机工作在I,I,0.6A、U,U,185V、n=n=1600r/min，(若调节时发现电压达不LNNN
到额定值185V，可先将S断开，将发电机G的磁场调节电阻R调到最小，再合上开关S)。 f1
(5)在保持n=n和R不变的条件下，逐次增加负载电阻R的阻值(先增大并联部分的阻值，当并联部分Nf2L
的阻值增到最大后，拆除串联部分阻值的短接线使用串联部分)，即减小发电机G的负载电流I，直到空载(断L开开关S，此时I=0)，其间测取发电机的电压U和电流I，共取6-8组数据，记录于表2-15中。 LLL
表2-15 n,n, r/min R,常数 Nf2
U(V) L
I(A) L
(6)数据测取完后，先不要停机，直接进入到下一个试验。
3、观测并励发电机的自励过程
(1)调节电动机MG磁场调节电阻R，使转速n达到额定转速n=n=1600r/min，用直流电压表V2观察发电f1N
机是否有剩磁电压(若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行充磁)。
(2)合上开关S，逐渐减小发电机G的磁场调节电阻R，观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，f2
说明满足自励条件。如果不能自励建立电压，将励磁回路的两个插头(极性)对调即可。
(3)对应着一定的励磁电阻R，减小电动机MG的电枢电压，逐步降低发电机G的转速，使发电机G的端f2
电压随之下降，直至电压不能建立，此时的转速n即为临界转速。
(4)停机
先切断电枢电源使电动机MG停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到最1f1小值位置，再关闭励磁电源，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置的电源总开关。 五、注意事项
39
1、观测直流并励发电机的自励过程中，验正励磁绕组与电枢绕组并联接法正确性时，即使第一次就能建立
电压，也要将励磁绕组两头反接，观测是否能建立电压。
2、做外特性时，当电流超过0.41A时,R中串联的电阻调至零并用导线短接,以免电流过大引起变阻器损坏。 L
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、在坐标上绘制并励发电机的外特性曲线U=f(I) LL
7、计算出并励发电机的电压变化率:
U,U0N%100%,U, UN
8、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、并励发电机的负载增加时，引出端电压下降的原因有几个,
2、并励发电机不能建立电压的原因有哪些,
40
2-8 测定直流复励电动机的工作特性和机械特性 一、任务目标
1、熟悉直流电动机的工作特性和机械特性。
2、掌握测取直流电动机工作特性和机械特性的方法。
二、任务复习
1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1 件
4 DJ15-2 直流复励电动机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1 台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2 件
7 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1 件
8 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
9 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
10 MEC43 可调电阻器(三) 1 件 四、实验过程
1、直流复励电动机的接线
图2-11 直流他励电动机接线图
按图2-11接线。图中电动机M选用DJ15-2直流复励电动机，其额定功率P=80W，额定电压U=220V，额定NN电流I=I+I=0.6A，额定转速n=1100r/min，额定励磁电流I,0.16A;校正直流测功机MG选用DJ23，作为测Naf1NfN
41
功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，在此作为直流复励电动机M的负载，用于测量M的转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3导轨;将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A3、A4选用MEC21，直流毫安表A1、A2选用MEC21，直流电压表V1、V2选用MEC21;R用MEC42的900Ω阻值，采用分压接法，作为直流复励电动机M的磁场调节电阻;R选用MEC43f1f2的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MG的磁场调节电阻;R选用MEC42的90Ω串联90Ω共1801
Ω阻值作为直流复励电动机M的起动电阻;R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上900Ω并联900Ω共2250Ω2
阻值作为测功机MG的负载电阻，(当负载电流I大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导F
线短接);开关S选用MEC31组件，用于控制负载R的通断。 2
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
2、测取直流复励电动机的工作特性和机械特性
(1)按“直流复励电动机的启动与停机步骤”启动直流复励电动机。
? 检查按图2-11的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机M的电枢串联起动电阻R、测功机MG的负载电阻R及磁场调节电阻R调到阻值最大位置，M的磁场调12f2
节电阻R调到最小位置，断开开关S，并确认MEC31电枢电源开关处于关闭状态。 f1
? 开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察MG的励磁电流值(用A2表观察)，调节R使I 等于校正值(100mA)，在以下实验中并保持此时的R位置不变，观察A1电流表有电流显f2f2f2
示，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使M起动。
? M起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变M的电枢接线极性。调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，电动机M的启动过程结束。 1
2)M起动正常后，将其电枢电源的输出电压调整到220V(用V1表观察)。 (
(3)保持R位置不变(即I 等于校正值100mA)。 f2f2
(4)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，先减小串联部分，当负载电流22
IF大于0.4A时使用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)、直流复励电动机M的磁场调节电阻R及调整直流复励电动机M的电枢电源电压为220V，使电动机达到额定值:U,U,220V、n,n,1100r/min(用f1NNDD03-3转速表观察)、I,I,0.6A，此时电动机M的励磁电流I即为额定励磁电流I。 Nf1f1N
(5)保持U,U、I=I、I为校正值100 mA不变的条件下，逐次减小直流复励电动机M的负载(操作方法:Nf1f1Nf2
增大R阻值即减小测功机负载电流I，先增大其并联部分阻值，并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接2F
导线拆除，再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开开关S)。在这一过程中测取电动机M的电枢输入电流2
Ia、输出转矩T、输出转速n、输出功率P和校正直流测功机MG的负载电流I【根据不同的I值，可通过I-T22FFF2曲线图查找校正值I=100mA对应于T=f(I)，对应不同的I可查找对应的T2】。共取数据8-10组，记录于表2-16f22FF
中，其中额定点附近要多测几点。
表2-16 I=100 mA U,U, V I=I= mA U, V f2Nf1f1Nf
Ia(A)
测 n(r/min)
量 T(N?m) 2数
P(W) 2据
IF(A)
P1(W)
计算 η(,) 数据 Δn(,)
(6)停机
先切断电枢电源使电动机M停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到最小1f1
42
值位置，再关闭励磁电源，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。 五、注意事项
1、每次启动直流复励电动机时，都要按“直流复励电动机的启动与停机步骤”启动;每次停机时，都要先切
断电枢电源，再切断励磁电源。
2、调节直流复励电动机的磁场电阻R时，动作要慢，不然励磁电流I突然变化引起来转速突变，不利于测f1f1试，同时磁场电阻R不宜过小，以防止励磁电流I过小而引起电动机“飞车”。 f1f1
3、调节负载电阻R时，要注意先减小串联部分，当负载电流I大于0.4A时使用并联部分，而将串联部分阻2F
值调到最小并用导线短接。
4、实验前注意仪表的种类、量程、极性及其接法是否正确。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、由表2-16计算出P和η，并给出n、T、η,f(Ia)及n,f(T)的特性曲线。 222
电动机输出功率: P,0.105nT 22
式中输出转矩T的单位为N.m(由I及I值，从校正曲线T=f(I)查得)，转速n的单位为r/min。 2f2F2F
电动机输入功率: P=UI 1
输入电流: I=Ia+I fN
P2 电动机效率: ,,，100%P 1n,n0N由工作特性求出转速变化率: ,n%,，100%nN 7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、直流电动机的机械特性指的是什么,他励电动机的机械特性n,f(T2)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,
2、本实验项目是否可看作一个简单的电气传动系统，电气传动系统一般由哪几部分组成，试说明本实验项目
中各组成部分在电气传动中代表了什么部分,
3、直流复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,
43
第三章 异步电机
3-1 交流电动机认识
(交流电机的认识与相关仪器、测量仪表的选择与使用方法) 一、任务目标
1、掌握交流可调电源、交流功率表、交流电压表、交流电流表的使用方法。
2、熟悉三相异步电动机的接线、起动、改变电机转向。
3、掌握测取异步电动机定子绕组直流电阻的方法。
4、三相异步电动机绕组首末端叛别。
二、任务复习
1、如何正确选择使用仪器仪表。交流电压表、电流表及三相功率表的接线。
2、异步电动机的首末端、降压起动和改变转向。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1件
4 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
5 DJ23 校正直流测功机 1台
6 PAC08 交流电参数表组件 1件
7 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
8 MEC24 智能型单三相功率、功率因数表 1件
9 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
10 MEC42 可调电阻器(二) 1件 四、实验过程
1、认识记录直流电动机及相关仪器、测量仪表的选择与使用
(1)由指导人员介绍THEAMC-1型电力电子?电机?电力拖动及电气控制实验装置的交流可调电源、交流电压表、交流电流表及单三相功率、功率因数表的使用方法。
(2)根据给出的实验设备，先检测并记录它们的规格、量程和额定值。
? 三相交流可调电源U=0, V 、单相交流可调电源U=0, V。
? 交流电压表量程:0, V。
? 交流电流表量程:0, A。
? 交流功率表量程:0, V、0, A。
? 三相鼠笼式异步电动机额定数据:P= W、U= V/?、I= V、n= r/min NNNN
? 直接测量三相鼠笼式异步电动机的绕组阻值R? Ω、R? Ω、R? 。 AXBYCZ2、用伏安法测量三相异步电动机定子绕组的直流电阻
(1)按图3-1接线，图中，直流可调电源U选择MEC31;直流电流表A选择MEC21，直流电压表V选用MEC21;电阻R选用MEC42上的90Ω串联90Ω共180Ω阻值并调至最大;电动机定子绕组选择DJ16三相鼠笼式异步电动机M的任意一相。
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可调直流电源
图3-1测量三相异步电动机定子绕组直流电阻接线图
(2)将图3-1中的电阻R的阻值调至最大;直流毫安表A2选择200mA量程档;直流电压表V1选择20V量程档;电枢电源MEC31的“电压调节”旋钮逆时针打到底，即输出电压为最小，由电源开关控制通断。
(3)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使其输出电压升高，直至异步电机定子绕组流过的电流达到200mA，迅速测取异步电机定子绕组两端电压U和电流I，将电机转子分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表3-1中。 (4)测试完后，关闭MEC31电枢电源开关，按下“停止”按钮。
表3-1 室温 ? 序号 U(V) I(mA) R( 平均)(Ω) Ra(Ω) R(Ω) aaref1 R= a1
2 R= a2
3 R= a3
表中:
R=U/I，R=U/I，R=U/I; R=(R+ R+ R)/3;a111a222a333 aa1a2a3
(5)计算基准工作温度时的相电阻
由试验直接测得定子绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温，按下式换算到基准工作温度时的定子绕组电阻值:
235，,ref, RRarefC1235，,a
式中R ——换算到基准工作温度时定子绕组电阻。(Ω); aref
R——定子绕组的实际冷态电阻。(Ω); 1C
θ——基准工作温度，对于E级绝缘为75 ?; ref
θ——实际冷态时定子绕组的温度。(?)。 a
3、三相异步电动机的首末端判别
图a 图b
图3-2三相异步电动机首末端判断接线图
按图3-2接线，图中，交流电压表、电流表选择PAC08，交流可调电源用MEC01三相可调电源。
(1)将MEC01电源控制屏左侧的三相调压器旋钮逆时针调到底，)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮。
45
(2)将三相异步电机的任意两相绕组串联，如图3-2中图a或图b，顺时针调节MEC01左侧的调压旋钮，使单相输出电压U升高至80,100V间，注意电流表数值不应超过额定值，测出第三相绕组的电压，如测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-2中图a所示。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联，如图4-2中图b所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。 (3)测试完毕后，将三相调压器的调压旋钮逆时针调到底，按下“停止”按钮。
4、三相异步电动机的接线
A
B
C
图3-3三相异步电动机的工作接线图
按图3-3接线。图中电动机M选用DJ16三相鼠笼式异步电动机，其额定值P,100W，U,220V、Δ接法，NN
,1420r/min;交流电压表V1选用PAC08，交流电流表A3、A4选用PAC08;功率、功率因数W1、W2I,0.5A，nNN
表选用MEC24。
5、三相异步电动机的启动与停机步骤
(1)检查按图3-3的接线是否正确，交流电压、电流表、三相功率表及三相鼠笼式异步电动机接法是否正确。确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，做好三相异步电动机M的起动准备。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高三相交流输出电压(用V1表观察)，使M起动。
(3)M起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，则先将控制屏左侧三相调压器逆时针调到底，切断总电源开关，再将三相异步电动机M任意两相绕组的接线对调，重新启动三相异步电动机M。
(4)继续顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相交流输出电压U=U=220V(用V1表作为参考观察)，N
三相异步电动机M的启动过程结束。
(5)停机，先控制屏左侧的三相调压器退回原位(即三相调压器逆时针方向旋转到底)，再按下“停止”按钮，最后关闭电源总开关，停机结束。
6、改变三相异步电动机的转向
(1)按“三相异步电动机的启动步骤”启动三相异步电动机M，观察其转向，记录于表3-2中。
(2)按“三相异步电动机的停机步骤”停机，将三相异步电动机M任意两相绕组的接线对调，启动三相异步电动机M，观察其转向，记录于表3-2中。
表3-2
序号 操作内容 三相绕组顺序 转向情况
1 接线未作改变
2 任意两相绕组的接线对调 7、停机
先控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，再按下“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实
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验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、三相异步电动机应采用降压启动,即按“三相异步电动机的启动步骤”启动电机，一方面防止电动机启动时出现大电流，对电源和仪表产生冲击;另一方面防止调压器输出电压高于电动机额定电压启动的情况发生。
2、三相异步电动机启动后，要迅速观察电压表的电压值和电流表的电流值是否基本相同，或一相或二相出现较大的偏差，则立即停机检查。
3、特别注意PAC08电流表输入端和MEC24功率表的电流输入端接线时不能并接到电源端，只能串接到回路中，即不能并接到任何电源端两端，只能串入电路中，以防止烧坏。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制三相异步电动机的工作接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、本节实验中采用了什么启动方式,
2、三相异步电动机有什么特点,
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3-2 测定三相鼠笼式异步电动机的参数和工作特性 一、任务目标
1、掌握三相鼠笼式异步电动机的空载、短路和负载试验的方法。
2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。
3、测定三相鼠笼式异步电动机参数。
二、任务复习
1、三相鼠笼式异步电动机的工作特性是指哪些特性,
2、异步电动机的等效电路有哪些参数,它们的物理意义是什么,
3、工作特性和参数的测定方法。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1件
4 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
5 DJ23 校正直流测功机 1台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
7 PAC08 交流电参数表组件 1件
8 MEC24 智能型单三相功率、功率因数表 1件
9 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
10 MEC41 可调电阻器(一) 1件
11 MEC42 可调电阻器(二) 1件
12 堵转扳手 1只 四、实验过程
1、三相鼠笼式异步电动机的接线
按图3-4接线。图中三相鼠笼式异步电动机M选用DJ16，其额定值P,100W，U,220V、Δ接法，I,0.5A，NNNn,1420r/min;校正直流测功机MG选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，N
在此作为三相鼠笼异步电动机M的负载，用于测量电动机M的输出转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3，将MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A1选用MEC21，直流毫安表A2选用MEC21，直流电压表V选用MEC21;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A3、A4选用PAC08;功率、功率因数W1、W2表选用MEC24;R选用MEC42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MGf2
的磁场调节电阻; R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值作为测功机MG的负2
载电阻，(当负载电流I大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接);开关S选用MEC31F
组件，用于控制负载R的通断。 2
接好线后，检查MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
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图3-4三相鼠笼式异步电动机接线图
2、空载试验
(1)将三相鼠笼异步电动机M脱出距测功机MG联轴节5cm左右的距离再固定在DD03-3上。
(2)将直流测功机MG的磁场调节电阻R调至阻值最大位置，负载电阻R调至阻值最大位置，断开开关S，f22
励磁电源处于关断状态。按“三相异步电动机的启动步骤”启动电机:
? 检查按图3-4的接线是否正确，交流电压、电流表、三相功率表及三相鼠笼式异步电动机接法是否正确。确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，做好三相异步电动机M的起动准备。
? 开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高三相交流输出电压(用V1表观察)，使M起动。
? M起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，则先将控制屏左侧三相调压器逆时针调到底，切断总电源开关，再将三相异步电动机M任意两相绕组的接线对调，重新启动三相异步电动机M。
? 继续顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相交流输出电压U=U=220V(用V1表作为参考观察)，N
三相异步电动机M的启动过程结束。
(3)保持电动机M在额定电压U下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验，继续顺时针调节N
控制屏左侧的三相调压器，使用三相交流输出电压U=1.2U=264V，记录此时电动机M的三相空载电流I、I(用OLNABA3、A4表读数，再估算I)，空载电压U(用V1表读数)，空载功率P(用W表读数，W表读数等于W1、W2表CABO
读数之和)。
(4)由U=1.2U=264V开始，逐渐降低控制屏的三相交流输出电压(逆时针调节控制屏左侧的三相调压器)，OLN
直至电动机M的空载电流I、I(用A3、A4任意一只表作为参考观察)开始增大为止。 AB
(5)在这一过程中测取电动机M的空载电流I、空载电压U、空载功率P，共测取7,9组记录于表3-3 0L0L0
中，在额定电压附近多测几点。
表3-3
U(V) I(A) P(W) 序 0L0L0cosυ 0号 U U U U I I I I PP P ABBCCA0LABC0LI II0
49
表中:U=(U +U +U)/3 I=(I +I +I)/3 cosυ= P/1.7321?U?I 0LABBCCA0LABC000L0L
(6)停机，先控制屏左侧的三相调压器退回原位(即三相调压器逆时针方向旋转到底)，再按下“停止”按 钮，不要改变接线，直接进入下一个试验。
3、短路试验(做此试验时速度要快)
(1)确认安全停机及断电后，用“堵转扳手”固定在异步电动机M左边的联轴节端，顺着电机转动的方向卡紧。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高三相交流输出电流(用A3、A4任意一只表观察)，使电动机短路电流I=1.2I=0.6A，记录此时电动机M的三相短路KLN
电流I、I(用A3、A4表读数)，短路电压U(用V1表读数)及短路功率P(用W表读数，W表读数等于W1、ABABK
W2表读数之和)。
(3)由I=1.2I=0.6A 开始，逐渐降低控制屏的三相交流输出电流(逆时针调节调节控制屏左侧的三相调压KLN
器)，直至异步电动机M的短路电流I=0.5I=0.25A(用A3、A4任意一只表作为参考观察)。 KLN
(4)在这一过程中测取三相鼠笼异步电动机M的短路电流I、短路电压U、短路功率P，共测取5,6组记 KLKLK录于表3-4中，在额定电流附近多测几点。
表 3-4
U(V) I(A) P(W) KLKLK序 cosυ K号 U U U U I I I I PP P ABBCCAKLABCKLI IIK
表中:U =(U +U +U)/3 I=(I +I +I)/3 cosυ= P/1.7321?U?IKLABBCCAKLABCKKKLKL
(5)停机，先控制屏左侧的三相调压器退回原位(即三相调压器逆时针方向旋转到底)，再按下“停止”按 钮，不要改变接线，直接进入下一个试验。
5、测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性
(1)确认安全停机及断电后，将“堵转扳手”拆除，拆开电动机M的偏心螺丝，将电动机M与测功机MG 用橡胶联轴器同轴联接起来，并将电动机M用偏心螺丝固定好。
(2)检查M、MG、RE之间是否用橡胶联轴器联接好，确认直流测功机MG的磁场调节电阻R调至阻值最大位f2置，负载电阻R调至阻值最大位置，断开开关S，励磁电源处于关断状态。 2
(3)按“三相异步电动机的启动步骤”启动电机。
(4)开启控制屏的励磁电源，调节校正直流测功机M磁场调节电阻R，使励磁电流I为校正值100mA(用f2f2A2表观察)，并在此整个试验过程中保持此校正值100mA不变。
(5)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，当负载电流IF大于0.4 A时22
用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使电动机M的输出功率达到额定值，即P=P=100W，2N保持电动机M在额定输出功率下运行数分钟再进行试验。
(6)保持U,U=220V、I为校正值100 mA不变的条件下，继续增加电动机M的负载，即减小R的阻值，直1Nf22
50
至电动机M的输出功率P?1.2P?120W，从这开始逐次减小电动机M的负载(操作方法:增大R阻值即减小测2N2功机负载电流IF，先增大其并联部分阻值，当并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开开关S)。 2
(7)在这一过程中测取电动机M的输入电流IA、IB、IC、输出转矩T、输出转速n、输入功率P、输出功率21P和校正直流测功机MG的负载电流I。共取数据8-10组，记录于表3-5中，其中额定功率附近多测几点。 2F
表3-5 U=U=220V(Δ) I= 100 mA 1Nf2
I T Pn η S F22 I(A) (W) cosυ1L 1序 (A) (N?m) (W) (r/m) (%) (%) 号 I I I I P P P ABC1LIII1
表中:I=(I +I +I)/3 cosυ=P/1.7321?U?I η= P/P S=(1500-n)/1500?100, 1LABC1111L2 1
(8)停机
将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，同时关闭控制屏的“励磁电源”，断开负载开关S， 按下控制屏上方的“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、三相鼠笼式异步电动机空载试验与短路试验时，电动机固定在距测功机MG联轴节5cm左右的距离，即不接入负载MG。
2、短路试时，用专用的“堵转扳手”将三相鼠笼异步电动机堵住，特别注意调“调压旋钮”时在慢慢调节。
3、在做空载试验时要特别注意三相交流可调电源输出的电压不要超过规定的数值，在做短路试验时要特别注意三相交流可调电源输出的电流不要超过规定的数值。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、在同一坐标上绘制三相鼠笼异步电动机的空载特性曲线I、P=(U)、短路特性曲线I、P=(U)、工OLOOLKLKKL作特性曲线P、I、η、S、cosυ=f(P) 1112
7、由空载、短路试验数据求异步电机的等效电路参数
(1)由短路试验数据求短路参数
51
U3U,KKLZ,, 短路阻抗: KIIK,KL
PPKKr,, 短路电阻: K223IIK,KL
22 短路电抗: X,Z,r KKK
IKL 式中 ，P——电动机堵转时的相电压，相电流，三相短路功率(Δ接法)。 , I U,U,KK,KLK,3
转子电阻的折合值:
'? r,rrK1C2
式中r是没有折合到75?时实际值，即定子绕组的实际冷电阻值，由实验3-1求得。 1C
定、转子漏抗:
X'K ?? XX1,,22(2)由空载试验数据求激磁回路参数
U3U,00L空载阻抗 ,,Z0II00L,
PP00r,, 空载电阻 0223II,L00
22X,Z,r 空载电抗 000
I0L 式中 , I ，P——电动机空载时的相电压、相电流、三相空载功率(Δ接法)。 U,U,0L,,0003
激磁电抗 X,X,X m01,
PPFeFer,,激磁电阻 m223II,L00式中P为额定电压时的铁耗，由图3-5确定。 Fe
图3-5 异步电机中的铁耗和机械耗
8、小结、体会和建议
七、思考与练习
52
1、在做空载试验调节三相交流可调电源时，为什么要以电压值为参考,在做短路试验调节三相交流可调电源
时，为什么要以电流值为参考,
2、空载、短路试验的目的是什么,能测出哪些参数,
3、在做短路试验时要求速度要快，为什么,
53
3-3 测定三相绕线转子异步电动机的机械特性 一、任务目标
1、熟悉三相绕线式异步电动机的接线与操作。
2、测取三相线线式异步电动机的机械特性测
二、任务复习
1、三相绕线式异步电动机的结构、固有特性和人为机械特性。
2、三相绕线异步电动机转子串入电阻后的机械特性。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1件
4 DJ17 三相绕线式异步电动机 1台
5 DJ23 校正直流测功机 1台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
7 PAC08 交流电参数表组件 1件
8 MEC24 智能型单三相功率、功率因数表 1件
9 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
10 MEC41 可调电阻器(一) 1件
11 MEC42 可调电阻器(二) 1件
12 MEC44 波形测试板及专用电阻 1件 四、实验过程
1、三相绕线式异步电动机的接线
图3-6三相绕线式异步电动机接线图
按图3-6接线。图中三相绕线式异步电动机M选用DJ17，其额定值P,120W，U,220V、Y接法，I,0.6A，NNN
54
n,1380r/min;校正直流测功机MG选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，N
在此作为三相绕线异步电动机M的负载，用于测量电动机M的输出转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3，将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A1选用MEC21，直流毫安表A2选用MEC21，直流电压表V选用MEC21;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A3、A4选用PAC08;功率、功率因数W1、W2表选用MEC24;R专用电阻选用MEC44;R选用MEC42的900Ω串联900Ωstf2
共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MG的磁场调节电阻; R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上900Ω并联9002
Ω共2250Ω阻值作为测功机MG的负载电阻，(当负载电流I大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到F
最小并用导线短接);开关S选用MEC31组件，用于控制负载R的通断。2
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
2、测取R=0时三相绕线式异步电动机的机械特性(固有机械特性) st
(1)将绕线异步电动机转子专用电阻打到“0Ω”档，即绕线电机的转子串电阻R=0。 st
(2)将直流测功机MG的磁场调节电阻R调至阻值最大位置，负载电阻R调至阻值最大位置，断开开关S，f22
励磁电源处于关断状态。按“三相异步电动机的启动步骤”启动电机。
(3)开启控制屏的励磁电源，调节校正直流测功机M磁场调节电阻R，使励磁电流I为校正值100 mA(用f2f2A2表观察)，并在此整个试验过程中保持此校正值100mA不变。
(4)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，当负载电流IF大于0.4 A时22
用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使电动机M的输出功率达到额定值，即P=P=120W，2N保持电动机M在额定输出功率下运行数分钟再进行试验。
(5)保持U,U=220V、I为校正值100mA不变的条件下，逐次减小电动机M的负载(操作方法:增大R阻1Nf22
F，先增大其并联部分阻值，当并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，值即减小测功机负载电流I
再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开开关S)。 2
(6)在这一过程中测取电动机M的输入电流IA、IB、IC(通过IA、IB，估算IC)、输出转矩T、输出转速n、2输入功率P、输出功率P和校正直流测功机MG的负载电流I。共取数据7-9组，记录于表3-6中，其中额定功12F
率附近多测几点。
表3-6 U=U=220V(Y) I=100mA R=0 1Nf2st
I(A) (W)序 1L I T Pn F22 号 (A) (N?m) (W) (r/m) I I I I P P P ABC1LIII1
表中: I=(I +I +I)/3 1LABC
(7)停机，先控制屏左侧的三相调压器退回原位(即三相调压器逆时针方向旋转到底)，再按下“停止”按 钮，不要改变接线，直接进入下一个试验。
3、测取R=5Ω时三相绕线式异步电动机的人为机械特性 st
(1)将绕线异步电动机转子专用电阻打到“5Ω”档，即绕线电机的转子串电阻R=5Ω。负载电阻R调至阻st2
55
值最大位置，断开开关S，励磁电源处于关断状态。按“三相异步电动机的启动步骤”启动电机。
(2)开启控制屏的励磁电源，调节校正直流测功机M磁场调节电阻R，使励磁电流I为校正值100 mA(用f2f2A2表观察)，并在此整个试验过程中保持此校正值100mA不变。
(3)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，当负载电流IF大于0.4 A时22
用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使电动机M的输出转矩T=T?0.83N?m。 2N
(4)保持U,U=220V、I为校正值100mA不变的条件下，逐次减小电动机M的负载(操作方法:增大R阻1Nf22值即减小测功机负载电流IF，先增大其并联部分阻值，当并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开开关S)。 2
(5)在这一过程中测取电动机M的输入电流IA、IB、IC(通过IA、IB，估算IC)、输出转矩T、输出转速n、2输入功率P、输出功率P和校正直流测功机MG的负载电流I。共取数据7-9组，记录于表3-7中，其中额定功12F
率附近多测几点。
表3-7 U=U=220V(Y) I=100mA R=5Ω 1Nf2st
I(A) (W)序 1L I T Pn F22 号 (A) (N?m) (W) (r/m) I I I I P P P ABC1LIII1
(6)停机，先控制屏左侧的三相调压器退回原位(即三相调压器逆时针方向旋转到底)，再按下“停止”按
钮，不要改变接线，直接进入下一个试验。
4、测取降低电压时三相绕线式异步电动机的人为机械特性
(1)将绕线异步电动机转子专用电阻打到“0Ω”档，即绕线电机的转子串电阻R=0。负载电阻R调至阻值st2最大位置，断开开关S，励磁电源处于关断状态。按“三相异步电动机的启动步骤”启动电机，将三相交流输出电压U=80,U?180V(用V1表作为参考观察)。 1N
(2)开启控制屏的励磁电源，调节校正直流测功机M磁场调节电阻R，使励磁电流I为校正值100 mA(用f2f2A2表观察)，并在此整个试验过程中保持此校正值100mA不变。
(3)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，当负载电流IF大于0.4 A时22
用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使电动机M的输出转功率P?90W。 2
(4)保持U=180V、I为校正值100mA不变的条件下，逐次减小电动机M的负载(操作方法:增大R阻值即1f22减小测功机负载电流IF，先增大其并联部分阻值，当并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开开关S)。 2
(5)在这一过程中测取电动机M的输入电流IA、IB、IC(通过IA、IB，估算IC)、输出转矩T、输出转速n、2输入功率P、输出功率P和校正直流测功机MG的负载电流I。共取数据7-9组，记录于表3-8中，其中额定功12F
率附近多测几点。
表3-8 I=100mA R=0 U= V(Y) f2st1
56
(A) (W)I序 1L I T Pn F22 号 (A) (N?m) (W) (r/m) I I I I P P P ABC1LIII1
(6)停机
将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，同时关闭控制屏的“励磁电源”，断开负载开关S， 按下控制屏上方的“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、绕线异步电动机启动时，转线三相绕组要短接或三相均接入阻值相同的电阻。
2、测取R=5Ω时三相绕线式异步电动机的工作特性时，而将输出转矩调到额定，不能将输出功率调到额定。 st
3、测功机在负载增加时，先调节串联部分的阻值，当串联部分调到最小后用导线短接，再调节并联部分的阻值;负载减小时，先调节并联部分的阻值，当并联部分调到最大后拆除串联部分的短接线，再调节串联部分的阻值。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、在同一坐标上绘制三相绕线异步电动机在R=0Ω、R=5Ω、U=180V的机械特性曲线n=f(T) stst12
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、测取R=5Ω时三相绕线式异步电动机的工作特性时，而将输出转矩调到额定，不能将输出功率调到额定，st
这是为什么,
2、三相异步电动机除了转子串电阻和降压的人为机械特外，还有其它方式的人为机械特性吗,
3、从测取的两种人为机械特性数据绘制人为机械特性曲线，分析三相异步电动机的转子串电阻和降压调速各有什么特点,又适用于什么场合,
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3-4 三相异步电动机的起动与调速 一、任务目标
1、熟悉三相异步电动机各种起动与调速的接线和操作。
2、掌握三相异步电动机的起动方法。
3、掌握三相异步电动机的调速方法。
二、任务复习
1、三相异步电动机的起动方法和起动技术指标。
2、三相异步电动机的调速方法和特点。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1件
4 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
5 DJ17 三相绕线式异步电动机 1台
6 DJ23 校正直流测功机 1台
7 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
8 PAC08 交流电参数表组件 1件
9 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
10 MEC41 可调电阻器(一) 1件
11 MEC42 可调电阻器(二) 1件
12 MEC44 波形测试板及专用电阻 1件
13 便携式万用表(自备) 1只 四、实验过程
1、三相异步电动机直接起动的接线和直接起动试验
图3-7 三相式异步电动机直接起动接线图
按图3-7接线。图中三相异步电动机M选用DJ16，Δ接法;交流电压表V选用PAC08;交流电流表A选用PAC08。电动机M不与测功机MG联接。
(1)检查按图3-7的接线是否正确，交流电压、电流表及三相鼠笼式异步电动机接法是否正确。确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，做好三相异步电动机M的起动准备。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器升高三相交流输
58
出电压(用V表观察)，使三相交流输出电压U=U=220V。M起动后观转向是否为正向施转，若为反向旋转，则先N
将控制屏左侧三相调压器逆时针调到底，切断总电源开关，再将三相异步电动机M任意两相绕组的接线对调，重新启动三相异步电动机M。
(3)再按下“停止”按钮，断开三相交流电源，待电动机M停止旋转后，按下“启动”按钮，接通三相交流电源，使电动机M全压起动，观察电动机M的起动瞬间最大的电流值I，记录该起动电流数值I。 StSt
(4)停机，将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，按下控制屏上方的“停止”按钮，使电动机停机，拆除接线。
2、三相异步电动机Y-Δ起动的接线和Y-Δ起动试验
12
3-8三相异步电动机Y-Δ起动接线图
按图3-8接线。图中三相异步电动机M选用DJ16;交流电压表V选用PAC08;交流电流表A选用PAC08;开关S选用MEC31;电动机M不与测功机MG联接。
1)将转换开关S合向中间位置(不接1或2端)，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压(
器升高三相交流输出电压(用V表观察)，使三相交流输出电压U=U=220V。 N
(2)将转换开关S合向“2”端(不接1或2端)，电动机M作Y运行，按下“启动”按钮，观察电动机M的起动瞬间最大的电流值，然后把转换开关S合向“1”端，使电动机M作Δ正常运行，整个起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。
(3)停机，将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，按下控制屏上方的“停止”按钮，使电动机停机，拆除接线。
3、三相异步电动机自耦变压器起动的接线和自耦变压器起动试验
1
21
3-9三相异步电动机自耦变压器起动接线图
按图3-9接线。图中三相异步电动机M选用DJ16，Y接法;交流电压表V1选用万用表上合适交流电压档，
59
V2选用PAC08;交流电流表A选用PAC08;开亲S选用MEC31;电动机M不与测功机MG联接。
(1)将转换开关S合向“1”端，按下“启动”按钮，电动机M全压380V直接起动，观察电动机M的起动瞬间最大的电流值，然后按下 “停止”按钮使电动机M失电停转。
(2)将转换开关S合向中间位置(不接1或2端)，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器升高三相交流输出电压(用V表观察)，使三相交流输出电压为电源电压的40%(模拟自耦变压器的40%抽头)，即380V×0.4=152V(用V2表观察)。
(3)转换开关S合向“2”端，使电动机M作耦变压器降压起动，观察电动机M的起动瞬间最大的电流值，并经一定时间把转换开关S合向向“1”端，使电动机全压380V正常运行，整个起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。
(4)分别调节三相交流输出电压为电源电压的60%、80%、重复步骤(2)、(3)，观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。
(5)停机，将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，按下“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
4、三相异步电动机降压调速的接线及降压调速试验
图3-10三相异步电动机的降压调速接线图
按图3-10接线。图中三相异步电动机M选用DJ16，Δ接法;交流电压表V选用PAC08;交流电流表A选用PAC08;开亲S选用MEC31;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3;将M、RE之间用橡胶直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上。
(1)按“三相异步电动机的启动步骤”启动电机。
(2)从U=U=220V开始逐次减小降低交流输出电压，直至电动机M的转速n降低至0r/min(注意，当电动1N
机转速开始明显降低时，调压器要缓缓调节)，在这一过程中测取电动机M的输入电压U1(用V表读数)、输出转速n。共取数据6-8组，记录于表3-9中。
表3-9 T?0 2
U(V) 220V 1
n(r/min)
(3)停机
将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，同时关闭控制屏的“励磁电源”，断开负载开关S， 按下控制屏上方的“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
5、三相绕线异步电动机转子串电阻调速的接线及转子串电阻调速试验
按图3-11接线。图中三相绕线式异步电动机M选用DJ17，其额定值P,120W，U,220V、Y接法，I,0.6A，NNNn,1380r/min;校正直流测功机MG选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，N
在此作为三相绕线异步电动机M的负载，用于测量电动机M的输出转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3，将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A1选用
60
MEC21，直流毫安表A2选用MEC21，直流电压表V选用MEC21;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A3、A4、选用PAC08;功率、功率因数W1、W2表不接入本次试验;R专用电阻选用MEC44;R选用MEC42的900Ω串联stf2900Ω共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MG的磁场调节电阻; R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上900Ω并2
联900Ω共2250Ω阻值作为测功机MG的负载电阻，(当负载电流I大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻F
值调到最小并用导线短接);开关S选用MEC31组件，用于控制负载R的通断。2
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
图3-11三相绕线异步电动机的转子串电阻调速接线图
1)将绕线异步电动机转子专用电阻打到“0Ω”档，将直流测功机MG的磁场调节电阻R调至阻值最大位(f2置，负载电阻R调至阻值最大位置，断开开关S，励磁电源处于关断状态。按“三相异步电动机的启动步骤”启2
动电机。
(2)开启控制屏的励磁电源，调节校正直流测功机M磁场调节电阻R，使励磁电流I为校正值100 mA(用f2f2A2表观察)，并在此整个试验过程中保持此校正值100mA不变。
(3)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，当负载电流IF大于0.4 A时22
用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使电动机M的输出功率达到额定值，即T=T?0.8N?m。 2N
(4)保持U,U=220V、T=T及I为校正值100mA不变的条件下，记录三相绕线电动机M转子串入电阻R=0N2Nf2stΩ时的输出转速n于表3-26中。
(5)保持U,U=220V、I=100mA，将绕线异步电动机转子专用电阻打到“0Ω”档，并调节测功机MG的负载Nf2
电阻R使T=T，记录三相绕线电动机M转子串入电阻R=2Ω时的输出转速n于表3-26中。 22Nst
(6)分别调节转子串入三相电阻R的阻值为5Ω、15Ω，重复(5)步骤，分别测取三相绕线电动机M转子st
串入电阻R=2Ω及R=15Ω时的输出转速n于表3-10中。 stst
表 3-10 U=U=220V I=100 mA T= N?m(I= A) 1Nf22F
R(Ω) 0 2 5 15 st
n(r/min)
(7)停机
将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，同时关闭控制屏的“励磁电源”，断开负载开关S， 按下控制屏上方的“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、三相异步电动机起动时，要观察电动机转向，应符合正向旋转要求。
2、三相绕线异步电动机转子绕相每相串入电阻应相同。
61
3、Y-Δ起动时，要注意接线顺序，电动机首末端接线必须正确。 六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、在同一坐标上绘制三相异步电动降压、转子串入电阻时的调速特性n=f(R)、n=f(U)。 st1
7、由起动试验数据求下述三种情况下的起动电流:
(1)外施额定电压UN。(直接法起动)
(2)外施电压为 。(Y-Δ起动) U3N
(3)外施电压为UK/KA，式中KA为起动用自耦变压器的变比。(自耦变压器起动)。
8、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、试述三相异步电动机的调速方法有哪些，各有什么特点, 2、转子串入电阻调速仅适用于哪种异步电机,他的调速原理是什么, 3、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。
62
※3-5 三相异步电动机的M-S曲线测绘 一、任务目标
1、测定三相鼠笼式异步电动机的M-S曲线。
2、测定三相线绕式转子异步电动机在R=0时的M-S曲线。 S
3、掌握测绘异步电动机M-S曲线的方法。
二、任务复习
1、三相异步电动机输出转矩特性。
2、如何利用现有设备测定三相异步电动机的输出转矩特性。
3、如何根据所测出的数据计算被试电机的输出转矩特性。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1件
4 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
5 DJ17 三相绕线式异步电动机 1台
6 DJ23 校正直流测功机 1台
7 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
8 PAC08 交流电参数表组件 1件
9 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
10 MEC41 可调电阻器(一) 1件
11 MEC42 可调电阻器(二) 1件 四、实验过程
1、用伏安法测取测功机MG的电枢直流电阻
参考实验“2-1直流电机的认识”的“用伏安法测取电动机电枢绕组的直流电阻”测取直流测功机MG的电枢绕组的直流电阻，记录于表3-11中。
表3-11 室温 ? 序号 U(V) I(mA) R( 平均)(Ω) Ra(Ω) R(Ω) aaref
1 R= a1
2 R = a2
3 R= a3
2、三相鼠笼式异步电动机M-S曲线测试的接线
按图3-12接线。图中三相鼠笼式异步电动机M选用DJ16，Δ接法，其额定值 P,100W，U,220V、I,0.5A，NNNn,1420r/min;流测功机MG选用DJ23(按他励电动机方式连接)，作直流电动机使用;RE旋转编码器(测速系N
统)选用DD03-3，将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流毫安表A1选用MEC21，直流电流表A2选用MEC21，直流电压表V1选用MEC21;交流电压表V选用PAC08;交流电流表A选用PAC08;R选用MEC41上的900Ω并900Ω加上900Ω并900Ω共900Ω阻值;R选用MEC43的900Ω串联9001f2Ω共1800Ω阻值;开关S选用MEC31。
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
63
1
2
图3-12三相鼠笼式异步电动机M-S曲线测试接线图
3、三相鼠笼式异步电机M与直流测功机MG空载损耗的测定
(1)检查按图3-12的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将测功机MG的电枢串联起动电阻R调到阻值最大位置，磁场调节电阻R调到最小位置，断开开关S(图中1f1
S打到2端)，并确认MEC31电枢电源开关处于关闭状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针旋转到底。
2)闭合开关S至1端，开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，看到电流表(
A1有励磁电流I指示后，再开启MEC31的电枢电源开关，调高电枢电源输出电压和减R小的阻值，使MG起动， f11
(3)MG起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要关断电枢电源停机，改变MG的电枢接线极性后再重新起动。减小起动电阻 R阻值直至短接，再调高电枢电源输出电压至220V(用V1表观察)。 1
(4)调节测功机MG磁场调节电阻R，使MG的输出转速n达到1500r/min(用DD03-3观察)，记录此时MGf1
的输入电压U(用V1读数)、输入电流I(用A2读数)、输出转速n(用DD03-3读数)。 aoao
(5)从测功机MG的输出转速1500r/min开始，调节R、R以和降低电枢电压，逐次降低测功机MG的输出1f1
转速n，直至n=0r/min，在这一过程中测取MG每降低100r/min时的输入电压U、输入电流I及输出转速n，a0a0共测取19组数据记录于表3-12中。
表3-12
序 号 16 15 14 13 12 11 10 9 n(r/min) 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 U(V) a0
I(A) a0
P(W) 0
64
序 号 8 7 6 5 4 3 2 1 n(r/min) 700 600 500 400 300 200 100 0 U(V) a0
I(A) a0
P(W) 0
(5)停机，将MG的起动电阻R调至阻值最大位置，磁场调节电阻R调至阻值最小位置，断开开关S，关闭1f1
励磁电源和MEC31的电枢电源，不要改变接线，直接进入下一个试验。
4、三相鼠笼式异步电动机的M-S曲线的测绘
(1)确认R已调至阻值最大位置，R已调至阻值最小位置，开关S打至“2”端，控制屏励磁电源处于关断1f1
状态，MEC31的电枢电源处于关断状态，控制屏左侧的三相调压器已逆时针旋转到底，作好三相异步电动机M的起动准备。
(2)按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高三相交流输出电压(用V表观察)，M起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，则先将控制屏左侧三相调压器逆时针调到底，切断总电源开关，再将三相异步电动机M任意两相绕组的接线对调，重新启动三相异步电动机M
(3)继续顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相交流输出电压U=U/1.7321=127V(用V表观察)，保N
持电动机在U=127V下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。
(4)确认开关S打在“2”端的情况下，开启励磁电源，再开启电枢电源并调节到有一定的电压输出，用直流电压表在开关S的1端测量MG两端的输出电压极性和2端测量电枢电源两端输出的电压极性，通过调换开关S的 1端或2端的电压极性，使MG两端(1端)的输出电压极性和电枢电源两端(2端)输出的电压极性相反。
(5)保持三相输出电压U=127V，将开关S打向“1”端，(开关S打向“1”端后电动机M的转速可能从高速迅速降低至低速运行，此属正常现象)，先减小电阻R的阻值和升高电枢电源输出电压，使电动机M的转速n下1
降，直至堵转(即n=0)，记录此时电动机MG的输入电压U(用V1表读数)、输入电流I(用A2表读数)、输出aa转速n(用DD03-3表读数)。
(6)从电动机M堵转即(n=0)开始，减小电枢电源的输出电压U和增大R的阻值使电动机的转速n缓慢上a1
升(操作这一步时要注意:应绶慢小幅度地来回增大或减小R的阻值，待转速n基本稳定时迅速读取数据，调1
节电枢电源输出电压也采用同样的方法)，等电动机M的转速n升高到不能再升高时，将开关S打至“2端”，通过调换开关S的 1端或2端的电压极性，使MG两端(1端)的输出电压极性和电枢电源两端(2端)输出的电压极性相同。再将开关S打至“1”端，续断增大电枢电源输出电压或减小电阻R的阻值，使电动机M的转速n1
续继升高，直至达到1500 r/min，在这一过程中测取电动机M每升高100r/min时，测功机MG的输入电压U、 a输入电流I及电动机M的输出转速n，共测取19组数据记录于表3-13中。 a
表3-13 U=127V
序 号 1 2 3 4 5 7 8 9
n(r/min) 0 100 200 300 400 500 600 700 测量值 U(V) a
I(A) a
S 计算值
M(N?M)
65
序 号 10 11 12 13 14 15 16 17
n(r/min) 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 测量值 U(V) a
I(A) a
S 计算值
M(N?M)
(7)停机，将测功机MG的起动电阻R调至大位置、磁场调节电阻R调最小位置，断开开关S，先关断电枢1f1
电源再关断励磁电源，将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，按下控制屏上方的“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
5、三相绕线式异步电动机M-S曲线测试的接线
按图3-13接线。图中三相绕线式异步电动机M选用DJ17， Y接法，其额定值 P,120W，U,220V、I,0.6A，NNNn,1380r/min;流测功机MG选用DJ23(按他励电动机方式连接)，作直流电动机使用;RE旋转编码器(测速系N
统)选用DD03-3，将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流毫安表A1选用MEC21，直流电流表A2选用MEC21，直流电压表V1选用MEC21;交流电压表V选用PAC08;交流电流表A选用PAC08;R选用MEC41上的900Ω并900Ω加上900Ω并900Ω共900Ω阻值;R选用MEC43的900Ω串联9001f2
Ω共1800Ω阻值;开关S选用MEC31。
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
图3-13三相绕线式异步电动机M-S曲线测试接线图
6、三相绕组式异步电机M与直流测功机MG空载损耗的测定
参考“三相鼠笼式异步电机M与直流测功机MG空载损耗的测定”的步骤，将测取的数据记录于表3-14中。 表3-14
序 号 16 15 14 13 12 11 10 9 n(r/min) 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 U(V) a0
I(A) a0
66
P(W) 0
序 号 8 7 6 5 4 3 2 1 n(r/min) 700 600 500 400 300 200 100 0 U(V) a0
I(A) a0
P(W) 0
7、三相绕线式异步电动机M-S曲线测试的接线(工作电压为127V)
参考“三相鼠笼式异步电动机的M-S曲线的测绘”的步骤，将测取的数据记录于表3-15中。 表3-15 U=127V
序 号 1 2 3 4 5 7 8 9
n(r/min) 0 100 200 300 400 500 600 700
(V) 测量值 Ua
I(A) a
S 计算值
M(N?M)
序 号 10 11 12 13 14 15 16 17
n(r/min) 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 测量值 U(V) a
I(A) a
S 计算值
M(N?M) 五、实验注意事项
(1)异步电动机工作电压均施加到127V。
(2)实验过程中，在电动机转速较低时，调节测功机的电枢串联电阻和电枢电源的电压均要缓慢调节。 六、实验报告
1、实验的项目名称。
2、实验的任务目标。
3、实验所用到的实验设备。
4、绘制实验的接线图。
5、记录实验的过程、现象和数据。
6、在同一坐标上绘制三相鼠笼、绕线式异步电动机的M-S曲线。
67
9.552计算公式: M,[P,(UI,IR)]，30aaaan(1,S)0
式中 M——受试异步电动机M的输出转矩(N?m);
U——测功机MG的电枢端电压(V); a
I——测功机MG的电枢电流(A); a
R——测功机MG的电枢电阻(Ω); a
P——对应某转速n时的空载损耗(W)。 0
注:上式计算的M值为电机在U=220V时值，由U=127V时的转矩值折算。
7、在同一坐标上绘制三相鼠笼、绕线式异步电动机机组的空载损耗曲线P=f(n)。 0
8、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、异步电动机的M-S特性曲线是怎么定义的,特性曲线中有哪些重要的参数,
68
※3-6 三相鼠笼式异步电动机的不对称运行 一、任务目标
1、三相鼠笼式异步电动机缺相运行试验
2、三相鼠笼式异步电动机单相运行试验
二、任务复习
1、三相异步电动机不对称运行的特点与危害。
2、三相鼠笼式异步电动机几种常见的不对称运行状态。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速光码盘 1 件
4 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
7 PAC08 交流电参数表组件 1件
8 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
9 MEC42 可调电阻器(二) 1件 四、实验过程
1、三相鼠笼式异步电机不对称运行试验的接线
图3-14三相鼠笼式异步电机不对运行试验接线图
按图3-14接线。图中三相鼠笼式异步电动机M选用DJ16，选择Y接法;校正直流测功机MG选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，在此作为三相鼠笼异步电动机M的负载，用于测量电动机M的输出转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3，将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流毫安表A选用MEC21;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A3、A4选用PAC08;R选用MEC42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MG的磁场调节电阻;开关f2
S、S1、S2选用MEC31组件。
接好线后，检查MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
2、三相鼠笼式异步电动机的正常运行、缺相运行及单相运行试验
(1)三相鼠笼式异步电动机为“Y”形接法，励磁电源处于关断状态。闭合开关S1、断开开关S2，按“三相
69
异步电动机的启动步骤”启动电机。
(2)继续顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相交流输出电压U=380V，此时电动机M处于正常运行状态，待转速稳定后，将电动机M的三相电压U、U、U，三相电流IA、IB、IC、及转速n记录于表3-34中。 ABBCCA
(3)断开开关S、S，此时电动机M处于缺相运行状态，待运行状态稳定后，将电动机M的三相电压U、U、12ABBCU，三相电流IA、IB、IC、及转速n迅速记录于表3-34中。 CA
(4)断开开关S1、闭合开关S2，此时电动机M处于单相运行状态，待运行状态稳定后，将电动机M的三相电压U、U、U，三相电流IA、IB、IC、及转速n迅速记录于表3-16中。记录好后迅速先断开开关S2，再闭合ABBCCA
开关S1使电动机恢复到正常运行状态。
表3-16
电压 电流 运行状态 n(r/min)
U(V) U(V) U(V) I(A) I(A) I(A) ABBCCAABC
正常运行
缺相运行
单相运行
(5)数据测取完后，不要停机和改变接线，直接进入下一个试验。
3、三相鼠笼式异步电动机带负载后的正常运行、缺相运行及单相运行试验
(1)开启控制屏的励磁电源，调节校正直流测功机M磁场调节电阻R，使励磁电流I为校正值100 mA(用f2f2A表观察)，即电动机M的转输出转矩T=0.182N?m。 2
2)保持电动机M的转输出转矩T=0.182N?m，即保持MG的励磁电流I为校正值100 mA。重复“三相鼠(2f2
笼式异步电动机的正常运行、缺相运行及单相运行试验”的(1),(4)步骤，将测量的数据记录于表3-17中。 表3-17 T=0.182N?m 2
电压 电流 运行状态 n(r/min)
U(V) U(V) U(V) I(A) I(A) I(A) ABBCCAABC
正常运行
缺相运行
单相运行
(3)停机，
将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，同时关闭控制屏的“励磁电源”， 按下控制屏上方的“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、实验过程中要注意开关S1、S2的通断要求，在开关S1断开的情况下才能闭合开关S2。
2、测取电动机缺相、单相运行时的数据速度要快，避免长时间运行，以造成电动机过热甚至烧坏。 六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、根据试验数据分析电动机不对称运行的危害。
70
32、三相鼠笼式异步电动机在单相运行试验中，稳态不对称电流I、I、I之间存在如下关系:I=I=，IABCABC2
将实测值与理论值进行比较，并简要分析。
71
※3-7 三相鼠笼异步电动机的温升 一、任务目标
1、冷却介质温度的测试。
2、在直接负载下，用电阻法测定子绕组的平均温升。
二、任务复习
1、如何用电阻法、温度计法测定温升，应注意哪些事项,
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速光码盘 1件
4 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
5 DJ23 校正直流测功机 1台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
7 PAC08 交流电参数表组件 1件
8 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
9 MEC41 可调电阻器(一) 1件
10 MEC42 可调电阻器(二) 1件
11 温度计(用户自备) 1套 四、实验过程
1、冷却介质温度及实际冷态时定子绕组的电阻r的测定
(1)冷却介质温度的测定
用几只水银温度计(或酒精温度计)放置在冷却空气进入电动机的途径中，距离电动机1,2米，并注意不受外来辐射热及气流的影响，几只温度计读数的平均值即为冷却介质的温度。室温 ?。
(2)实际冷态时电动机M的定子绕组电阻r的测定
图3-15 实际冷态时的三相绕组电阻测试
按图3-15接线，图中直流电压表选用MEC21，直流毫安表选用MEC21;开关S1、S2及直流可调电源选用MEC31。参考实验3-1的“用伏安法测量三相异步电动机定子绕组的直流电阻”的方法，测量电动机M的三相绕组实际冷态时的电阻r，测数据3,6组记录于表3-18中。
表3-18
72
序 号 1 2 3 4 5 6
U(V)
I(mA)
电阻值R=U/I(Ω)
平均电阻值r=?R/X(Ω)
2、定子铁芯温度的测定
(1)将电动机M在室内放置一段时间，用温度计测量铁心的温度。当所测温度与冷却介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态温度。 ?
(2)电动机M定子铁芯温度采用温度计法测定，将酒精温度计(因铁芯表面有磁场变化，不能用水银温度计)球部一端与被试电动机M的定子铁芯表面紧贴并设法固定。试验前，先测取铁芯温度(即介质温度)。
(3)电动机M温升试验的接线及定子铁芯的温度测试
A
B
C
图3-16电动机温升试验接线图
按图3-16接线。图中三相鼠笼式异步电动机M选用DJ16，其额定值P,100W，U,220V、Δ接法，I,0.5A，NNNn,1420r/min;校正直流测功机MG选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，N
在此作为三相鼠笼异步电动机M的负载，用于测量电动机M的输出转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3，将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A1选用MEC21，直流毫安表A2选用MEC21，直流电压表V选用MEC21;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A3、A4选用PAC08;R选用MEC42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值的变阻器作为测功机MG的磁场调节电阻;R选用f22MEC41上的900Ω串联900Ω加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值作为测功机MG的负载电阻，(当负载电流I大F于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接);开关S选用MEC31组件，用于控制负载R2的通断。
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
? 将直流测功机MG的磁场调节电阻R调至阻值最大位置，负载电阻R调至阻值最大位置，断开开关S，f22
励磁电源处于关断状态。按“三相异步电动机的启动步骤”启动电机。
? 开启控制屏的励磁电源，调节校正直流测功机M磁场调节电阻R，使励磁电流I为校正值100mA(用f2f2A2表观察)，并在此整个试验过程中保持此校正值100mA不变。
? 合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，当负载电流IF大于0.4 A时22
用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使电动机M的输出功率达到额定值，即P=P=100W。 2N
? 当被试电动机M带上负载后，铁芯温度开始上升，在试验中，保持P=P=100W不变，每隔20分钟测记录2N
一次铁芯温度，直至铁芯温度达到稳定状态，即一小时内定子铁芯温度的变化不超过1?为止。将测取的温度数据记录于表3-19中。
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表3-19
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 时间t(分) 0 20 40 60 80 100 120 140 温度T?
3、定子绕组平均温升的测定
(1)当电动机M的温度稳定后(即铁芯温升达实际稳定状态)，做好测定定子绕组热态电阻的准备。将控制屏左侧的三相调压器逆时针主向打到底，迅速停机及拆除实验接线，再按图3-16所示接线，直流电枢电源输出电压先调到50V。R选用MEC41挂箱上1800Ω可调电阻。
(2)量程的选择:测量时通过的测量电流应小于额定电流的20%(小于100mA)，调节电阻R使流过的电流为50毫安，因此直流毫安表的量程用200mA档。三相鼠笼式异步电动机定子每相绕组的电阻约为50Ω，三相绕组串起来约为150Ω，因而当流过的绕组的电流为50毫安时其两端的端电压约为7.5伏，所以直流电压表量程用20V档。
(3)把R调至最大位置，合上开关S1，调节直流电枢电源及R阻值使试验电流保持为50mA，每隔几5秒测取一组数据，共测取6,8组记录于表3-20中。如果电动机机在断电以后绕组电阻开始增大，然后再减小，则应取所测电阻最大值作为断电瞬间的电阻值。
表3-20 I=50mA
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 时间间隔t(s)
U(V) 电阻值r(Ω) m
平均温升θ(K)
(4)停机
将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，同时关闭控制屏的“励磁电源”，断开负载开关S， 按下控制屏上方的“停止”按钮，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、电动机定子温升试验时，接线一定要快，应先将试验步骤记熟再断电测试。
2、电动机温升试验，由于电动机长时间运转发，试验过程中手不要触摸到电机。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、计算定子绕组的平均温升
画曲线tgr=f(t)，如图3-17，从最初一点延长曲线，交纵轴于lgr，r即为断电瞬间的绕组电阻。利用tmm
绕组的直流电阻随温度的变化关系，可按下式求得绕组的平均温升为τ。
rr,m,(KT)TTθ,，，, r
式中:T,实际冷态时绕组的温度(?);
/ T,试验结束时冷却介质的温度(?);
r,断电瞬间绕组的热态电阻(欧); m
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r,实际冷态时定子绕组的电阻(欧);
K,常数。铜K,235，铝K,228
图3-17 断电瞬间的电阻
7、求定子铁芯温升
从表3-38记录数据中选取最后稳定的铁芯温度与当时冷却介质的温度之差即为铁芯温升。
8、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、分析温升试验中存在哪些误差,如何提高温升试验的准确性,对被试电机的温升情况作出评价。
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※3-8 测定三相鼠笼式异步电动机转子转动惯量 一、任务目标
1、掌握转动惯量的计算方法
2、电机的机械损耗的测定
3、机械拖动法测定电机的转动惯量
二、任务复习
1、转动惯量的定义
2、电机拖动相关知识
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速光码盘 1件
4 DJ16 三相鼠笼式异步电动机(被测电机) 1台
5 DJ23 校正直流测功机 1台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
7 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
8 MEC42 可调电阻器(二) 1件
9 数字记忆示波器(用户自备) 1台 四、实验过程
1、根据公式计算转子的转动惯量
虽然电机转子是一个接近规整的圆柱体，但因转子至少有3种不同的材料制作而成，并且相互交叉，很难进行准确计算。在要求不高时可将转子看成一个密度均匀的圆柱体。现知受试电机的质量m= kg，转子半径r=
m。根据下面公式计算受试电机转子的转动惯量。12J,mr 2
2、三相异步电动机机械损耗测试的接线
2
3 ~
1
3-18三相鼠笼异步电动机机械损耗测试接线图
按图3-18接线。图中电动机MG选用DJ23直流测功机(按他励方式接线)，M选用DJ16三相鼠笼式异步电
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动机，不连接线路，RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3导轨;将M、MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A1、A2选用MEC21，;R用MEC42的900Ω串900Ω共1800阻值f1
作为MG的磁场调节电阻;R选用MEC42的90Ω串联90Ω共180Ω阻值作为MG的起动电阻。接好线后，检查M、1
MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
3、三相异步电动机机械损耗测试
(1)检查按图3-18的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将测功机MG的电枢串联起动电阻R调到阻值最大位置，MG的磁场调节电阻R调到最小位置，并确认MEC31电1f1
枢电源开关处于关闭状态。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察到A2表有电流值，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使MG起动。
(3) MG起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变MG的电枢接线极性。调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，使测功机MG的在额定电压下1
运行，然后调节磁场电阻R使电机的转速达到1420r/min，待电动机M运行十分钟左右，使机组的机械损耗稳f1
定。
(4)记录此时测功机MG的电枢电压U、电枢电流I于表3-21中。 11
表3-21
序号 联机 脱机 机械损耗 1 U(V) I(A) P(W)= U×I U(V) I(A) P(W)= U×I P= P- P 1111122222mec122 (5)停机，将MG的电枢串联起动电阻R调到阻值最大位置，磁场调节电阻R调到最小位置，关闭电枢电源1f1
开关，再关闭励磁电源开关。
(6)拆掉DD03-3导轨上偏心螺丝，使电动机DJ16与测功机DJ23脱开，重复“(1)、(2)、(3)”步骤，将MG的电枢电压U、电枢电流I于表3-21中。 22
(7)停机，先切断电枢电源使MG停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到1f1最小值位置，再关闭励磁电源，最后关闭电源总开关，停机结束。
4、机械拖动法测定三相异步电动机的转动惯量
(1)参照实验“2-4测定直流他励电动机转动惯量”的步骤方法测出直流测功机MG的转动惯量，记录下来。
(2)机械拖动法测量电机转动惯量的接线
图3-19机械拖动法测量三相异步电动机转动惯量接线图
按图3-19接线。图中M选用DJ16(被测电动机)，MG选用DJ23，作电动机使用，RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3导轨，将MG及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝固定在DD03-3上;直流电流表A1、A2选用MEC21;R用MEC42的900Ω串900Ω共1800阻值作为MG的磁场调节电阻;R选用MEC42的90Ω串联90f11
Ω共180Ω阻值作为MG的起动电阻。接好线后，检查MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打
77
紧。
(2)连接机械拖动法测量电机转动惯量接线图
? 检查按图3-19的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将MG的电枢串联起动电阻R调到阻值最大位置，MG的磁场调节电阻R调到最小位置，并确认MEC31电枢电源1f1
开关处于关闭状态。
? 开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，接通励磁电源开关，观察到A2表有电流值，再接通MEC31的电枢电源开关，顺时针调节“电压调节”旋钮，使MG起动。
? M起动后观察DD03-3转速表显示转速是否为正，若为负，即要停机改变M的电枢接线极性。调节MEC31上的“电压调节”旋钮，使输出电压为220伏，减小起动电阻 R阻值，直至短接，使电动机M的在额定电压下1
运行，然后调节磁场电阻R使电动机MG的转速达1600r/min。 f1
? 将数字记忆示波器的探头接到DD03-3的转速信号输出端(弱电座)上，观测输出波形，调整数字示波器的频率及幅值以便于观测转速变化的波形，按下控制屏上的“停止”按钮，使直流测功机MG自由停机，摄录电动机MG从1.1倍的额定转速下降至零时的波形，在波形上读出电动机从1.1倍的额定转速下降至0.95倍额定转速(即n=1349 r/min)所用的时间?t，并将摄录的波形记录于图3-20中。(将机组的转动惯量值减去校正直流测功机的转动惯量值即可得到三相鼠笼式异步电动机的转动惯量值)。
图3-20转速下降波形图
? 停机
先切断电枢电源使电动机MG停机，同时将电枢串联起动电阻R调回最大值位置，磁场调节电阻R调到最小1f1值位置，再关闭励磁电源，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、机械损耗测定要运行十分钟左右，使机械损耗达到稳定。
2、实验过程中，接线更换较多，每次启动与停机均要注意步骤顺序。
3、测试电动机停机时的转速波形，数字示波器要调到记忆功能。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
P，,tmecJ,91.26、将数据代入公式计算出受试电动机的转动惯量 n，,nN
其中:
78
2 J—— 转动惯量 单位Kg*m
P—— 受试电机的机械损耗 单位W(瓦特) mec
t—— 转速变化所用时间 单位S(秒)
?n=1.1n-0.95n=0.15n=213 r/min NNN
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、将测得的转动惯量与计算的转动惯量相比较，并分析产生误差的原因。
79
第四章 变压器
4-1 用多种方法测定变压器的同名端 一、任务目标
1、掌握变压器同名端的图示法
2、掌握交流电压法测量变压器的同名端。
3、掌握直流法测量变压器的同名端。
4、掌握测发光二极管法测量变压器的同名端。
二、任务复习
1、变压器绕组的同名端相对极性定义。
2、变压器同名端的图示法。
3、用试验方法测定变压器的同名端。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 MEC11 单相变压器 1 件
4 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
5 PAC08 交流电参数表组件 1件
6 MEC32 旋转灯、同步机励磁电源 1件
7 便携式万用表 1只 四、实验过程
1、变压器的同名端极图示法
*32*14
图4-1变压器原副边绕线同名端表示
变压器绕组的极性指的是变压器原副边绕组的感应电势之间的相位关系，如图4-1所示:1、2为原边绕组，3、4为副边绕组，它们的绕向相同，在同一交变磁通的作用下，两绕组中同时产生感应电势，在任何时刻两绕组同时具有相同电势极性的两个断头互为同名端。图4-1中1、3互为同名端，2、4互为同名端;1、4互为异名端，2、3互为异名端。
2、用交流电压法测变压器的同名端
按图4-2接线，图中单相变压器选用MEC11，其额定值P,77/77 V?A、U,220/55V、I,0.35/1.4A;交NNN流电压表V1选用PAC08，V2选用万用表上合适交流电压档。
80
3U
2aA
UU1
xX
1
图4-2交流电压法测变压器同名端接线图
(1)检查按图4-2的接线是否正确，确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，用导线将变压器的X、x端短接起来。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高三相交流输出电压(用V1表观察)，使变压器原边A、X的输入电压U升高至220V(用V1表观察)，并将观察到的电1
压值记录于表4-1中。
(3)用V1表观察变压器副边a、x输出电压U，将观察到的电压值记录于表3-1中，用V2表观察变压器U23电压，将观察到的电压值记录于表4-1中。
(4)测试结束后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。 表4-1
原边输入电压U 副边输出电压U A、a间电压U 123
如果:U=U+U，则X、x端为异名端，A、x为同名端，X、a也是同名端。 312
如果:U=U-U，则X、x端为同名端，A、x为异名端，A、a也是同名端。 312
五、实验注意事项
1、注意变压器的额定值，原、副边接线不要接反。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、记录实验的过程、现象和数据
6、小结、体会和建议
七、思考与练习
根据单相变压器同名端的特性，画出由二只220V/55V单相变压器组成的并联运行电路，注意同名端的标注,
81
4-2 单相变压器运行特性的研究 一、任务目标
1、测定单相变压器的空载特性、短路特性。
2、测定单相变压器变比和参数。
2、测定单相变压器的运行特性。
二、任务复习
1、单相变压器的基本工作原理、特性、参数。
2、单相变压器的空载和短路试验应注意哪些问题,一般电源应加在哪一方比较合适,
3、单相变压器在空载和短路试验中，各种仪表的接法和相对位置,
4、单相变压器的试验方法及步骤。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 MEC11 单相变压器 1件
4 PAC08 交流电参数表组件 1件
5 MEC24 单三相智能型功率、功率因数表 1件
6 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
7 MEC41 可调电阻器(一) 1件
8 便携式万用表(自备) 1只 四、实验过程
1、单相变压器空载试验的接线及测取空载试验数据
4-3单相变压器空载试验接线图
按图4-3接线。图中单相变压器选用MEC11，其额定值P=77V?A，U/U=220/55V，I/I=0.35/1.4A，变压N1N2N1N2N器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路;交流电压表V1选用万用表上合适交流电压档，V2选用PAC08;交流电流表A选用PAC08;功率、功率因数W选用MEC24。
(1)检查按图4-3的接线是否正确，交流电压、电流表、单相功率表及变压器的接法是否正确。确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高交流输出电压(用V1表观察)，使交流输出电压U=1.2U。 ON
(3)从U=1.2U开始，逆时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐次降低交流电源输出电压U，直至降至ONO
82
U=0.2U，在1.2U,0.2U的范围内，测取变压器的空载电压U、空载电流I、空载功率P、功率因数cosυ(按ONNN0000下MEC24的“功能”键，显示单元显示cos时，按下“确认”键即可读取电动机M的当前功率因数，返回功率测试状态时只需按下“复位”键即可)及高压绕组AX端电压U，共测取数据7-9组。记录于表4-2中，其中U=UAXON点必须测，并在该点附近多测几点。
表4-2
试 验 数 据 序号 U(V) I(A) P(W) U(V) cosυ 000AX0
(4)试验结束后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
2、单相变压器短路试验的接线及测取短路试验数据
图4-4 单相变压器短路试验接线图
按图4-4接线。图中单相变压器选用MEC11，变压器的高压线圈A、X接电源，低压线圈a、x短路;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A选用PAC08;功率、功率因数W选用MEC24。
(1)检查按图4-4的接线是否正确，交流电压、电流表、单相功率表及变压器的接法是否正确。确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针方向旋转到底。
(2)按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高交流输出电流I，直到单相变压器K高压绕组的短路电流I=1.1I(用A表观察)为止。 KN
(3)从I=1.1I开始，逆时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐次降低交流输出电流I，直至降至I=0.3I，KNKKN在1.1I,0.3I的范围内，测取变压器的短路电压U、短路电流I、短路功率P及功率因数cosυ,共测取数据NNKKKK6-8组，记录于表4-3中，其中I=I点必须测，并在该点附近多测几点，试验时记下周围环境温度(?)。 KN
表4-3 室温 ?
序号 实 验 数 据
U(V) I(A) P(W) cosυ KKKK
83
(4)试验结束后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
3、单相变压器负载试验的接线及测取短负载试验数据(阻性负载)
图4-5 单相变压器阻性负载试验接线图
按图4-5接线。图中单相变压器选用MEC11，变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X经开关S接负载R;交流电压表V1选用万用表上合适交流电压档，V2选用PAC08;交流电流表A1、A2选用PAC08;负载RLL选用MEC41上的4只900Ω变阻器串联共3600Ω阻值;开关S选用MEC31。
(1)检查按图4-5的接线是否正确，交流电压、电流表、负载及变压器的接法是否正确。确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针方向旋转到底，负载R调至最大位置，断开开关S。 L
(2)按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高交流输出电压U，使用交流输出电1压U=U。 11N
(3)合上开关S，接通负载R，在保持U=U不变的情况下，逐渐增大负载(减小负载电阻R的值)，即增大L1NL变压器的负载电流I，直至增大到额定电流I(用A2表观察)。 2N
(4)从负载电流I=I开始，减小负载(增大电阻R的值)，逐次降低变压器的负载电流I，直至I降至02NL22(断开开关S)，在I,0的范围内，测取变压器的输出电压U和负载电流I。共测取数据6-8组，记录于表4-4N22
中，其中I=0和I=I=0.35A两点必须测。 222N
表4-4 cosυ=1 U=U= V 211N
序 号
U(V) 2
I(A) 2
(5)试验结束后，先控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，再按下“停止”按钮，拆除实验导线、最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、在变压器试验中，应注意电压表、电流表、功率表的相对位置。
2、短路试验通电前，一定要检查电源电压是否已调到零，即检查三相调压器是否已逆时针旋转到底;通电试验时操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
3、在变压器操作过程中，注意原、副边的接线，接完线后要仔细核对，以免发生误操作导致事故发生。
4、负载试验时，要严格保持电源输入电压不变，每次负载改变时都要调节电源输出电压，使U=U。 11N
84
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制单相变压器的试验接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、计算变比
由空载试验测变压器的原、副边电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。
K=U/U AXax
7、绘出空载特性曲线和计算激磁参数
(1)根据表4-3，在坐标上绘出空载特性曲线U=f(I)，P=f(U)，cosυ=f(U)。 000000
(2)计算激磁参数。
从空载特性曲线上查出对应于U=U时的I和P值，并由下式算出激磁参数: 0N00P0 r,m2I 励磁电阻 0
U0Z,m 励磁阻抗 I0 22X,Z,r励磁电抗 mmm
8、绘出短路特性曲线和计算短路参数
(1)根据表4-4，在坐标上绘出短路特性曲线U=f(I)、P=f(I)、cosυ=f(I)。 KK KKKK
(2)计算短路参数
从短路特性曲线上查出对应于短路电流I=I时的U和P值,由下式算出试验环境温度为θ(?)时的短路参KNKK数:
UKZ',K 短路阻抗 IK
PKr', 短路电阻 K2IK
'2'2X',Z,r 短路电抗 KKK
折算到低压方:
Z'K,ZK2短路阻抗 K
r'K,rK2 短路电阻 K
X'K,X短路电抗 K2K
由于短路电阻r随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
换算到基准工作温度75?时的阻值。 K
85
，234.575r,rK:CK75,，234.5,
22Z,r，XK:CK:CK7575
式中:234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。
计算短路电压(阻抗电压)百分数
IZNK75:Cu,，100%KUN
IrNK75:Cu,，100% KrUN
IXNKu,，100%KXUN2 I=I时短路损耗P= Ir KNKNNK75?
9、利用空载和短路试验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“T”型等效电路。
/ 要分离一次侧和二次侧电阻，可用万用表测出每侧的直流电阻，设R为一次绕组的直流电阻折算到二次侧1的数值，R为二次绕组的直流电阻。r已折算到二次侧应有 2k,r,r，rk12
,rr12 ,
,RR12
X//K联立方程组求解可得r及r。一次侧和二次侧的漏阻抗无法用试验方法分离通常取X=X= 12122
10、变压器的电压变化率 ,u
(1)在坐标上绘出cosυ=1时的外特性曲线U=f(I)，由特性曲线计算出I=I 时的电压变化率: 22222N
U,U202 ,u,，100%U20
(2)根据试验求出的参数，算出I=I、cosυ=1和I=I时的电压变化率Δu。 22N222N
,u,ucos,，usin,Kr2KX2
将两种计算结果进行比较。
11、绘出被试变压器的效率特性曲线
(1)用间接法算出cosυ=1不同负载电流时的变压器效率,记录于表4-5中。 2,2PIP，02KN,,(1,)，100% ,,2IP,PIPcos，，2N202KN
,式中:IPcosυ=P(W) 2N22
P为变压器I=I时的短路损耗(W); KNKN
P为变压器U=U时的空载损耗(W)。 00N
, I= I/I为副边电流标么值 222N
表4-5 cosυ=1 P= W P= W 20KN
*I P(W) η 22
0.2
0.4
0.6
86
0.8
1.0
1.2
* (2)由计算数据绘出变压器的效率曲线η=f(I)。 2
(3)计算被试变压器η=η时的负载系数β。 maxm
P0,, mPKN
12、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、变压器工作时有哪些损耗,什么时间效率最高，对应负载系数β的如何确定, m
2、在空载试验和短路试验中，电压表、电流表和功率表应怎么连接才能使用测量误差最小,
87
4-3 单相变压器的并联运行
一、任务目标
1、熟悉单相变压器投入并联运行的方法及步骤。
2、掌握单相变压器并联运行时阻抗电压对负载分配的影响。
二、任务复习
1、单相变压器并联运行的条件。
2、如何验证两台单相变压器具有相同的极性，若极性不同，并联会产生什么后果。
3、阻抗电压对负载分配的影响。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 MEC11 单相变压器 1件
4 PAC08 交流电参数表组件 1件
5 MEC24 单三相智能型功率、功率因数表 1件
6 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
7 MEC41 可调电阻器(一) 1件
8 MEC42 可调电阻器(二) 1件
9 便携式万用表 1只 四、实验过程
1、两台单相变压器并联运行的接线
图4-6单相变压器并联运行的接线图
按图4-6接线。图中单相变压器1、2选用MEC11，两只变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X并联后经负载经开关S3接负载R;交流电压表V、交流电流表A1、A2选用PAC08，交流电流表A选用万用表上合适L
交流电流档;负载R选用MEC41上的900Ω串联900Ω加上900Ω并联900Ω变阻器共2250Ω阻值;阻抗电阻RL
选用MEC42上的90Ω变阻器并调节至45Ω阻值(R的数值可根据需要调节，但R的允许电流值应大于变压器最大的电流值)，用于改变变压器2的阻抗电压。
2、两台单相变压器空载投入并联运行的步骤
88
(1)检查按图4-6的接线是否正确，交流电压、电流表、开关、负载及变压器的接法是否正确。确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，负载调至最大位置，开关S3先不接。
(2)检查变压器的变比和极性
? 断开开关S1、S3，闭合开关S2，开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左 侧的三相调压器，缓慢升高交流输出电压U至变压器的额定电压U(用V表观察)。 N
? 用电压表分别测出两台变压器副方电压U和U记录于表4-6中，得出结果。 1A1X2A2X
表4-6
变压器 原方电压 副方电压 变比 结果
1 U U K1=U/U= 1a1x1A1X1A1X1a1xK1,K2 ?
K1?K2 ? 2 U U K2=U/U= 2a2x2A2X2A2X2a2x
? 用电压表分别测出测出两台变压器副方的1A与2A端点之间的电压U记录于表4-7中，得出结果。若1A2A
U=U-U，则首端1A与2A为同极性端，反之为异极性端。 1A2A1A1X2A2X
表4-7
测量电压 电压关系 结果
U 1A2A
U=U-U? 首端1A与2A极性相同 ? 1A2A1A1X2A2X U 1A1XU=U+U? 首端1A与2A极性相反 ? 1A2A1A1X2A2X
U 2A2X
(3)投入并联
通过检查变压器1、2的变仳和极性。确认两台变压器的变比和极性相同后，合上开关S1，两台单相变压器即投入并联运行。注:若K与K不是严格相等，将会产生环流。投入并联后停止控制屏，不要改接线路，方便12
进入下一个试验。
3、阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行
(1)确认开关S1、S2闭合，负载电阻R已调至最大。合上开关S3(用导线短接代替)，接通负载R。 LL
(2)启动控制屏，保持原方电压即U=U，逐渐增大负载(减小负载电阻R的值，先减小其串联部分阻值，NL
当减到最小后用导线短接，然后再减小并联部分阻值)，即增大变压器的负载电流I，直至增大到有一台变压器的输出电流达到其额定电流为止，即I=I或=I=I(用A1、A2表观察)。 1N2N
(3)在保持原方电压即U=U不变的条件下，从I=I或=I=I开始，减小负载(增大电阻R的值，先增大其N1N2NL并联部分阻值，当增到最大后拆除串联部分的短接导线，然后再增大串联部分阻值)，逐次降低变压器的负载电流I，直至I降至0(断开开关S3)，在I,0的范围内，测取变压器1的输出电流I、变压器2的输出电流IN12及总电流I，共测取数据5-7组，记录于表4-8中。
表4-8
序号 I(A) I(A) I(A) 12
89
(4)数据测取完后，停机。
4、阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行
(1)开关S2不接，变压器2的副方串入电阻R以改变阻抗电压。
(2)合上开关S1、S3，接通负载R。重复“阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行”的(2)、(3)，共测L
取数据5-7组，记录于表4-9中。
表 4-9
序号 I(A) I(A) I(A) 12
(3)数据测取完后，先控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，再按下“停止”按钮，拆除实验导线。
最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、变压器投入并联运行前，先检查两只变比与极性是否相同，确认两个条件满足后再投入并联运行。
2、增大负载R时，先减小其串联部分阻值，当减到最小后用导线短接，然后再减小并联部分阻值;减小负L
载R时，先增大其并联部分阻值，当增到最大后拆除串联部分的短接导线，然后再增大串联部分阻值。 L
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制三相异步电动机的工作接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、在同一坐标上绘制阻抗电压相同时两只变压器并联运行的负载分配曲线I=f(I)、I=f(I)及阻抗电压12
不同时两只变压器并联运行的负载分配曲线I=f(I)、I=f(I)。 12
7、小结、体会和建议。
七、思考与练习
1、两只单相变压器投入并联运行的条件有哪些,这些条件不满足时投入并联运行会产生什么后果,
2、分析试验中阻抗电压对负载分配的影响。
90
4-4 三相变压器的运行特性研究 一、任务目标
1、测定三相变压器的空载特性、短路特性。
2、测定三相变压器变比和参数。
3、测定三相变压器的运行特性。
二、任务复习
1、三相变压器的基本工作原理、特性、参数。
2、三相变压器的空载和短路试验应注意哪些问题，一般电源应加在哪一方比较合适,
3、三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么,
4、三相变压器在空载和短路试验中，各种仪表的接法和相对位置,
5、三相变压器的试验方法及步骤。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 MEC12 三相芯式变压器 1件
4 PAC08 交流电参数表组件 1件
5 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
6 MEC24 单三相智能型功率、功率因数表 1件
7 MEC41 可调电阻器(一) 1件
8 MEC42 可调电阻器(二) 1件
9 便携式万用表(自备) 1只 四、实验过程
1、三相变压器变比测试的接线及变比测试
图4-7三相变压器变比测试接线图
按图4-7接线。图中三相芯式变压器选用MEC12，其额定容量P=152V?A，U=220/110V，I=0.4/0.8A，Y/YNNN接法，低压线圈a、b、c端接电源，x、y、z端短接，高压线圈X、Y、Z端短接，A、B、C端开路;交流电压表V1选用万用表上合适交流电压档，V2选用PAC08。
(1)检查按图4-7的接线是否正确，变压器的接法是否正确。确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底。
(2)开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高三相
91
交流输出电压U=U,110V。 1N
(3)测取三相变压器高压线圈的线电压U、U、U及低线圈的线电压U、U、U，记录于表4-10中。 ABBCCAabbcca表4-10
高压绕组线电压(V) 低压绕组线电压(V) 变比(K) 平均变比
U U K=U/U= ABabABABab
U U K=U/U= K=(K+K+K)/3= BCbcBCBCbc ABBCCA
U u K=U/U= CAcaCA CAca
(4)数据测取完后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
2、三相变压器空载试验的接线及测取空载试验数据
4-8三相变压器空载试验接线图
按图4-8接线。图中三相变压器选用MEC12，Y接法，即三相变压器的低压线圈a、b、c端接电源，x、y、z端短接(Y接法)，高压线圈X、Y、Z端短接，A、B、C端开路;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A1、A2选用PAC08;三相功率、功率因数W1、W2选用MEC24。
(1)检查按图4-8的接线是否正确，交流电压、电流表、三相功率表及变压器的接法是否正确。确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针方向旋转到底。
(2)按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高三相交流输出电压(用V1、V2、V3任意一只表观察)，使三相交流输出电压U=1.2U。 OLN
(3)从U=1.2U开始，逆时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐次降低三相交流输出电压U，直至降至OLNOLU=0.2U，在1.2U,0.2U的范围内，测取三相变压器的空载线电压U、空载线电流I、空载功率P，共测取数ONNN0L0L0据7-9组。记录于表4-11中，其中U=U点必须测，并在该点附近多测几点。 OLN
表4-11
试 验 测 量 数 据 计 算 数 据 序 U(V) I(A) 0L0L号 P(W)U(V)I(A)cosΦ O OL OL OU U U I I I abbccaaObOcO
92
表中:U=(U+U+U)/3 I=(I+I+I)/3 cosΦ=P/1.7321?U?IOLabbccaOLaobocoOO0L0L
(4)试验结束后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
2、三相变压器短路试验的接线及测取短路试验数据
图4-9三相变压器短路试验接线图
按图4-9接线。图中三相变压器选用MEC12，Y接法，即三相变压器的高压线圈A、B、C端接电源，X、Y、Z端短接，低压线圈a、b、c端短接，x、y、z端短接;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A1、A2选用PAC08;三相功率、功率因数W1、W2选用MEC24。
(1)检查按图4-9的接线是否正确，交流电压、电流表、单相功率表及变压器的接法是否正确。确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针方向旋转到底。
(2)按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高三相交流输出电流I(用A1、A2KL任意一只表观察)，直到三相变压器高压绕组的短路电流I=1.1I为止。 KLN
(3)从I=1.1I开始，逆时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐次降低交流输出电流I，直至降至I=0.3I，KLNKLKLN在1.1I,0.3I的范围内，测取三相变压器的短路线电压U、短路线电流I、短路功率P。共测取数据6-8组，NNKLKLK记录于表4-12中，其中I=I点必须测，并在该点附近多测几点，试验时记下周围环境温度(?)。 KLN
表4-12 室温 ?
试 验 测 量 数 据 计 算 数 据 序 U (V) I (A) KLKL号 P(W)U(V)I(A)cosΦ K KL KL KU U U I I I ABBCCAAKBKCK
表中:U =(U +U +U)/3 I =(I +I +I )/3 cosΦ=P/1.7321?U?I KLABBCCAKLAKBKCKKKKLKL
93
(4)试验结束后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
4、三相变压器负载试验的接线及测取短负载试验数据(阻性负载)
2
图4-10三相变压器阻性负载试验接线图
按图4-10接线。图中三相变压器选用MEC12，原、副边均为Y接法，即三相变压器的高压线圈A、B、C端接电源，X、Y、Z端短接，低压线圈x、y、z端短接，a、b、c端经开关S接负载R;交流电压表V1选用万用表上L
合适交流电压档，V2选用PAC08;交流电流表A1、A2选用PAC08;负载R、R、R分别选用MEC41、MEC42的L1L1L3三组900Ω并Ω900Ω共450Ω阻值的可变电阻器(Y接法)，作为三相变压器的三相可调负载R;负载开关S选L用MEC31。
(1)检查按图4-10的接线是否正确，交流电压、电流表、负载及变压器的接法是否正确。确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针方向旋转到底，负载R调至最大位置(三只电阻均调到最大)，断开开关S。 L
(2)按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高三相交流输出电压U，使用交流输1出电压U=U。 11N
(3)合上开关S，接通负载R，在保持U=U不变的情况下，逐渐增大负载(减小负载电阻R的值，三只可L11NL调阻性负载R、R、R要同时均匀调节)，即增大变压器的负载电流I(调节时要保证交流电流表A3、A4的数L1L2L32
值基本相等)，直至增大到额定电流I。 N
(4)从负载电流I=I开始，减小负载(增大电阻R的值，三只可调阻性负载R、R、R要同时均匀调节)，2NLL1L2L3逐次降低变压器的负载电流I，直至I降至0(断开开关S)，在I,0的范围内，测取变压器的输出电压U和负22N2载电流I。共测取数据6-8组，记录于表4-13中，其中I=0和I=I=0.8A两点必须测。 2222N
表4-13 U=U= V; cosυ=1 11N2
试 验 测 量 数 据 计 算 数 据 序 U (V) I (A) 22号 U(V)I(A)2 2 U U U I I I ABBCCAABC
表中:U=(U +U +U)/3 I=(I +I +I)/3 2ABBCCA2ABC
94
(5)试验结束后，先控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，再按下“停止”按钮，拆除实验导线、
最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。
2、短路试验通电前，一定要检查电源电压是否已调到零，即检查三相调压器是否已逆时针旋转到底;通电试
验时操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
3、负载试验时，要严格保持电源输入电压不变，每次负载改变时都要调节电源输出电压，使U=U。 11N
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制单相变压器的试验接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、计算变压器的变比
根据变比测试数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。
UUUABBCCA K, , K, , K,ABBCCAUUUabbcca
7、根据空载试验数据作空载特性曲线并计算激磁参数。
(1)根据表4-11，在坐标上绘出空载特性曲线U =f(I)，P=f(U)，cosυ=f(U)。 0L0L00L00L
2)计算激磁参数。 (
从空载特性曲线查出对应于U=U时的I和P值，并由下式求取激磁参数: 0LN0L0
P0r,励磁电阻 m23I,0
U0,U0L励磁阻抗 Z,,mI3I,0 0L
22励磁电抗 X,Z,rmmm
U0L式中: ，P——三相变压器空载相电压、相电流、三相空载功率(注:Y接法，, , I,IU0 0,0,0L3
以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流)。
8、根据短路测试数据作短路特性曲线并计算短路参数。
(1)根据图4-9，在坐标上短路特性曲线 U=f(I)，P=f(I)，cosυ=f(I)。 KLKLKKLKKL
(2)计算短路参数。
从短路特性曲线查出对应于I=I时的U和P值，并由下式算出实验环境温度θ?时的短路参数。 KLNKLK
P'Kr,K短路电阻 23I,K UU,K'KL短路阻抗 Z,,KI3I,KKL
''2'2短路电抗 X,Z,rKKK
95
UKL 式中 , P——短路时的相电压、相电流、三相短路功率。 , , I,I,I UK,K,KLNK3
折算到低压方:
'ZKZ,K短路阻抗 2K
'rKr,K短路电阻 2K
'XK,XK短路电抗 2K
换算到基准工作温度下的短路参数,和Z，(换算方法见 4-2内容)计算短路电压百分数: K75?K75?
,IZ75:NKCu,，100%K,UN
Ir75:NKC u,，100%KrU,N
IXNK,，100%uKXUN,
2计算I=I时的短路损耗 P,3Ir KNKNN,K75:C
被试变压器的“T”型等效电路。 9、根据空载和短路实验测定的参数， 画出
/要分离一次侧和二次侧电阻，可用万用表测出每相绕组的的直流电阻，然后取其平均值。设R为一次绕组的直1
流电阻折算到二次侧的数值，R为二次绕组的直流电阻。r已折算到二次侧应有: 2k,r,r，rk12
,rr12 ,
,RR12
X/K,联立方程组求解可得及r，一次侧和二次侧的漏阻抗无法用实验方法分离通常取X=X=。 r21212
10、变压器的电压变化率
(1)根据试验数据绘出cosυ=1时的特性曲线U=f(I)，由特性曲线计算出I=I时的电压变化率: 22222N
U,U202,u,，100% U20
)根据试验求出的参数，算出I(2=I，cosυ=1时的电压变化率: 2N2
,u,,(ucos,，usin,) Kr2KX2
将两种计算结果进行比较。
11、绘出被试变压器的效率特性曲线
(1)用间接法算出在cosυ=1时，不同负载电流时变压器效率，记录于表4-18中。 2
表4-18 cosυ=1 P= W P= W 20KN
I* P(W) η 22
0.2
0.4
0.6
96
0.8
1.0
1.2
2,PIP，02KN, ,(1,)，100%**2IP,PIPcos，，2202NKN,式中: IPcosυ=P(W)。 2N22
P为变压器的额定容量。 N
P为变压器I=I时的短路损耗。 KNKLN
P为变压器的U=U时的空载损耗。 00LN
,I= I/I为副边电流标么值。 222N
(2)计算被测变压器η=η时的负载系数β。 maxm
P0,, mPKN
12、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、变压器负载试验时，为什么要严格保持电源电压U不变, 1N
97
※4-5 三相变压器联接组的识别与不对称短路的研究 一、任务目标
1、掌握三相变压器的同名端的测试方法。
2、掌握变压器的联接组别的测试方法。
3、研究三相变压器不对称短路。
4、观测三相芯式变压器不同绕组联接法时的空载电流和电势波形。
二、任务复习
1、联接组的定义。为什么要研究联接组,国家规定的标准联接组有哪几种。
2、如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/Δ-11改为Y/Δ-5联接组。
3、不对称短路情况下特点。
4、三相变压器绕组的连接法和磁路系统对空载电流和电势波形的影响。
5、试验方法及步骤。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 MEC12 三相芯式变压器 1件
4 PAC08 交流电参数表组件 1件
5 MEC24 单三相智能型功率、功率因数表 1件
6 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
7 MEC44 波形测试板及专用电阻 1件
8 示波器(自备) 1台
9 便携式式万用表(自备) 1台 四、实验过程
1、测定极性及连线
ACB
XYZ
abc
yzx
图4-11三相芯式变压器各绕组首末端标记
如图4-11所示，被测变压器选用三相心式变压器MEC12，额定容量P=152/152V? A，U=220/55V，I=0.4/1.6A，NNNY/Y接法;高压绕组用A、B、C、X、Y、Z标记，低压绕组用a、b、c、x、y、z标记。
(1)测定三相芯式变压器的相间极性
98
按图4-12接线，图中交流电压表V选用PAC08。
4-12 测定三相芯式变压器相间极性接线图
? 将三相芯式变压器的A、X端接至三相交流可调电源MEC01的U、V相，并将三相芯式变压器的Y、Z用导线短接起来。
? 开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，在三相芯式变压器绕组的A、X间施加约50%U的电压(即63.5V)。 N
? 用交流电压表V测出U、U、U的电压，记录于表4-14中。 BYCZBC
? 参照图4-12相间极性测定方法，分别换成B、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，重复上述步骤?、?、?。测出每相绕组的首、末端正确的标记。
表4-14
序号 施加电压 测量电压 计算结果 首末端标记
= UBYU=U-U? 正 确 ? BCBYCZ 1 50%U U= AXCZU=U+U? 不正确 ? BCBYCZ U= BC
U= AXU=U-U? 正 确 ? ACAXCZ 2 50%U U= BYCZU=U+U? 不正确 ? ACAXCZ U= AC
U= AXU=U-U? 正 确 ? CZAXBY 3 50%U U= CZBYU=U+U? 不正确 ? CZAXBY U= AB
表中:以A相施加电压为例，若测得B、C两相的标记不正确时，将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。
? 试验结束后，先控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，再按下“停止”按钮，拆除实验导线。
(2)测定三相芯式变压器的极间(原、副边)极性
图4-13 测定三相芯式变压器极间(原、副边)极性接线图
按图4-13接线，图中交流电压表V选用PAC08;高压绕组A、B、C端接至三相交流可调电源MEC01的U、V、
99
W相， X、Y、Z用导线短接;低压绕组的x、y、z端也用导线短接，接成Y/Y接法。原、副边用导线连接起来。
? 按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器， 在三相芯式变压绕组的A、B、C间施加约50%U的电压(即110V)。 N
? 用交流电压表V测出U、U、U、U、U、U、U、U、U的电压，记录于表4-15中。 AXBYCZaxbyczAaBbCc
表4-15
序号 施加电压 相别 测量电压 计算结果 极间极性
= UAXU=U-U? A、a极性相同 ? AaAXax = A、a相 UaxU=U+U? A、a极性相反 ? BCBYax U= Aa
U= BYU=U-U? B、b极性相同 ? BbBYby 1 50%U B、b相 = UAXbyU=U+U? B、b极性相反 ? BbBYby U= Bb
U= CZU=U-U? C、c极性相同 ? CcCZcz C、c相 U= czU=U+U? C、c极性相反 ? CcCZcz U= Cc
表中:以A相施加电压为例，若U=U-U，则A相高、低压绕组同相，并且首端A与a端点为同极性;若U=U+U，AaAxaxAaAXax则A与a 端点为异极性，若U都不符合上述关系式，则不是对应的低压绕组。 Aa
? 试验结束后，先控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，再按下“停止”按钮，拆除实验导线。
2、检验三相变压器的联接组别及接线
高、低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。
1)Y/Y-12 (
图4-14 Y/Y-12联接组
按图4-14接线。三相变压器的A、a两端点用导线联接，按下控制屏“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相变压的高压侧A、B、C端施加三相对称的额定电压U=U=220V，测出U、U、U、U及11NABabBbCcU，将数据记录于表4-16中。 Bc
表4-16 U=U=220V 11N
试 验 数 据 计 算 数 据 U(V) U(V) U(V) U(V)U(V)K=U/U U(V) U(V)U(V)ABabBbCc Bc LABabBbCc Bc
根据Y/Y-12联接组的电势相量图可知:
100
U,U,(K,1)UBbCcLab
2U,UK,K，1BcabLL UAB为线电压之比 K,LUab
若由上式计算出的电压U，U，U的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正确，属Y/Y-12联接组。 BbCcBc
(2)Y/Y-6
图4-15 Y/Y-6联接组
如图4-15接线。将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调，A、a两点用导线相联，按下控制屏“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相变压的高压侧A、B、C端施加三相对称的额定电压U=U=220V，测出U、U、U、U及U，将数据记录于表4-17中。 11NABabBbCcBc
表4-17
试 验 数 据 计 算 数 据 U(V) U(V) U(V) U(V)U(V)K=U/U U(V) U(V)U(V)ABabBbCc Bc LABabBbCc Bc
根据Y/Y-6联接组的电势相量图可得
U,U,(K，1)UBbCcLab 2U,U(K，K，1)BcabLL
若由上式计算出电压U、U、U的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于Y/Y-6联接组。 BbCcBc
(3)Y/?-11
101
图4-16 Y/Δ-11联接组
按图4-16接线。三相变压器的A、a两端点用导线联接，A、a两端点用导线相连， 按下控制屏“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相变压的高压侧A、B、C端施加三相对称的额定电压U=U=220V，11N测出U、U、U、U及U，将数据记录于表4-18中。 ABabBbCcBc
表4-18
试 验 数 据 计 算 数 据 U(V) U(V) U(V) U(V)U(V)K=U/U U(V) U(V)U(V)ABabBbCc Bc LABabBbCc Bc
根据Y/Δ-11联接组的电势相量可得
2U,U,U,UK,3K，1 BbCcBcabLL
若由上式计算出的电压U、U、U的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属Y/Δ-11联接组。 BbCcBc
(4)Y/Δ-5
图4-17 Y/Δ-5联接组
如图4-17接线。将Y/Δ-11联接组的副方绕组首、末端的标记对调，A、a两点用导线相联，按下控制屏“启 动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相变压的高压侧A、B、C端施加三相对称的额定电压 U=U=220V，测出U、U、U、U和U，将数据记录于表4-19中。 11NABabBbCcBc
表4-19
试 验 数 据 计 算 数 据 U(V) U(V) U(V) U(V)U(V)K=U/U U(V) U(V)U(V)ABabBbCc Bc LABabBbCc Bc
根据Y/Δ-5联接组的电势相量图可得
2U,U,U,UK，3K，1 BbCcBcabLL
若由上式计算出的电压U、U、U的数值与实测相同，则绕组联接正确，属于Y/Δ-5联接组。 BbCcBc
试验结束后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针调到底，按下“停止”按钮。
3、不对称短路及接线
(1)Y/Y连接单相短路 0
按图4-18接线。交流电流表A1、A2选用PAC08，量程大于1A;交流电压表V选用PAC08;高压线圈A、B、C端接电源，X、Y、Z端短接，低压线圈x、y、z端短接，b、c端开路;a端用导线串接电流表A4与x端短接起
102
来。
图4-18 Y/Y连接单相短路接线图 0
? 检查按图4-18接线准确无误，确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针调到底。
? 按下“启动”按钮，顺时针缓缓调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高三相交流输出电流，直至副方短路电流I?I为止(用A2表观察)，测取副方短路电流I和原方电流I、I、I。将数据记录于表4-20中。2K2N2KABC表4-20
I(A) I(A) I(A) I(A) U(V) U(V) U(V) 2KABCabc
U(V) U(V) U(V) U(V) U(V) U(V) ABCABBCCA
? 数据测取完后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
(2)Y/Y联接两相短路
按图4-19接线。交流电流表A1、A2选用PAC08;交流电压表V选用PAC08;高压线圈A、B、C端接电源，X、Y、Z端短接，低压线圈x、y、z端短接，c端开路;a端用导线串接电流表A3与b端短接起来。
图4-19 Y/Y连接两相短路接线图
103
? 检查按图4-19接线准确无误，确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针调到底。
? 按下“启动”按钮，顺时针缓缓调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高三相交流输出电流，直至副方短路电流I?I为止(用A2表观察)，测取副方短路电流I和原方电流I、I、I。将数据记录于表4-21中。 2K2N2KABC
表4-21
I(A) I(A) I(A) I(A) U(V) U(V) U(V) 2KABCabc
U(V) U(V) U(V) U(V) U(V) U(V) ABCABBCCA
? 数据测取完后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。 4、测定三相心式变压器的零序阻及接线
按图4-20接线。交流电流表A选用PAC08;交流电压表V选用PAC08;单相功率表选W选用MEC24;低压线圈a、b、c端接电源，x、y、z端短接，高压线圈X、Y、Z端短接，A、B、C端开路。
图4-20 测零序阻抗接线图
) 检查按图4-20接线准确无误，确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针调到底。 (1
(2)按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高三相交流输出电流，使变压器低压侧的输入空载电流I=0.25I(用A表观察)，测取变压器低压侧的空载电流I、空载电压U、和空载功率P，ONOOO将数据记录于表4-22中。
(3) 继续顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使变压器低压侧的输入空载电流I?0.5I(用A表观察)，ON测取变压器低压侧的空载电流I、空载电压U、和空载功率P，将数据记录于表4-22中。 OOO
表4-22
I(A) U(V) P(W) 0L0L0L
0.25I= N
0.5I= N
(4) 数据测取完后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
5、观测三相心式不同连接方法时空载电流和电势的波形及接线
(1)Y/Y连接
按图4-21接线。三相芯式变压器作Y接法，其额定电压为220V，注意变压器首末端不要接错，交流电压表选用PAC08;波形观测板选用MEC44，按要求连接好线路，将示波器测试笔接到MEC44的Y1、?端，按下不同的按键即可观测到不同的波形;开关S选用MEC31。
104
图4-21观测Y/Y和Y/Y连接三相变压器空载电流和电势波形的接线图 0
? 检查按图4-21接线准确无误，确认控制屏左侧的三相调压器已逆时针调到底。
? 将开关S打到“Y”端，即三相芯变压器不接中线，三相芯式变压器作Y/Y连接。
? 按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，分别调节三相交流输出电压U=0.5U和U=U，NNNN分别在这两种情况下切换“波形测试板”按键，通过示波器观测空载电流i，副方相电势e和线电势e的波形0υl(注:Y接法U=220V)，将波形记录于图4-22和图4-23中。 N
? 在三相交流输入电压为变压器额定电压U值时，用电压表V测取原方线电压U和相电压U，将数据记NABAX录于表4-23中。
图4-22 U=0.5U时的变压器波形记录 NN
105
图4-23 U=U时的变压咕压的波形记录 NN
表4-23 U=U=220V NN
试 验 数 据 计 算 数 据
U(V) U(V) U/U ABAXABAX
? 试验结束后，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，按下“停止”按钮。
(2)Y0/Y连接
将开关S打到“Y”端，即三相芯变压器接中线，三相芯式变压器作Y/Y连接。重复“(1)Y/Y连接”试验00
的步骤?,?，将观测到的i，e，e波形记录图4-24和图4-25中，并在U=U时测取U和U，将数据记录于0υl1NABAX表4-24中。
图4-24 U=0.5U时的变压器波形记录 NN
106
图4-25 U=U时的变压的波形记录 NN
表4-24
试 验 数 据 计 算 数 据
U(V) U(V) U/U ABAXABAX
(3)Y/Δ连接
按图4-26接线。注意变压器首末端不要接错;交流电压表选用PAC08;波形观测板选用MEC44，按要求连接好线路，将示波器测试笔接到MEC44的Y1、?端，按下不同的按键即可观测到不同的波形;开关S选用MEC31。
图4-26 观测Y/Δ连接三相变压器空载电流三次谐波电流和电势波形的接线图
107
? 开关S合向“1”端，使副方绕组不构成封闭三角形。按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相交流输出电压U=U。 NN
? 分别在这两种情况下切换“波形测试板”按键，通过示波器观察原方空载电流i。相电压U，副方开0υ路电势U的波形，将波形记录于图4-27中。并用电压表测取原方线电压U、相电压U以及副方开路电压UazABAXaz将数据记录于表4-25中。
图4-27 U=U时的变压副方不构成封闭三角形的波形记录 NN
表4-25
试 验 数 据 计 算 数 据
U(V) U(V) U(V) U/U ABAXazABAX
? 将开关S打到“2”端，使副方为三角形接法。重复试验“(1)Y/Y连接”的步骤?,?，将观测到的i，U波形记录图4-28和图4-29中，并在U=U时测取U和U，将数据记录于表4-26中。 0υ1NABAX
图4-28 U=0.5U时的变压副方构成封闭三角形的波形记录 NN
108
图4-29 U=U时的变压副方构成封闭三角形的波形记录 NN
表4-26
实 验 数 据 计 算 数 据
U(V) U(V) I谐波(A) U/U ABAXABAX
五、实验注意事项
1、在检验三相变压器Y/Δ接法的连接组时，要注意Δ接法的正确性，否则会引起短路的危险。
、每次更改接线时，都要在断电的情况下进行，不许带电操作。 2
六、实验报告
1、实验的项目名称。
2、实验的任务目标。
3、实验所用到的实验设备。
4、绘制三相异步电动机的工作接线图。
5、记录实验的过程、现象和数据。
6、计算出不同联接组的U、U、U的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是否正确。 BbCcBc
7、计算零序阻抗.
Y/Y三相心式变压器的零序参数由下式求得: 0
U,U0L0Z,,0I3I,L00
P0 r,023I,0
22XZr,,000
U0LU,,I,I 式中: , P——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率 0000L,,3
分别计算I=0.25I和I=0.5I时的Z、r、X，取其平均值作为变压器的零序阻抗，电阻和电抗，并按下0N0N000式算出标么值:
109
,IZ0N*Z,0,UN
Ir,0N* r,0U,N
IX,0N*,X0UN,
式中和为变压器低压绕组的额定相电流和额定相电压。 IUN,N,
8、计算短路情况下的原方电流
(1) Y/Y单相短路 0,...
副方电流 I,I,I,I,0a2Kbc..2I2K 原方电流设略去激磁电流不计，则: I,,A3K ... I2K,,IIBC式中K为变压器的变比。 3K
(2) Y/Y两相短路 ....
副方电流 I,,I,I,I,0abKC2....,I2K 原方电流 I,,I,,I,0ABCK
把实测值与用公式计算出的数值进行比较，并做简要分析。
9、附录:变压器联接组校核公式(设) U,1，U,K，U,KabABLabL表4-27变压器联接组校核公式
组别 U=U U U/U BbCcBcBcBb
2K,K，112 >1 K,1LLL
22K,3K，1K，11 >1 LLL
22K,K，1K，K，12 >1 LLLL
22K，3K，1K，13 >1 LLL
2K，K，14 >1 K，1LLL
22K，3K，1K，3K，15 =1 LLLL
2K，K，16 K，1 <1 LLL
22K，3K，1K，17 <1 LLL
22K，K，1K,K，18 <1 LLLL
22K,3K，1K，19 <1 LLL
2K,K，1K,110 <1 LLL
110
2211 =1 K,3K，1K,3K，1LLLL
12、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、分析不同连接法对三相变压器空载电流和电势波形的影响。
2、由试验数据算出Y/Y和Y/Δ接法时的原方U/U比值, 分析产生差别的原因。 ABAX
111
4-6 三相变压器的并联运行
一、任务目标
1、熟悉三相变压器投入并联运行的方法及步骤。
2、掌握三相变压器并联运行时阻抗电压对负载分配的影响。
二、任务复习
1、三相变压器并联运行的条件。不同联接组并联后会出现什么后果,
2、阻抗电压对负载分配的影响。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 MEC12 三相芯式变压器 1件
4 PAC08 交流电参数表组件 1件
5 MEC24 单三相智能型功率、功率因数表 1件
6 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
7 MEC41 可调电阻器(一) 1件
8 MEC42 可调电阻器(二) 1件
9 MEC43 可调电阻器(三) 1件
10 便携式万用表(自备) 1只 四、实验过程
1、两台三相变压器并联运行的接线
1
2
图4-30 三相变压器并联运行接线图
按图4-30接线。图中三相变压器1、2选用MEC12，接成Y/Y接法，即两只变压器的A、X，B、Y、C、Z并联接到电源端，三相低压线圈a、x，b、y，c、z并联后经负载经开关S3接负载R;交流电压表V选用PAC08;交流L
电流表A1、A2选用PAC08，A3选用万用表上合适交流电流档;负载R、R、R分别选用MEC41、MEC42的三组L1L1L3
112
900Ω并Ω900Ω共450Ω阻值的可变电阻器(Y接法)，作为三相变压器的三相可调负载R;阻抗电阻R选用MEC42、L
MEC43上的90串90Ω变阻器和900并900变阻器，均调节至180Ω阻值(R的数值可根据需要调节，但R的允许电流值应大于变压器最大的电流值)，用于改变变压器2的阻抗电压;开关S1、S2选用MEC31;S3先不接。
2、两台三相变压器空载投入并联运行的步骤。
(1)检查按图4-30的接线是否正确，交流电压、电流表、开关、负载及变压器的接法是否正确。确认MEC01电源总开关处于断开状态，将控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，负载调至最大位置，断开开关S1、S2，闭合开关S3(用导线短接代替)。
(2)检查变压器的变比和连接组
? 开启控制屏上的电源总开关，按下“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，缓慢升高交流 输出电压U至变压器的额定电压U(用V表观察)。 N
? 测出变压器副边电压，若电压相等，则变比相同，测出副边对应相的两端点间的电压若电压均为零，则联接组相同。
(3)投入并联
通过检查三相变压器1、2的变仳和连接组。确认两台变压器的变比和连接组正确后后，合上开关S1，两台三相变压器即投入并联运行，投入并联后不要退出，直接进入下一个试验。
3、阻抗电压相等的两台三相变压器并联运行。
(1)投入并联后，确认负载电阻R已调至最大(三只电阻均调到最大)。合上负载开关S2。 L
(2)保持原方电压即U=U，逐渐增大负载(减小负载电阻R的值，三只可调阻性负载R、R、R要同时均NLL1L2L3匀调节)，即增大变压器的负载电流I，直至增大到有一台变压器的输出电流达到其额定电流为止，即I=I或=I=I1N2N(用A1、A2表观察)。
(3)在保持原方电压即U=U不变的条件下，从I=I或=I=I开始，减小负载(增大电阻R的值，三只可调N1N2NL阻性负载R、R、R要同时均匀调节)，逐次降低变压器的负载电流I，直至I降至0(断开开关S2)，在I,0L1L2L3N的范围内，测取变压器1的输出电流I、变压器2的输出电流I及总电流I，共测取数据5-7组，记录于表4-2812
中。
表4-28
I(A) I(A) I(A) 12
(4)数据测取完后，停机，断开开关S3(即去掉短接线)，其它接线不变，进入下一个实验。
4、阻抗电压不相等的两台三相变压器并联运行
(1)确定断开短路开关S3，变压器2的副方串入电阻R以改变阻抗电压。
(2)启动控制屏，合上开关S1，S2，接通负载R。重复“阻抗电压相等的两台三相变压器并联运行”的(2)、L
(3)，共测取数据5-7组，记录于表4-29中。
表4-29
113
I(A) I(A) I(A) 12
(3)数据测取完后，先控制屏左侧的三相调压器逆时针方向旋转到底，再按下“停止”按钮，拆除实验导线。最后关闭实验装置电源总开关。
五、实验注意事项
1、三压器投入并联运行前，先检查两只变比与连接组是否正确，确认两个条件满足后再投入并联运行。
2、调节负载R时，三只可调阻性负载R、R、R要同时均匀调节，确保三相电流平衡。 LL1L2L3
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制三相异步电动机的工作接线图
5、记录实验的过程、现象和数据
6、在同一坐标上绘制阻抗电压相同时两只变压器并联运行的负载分配曲线I=f(I)、I=f(I)及阻抗电压12不同时两只变压器并联运行的负载分配曲线I=f(I)、I=f(I)。 12
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、两只三相变压器投入并联运行的条件有哪些,这些条件不满足时投入并联运行会产生什么后果,
2、分析试验中阻抗电压对负载分配的影响。
114
第五章 同步电机
5-1 三相同步发电机的运行特性 一、任务目标
1、学会三相同步发电机的接线和操作作使用
2、掌握三相同步发电机的空载特性、短路特性、外特性和调整特性的测试
二、任务复习
1、三相同步发电机在对称负载下有哪些基本特性。
2、这些基本特性各在什么情况下测得。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1 台
4 DJ18 三相同步发电机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1 台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2 件
7 PAC08 交流电参数表组件 1 件
8 MEC24 单三相智能型功率、功率因数表 1 件
9 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1 件
10 MEC32 旋转灯、同步机励磁电源 1 件
11 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
12 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
13 MEC43 可调电阻器(三) 1 件 四、实验过程
1、三相同步发电机的接线
按图5-1接线。图中三相同步发电机GS选用DJ18，其额定值P,170W，U,220V、Y接法，I,0.45A，nNNNN,1500r/min;校正直流测功机MG作为GS的原动机选用DJ23，作直流电动机使用(按他励电动机方式接线);RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3;将MG、GS及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝将MG、GS固定在DD03-3上;直流毫安表A2选用MEC21，直流电流表A1选用MEC21，直流电压表V选用MEC21;交流电压表V1选用PAC08;交流电流表A3、A4选用PAC08;功率、功率因数表W选用MEC24;R选用MEC42的900Ω串f1联900Ω共1800Ω阻值的变阻器，作为电动机MG的磁场调节电阻;R选用MEC42组件上的90Ω串90Ω加上MEC43f2
组件上90Ω并90Ω共225Ω阻值的变阻器作为发电机GS的励磁调节电阻;R选用MEC41、MEC42上的900Ω串L
900Ω共1800Ω的变阻器(Y接法)，作为发电机GS的三相可调阻性负载;开关S选用MEC31，用于R电阻的通L断。
接好线后，检查GS、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
115
图5-1 三相同步发电机接线图
1、空载试验
(1)按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动校正直流测功机(注意R电阻调节的位置)。 f1
? 检查按图5-1的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机MG的磁场调节电阻R调至阻值最小位置，发电机GS的励磁调节电阻R调至阻值最大位置。开关S处f1f2
于断开位置。
(2)检查电枢电源开关及励磁电源开关都处于“关”的位置，作好直流他励电动机MG的起动准备。
(3)接通电源总开关，按下控制屏上方的“启动”按钮，开启控制屏上的励磁电源开关，看到电流表A2有励磁电流指示后，再开启电枢电源开关，观察电动机MG旋转方向，要求其旋转方向应符合正向旋转的要求(如转向不符合要求需调整电动机MG的电源极性时，必须切断电源，调整好接线极性后重新起动)。
(4)电动机MG起动正常运转后，将MG的电枢电源电压调为220V(用V1表观察)，调节电动机MG磁场调节电阻R，使电动机MG的输出转速n达到1500r/min(用DD03-3观察)，该转速即为发电机GS的同步转速，在以f1
下整个实验过程中始终保持此同步转速不变(如果在以下实验过程中MG磁场调节电阻R调至底后，转速仍达不f1到1500r/min时，可继续增大电枢电源电压，但不应超过245V)。
(5)开启MEC32组件上的同步机“励磁电源”开关(即电源开关)，接通发电机GS的励磁电源并调至24V(用MEC21上直流电压表观察)。
(6)调节电动机MG的输出转速n=n=1500r/min(通过增大或增小电动机MG的磁场调节电阻R，保持转速nNf1不变)，增大同步发电机GS的励磁电流I(操作方法:减小R的阻值，先减小其串联部分的阻值，当励磁电流ff2
If大于1.3 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，必须单方向调节，使发电机GS的励磁电流I(用A1表观察)单方向递增，直至发电机GS的输出电压U?1.3U =286V(用V1表作为参考观察)，记fON
录此时同步发电机GS的空载电压U及励磁电流I。 Of
(7)保持电动机MG的输出转速n=n=1500r/min，减小同步发电机GS的励磁电流I，(操作方法:增大RNff2阻值即减小发电机GS的励磁电流If，先增大其并联部分阻值，当并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值，当R增大到最大后断开同步机励磁电源开关)，必须单方向调节，使发电机f2
GS的励磁电流I(用A1表观察)单方向递减，直至发电机GS的励磁电流If=0为止(断开同步机励磁电源开关)，f
在这一过程中测取同步发电机GS的励磁电流If及对应的空载电压U，共取数据7-9组，记录于表5-1中，其中O
额定电压点附近多测几点。
(8)数据测取完后，先不要停机，进入下一个实验。
116
表5-1 n=n=1500r/min I=0 N
序 号 I(A) f
U(V) 0
2、三相短路试验
(1)确认同步发电机GS的励磁电源开关处于断开状态及励磁调节电阻R调至阻值最大位置或者同步发电机f2
、A4靠GS的输出电压为最小的时候，用导线将同步发电机GS的输出端短接起来，(操作方法:把交流电流表A3开关S的一端短接起来，两只电流表均有电流显示)此时同步发电机GS作短路运行。
(2)合上同步机励磁电源开关S，接通发电机GS的励磁电源并调至24V(用参数表观察)。
(3)调节电动机MG的输出转速n=n=1500r/min(通过增大或减小电动机MG的磁场调节电阻R，保持转速nNf1不变)，减小R的阻值，使发电机GS的励磁电流I(用A1表观察)增大， f2f
直至发电机GS的三相短路电流I=1.2I?0.54A(用交流电流表A3、A4中的任意一只表作为参考观察)，记录此时KN
同步发电机GS的短路电流I及励磁电流I。 Kf
(4)保持电动机MG的输出转速n=n=1500r/min，增大R的阻值，使发电机GS的励磁电流I(用A1表观察)Nf2f减小，直至发电机GS的励磁电流If=0为止(断开同步机励磁电源开关)，在这一过程中测取同步发电机GS的励磁电流If及对应的短路电流I，共取数据5-7组，记录于表5-2中，其中额定电流点附近多测几点。 K
表5-2 n,n=1500r/min U=0V; N
序 号 I(A) f
I(A) K
(5)数据测取完后，先不要停机，断开发电机GS的励磁电源开关，拆除同步发电机GS的输出端的短线，进入到一个实验。
3、测同步发电机在纯电阻负载时的外特性
(1)确认同步发电机GS的励磁电源开关处于断开状态、励磁调节电阻R调至阻值最大位置，将可调阻性负f2
载R调到阻值最大位置并断开阻性负载开关S。 L
(2)调节电动机MG的输出转速n=n=1500r/min(通过增大或减小电动机MG的磁场调节电阻R，保持转速nNf1不变)，合上同步机励磁电源开关，接通发电机GS的励磁电源并调至24V(用MEC21上直流电压表观察)。
(3)合上阻性负载开关S，发电机GS带纯阻性负载运行，减小R的阻值(先减小其串联部分的阻值，当励f2
磁电流If大于1.3 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使发电机GS的励磁电流I(用f参数表观察)增大，同时调节可调阻性负载R(三只可调阻性负载R、R、R要同时均匀调节)，仔细观察交流LL1L2L3
电流表A3、A4，要保证两只电流表中的电流基本相等，使同步发电机GS的输出电流I=I=0.45A(输出电流I为NI、I、I的平均值，通过I、I的平均值，估算I)且输出电压U=U=220V(用V1表作为参考观察)，此时发电机ABCABCN
GS的励磁电流I即为额定励磁电流I，记录此时同步发电机GS的输出电流I、输出电压U及额定励磁电流I。 ffNfN
(4)在保持n=n=1500r/min(调节电动机MG的磁场调节电阻R保持)及I=I(调节发电机GS的励磁电阻Nf1ffN
R保持)不变的条件下，由发电机GS的输出电流I=I=0.45A开始，逐次减小发电机GS的可调阻性负载R(操作方f2NL法，同时均匀增大三只可调阻性负载R、R、R的阻值，保证两只电流表中的电流I、I、I基本相等)，逐渐L1L2L3ABC降低发电机GS的输出电流I，直至发电机GS的输出电流I=0为止(断开关关S)，在这一过程中测取同步发电机GS的输出电流I及对应的输出电压U。，共取数据5-7组，记录于表5-3中，其中额定电流点附近多测几点。 表5-3 n,n=1500r/min I= I= A cosυ=1 NffN
I(A)
117
U(V)
(5)数据测取完后，先不要停机，断开发电机GS的励磁电源开关及阻性负载开关S，将励磁调节电阻R及f2可调阻性负载R调至最大位置时，进入到一个实验。 L
4、测同步发电机在纯电阻负载时的调整特性
(1)调节电动机MG的输出转速n=n=1500r/min(通过增大或减小电动机MG的磁场调节电阻R，保持转速nNf1不变)，合上同步机励磁电源开关，接通发电机GS的励磁电源并调至24V(用参数表观察)。
(2)合上阻性负载开关S，发电机GS带纯阻性负载运行，减小R的阻值，使发电机GS的励磁电流I(用f2fA1表观察)增大，同时调节可调阻性负载R(三只可调阻性负载R、R、R要同时均匀调节)，仔细观察交流LL1L2L3电流表A3、A4，要保证两只电流表中的电流基本相等，使同步发电机GS的输出电压U=U=220V(用V1表作为参N考观察)、输出电流I?1.1I?0.5A(输出电流I为I、I、I的平均值)。记录此时同步发电机GS的输出电流I、NABC
输出电压U及励磁电流I。 f
(3)在保持n=n=1500r/min(调节电动机MG的磁场调节电阻R保持)、U=U=220V(调节发电机GS的励磁Nf1N电流I保持，即调节励磁电阻R)不变的条件下，由发电机GS的输出电流I?1.1I?0.5A开始，逐次减小发电机ff2NGS的可调阻性负载R(操作方法，同时均匀增大三只可调阻性负载R、R、R的阻值，保证两只电流表中的电LL1L2L3流I、I基本相等)，逐渐降低发电机GS的输出电流I，直至发电机GS的输出电流I=0为止(断开关关S)，在AB
这一过程中测取同步发电机GS的输出电流I及对应的励磁电流I。，共取数据5-7组，记录于表5-4中，其中额f
定电流点附近多测几点。
表5-4 n=n=1500r/min U=U=220V cosυ=1 NN
I(A) I(A) f
(4)停机
先切断电枢电源使测功机MG停机，再断开发电机GS的励磁电源开关、阻性负载开关S，将励磁调节电阻Rf2及可调阻性负载R调到最大位置，关闭电源控制屏上的“励磁电源”开关，按下电源控制屏上“停止”按钮，L
拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、注意事项
1、每次启动校正直流测功机时，都要按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动;每次停机时，都要先切断电枢电源，再切断励磁电源。
2、调节负载R时，三只可调阻性负载R、R、R要同时均匀调节，确保三相电流平衡。 LL1L2L3
六实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据记录
6、在同一坐标上绘制三相同步发电机的空载特性U=f(I)、短路特性I=f(I)、外特性U=f(I)、调整特OfkfO性I=f(I)。 f
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、由空载特性和短路特性求取电机定子漏抗X和特性三角形。 σ
2、由零功率因数特性和空载特性确定电机定子保梯电抗。
3、利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗X(不饱和值)，要求取直轴同步电抗X(饱和值)还需dd增加哪方面的试验，应该如何施,
118
4、求短路比。
5、由外特性试验数据求取电压调整率ΔU%。
6、定子漏抗X和保梯电抗X它们各代表什么参数,它们的差别是怎样产生的, σp
7、由空载特性和特性三角形用作图法求得的零功率因数的负载特性和实测特性是否有差别,造成这差别的因
素是什么,
119
5-2 三相同步发电机的并网运行
一、任务目标
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。
二、任务复习
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,如何满足这些条件, 2、三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节有功功率和无功功率,调节过程又是怎样的, 三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速光码盘 1 台
4 DJ18 三相同步发电机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1 台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1 件
7 PAC08 交流电参数表组件 1 件
8 MEC24 单三相智能型功率、功率因数表 1 件
9 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1 件
10 MEC32 旋转灯、同步机励磁电源 1 件
11 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
12 MEC42 可调电阻器(二) 1 件 四、实验过程
1、三相同步发电机的并联运行的接线
按图5-2接线。图中三相同步发电机GS选用DJ18，其额定值P,170W，U,220V、Y接法，I,0.45A，nNNNN,1500r/min;校正直流测功机MG作为GS的原动机选用DJ23，作直流电动机使用(按他励电动机方式接线);RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3;将MG、GS及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝将MG、GS固定在DD03-3上;直流毫安表A1选用MEC21，直流电流表A2选用MEC21，直流电压表V2选用MEC21;直流电压表V1选用MEC31上的“电压指示”电压表;交流电压表V3选用PAC08;交流电流表A3、A4选用PAC08;功率、功率因数表W1、W2选用MEC24;开关S用导线断开与连接代替，用于同步发电机GS励磁电源的通断，转换开关S2选用MEC31上的三刀三掷开关;并网开关S1选用MEC31上的双刀双掷开关;同步指示灯A/A、B/B、C/C选000用MEC32组件;限流电阻R选用MEC41上900Ω并联900Ω，将其调为90Ω的固定阻值;R选用MEC41的900Ωf1串联900Ω共1800Ω阻值的变阻器，作为电动机MG的磁场调节电阻;R用MEC42组件上的90Ω串90Ω加上MEC43f
组件上的90Ω并90Ω共225Ω阻值的变阻器作为发电机GS的励磁调节电阻;
接好线后，检查GS、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
120
1
图5-2 三相同步发电机并联运行接线图
1、用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行
A、三相同步发电机与电网并联运行必须满足下列条件:
(1)发电机的频率f和电网频率f要相同; 21....EEUU(2)发电机的发出的电动势(电压)0和电网电压的大小、相位要相同，即0=;
(3)发电机的相序和电网的相序要相同。
上述三个条件中，其中第三个条件必须满足，其余两个条件允许稍有偏差。为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电压，用灯光旋转法或灯光熄灭法检查相序和频率。
B、用准同步法将同步发电机并入电网的两种方法接线介绍:
(1)作交叉接法时，即灯光旋转法:MEC32组件上的三组指示灯(同步指示器)A/A为一组、B/C为一00组、C/B为一组。指示灯端对应电网和发电机的接线如表5-5所示，图5-2的接法即为交叉接法。 0
表5-5
MEC32指示灯端 对应电网的接线相序 MEC32指示灯端 对应发电机的接线相序
A U A A 0
121
B V B B 0
C W C C 0
(2)作直接接法时，即灯光熄灭法:MEC32组件上的三组指示灯(同步指示器)A/A为一组、B/B为一00组、C/C为一组，指示灯端对应电网和发电机的接线表5-6所示，做此实验时需改变图5-2中MEC32指示灯的0
接法。
表5-6
MEC32指示灯端 对应电网的接线相序 MEC32指示灯端 对应发电机的接线相序
A U A A 0
B V B C 0
C W C B 0
C、灯光旋转法
(1)将电动机MG的磁场调节电阻R调至阻值最小位置，将发电机GS的励磁调节电阻R调至阻值最大位f1f置及励磁电源开关S打在关断状态(即将S处闭合导线断开)，将转换开关S2打开中间位置及并网开关S1打在关断状态，同时将控制屏左侧的三相调压器逆时针旋转到底。
(2)检查控制屏上的励磁电源开关和MEC31上的电枢电源开关都处于“关”的位置，作好直流他励电动机MG的起动准备。
(3)接通电源总开关，按下控制屏上方的“启动”按钮，开启控制屏上的的励磁电源开关，看到电流表A1有励磁电流指示后，再开启MEC31上的电枢电源开关，观察电动机MG旋转方向，要求其旋转方向应符合正向旋转的要求，(如转向不符合要求需调整电动机MG的电源极性时，必须切断电源，调整好接线极性后重新起动)。
(4)电动机MG起动正常运转后，将MG的电枢电源电压调为220V(用V1表观察)，调节电动机MG磁场调节电阻R，使电动机MG的输出转速n达到1500r/min(用DD03-3转速表观察)，该转速即为发电机GS的同f1
步转速n，在以下整个实验过程中始终保持此同步转速不变(如果在以下实验过程中MG磁场调节电阻R调至0f1底后，转速仍达不到1500r/min时，可继续增大电枢电源电压，但不应超过245V)。
(5)顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高三相交流输出电压U至220V(用V3表观察)。
(6)开启MEC32组件上的同步机“励磁电源”开关，将转换开关S2闭合到同步机励磁电源端(右端)，合上励磁电源开关S(即将S处断开导线闭合)，接通发电机GS的励磁电源并调至24V(用V2表观察)，增大同步发电机GS的励磁电流I(操作方法:减小R的阻值，当励磁电流If大于1.3 A时用并联部分，而将串联部分ff
阻值调到最小并用导线短接)，使发电机GS的输出电压E=220V(用V4表观察，用万用表交流电压档测量)
(7)观察MEC32组件上的三组指示灯组灯光，若三组指示灯灯光呈现出同时发亮、同时熄灭的现象则表明发电机GS的输出电压E与电网的电压U的相序不同，此时需要调整发电机GS发出电压或电网电压的相序(操作方法:在MEC32组件三组指示灯的A、B、C端调换发电机GS或A、B、C端调换电网的任意二根端线)，000
直至调整到三组指示灯的灯光按A/A?B/C?C/B(表示发电机GS的电压频率f大于电网的电压频率f，造成00021这种情况的原因的是电动机的转输出转速n大于发电机GS的同步转速n)依次明灭形成逆时针的旋转灯光或者0
C/B?B/C?A/A(表示发电机GS的电压频率f小于电网的电压频率f，造成这种情况的原因的是电动机的转00021
输出转速n小于发电机GS的同步转速n)依次明灭形成顺时针的旋转灯光(旋转灯光依次明灭的速度越快表示0
发电机GS的电压频率f和电网的电压频率f相差越大)，观察到这其中的任意一种旋转灯光的现象表明发电机21
GS的输出电压E与三相输出电压U的相序相同。
(8)调节电动机MG磁场调节电阻R、控制屏左侧的三相调压器及发电机GS的励磁调节电阻R，使n= f1f..EUn=1500r/min(即f=f)、E=U=220V(即0=)。 0210
(9)观察MEC32组件上的三组指示灯的灯光缓慢地旋转亮暗变化，表明发电机GS投入并网的三个条件已满足，观察V5的电压值(用万用表交流电压档监测)，电压表V5的电压值随指示灯组A/A的明暗程度由高到0低变化。观察电压表V5的电压值到达最低时(即在指示灯组A/A熄灭且B/C和C/B亮度基本相同时)，迅速000
122
闭合并网开关S1，把同步发电机GS投入电网并联运行(为选准并网时机，可多观察几回，由于指示灯的灯光在发光较暗时不易观察，所以并网时最好以V5为参考)。
(10)并网成功后，让发电机GS运行观察数分钟再进入下一个不同方法的并网实验。进入下一个并网实验时，断开并网开关S1，调节电动机MG磁场调节电阻R，使电动机MG的输出转速n=1500r/min。 f1
D、灯光熄灭法
(1)确认并网开关S1断开的状态下，改变三组指示灯A/A、B/B、C/C各端的接线，按照表5-7列出的各000
端接线的对应关系，分别将三组指示灯的A、B、C端和A、B、C端接至的电网的U、V、W端和发电机GS000
的A、C、B端，换线时要注意对应并在开关S1处的线一同调换。
(2)调节电动机MG磁场调节电阻R、控制屏左侧的三相调压器及发电机GS的励磁调节电阻R，使电动f1f机MG的输出转速n=1500r/min(用DD03-3转速表观察)、电网电压U=220V(用V3表观察)、发电机GS发出的电压E=220V(用V4表观察，用万用表交流电压档测量)。 0
(3)观察MEC32组件上的三组指示灯组灯光，若三组指示灯的灯光呈现出轮流发亮、发暗的现象则表明发电机GS的输出电压E与电网的电压U的相序不同，此时需要调整发电机GS发出电压或电网电压的相序(操作方法:在MEC32组件三组指示灯的A、B、C端调换发电机GS或A、B、C端调换电网的任意二根端线)，直000
至调整到三组指示灯的灯光同时呈现出时亮、时暗的现象(若在发电机GS的电压频率f和电网的电压频率f21很相近或者相同的情况下，灯组的灯光时亮、时暗的周期较长;而发电机GS的电压频率f和电网的电压频率f21相差越大，灯组的灯光时亮、时暗的周期越短)。观察到这种现象表明发电机GS的输出电压E与电网电压U的相序相同。
(4)调节电动机MG磁场调节电阻R、控制屏左侧的三相调压器及发电机GS的励磁调节电阻R，使n= f1f..EU=f)、E=U=220V(即0=)。 n=1500r/min(即f2100
(5)观察MEC32组件上的三组指示灯的灯光缓慢地亮暗变化，表明发电机GS投入并网的三个条件已满足，观察电压表V5的电压值(用万用表交流电压档监测)，电压表V5的电压值随三组指示灯的灯明暗程度由高到低变化。观察电压表V5的电压值到达最低时(即在指示灯组A/A、B/C、C/B同时熄灭时)，迅速闭合并网开关000
S1，把同步发电机GS投入电网并联运行(为选准并网时机，可多观察几回，由于指示灯的灯光在发光较暗时不易观察，所以并网时最好以电压表V5为参考)。
(6)并网成功后，让发电机GS运行观察数分钟
(7)停机，断开并网开关S1，将电动机MG的磁场调节电阻R调至阻值最小位置，关闭控制屏上的“励磁f1
电源”及MEC31组件上的“电枢电源”开关，使电动机MG停机;将发电机GS的励磁调节电阻R调至阻值最f大位置及断开励磁电源开关S(即将S处闭合导线断开)，将控制屏左侧的三相调压器逆时针旋转到底，按下控制屏上方的“停止”按钮，使用实验台断电。改变三组指示灯A/A、B/B、C/C各端的接线，按照表5-6列出000
的各端接线的对应关系，分别将三组指示灯的A、B、C端和A、B、C端接至的电网的U、V、W端和发电机000
GS的A、B、C端，换线时要注意对应并在开关S1处的线一同调换。准备进入下一个实验。
※说明:如果没有做灯光旋转法实验而直接做灯光熄灭法实验时，须按实验C灯光旋转法中的(1),(6)步骤调整好再进入灯光熄灭法实验。
2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行
(1)确认已按照表5-6列出的各端接线的对应关系调整好接线同图5-2所示。
(2)按实验C灯光旋转法中的(1),(8)步骤起动直流电动机、调整发电机GS的输出电压、电网电压及发电机GS的输出电压和电网输出的电压的相序、频率。
(3)将转换开关S2闭合到限流电阻R端(左端;电阻R的阻值为90Ω，约为发电机GS的励磁绕组电阻值的10倍)，发电机GS的励磁绕组经限流电阻R短路。
(4)闭合并网开关S1，迅速将转换开关S2闭合到同步机励磁电源端(右端)，此时发电机GS依靠定、转子磁场间所形成的电磁转矩，就可以把转子自动牵入同步，即自同步作用，完成投入电网的并联运行。
(5)并网成功后，让发电机GS运行观察数分钟，直接进入到下一个实验。
123
3、三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节
(1)按上述三种将同步发电机投入电网并联运行的方法，选择其中任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。
(2)同步发电机投入电网并联运行正常后，调节电动机MG的磁场调节电阻R和同步发电机GS的励磁电f1流I，使发电机GS的输出电流I(输出电流I为I、I、I的平均值，即I、I、I的电流值约等于0，通过测I、fABCABCAI，估算I)接近于0，即输出功率P?0(用W表观察，W表读数等于W1、W2表读数之和)，此时发电机GSBC2
的励磁电流I等于I，即I=I。 ff0ff0
(3)保持发电机GS的励磁电流I=I不变的条件下，增大电动机MG的磁场调节电阻R，升高电动机MGff0f1的输出功率(即发电机GS的输入功率P)，此时发电机GS的输出功率P增大，直至输出电流I?I?0.45A(用12NA3、A4任意一只表作为参考观察)，记录此时发电机GS的输出功率P及三相输出电流I、I、I。 2ABC
(4)由I?I?0.45A开始，逐次减小电动机MG的磁场调节电阻R，逐渐降低发电机GS的输出电流I，直Nf1
至发电机GS的输出电流I?0，在这一过程中测取发电机GS的输出功率P及三相输出电流I、I、I，共取数2ABC据6-7组，记录于表5-7中。
表5-7 U=220V(Y) I=I = A ff0
三相输出电流I(A) 输出功率 功率因数 序号 P(W) cosφ 2I I I I ABC
表中: I,(I，I，I)/3， cos,,P/3UI ABC2
(5)数据测取完后，先不要停机，进入下一个实验。
4、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节
A、测取当输出功率等于0时三相同步发电机的V形曲线。
(1)调节电动机MG的磁场调节电阻R和同步发电机GS的励磁电流I，使发电机GS的输出功率P?0(用f1f2W表观察，W表读数等于W1、W2表读数之和)。
(2)保持发电机GS的输出功率P?0不变的条件下(通过调节电动机MG的磁场调节电阻R保持)，增大2f1同步发电机GS的励磁电流I(操作方法:减小R的阻值，先减小其串联部分的阻值，当励磁电流If大于1.3 Aff
时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使发电机GS的输出电流I(输出电流I为I、I、IABC的平均值)增大，直至增大到I=I=0.45A，记录此时发电机GS的三相输出电流I、I、I及励磁电流I，由发电机NABCfGS的输出电流I=I=0.45A开始，逐次减小同步发电机GS的励磁电流I(操作方法:增大R的阻值，先增大其并Nff联部分阻值，当并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值)，使发电机GS的输出电流I(输出电流I为I、I、I的平均值)减小，直至减小到最小值I，即I?I?0A，继续减小同步发电ABCminmin机GS的励磁电流I，此时发电机GS的输出电流I又开始增大，直至增大到I?I?0.45A为止，在这一过励和欠励fN
的调节过程中，测取发电机GS的三相输出电流I、I、I及对应的励磁电流If，共取数据9-10组，记录于表5-8ABC
中，其中I=0.45A及I?I?0A、I?0.45A点必测。 min
124
表5-8 U=220V P?0 2
三相输出电流I(A) 励磁电流 序 号 I(A) fI I I I ABC
表中: I,(I，I，I)/3 ABC
(3)数据测取完后，先不要停机，进入下一个实验。
B、 测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。
(1)调节电动机MG的磁场调节电阻R和同步发电机GS的励磁电流I，使发电机GS的输出功率P?0.5Pf1f2N?85W(用W表观察，W表读数等于W1、W2表读数之和)。
(2)保持发电机GS的输出功率P?0.5P?85W不变的条件下(通过调节电动机MG的磁场调节电阻R2Nf1保持)，增大同步发电机GS的励磁电流I(操作方法:减小R的阻值，先减小其串联部分的阻值，当励磁电流ff
If大于1.3 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使发电机GS的输出电流I(输出电流I为I、I、I的平均值)增大，直至增大到I=I=0.45A，记录此时发电机GS的三相输出电流I、I、I及励磁电流ABCNABCI，由发电机GS的输出电流I=I=0.45A开始，逐次减小同步发电机GS的励磁电流I(操作方法:增大R的阻值，fNff先增大其并联部分阻值，当并联部分的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值)，使发电机GS的输出电流I(输出电流I为I、I、I的平均值)减小，直至减小到最小值I，即I?I，继续减小ABCminmin同步发电机GS的励磁电流I，此时发电机GS的输出电流I又开始增大，直至增大到I?I?0.45A为止，在这一过fN
励和欠励的调节过程中，测取发电机GS的三相输出电流I、I、I及对应的励磁电流If，共取数据9-10组，记录ABC
于表5-9中，其中I=0.45A及I?I、I?0.45A点必测。 min
表5-9 U=220V P?0.5P?85W 2N
三相输出电流I(A) 励磁电流 序 号 I(A) I I I I fABC
125
表中: I,(I，I，I)/3 ABC
(3)停机，断开并网开关S1，将电动机MG的磁场调节电阻R调至阻值最小位置，先关闭MEC31上的电f1
枢电源开关，再关闭控制屏上的励磁电源开关，使电动机MG停机;将发电机GS的励磁调节电阻R调至阻值f最大位置及断开励磁电源开关S，将控制屏左侧的三相调压器逆时针旋转到底，按下控制屏上方的“停止”按钮，使实验台断电，同步电动机停机，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。 五、注意事项
1、每次启动校正直流测功机时，都要按“直流他励电动机的启动与停机步骤”启动;每次停机时，都要先切断电枢电源，再切断励磁电源。
2、调节校正直流测功机的磁场电阻R时，动作要慢，不然励磁电流突然变化引起来转速突变，不利于测试，f1
同时磁场电阻R不宜过小，以防止励磁电流过小而引起电动机“飞车”。 f1
3、实验前注意仪表的种类、量程、极性及其接法是否正确。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据记录
6、在坐标上绘制三相同步发电机P2?0和P2?0.5倍额定功率时的V形曲线，并加以说明。
7、试述三相同步发电机和电网并联运行时有功功率和无功功率的调节方法。
8、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、试述并联运行条件不满足时并网将引起什么后果,
2、评述准确同步法和自同步法的优缺点。
3、自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行时先把同步发电机的励磁绕组串入10倍励磁绕组电阻值的附加电阻R组成回路的作用是什么?
4、自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行时先由原动机把同步发电机带动旋转到接近同步转速(1485,1515 r/min之间)然后并入电网，若转速太低并网将产生什么情况,
126
5-3 三相同步电动机工作特性
一、任务目标
1、掌握三相同步电动机的异步起动方法。
2、掌握三相同步电动机的V形曲线测试方法。
3、测取三相同步电动机的工作特性。
二、任务复习
1、三相同步电动机异步起动的原理及操作步骤。
2、三相同步电动机的V形曲线是怎样的,怎样作为无功发电机(调相机)使用,
3、三相同步电动机的工作特性怎样,怎样测取,
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DD03-3 不锈钢电机导轨、测速发电机及转速表 1 台
4 DJ18 三相同步电动机 1 台
5 DJ23 校正直流测功机 1 台
6 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 2 件
7 PAC08 交流电参数表组件 1 件
8 MEC24 单三相智能型功率、功率因数表 1 件
9 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1 件
10 MEC32 旋转灯、同步机励磁电源 1 件
11 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
12 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
13 MEC43 可调电阻器(三) 1 件 四、实验过程
1、三相同步电动机的接线
按图5-3接线。图中三相同步电动机MS选用DJ18，其额定值P,90W，U,220V、Y接法，I,0.35A，nNNNN,1500r/min;校正直流测功机MG选用DJ23，作为测功机使用，校正直流测功机MG按他励发电机方式连接，在此作为三相同步电动机MS的负载，用于测量同步电动机MS的输出转矩和输出功率;RE旋转编码器(测速系统)选用DD03-3;将MG、MS及RE之间用橡胶联轴器直接联接好并用偏心螺丝将MG、MS固定在DD03-3上;直流电流表A及A1选用MEC21，直流毫安表A2选用MEC21，直流电压表V及V1选用MEC21;交流电压表V3选用PAC08;交流电流表A3、A4选用PAC08;功率、功率因数W1、W2表选用MEC24;开关S选用MEC31组件上的双刀双掷开关，用于控制负载R的通断，开关S1选用MEC31组件上的三刀三掷开关，用于控制同步电动机MS励磁电源的2
通断;R选用MEC42的900Ω阻值，采用分压接法，作为测功机MG的磁场调节电阻;R选用MEC41上的900Ω串f22
联900Ω加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值，作为测功机MG的负载电阻(当负载电流IaG大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接);限流电阻R选用MEC43上900Ω并联900Ω，并将其阻值调为90Ω;R选用MEC42组件上的90Ω串90Ω加上MEC43组件上的90Ω并90Ω共225Ω阻值的变阻器，作为同步f
电动机MS的励磁调节电阻;
接好线后，检查M、MG及RE之间是否用橡胶联轴器联接好，偏心螺丝是否打紧。
127
31
4
2
图5-3 三相同步电动机实验接线图
2、三相同步电动机的异步起动
(1)将测功机MG的磁场调节电阻R及将负载电阻R阻均调到阻值最大位置，将同步电动机MS的励磁调节f22
电阻R调至阻值最大位置，将限流电阻R调到90Ω阻值，将负载开关S打在关断状态，将开关S1打在中间位置。 f
(2)将开关S1打到“MEC32励磁电源”端(上侧)，开启MEC32组件上“励磁电源”开关，接通同步电动机MS的励磁电源并调至24V(用V表观察)，减小同步电动机MS的励磁电阻R的阻值，增大同步发电机MS的励磁f
电流I，使励磁电流I?0.7A(用A表观察)。 ff
(3)检查控制屏上的励磁电源开关处于“关”的位置，将控制屏左侧的三相调压器旋钮逆时针旋转到底，作好同步电动机MS的起动准备。
(4)将开关S1打到限流电阻R端(下侧)，接通电源总开关，按下控制屏上方的“启动”按钮，顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，逐渐升高三相交流输出电压(用V3表观察)，观察同步电动机MS的旋转方向，要求其旋转方向应符合正向旋转的要求，(如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源，调整好接线后重新起动)。
(5)继续顺时针调节控制屏左侧的三相调压器，使三相交流输出电压U=U=220V(用V1表作为参考观察)，1N
当同步电动机MS的输出转速n(用DD03-3转速表观察)接近同步转速n时(即转速接近1500r/min时)，将开0
关S1迅速从限流电阻R端(下侧)打到同步机励磁电源端(上侧)，使同步电动机MS的转子励磁绕组加入直流励磁电流I建立主极磁场，而将转子牵入同步运行，异步起动同步电动机MS的整个过程完成。 f
(6)保持同步电动机MS在额定电压U下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。 N
3、测取三相同步电动机输出功率P?0时的V形曲线 2
(1)确认控制屏上的励磁电源开关处于“关”的位置及负载开关S打在关断状态，此时电动机MS的输出功率P?0W。 2
(2)参照1中(1)、(2)、(3)、(4)、(5)步骤起动同步电动机MS。在保持三相交流输出电压U=U=220V(调1N节控制屏左侧的三相调压器保持)不变的条件下，增大同步电动机MS的励磁电流I(操作方法:减小R的阻值，ff先减小其串联部分的阻值，当励磁电流If大于1.3 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使同步电动机MS的输入电流I(输入电流I为I、I、I的平均值)增大，直至增大到I=I=0.35A，记录此时同步电ABCN
动机MS的三相输入电流I、I、I(用A3、A4表读数，通过测量I、I，估算I)、励磁电流I(用A表读数)及ABCABCf
128
输入功率P(用W表读数，W表读数等于W1、W2表读数之和)，由同步电动机机MS的输入电流I=I=0.35A开始，逐1N次减小同步电动机MS的励磁电流I(操作方法:增大R的阻值，先增大其并联部分阻值，当并联部分的阻值增ff
到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值)，使同步电动机MS的输入电流I(输出电流I为I、I、I的平均值)减小，直至减小到最小值I，即I?I，继续减小同步电动机MS的励磁电流I，此时同步电ABCminminf动机MS的输入电流I又开始增大，直至增大到I=I=0.35A为止(当R增大到最大后，电动机MS的输入电流I仍达不Nf
到额定电流I或偏离额定电流I较大，再逆时针调节MEC32上同步机励磁电源的“电压调节”旋钮，使同步电动机MSNN
的输出电流I继续升高)，在这一过励和欠励的调节过程中，测取同步电动机MS的三相输入电流I、I、I(用A3、ABCA4表读数，通过测量I、I，估算I)、励磁电流I(用A表读数)及输入功率P(用W表读数，W表读数等于W1、ABCf1
W2表读数之和)，共取数据9-11组，记录于表5-10中，其中过励下的I=I = 0.35A、欠励下的I= I = 0.35A及NNI?I点必测。 min
表5-10 n= n =1500r/min; U= U = 220V P?0 NN2
定 子 三 相 电 流I 励 磁 电 流 输 入 功 率 序
I(A) I(A) (W) Pf1号 I I I I ABCI P f11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 表中: I,(I，I，I)/3 ABC
(3)数据测取完后，先不要停机，进入下一个实验。
4、测取三相同步电动机输出功率P?0.5倍额定功率时的V形曲线 2
(1)顺时针调节MEC32上同步机励磁电源的“电压调节”旋钮，使励磁电源输出电压为24V(用V表观察)，减小同步电动机MS的励磁电阻R的阻值增大同步电动机MS的励磁电流I，使励磁电流I?I=0.8A(用A表观察)， ffffN
(2)开启控制屏左下方的励磁电源开关，调节校正直流测功机M磁场调节电阻R，使励磁电流I为校正值f2f250 mA(用A2表观察)，并在此整个实验过程中保持此校正值50mA不变。
(3)合上负载开关S，调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，当负载电流IaG大于0.4 A时22
用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使同步电动机MS的输出功率P=0.5P?45W，保持同2N步电动机MS在输出功率P=0.5P?45W的负载下运行数分钟开始进行实验。 2N
(4)在保持U,U =220V和I为校正值50mA不变的条件下，增大同步电动机MS的励磁电流I(操作方法:1Nf2f减小R的阻值，先减小其串联部分的阻值，当励磁电流If大于1.3 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最f
小并用导线短接)，使同步电动机MS的输入电流I(输入电流I为I、I、I的平均值)增大，直至增大到I=I=0.35A，ABCN记录此时同步电动机MS的三相输入电流I、I、I(用A3、A4表读数，通过测量I、I，估算I)、励磁电流I(用ABCABCfA表读数)及输入功率P(用W表读数，W表读数等于W1、W2表读数之和)，由同步电动机机MS的输入电流I=I=0.35A1N
129
开始，逐次减小同步电动机MS的励磁电流I(操作方法:增大R的阻值，先增大其并联部分阻值，当并联部分ff
的阻值增到最大后，将串联部分短接导线拆除，再增大串联部分的阻值)，使同步电动机MS的输入电流I(输入电流I为I、I、I的平均值)减小，直至减小到最小值I，即I?I，继续减小同步电动机MS的励磁电流I，此ABCminminf时同步电动机MS的输入电流I又开始增大，直至增大到I=I=0.35A为止，在这一过励和欠励的调节过程中，测取同N
步电动机MS的三相输入电流I、I、I(用A3、A4表读数，通过测量I、I，估算I)、励磁电流I(用A表读ABCABCf数)及输入功率P(用W表读数，W表读数等于W1、W2表读数之和)，共取数据9-11组，记录于表5-11中，其1
中过励下的I= I= 0.35A、欠励下的I= I = 0.35A及I?I点必测。 NNmin
表5-11 n= n =1500r/min; U= U = 220V P=0.5P?45W NN2N
定 子 三 相 电 流 励 磁 电 流 输 入 功 率 序
I(A) I(A) (W) Pf1号 I I I IABCI P f11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 表中: I,(I，I，I)/3 ABC
(5)数据测取完后，先不要停机，进入下一个实验。
3、测取三相同步电动机的工作特性
(1)减小同步电动机MS的励磁电阻R的阻值，增大同步电动机MS的励磁电流I，使励磁电流I=I=0.8AffffN(用A表观察)。
(2)调节校正直流测功机MG的负载电阻R(减小R的阻值，当负载电流IaG大于0.4 A时用并联部分，而22
将串联部分阻值调到最小并用导线短接)，使同步电动机MS的输出功率P=P=90W，保持同步电动机MS在额定输2N
出功率下运行数分钟开始进行实验。
(3)在保持U,U =220V、I=I=0.8A和I为校正值50 mA不变的条件下，从同步电动机的输出功率P=P=90W1NffNf22N开始，逐次减小同步电动机MS的负载(操作方法:增大R阻值即减小测功机负载电流IaG，先增大其并联部分阻2
值，当并联部分的阻值增到最大后，将串联部分导线短接拆除，再增大串联部分的阻值，当R增到最大后断开2开关S)，在这一过程中测取同步电动机MS的输入电流IA、IB、IC、输出转矩T、输出转速n、输入功率P、输21出功率P和校正直流测功机MG的负载电流I(根据不同的I值，可得到对应电动机M相应的输出转矩T、输2aGaG2出转速n、输出功率P的数据;通过I-T曲线图查找校正值I=50mA对应于T=f (I)，对应不同的I可查找2aG2f22aGaG对应的T2)。共取数据6-7组，记录于表5-12中。
表5-12 U=U= 220 V I= A n=1500r/min Nf
同 步 电 动 机 输 入 同 步 电 动 机 输 出 cosυ η
130
(%) I I I PII PTAB C 1F 22 (A) (A) (A) (A) (W) (A) (N?m) (W)
表中: ，η= P / P I,(I，I，I)/3， cos,,P/3UI21ABC1
(4)停机
断开负载开关S，关闭电源控制屏上的“励磁电源”开关，将开关S1打到限流电阻R端(下侧)，将控制屏左侧的调压器逆时针旋转到底，按下控制屏上方的“停止”按钮，使实验台断电，同步电动机停机，拆除实验导线、电机，最后关闭实验装置电源总开关。
五、注意事项
1、在任意一个实验过程中，因故停机，重新再起动同步电动机时，须先按1中同步电动机的异步起动实验中的步骤(1),(5)起动同步电动机。
、调节校正直流测功机的磁场电阻R时，动作要慢，不然励磁电流突然变化引起来转速突变，不利于测试，2f2
同时磁场电阻R不宜过小，以防止励磁电流过小而引起电动机“飞车”。 f2
3、实验前注意仪表的种类、量程、极性及其接法是否正确。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象和数据记录
6、在坐标上绘出三相同步电动机输出功率P2?0和P=0.5倍额定功率时的V形曲线I=f(I)和工作特性曲线2fI、P、cosυ、T、η=f(P) 22
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、同步电动机异步起动时先把同步电动机的励磁绕组经一可调电阻R 构成回路，这可调电阻的阻值调节在同步电动机的励磁绕组电阻值的10倍，这电阻在起动过程中的作用是什么,若这电阻为零时又将怎样,
2、对这台同步电动机的工作特性作一评价。
131
第六章 控制电机
6-1 永磁式直流测速发电机
测速发电机是一种测量转速信号的元件，它将输入的机械转速变换为电压信号输出，且输出电压与转速成正
比。在自动控制系统中用作测量元件和反馈元件，用以测量转速或调节和稳定转速。
测速发电机有交直流两大类，交流测速发电机有异步和同步之分，直流测速发电机根据励磁方式不同，又可
分为永磁式和他励磁式之分。本处使用的是永磁式直流测速发电机。
一、实验方法
1、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 DD03-3 导轨、测速发电机及转速表 1件
2 DJ23 校正直流测功机 1台
3 HK10 永磁式直流测速发电机 1台
4 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
5 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
6 MEC41 可调电阻器(一) 1件
7 MEC42 可调电阻器(二) 1件
8 MEC43 可调电阻器(三) 1件
2、屏上挂件排列顺序
D44、D31
3、按图6-1接线。图中直流电动机M选用DJ23作他励接法，TG选用HK10永磁式直流测速发电机，Rf1
选用MEC42上900Ω阻值，R选用MEC42上180Ω阻值调至最大位置，R选用MEC41上900Ω串900Ω加1Z上900Ω串900Ω，再加上MEC43上900Ω串900Ω，共5.4KΩ，电流表A、A选用MEC21，电压表V选用12MEC21，开关S选用MEC31上的开关，并处于断开位置。
图6-1 直流测速发电机接线图
4、先接通励磁电源，调节电阻R使励磁电流达到最大的位置，接通电枢电源，电动机M运行后将R调至f11最小。调节电阻R、R转速达2400r/min，然后逐渐使电机减速(电阻R调至最大位置以后可降低电枢电源的f111输出电压来降低转速)。记录对应的转速和输出电压。共测取8~9组数据记录于表6-1中。
5、合上开关S，重复上面步骤，记录8-9组数据于表6-2中。
表6-1
132
n(r/min) U(V) 表6-2
n(r/min) U(V) 二、实验报告
U1、由: U,E,IR,E,R0aa0aRz EC,e0 得: ,,UnRRaa1，1， RRzz
式中: R――电枢回路总电阻 a
R――负载电阻 z
E=CΦn――电枢总电势 0e
2、作出U=f(n)曲线。
三、思考题
1、直流测速发电机的误差主要由哪些因素造成,
、在自动控制系统中主要起什么作用, 2
133
6-2 步进电动机认识
步进电动机又称脉冲电机，是数字控制系统中的一种重要的执行元件，它是将电脉冲信号变换成转角或转速的执行电动机，其角位移量与输入电脉冲数成正比;其转速与电脉冲的频率成正比。在负载能力范围内，这些关系将不受电源电压、负载、环境、温度等因素的影响，还可在很宽的范围内实现调速，快速启动、制动和反转。随着数字技术和电子计算机的发展，使步进电机的控制更加简便、灵活和智能化。现已广泛用于各种数控机床、绘图机、自动化仪表、计算机外设，数、模变换等数字控制系统中作为元件。
一、使用说明
由MEC61步进电机控制箱和BSZ-1型实验装置两部分构成。
1、MEC61步进电机控制箱
本控制箱用以控制步进电机的各种运行方式，它的控制功能是由单片机来实现的。通过键盘的操作和不同的显示方式来确定步进电机的运行状况。
本控制箱可适用于三相、四相、五相步进电动机各种运行方式的控制。
因实验装置仅提供三相反应式步进电动机，故控制箱只提供三相步进电动机的驱动电源，面板上也只装有三相步进电动机的绕组接口。
(1)面板示意图(见附录)
(2)技术指标
功 能:能实现单步运行、连续运行和预置数运行;能实现单拍、双拍及电机的可逆运行。
电脉冲频率:5Hz,1KHz
工作条件:供电电源 AC220V?10%，50Hz
环境温度 -5?,40?
相对湿度 ?80%
重 量:6kg
3 尺 寸:390×200×230mm
(3)使用说明
1)开启电源开关，面板上的三位数字频率计将显示“000”;由六位LED数码管组成的步进电机运行状态显示器自动进入“9999?8888?7777?6666?5555?4444?3333?2222?1111?0000”动态自检过程，而后停显在系统的初态“?.3”。
2)控制键盘功能说明
设置键:手动单步运行方式和连续运行各方式的选择。
拍数键:单三拍、双三拍、三相六拍等运行方式的选择。
相数键:电机相数(三相、四相、五相)的选择。
转向键:电机正、反转选择。
数位键:预置步数的数据位设置。
数据键:预置步数位的数据设置。
执行键:执行当前运行状态。
复位键:由于意外原因导致系统死机时可按此键，经动态自检过程后返回系统初态。
3)控制系统试运行
暂不接步进电机绕组，开启电源进入系统初态后，即可进入试运行操作。
a)单步操作运行:每按一次“执行键”，完成一拍的运行，若连续按执行键，状态显示器的末位将依次循环显示“B?C?A?B…”;由五只LED发光二极管组成的绕组通电状态指示器的B、C、A将依次循环点亮，以示电脉冲的分配规律。
134
b)连续运行:按设置键，状态显示器显示“?3000”,称此状态为连续运行的初态.此时,可分别操作“拍数”、“转向”和“相数”三个键，以确定步进电机当前所需的运行方式。最后按“执行”键，即可实现连续运行。三个键的具体操作如下(注:在状态显示器显示“?3000”状态下操作):
a) 按“拍数”键:状态显示器首位数码管显示在“?”、“ ”、“ ”之间切换，分别表示三相单拍、三相六拍和三相双三拍运行方式。
b) 按“相数”键:状态显示器的第二位，在“3、4、5”之间切换，分别表示为三相、四相、五相步进电机运行。
c) 按“转向”键:状态显示器的首位在“?”与“?”之间切换，“?”表示正转，“?”表示反转。
c)预置数运行:设定“拍数”、“转向”和“相数”后，可进行预置数设定，其步骤如下:
a) 操作“数位”键，可使状态显示器逐位显示“0.”，出现小数点的位即为选中位。
b)操作“数据”键，写入该位所需的数字。
c)根据所需的总步数，分别操作“数位”和“数据”键，将总步数的各位写入显示器的相应位。至此，预置数设定操作结束。
d)按“执行”键，状态显示器作自动减1运算，直减至0后，自动返回连续运行的初态。
d)步进电机转速的调节与电脉冲频率显示
调节面板上的“速度调节”电位器旋钮，即可改变电脉冲的频率，从而改变了步进电机的转速。同时，由频率计显示出输入序列脉冲的频率。
e)脉冲波形观测
在面板上设有序列脉冲和步进电机三相绕组驱动电源的脉冲波形观测点，分别将各观测点接到示波器的输入端，即可观测到相应的脉冲波形。
经控制系统试运行无误后，即可接入步进电机的实验装置，以完成实验指导书所规定的各项实验内容。
2、BSZ-1型步进电机实验装置
该装置系统由步进电动机、刻度盘、指针以及弹簧测力矩机构组成。
(1) 步进电动机技术数据
型号:70BF10C
相数:三相
每相绕组电阻:1.2Ω
每相静态电流:3A
直流励磁电压:24V
最大静力矩:0.588N?m
(2) 装置结构
1)本装置已将步进电动机紧固在实验架上，步进电动机的绕组已按星形(“Y”形)接好并已将四个引出线接在装置的四个接线端上。运行时只需将这四个接线端与智能控制箱的对应输入端相连接即可。
2)步进电动机转轴上固定有红色指针及力矩测量盘，底面是刻度盘(刻度盘的最小分度为1º)。
3)本装置门形支架的上端，装有定滑轮和一固定支点(采用卡簧结构)，20N的弹簧秤连接在固定支点上，30N的弹簧秤通过丝线与下滑轮、测量盘、棘轮机构等连接。装置的下方设有棘轮机构。整套系统由丝绳把棘轮机构、定滑轮、弹簧秤、力矩测量盘等连接起来构成一套完整的力矩测量系统。
附录:
135
136
6-3 步进电动机实验
一、实验目的
1、通过实验加深对步进电动机的驱动电源和电机工作情况的了解。
2、掌握步进电动机基本特性的测定方法。
二、预习要点
1、了解步进电动机的工作情况和驱动电源。
2、步进电动机有哪些基本特性,怎样测定,
三、实验项目
1、单步运行状态
2、角位移和脉冲数的关系
3、空载突跳频率的测定
4、空载最高连续工作频率的测定
5、转子振荡状态的观察
6、定子绕组中电流和频率的关系
7、平均转速和脉冲频率的关系
8、矩频特性的测定及最大静力矩特性的测定
四、实验线路及操作步骤
1、实验设备
备注 序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC61 步进电机控制箱 1台
2 BSZ-1 步进电机实验装置 1台
3 MEC42 可调电阻器(二) 1件
4 MEC21 直流数字电压、毫安、安培表 1件
自备 5 双踪示波器 1台
2、屏上挂件排列顺序
MEC21、MEC61、MEC42
3、基本实验电路的外部接线
图6-2表示了基本实验电路的外部接线。
AA
BB
CC
24V0图6-2 步进电机实验接线图
4、步进电机组件的使用说明及实验操作步骤
(1) 单步运行状态
接通电源，将控制系统设置于单步运行状态，或复位后，按执行键，步进电机走一步距角，绕组相应的发
137
光管发亮，再不断按执行键，步进电机转子也不断作步进运动。改变电机转向，电机作反向步进运动。
(2) 角位移和脉冲数的关系
控制系统接通电源，设置好预置步数，按执行键，电机运转，观察并记录电机偏转角度，再重设置另一置数值，按执行键，观察并记录电机偏转角度于表6-3、表6-4中，并利用公式计算电机偏转角度与实际值是否一致。
表6-3 步数= 步
序 号 实际电机偏转角度 理论电机偏转角度
表6-4 步数= 步
序 号 实际电机偏转角度 理论电机偏转角度
(3) 空载突跳频率的测定
控制系统置连续运行状态，按执行键，电机连续运转后，调节速度调节旋钮使频率提高至某频率(自动指示当前频率)。按设置键让步进电机停转，再重新启动电机(按执行键)，观察电机能否运行正常，如正常，则继续提高频率，直至电机不失步启动的最高频率，则该频率为步进电机的空载突跳频率。记为 Hz。
(4) 空载最高连续工作频率的测定
步进电机空载连续运转后缓慢调节速度调节旋钮使频率提高，仔细观察电机是否不失步，如不失步，则再缓慢提高频率，直至电机能连续运转的最高频率，则该频率为步进电机空载最高连续工作频率。记为 Hz。
(5) 转子振荡状态的观察
步进电机空载连续运转后，调节并提高脉冲频率，直至步进电机声音异常或出现电机转子来回偏摆即为步进电机的振荡状态。
(6) 定子绕组中电流和频率的关系
在步进电机电源的输入端串接一只直流安培表(注意正负端)使步进电机连续运转，由低到高逐渐改变步进电机的频率，读取并记录5~6组电流表的平均值、频率值于表6-5中，观察示波器波形，并作好记录。
表6-5
序 号 f(Hz) I(A)
(7) 平均转速和脉冲频率的关系
接通电源，将电机设为单三拍连续运转的状态下。先设定步进电机运行的步数N，最好为120的整数倍。利用控制屏上定时兼报警记录仪记录时间t(单位:分钟)，按下复位键时钟停止计时，松开复位键时钟继续计时，
60NNn,,可以得到。改变速度调节旋钮，测量频率f与对应的转速n，即n=f(f)。记录5~6组于表6-6中。 120t2t
表6-6
序 号 f(Hz) n(r/min)
138
(8) 矩频特性的测定
置步进电机为逆时针转向，试验架上左端挂20N的弹簧秤，右端挂30N的弹簧秤，两秤下端的弦线套在皮带轮的凹槽内，控制电路工作于连续方式，设定频率后，使步进电机启动运转，旋转棘轮机构手柄，弹簧秤通过
DT,(F,F),弦线对皮带轮施加制动力矩[力矩大小]，D=6cm，仔细测定对应设定频率的最大输出动态大小2
力矩(电机失步前的力矩)。改变频率，重复上述过程得到一组与频率f对应的转矩T值，即为步进电机的矩频特性T=f(f)。记录于表6-7中。
表6-7 D= cm
序 号 f(Hz) F(N) F(N) T(N.cm) 大小
(9) 静力矩特性T=f(I)
关闭电源，控制电路工作于单步运行状态，设置A相为导通相。将可调电阻箱MEC42上两只90Ω电阻并接(阻值为45Ω，电流2.6A)，把可调电阻及一只5安直流电流表串入MEC61步进电机控制箱A端与步进电机实验装置A相绕组回路(注意正负端)，同时把MEC61步进电机控制箱的24V电源端与步进电机实验装置的O
0N弹簧秤下端用导线连接。把弦线一端串在皮带轮边缘上的小孔并固定，盘绕皮带轮凹槽几圈后另一端结在3端的圆环上，弹簧秤的另一端通过弦线与定滑轮、棘轮机构连接。
接通电源，将电阻R调至最大，使A相绕组通过电流，缓慢旋转手柄，读取并记录步进电机失步时对应的
DT,F,最大值即为对应电流I的最大静力矩T值()，改变可调电阻并使阻值逐渐减小，重复上述过maxmax2
程，可得一组电流I值及对应I值的最大静力矩T值，即为T=f(I)静力矩特性。共取4~5组记录于表6-8maxmax
中。
表6-8 D= cm
序 号 I(A) F(N) T(N.cm) max
五、实验报告
经过上述实验后，须对照实验内容写出数据总结并对电机试验加以小结。
1、 步进电机驱动系统各部分的功能和波形试验。
(1) 方波发生器
(2) 状态选择
(3) 各相绕组间的电流关系
2、 步进电机的特性
(1) 单步运行状态:步矩角
(2) 角位移和脉冲数(步数)关系
139
(3) 空载突跳频率
(4) 空载最高连续工作频率
(5) 绕组电流的平均值与频率之间的关系
(6) 平均转速和脉冲频率的特性n=f(f)
(7) 矩频特性T=f(f)
(8) 最大静力矩特性T=f(I) max
六、思考题
1、影响步进电机步距的因素有哪些,对实验用步进电机，采用何种方法步距最小,
2、平均转速和脉冲频率的关系怎样,为什么特别强调是平均转速,
3、最大静力矩特性是怎样的特性,由什么因素造成,
4、对该步进电机矩频特性加以评价，能否再进行改善,若能改善应从何处着手,
5、各种通电方式对性能的影响,
140
6-4 力矩式自整角机
自整角机是一种对角位移或角速度的偏差有自整步能力的控制电机，他广泛用于显示装置和随动系统中，使机械上互不相连的两根或多根转轴能自动保持相同的转角变化或同步旋转，在系统中通常是两台或多台自整角机组合使用。产生信号的一方称发送机，接收信号的一方称为接收机。
一、使用说明
1、自整角机技术参数
发送机型号 BD-404A-2
接收机型号 BS-404A
激磁电压 220V?5%
激磁电流 0.2A
次级电压 49V
频率 50H Z
2、发送机的刻度盘及接收机的指针调准在特定位置的方法
旋松电机轴头螺母，拧紧电机后轴头，旋转刻度盘(或手拨指针圆盘)至某要求的刻度值位置，保持该电机转轴位置并旋紧轴头螺母。
3、接线柱的使用方法
本装置将自整角机的五个输出端分别与接线柱对应相连，激磁绕组用L、L(L′、L′)表示;次级绕组用1212T、T、T、(T′、T′、T′)表示。使用时根据实验接线图要求用手枪插头线分别将接线柱连结，即可完成实验123123
要求。(注:电源线、连接导线出厂配套)。
4、发送机的刻度盘上边和接收机的指针两端均有20小格的刻度线，每一小格为3′，转角按游标尺方法读数。
5、接收机的指针圆盘直径为4cm，测量静态整步转矩=砝码重力×圆盘半径=砝码重力×2cm。
6、将固紧滚花螺钉拧松后，便可用手柄轻巧旋转发送机的刻度盘(不允许用力向外拉，以防轴头变形)。如需固定刻度盘在某刻度值位置不动，可用手旋紧滚花螺钉。
7、需吊砝码实验时，将串有砝码勾的另一线端固定在指针小圆盘的小孔上，将线绕过小圆盘上边凹槽，在砝码勾上吊砝码即可。
8、每套自整角机实验装置中的发送机、接收机均应配套，按同一编号配套。
9、自整角机变压器用力矩式自整角接收机代用。
10、需要测试激磁绕组的信号，在该部件的电源插座上插上激磁绕组测试线即可。 二、实验目的
1、了解力矩式自整角机精度和特性的测定方法
2、掌握力矩式自整角机系统的工作原理和应用知识
三、预习要点
1、力矩式自整角机的工作原理
2、力矩式自整角机精度与特性测试方法
3、力矩式自整角机比整步转矩的测量方法
四、实验项目
1、测定力矩式自整角发送机的零位误差。
2、测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系曲线。
3、测定力矩式自整角比整步转矩(又称比力矩)及阻尼时间。
141
4、测定力矩式自整角机的静态误差。
五、实验方法
1、实验设备
序号 型 号 名 称 数 量 备 注
1 ZSZ-1 自整角机实验装置 1件 圆盘半径为2cm
2 PAC08 交流电参数表组件 1件
3 MEC42 可调电阻器(二) 1件
4 慢扫描示波器(自备) 1台 2、屏上挂件排列顺序
PAC08、MEC42
3、测定力矩式自整角发送机的零位误差Δθ
(1)按图6-3接线。励磁绕组L、L接额定激励电压U(220V)，整步绕组T—T端接电压表。 12N23(2)旋转刻度盘，找出输出电压为最小的位置作为基准电气零位。
T1
L1
~UN
L23T2T
V
图6-3 测定力矩式自整角机零位误差接线图
o(3)整步绕组三线间共有六个零位，刻度盘转过60，即有两线端输出电压为最小值。 (4)实测整步绕组三线间6个输出电压为最小值的相应位置角度与电气角度，并记录于表6-9中。 表6-9
ooooo理论上应转角度 基准电气零位 +180 +60 +240 +120 +300
刻度盘实际转角
误 差 注意:机械角度超前为正误差，滞后为负误差，正负最大误差绝对值之和的一半，此误差值即为发送机的零
位误差Δθ，以角分表示。
测定力矩式自整角机静态整步转矩与失调角的关系T=f(θ) 3、
142
发送机接收机
L'1L1
~UN
L2 L'2
T1T'1
T2T'2T'3T3
图6-4 力矩式自整角机实验接线图
(1)确保断电情况下，按图6-4接线。
o(2)将发送机和接收机的励磁绕组加额定激励电压220V，待稳定后，发送机和接收机均调整到0 位置。固紧发送机刻度盘在该位置。
o(3)在接收机的指针圆盘上吊砝码，记录砝码重量以及接收机转轴偏转角度。在偏转角从零至90 之间取7,9组数据并记录于表6-10中。
表6-10
m ( kg )
T (N.cm)
θ(deg)
注意:(1)实验完毕后，应先取下砝码，再断开励磁电源。
(2)表中T=mgR
式中m——砝码重量(kg);R——圆盘半径(cm);g重力加速度(N/kg)
3、测定力矩式自整角机的静态误差Δθ jt
(1)接线图仍按图6-4。
(2)发送机和接收机的励磁绕组加额定电压220V，发送机的刻度盘不固紧，并将发送机和接收机均调整到0 o位置。
o(3)缓慢旋转发送机刻度盘，每转过20 ，读取接收机实际转过的角度并记录于表6-11中。 表6-11
oooooooooo发送机转角 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
接收机转角
误 差
注意:接收机转角超前为正误差，滞后为负误差，正、负最大误差值之和的一半为力矩式接收机的静态误差。
4、测定力矩式自整角机的比整步转矩T θ
143
(1)比整步转矩是指在力矩式自整角机系统中，在协调位置附近，单位失调角所产生的整步转矩称为力矩
式自整角机的比整步转矩。
(2)测定接收机的比整步转矩时，可按图6-4接线，T′、T′用导线短接，在励磁绕组L—L两端上施加额2312o定电压，在指针圆盘上加砝码，使指针偏转5 左右，测得整步转矩。 (3)实验在正、反两个方向各测一次，两次测量的平均值应符合标准规定。将数据记录于表6-12中。
表6-12
方向 m (kg) G=mg(N) θ(deg) T=GR(N.m) T=T/2θ(N.m) θ正向 反向 比整步转矩T按下式计算: θ
T=T/2θ θ
式中T=GR——整步转矩，单位为(N.m)
θ——指针偏转的角度，单位为(deg)度
m——砝码重量，单位为(kg)
R——轮盘半径，为2(cm)
5、阻尼时间的测定
(1)阻尼时间t是指在力矩式自整角系统中，接收机自失调位置至协调位置，达到稳定状态所需时间。测m
定阻尼时间可按图6-5接线。
o(2)将发送机和接收机的励磁绕组加上额定电压，使发送机的刻度盘和接收机的指针指在0 位置并固紧发
o送机的刻度盘在该位置。旋转接收机指针圆盘使系统失调角为177 ，然后松手使接收机趋向平衡位置，用光线
示波器拍摄(或慢扫描示波器观察)取样电阻R两端的电流波形，电阻R用MEC42上90Ω并90Ω共45Ω，调
至5Ω左右。记录接收机阻尼时间。
发送机接收机
L'1L1
~UN
L2L'2
T1T'1
T2T'2T'3T3
R
取样电阻
振子示波器 ,或慢扫描示波器,
图6-5 测定力矩式自整角机阻尼时间接线图
144
五、实验报告
1、根据实验结果，求出被试力矩式自整角发送机的零位误差Δθ。 2、作出静态整步转矩与失调角的关系曲线T=f(θ)。 3、实测比整步转矩和接收机的阻尼时间数值为多少, 4、求出被试力矩式自整角机的静态误差Δθ。 jt
145
6-5 控制式自整角机 一、实验目的
1、通过实验测定控制式自整角机的主要技术参数
2、掌握控制式自整角机的工作原理和运行特性
二、预习要点
1、控制式自整角机的工作原理和运行特性
2、控制式自整角机的主要技术指标
三、实验项目
1、测自整角变压器输出电压与失调角的关系U=f(θ) 2
2、测定比电压U和零位电压U θ0
四、实验方法
1、测定控制式自整角变压器输出电压与失调角的关系U=f(θ) 2
o(1)按图6-6接线。发送机加额定电压，旋转发送机刻度盘至0位置并固紧。 (2)用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，接在L′、L′两端的数字电压表就有相应读数，找到输出电压为12
最小值的位置，即为起始零点。
o(3)然后，用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，在指针每转过10 时测量一次自整角变压器的输出电压
U。测取各点U及θ值并记录于表6-13中。 22
表6-13
oooooooooo角度θ(deg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
电压U(V) 2
ooooooooo角度θ(deg) 100 110 120 130 140 150 160 170 180
电压U(V) 2
自整角变压器CT发送机CX
L'1L1
~UNV
L2 L'2
T1T'1
T2T'2T'3T3
146
图6-6 控制式自整角机实验接线图
2、测定比电压U θ
o比电压是指自整角变压器在失调角为1时的输出电压，单位为v/deg。
在刚才测定控制式自整角变压器输出电压与失调角关系的实验时，用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，
oo使指针转过起始零点5 ，在这位置记录自整角变压器的输出电压U值，计算失调角为1 时的输出电压。 2
3、测定零位电压U 0
按图6-7接线。调压器输出电压为最小位置，绕组T′、T′两端点短接。 1)23
2)合上交流电源，缓慢调节调压器使输出电压为49V，并保持不变。
3)用手缓慢旋转指针圆盘，找出控制式自整角机输出电压为最小的位置，即为基准电气零位。指针转过180
o，仍找出零位电压位置。
4)同样方法，改接绕组(使T′、T′短接，T′、T′短接)，找出零位电压位置，测量六个位置的零位电压值1312
并记录于表6-14中。
T'1
L'2L'1 ~220V
V2T'
图6-7 测定控制式自整角机零位电压接线图
表6-14
绕组接法 T′-T′T′ T′-T′T′ T′-T′T′ 123213312
oooooo理论零位电压位置 0 180 60 240 120 300
实际刻度值
零位电压大小 五、实验报告
1、作自整角变压器的输出电压与失调角的关系曲线U=f(θ)。 2
2、该自整角变压器的比电压为多少,
3、被测试自整角变压器的零位电压数值为多少,
147
第七章 继电接触控制与电力拖动(电气控制)
7-1 电气识图训练
一、任务目标
1、通过电气识图训练，掌握一般电气元器件的识别。
2、培养学生识图的能力。
二、任务复习
1、电气元器件的结构、用途、工作原理、符号表示。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 元器件包 1套 四、实验过程
电气识图训练
1、低压断路器
(1)低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，主要用于低压动力电路中。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合，不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以分断短路电流。低压断路器可以手动直接操作和电动操作，也可以远程遥控操作。
(2)断路器的电气符号如图7-1所示。
(3)识别挂件MEC51上的断路器。
FUQF
图7-1 低压断路器的电气符号图 7-2 熔断器的电气符号图
2、熔断器
(1)熔断器是一种广泛应用的、简单有效地保护电路，在电路中用于过载与短路保护。具有结构简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉等优点。熔断器的主体是低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体，串联在被保护的电路中。在正常情况下，熔体相当于一根导线，当发生短路或过载时，电流很大，熔体因过热溶化而切断电路。
(2)熔断器的电气符号如图7-2所示。
(3)识别挂件MEC51上的熔断器。
3、接触器
(1)接触器是一种用来自动接通和断开大电流电路的电器。它不仅能自动地接通和断开电路，还具有控制容量大、低电压释放保护、寿命长、能远距离控制等优点，广泛应用于电气控制系统中。
(2)接触器的电气符号如图7-3所示。
(3)识别挂件MEC51上的接触器。
148
KMKMFR FR
动断触头动合触头
主触头辅助触头线圈热元件动断触点
图7-3 接触器的电气符号图 7-4 热继电器的电气符号图
4、热继电器
(1)热继电器是电流通过发热元件产生热量，使检测元件受热弯曲而推动机构动作的一种继电器。由于热继电器中发热元件的发热惯性，在电路中不能做瞬时过载保护和短路保护。它主要用于电动机的过载保护、断相保护和三相电流不平衡运行的保护。
(2)热继电器的电气符号如图7-4所示。
(3)识别挂件MEC51上的热继电器。
5、时间继电器
(1)在自动控制系统中，当时间继电器得到信号后不立即动作，而是要顺延一段时间后再动作并输出控制信号，以达到按时间顺序进行控制的目的。按延时方式可分为:通电延时型和断电延时型。
(2)时间继电器的电气符号如图7-5所示。
)识别挂件MEC52上的时间继电器。 (3
通电延时线圈延时断开瞬时闭合动断触点延时闭合瞬时断开触点
7-5 通电延时时间继电器的电气符号图
6、控制按钮
(1)控制按钮是一种短时接通或断开小电流电路的电器，它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。
(2)按钮的电气符号如图7-6所示。
(3)识别挂件MEC51上的按钮。
SBSBSB
常开触点 常闭触点复式触点
图7-6 按钮的电气符号图
149
五、注意事项
对以上各电气元件的学习，掌握其用途后，在以后的实验中，按照接线图正确接线。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制电气元器件的电气符号图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、常用的低压电器有哪些,
150
7-2 三相异步电动机点动和自锁的控制线路 一、任务目标
1、通过对三相异步电动机点动控制和自锁控制线路的实际安装接线，掌握由电气原理图变换成安装接线图的知识。
2、通过实验进一步加深理解点动控制和自锁控制的特点以及在机床控制中的应用。
二、任务复习
1、什么叫点动,什么叫自锁,
2、如何实现点动和自锁,
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
4 D000 网孔板 1件
5 元器件包 1套 四、实验过程
1、三相异步电动机点动控制线路
,220V
UWV
Q
FU1FU2FU3 SB1FU4
KM1
ABCKM1
M
3,
图7-7 点动控制线路
按图7-7接线。图中Q、SB1、KM1、FU1、FU2、FU3、FU4选用元器件包中器件，电机选用 DJ16(?/220V)。接线时，先接主电路，它是从220V三相交流电源的输出端U、V、W开始，经空气开关Q、熔断器FU1、FU2、FU3、接触器KM1主触点到电动机M的三个线端A、B、C的电路，用导线按顺序串联起来，有三路。主电路经检查无误后，再接控制线路，从熔断器FU4插孔W开始，经按钮SB1常开、接触器KM1线圈到插孔V。线路接好经指导老师检查无误后，按下面步骤进行实验:
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)再按下起动按钮SB1，对电动机M进行点动操作，比较按下SB1和松开SB1时电动机M的运转情况。
151
2、三相异步电动机自锁控制线路
,220V UWV
Q FR1
SB1FU1FU2FU3 FU4SB2KM1
KM1
KM1FR1
ABC
M
3,
图7-8 自锁控制线路 按下控制屏上的“停止”按钮以切断三相交流电源。按图7-8接线，图中Q、SB1、SB2、KM1、FR1、FU1、
FU2、FU3、FU4选用元器件包中器件，电机选用DJ16(?/220V)。 检查无误后，启动电源进行实验:
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。 (2)再按下起动按钮SB2，松手后观察电动机M运转情况。 (3)按下停止按钮SB1，松手后观察电动机M运转情况。
3、三相异步电动机既可点动又可自锁控制线路
,220V
UWV
Q FR1
SB1 FU1FU2FU3
FU4SB3SB2 KM1
KM1
KM1 FR1
ABC
M 152 3,
图7-9 既可点动又可自锁控制线路
按下控制屏上“停止”按钮切断三相交流电源后，按图7-9接线，图中Q、SB1、SB2、SB3、KM1、FR1、FU1、FU2、FU3、FU4选用元器件包中器件，电机选用DJ16(?/220V)。
检查无误后通电实验:
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)再按下起动按钮SB2，松手后观察电动机M是否继续运转。
(3)后按下SB3，然后松开，电机M是否停转;继续按下和松开SB3，观察此时属于什么控制状态。
(4)按下停止按钮SB1，松手后观察电动机M是否停转。
五、注意事项
实验前要检查控制屏左侧端面上的调压器旋钮须在零位，下面 “励磁电源”开关须在“关”断位置。打开空气开关，按下启动按钮，旋转控制屏左侧调压器旋钮将三相交流电源输出端U、V、W的线电压调到220V。再按下控制屏上的“停止”按钮以切断三相交流电源。以后在实验接线之前都应如此。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理
、小结、体会和建议 7
七、思考与练习
1、试分析什么叫点动，什么叫自锁，并比较图7-7和图7-8的结构和功能上有什么区别, 2、图中各个器件如Q、FU1、FU2、FU3、FU4、KM1、FR1、SB1、SB2、SB3各起什么作用,已经使用了熔断器为何还要使用热继电器,
3、画出图7-7、7-8、7-9的工作原理流程图。
153
7-3 三相异步电动机正反转的控制线路 一、任务目标
1、通过对三相异步电动机正反转控制线路的接线，掌握由电路原理图接成实际操作电路的方法。 2、掌握三相异步电动机正反转的原理和方法。
3、掌握手动控制正反转控制、接触器联锁正反转、按钮联锁正反转控制及按钮和接触器双重联锁正反转控制线路的不同接法，并熟悉在操作过程中有哪些不同之处。
二、任务复习
1、如何实现正反转,
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
4 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
5 D000 网孔板 1件
6 元器件包 1套 四、实验过程
1、倒顺开关正反转控制线路 ,220V UWV
Q
FU1FU2FU3
左合 S1断开 右合
ABC
M
3,
图7-10 倒顺开关正反转控制线路
(1)启动控制屏，调节控制屏左侧调压器旋钮将三相调压电源U、V、W输出线电压调到220V，按下“停止”按钮切断交流电源。
(2)按图7-10接线。图中S1(用以模拟倒顺开关)选用挂件MEC31上三刀三双掷开关，Q、FU1、FU2、FU3选用元器件包中器件，电机用DJ16(?220V)。
(3)把开关S1合向“左合”位置，按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源，观察电机转向。
(4)运转半分钟后，把开关S1合向“断开”位置后，再扳向“右合”位置，观察电机转向。
154
2、接触器联锁正反转控制线路
,220V UWV
Q
FU1FU2FU3FU4
FR1
SB3KM1KM2
SB2 KM2KM1SB1
FR1KM2KM1
ABC
KM1KM2 M 3,
图7-11 接触器联锁正反转控制线路
)按下“停止”按钮，切断交流电源。按图7-11接线。图中Q、SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR1、(1
FU1、FU2、FU3、FU4选用元器件包中器件，电机选用DJ16(?220V)。经检查无误后，按下控制屏上“启动”
按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)按下SB1，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 (3)按下SB3，观察并记录电动机M的转向、接触器各触点的吸断情况。 (4)再按下SB2，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 (5)按下SB3，观察并记录电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况。 3、按钮联锁正反转控制线路
,220V
UWV
Q
FU1FU2FU3FU4
FR1
SB3KM1KM2 SB2 KM2KM1SB1
FR1
SB1SB2 ABC
KM1KM2 M
3,
155
图7-12 按钮联锁正反转控制线路
(1)按下“停止”按钮，切断交流电源。按图7-12接线，图中Q、SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR1、
FU1、FU2、FU3、FU4选用挂件MEC51，电机选用DJ16(?220V)。经检查无误后，按下控制屏上“启动”
按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)按下SB1，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
(3)按下SB3，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
(4)按下SB2，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。 4、按钮和接触器双重联锁正反转控制线路
,220V UWV
Q
FU1FU2FU3FU4
FR1
SB3KM1KM2
SB2 KM2KM1SB1
FR1
SB1 SB2ABC KM2KM1
M KM1KM23,
图 7-13 按钮和接触器双重联锁正反转控制线路
(1)按下“停止”按钮，切断三相交流电源。按图7-13接线。图中Q、SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、
FR1、FU1、FU2、FU3、FU4选用挂件MEC51，电机选用DJ16(?220V)。经检查无误后，按下控制屏上“启
动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)按下SB1，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
(3)按下SB2，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。
(4)按下SB3，观察并记录电动机M的转向、各触点的吸断情况。 五、注意事项
参考实验7-2的注意事项。.
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
156
1、在图7-10中，欲使电机反转为什么要把手柄扳到“停止”使电动机M停转后，才能扳向“反转”使之反转，若直接扳至“反转”会造成什么后果(实验时注意安全),
2、试分析图7-10、7-11、7-12、7-13各有什么特点,并画出运行原理流程图。
3、图7-12、7-13虽然也能实现电动机正反转直接控制，但容易产生什么故障，为什么,图7-13比图7-11和7-12有什么优点,
4、接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用,
157
7-4 手动控制三相异步电动机Y/?降压起动的控制线路 一、任务目标
1、通过对三相异步电动机Y/?降压起动的接线，从而掌握Y/?降压起动在机床控制中的应用。 二、任务复习
1、如何实现Y/?降压起动。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1 台
4 PAC08 交流电参数表组件 1 件
5 D000 网孔板 1件
6 元器件包 1套 四、实验过程
手动控制Y-Δ降压起动控制线路
,220V
UWV
Q
FU1FU2FU3 FU4 A
FR1KM1
SB3
KM1SB1 FR1
SB2 ABCSB2KM3 KM3
KM2KM3 M
3,
ZYX
KM3KM2KM1 KM2
图7-14 手动控制Y-Δ降压起动控制线路
按图7-14接线。图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、KM3、FR1、FU1、FU2、FU3、FU4选用元器件包中器件，安培表A选用挂件PAC08，电机M1选用DJ16(?/220V)。
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)按下SB1，电动机作Y接法起动，注意观察起动时，电流表最大读数I起动=_____ A。 Y
(3)按下SB2，使电机为?接法正常运行时，注意观察?运行时，电流表电流为I运行=_____ A。 ?
158
(4)按下SB3，待电机停止后，先按住SB2，未松开SB2的同时按下起动按钮SB1，观察电机在?接法直
接起动时电流表最大读数I起动=_____ A ?
(5)比较I起动/I起动=_____ ，结果说明什么问题, ?Y
五、注意事项
参考实验7-2的注意事项。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、画出图7-14的工作原理流程图。 2、降压起动的最终目的是控制什么物理量,
159
7-5 手动控制三相异步电动机串电阻降压起动的控制线路 一、任务目标
1、通过对三相异步电动机串电阻降压起动的接线，从而掌握串电阻降压起动在机床控制中的应用。 二、任务复习
1、如何实现串电阻降压起动。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1 台
4 PAC08 交流电参数表组件 1 件
5 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
6 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
7 D000 网孔板 1件
8 元器件包 1套 四、实验过程
手动控制串电阻降压起动控制线路
,220V UWV
Q
FU1FU2FU3 FU4
A
FR1KM1 SB3
KM1RRR SB1KM2
KM2
SB2
FR1
ABC
KM2KM1
M
3,
图7-15 手动控制串电阻降压起动控制线路
按图7-15接线。图中SB1、SB2、SB3、KM1、KM2、FR1、FU1、FU2、FU3、FU4选用元器件包中器件，，R选用挂件MEC41、MEC42(将MEC41上两组900Ω、MEC42上一组900Ω电阻分别并联，调节电阻器，使三组输出阻值均为180Ω)，安培表A选用挂件PAC08，电机M选用DJ16(?/220V)。
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
160
(2)按下SB1，观察并记录电动机串电阻起动运行情况、安培表读数。
(3)再按下SB2，观察并记录电动机全压运行情况、安培表读数。
(4)按下SB3，待电机停止后，先按住SB2，未松开SB2的同时按下启动按钮SB1，观察并记录全压起动
时电动机和接触器运行情况、安培表读数。
(5)试比较瞬间I串电阻/I直接= _____________，试分析差异原因。 五、注意事项
参考实验7-2的注意事项。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、画出图7-15的工作原理流程图。
161
7-6 自动控制三相异步电动机Y/?降压起动的控制线路 一、任务目标
1、通过对三相异步电动机Y/?降压起动的接线，进一步掌握Y/?降压起动在机床控制中的应用。 二、任务复习
1、如何实现自动控制Y/?降压起动。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1 台
4 PAC08 交流电参数表组件 1 件
5 D000 网孔板 1件
6 元器件包 1套 四、实验过程
自动控制Y-Δ降压起动控制线路
,220V
UWV
Q
FU1FU2FU3 FU4
A
FR1KM1 SB2
KM1 SB1
FR1 KM2KM3ABC KM3KM3KT1 KT1 M 3, ZYX
KM2KT1KM3KM1
KM2
图7-16 自动控制Y-Δ降压起动控制线路
按图7-16接线。图中SB1、SB2、KM1、KM2、KM3、KT1、FR1、FU1、FU2、FU3、FU4选用元器件包中器件，并将时间继电器设定为5S，安培表A选用挂件PAC08，电机选用DJ16(?/220V)。
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)按下SB1，电动机作Y接法起动，观察并记录电机运行情况和交流电流表读数。
(3)经过一段时间延时(5S)，电机按?接法正常运行后，观察并记录电机运行情况和交流电流表读数。
(4)按下SB2，电动机M停止运转。
162
五、注意事项
参考实验7-2的注意事项。 六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理 7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、画出图7-16的工作原理流程图。 2、试比较手动与自动控制Y/Δ降压起动的不同点。
163
7-7 自动控制三相异步电动机串电阻降压起动的控制线路 一、任务目标
1、通过对三相异步电动机串电阻降压起动的接线，进一步掌握串电阻降压起动在机床控制中的应用。 二、任务复习
1、如何实现自动串电阻降压起动。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
4 PAC08 交流电参数表组件 1件
5 MEC41 可调电阻器(一) 1件
6 MEC42 可调电阻器(二) 1件
7 D000 网孔板 1件
8 元器件包 1套 四、实验过程
自动控制串电阻降压起动控制线路
,220V
UWV
Q
FU1FU2FU3FU4
ASB1
KM1RRRSB2KM2KM2 KM1KM2KT1
FR1
FR1ABCKM2KM1KT1
M 3,
图7-17 自动控制串电阻降压起动控制线路
按图7-17接线。图中SB1、SB2、KM1、KM2、KT1、FU1、FU2、FU3、FU4选用元器件包中的器件，并将时间继电器设定为6S，R选用挂件MEC41、MEC42(将MEC41上两组900Ω、MEC42上一组900Ω电阻分别并联，调节电阻器，使三组输出阻值均为180Ω)，安培表A选用挂件PAC08，电机M选用DJ16(?220V)。
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)按下SB2，观察并记录电动机串电阻起动时各接触器吸合情况、电动机运行状态、安培表读数。
(3)同时时间继电器KT1吸合，延时一段时间后(6S)，电动机全压运行时各接触器吸合情况、电动机运行状态、安培表读数。
164
五、注意事项
参考实验7-2的注意事项。 六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理 7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、画出图7-17的工作原理流程图。 2、试比较手动与自动控制串电阻降压起动的不同点。
165
7-8 自动控制三相异步电动机起动补偿器法降压起动的控制线路 一、任务目标
1、通过对三相异步电动机起动补偿器法降压起动的接线，进一步掌握起动补偿器法降压起动在机床控制中的应用。
二、任务复习
1、如何实现自动控制三相异步电动机补偿器法降压起动。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 DJ16 三相鼠笼式异步电动机 1台
4 PAC08 交流电参数表组件 1件
5 D000 网孔板 1件
6 元器件包 1套 四、实验过程
自动控制串电阻降压起动控制线路
KM2
U1FR1U A
VV1 V M
3,FU4 W1W
FR1 KM1N1N
SB2
KM1 KM1SB1
KM3KT1KM3KM3
KM1KT1KM2KM3
图7-18 自动控制串电阻降压起动控制线路
(1)按图7-18接线。图中起动补偿器选用控制屏上的三相调压器，SB1、SB2、KM1、KM2、KM3、KT1、FR1、FU4选用元器件包中器件，并将时间继电器设定为6S，安培表A、电压表V选用挂件PAC08，电机选用DJ16三相鼠笼式异步电动机(按星形接法Y/380V)。
(2)将控制屏左侧调压旋钮逆时针旋转到底，使输出电压为零。
(3)按下控制屏“启动”按钮，接通交流电源，缓慢旋转控制屏左侧的调压旋钮，使三相调压输出端U、
166
V、W电压输出为额定电压值的40,(线电压输出为152V)，按下SB1，三相鼠笼式异步电动机以40,的额定电压值起动，延时一段时间后(6S)，电动机将接入额定电压(线电压输出为380V)，进入全压运行状态。在此过程中，观察电机起动情况和瞬间电流表的读数。按下SB2，电机停止运行。
(4)电机停止运转后，继续调节控制屏左侧的调压旋钮，使三相调压输出端U、V、W电压输出为额定电压值的60,(线电压输出为228V)，按下SB1，三相鼠笼式异步电动机以60,的额定电压值起动，延时一段时间后(6S)，电动机将接入额定电压(线电压输出为380V)，进入全压运行状态。在此过程中，观察电机起动情况和瞬间电流表的读数。按下SB2，电机停止运行。
(5)电机停止运转后，继续调节控制屏左侧的调压旋钮，使三相调压输出端U、V、W电压输出为额定电压值的80,(线电压输出为304V)，按下SB1，三相鼠笼式异步电动机以80,的额定电压值起动，延时一段时间后(6S)，电动机将接入额定电压(线电压输出为380V)，进入全压运行状态。在此过程中，观察电机起动情况和瞬间电流表的读数。按下SB2，电机停止运行。
(6)比较每次起动瞬间电流值的不同。
五、注意事项
实验时，三相鼠笼式异步电动机DJ16必须接成Y/380V。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
、记录实验的过程、现象 5
6、分析实验线路的工作原理
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、画出图7-18的工作原理流程图。
2、试比较手动与自动控制启动补偿器法降压起动的不同点。
167
7-9 三相线绕式异步电动机起动的控制线路 一、任务目标
1、通过对三相线绕式异步电动机的起动控制线路的实际安装接线，掌握由电路原理图接成实际操作电路的方法。
2、熟练掌握三相线绕式异步电动机的起动应用在何种场合，并有何特点,
二、任务复习
1、三相线绕式异步电动机的起动方法。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1 套 2 MEC02 实验桌
3 DJ17 三相线绕式异步电动机 1 台
4 PAC08 交流电参数表组件 1件
5 MEC41 可调电阻器(一) 1 件
6 MEC42 可调电阻器(二) 1 件
7 D000 网孔板 1件
8 元器件包 1套 四、实验过程
三相线绕式异步电动机起动控制线路
,220V UWV
Q
FU1FU2FU3 FU4
AFR1
KM1 SB2KM1
KM1SB1FR1KM2KM2 KT1ABC
M
KT1KM1KM2 3,
ZYX
KM2KM2 RRR
图7-19 时间继电器控制线绕式异步电动机起动控制线路
将可调三相输出调至220V线电压输出，再按下“停止”按钮切断电源后，按图7-19接线。图中Q、SB1、SB2、KM1、KM2、KT1、FR1、FU1、FU2、FU3、FU4选用元器件包中器件，并将时间继电器设定为5S，R选用挂件MEC41、MEC42(将MEC41上两组900Ω、MEC42上一组900Ω电阻分别并联，调节电阻器，使三组输出
168
阻值均为180Ω)，安培表A选用挂件PAC08，电机选用DJ17。经检查无误后，按下列步骤操作:
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关Q，接通三相交流220V电源。
(2)按下SB1，观察并记录电动机M的运转情况。电机起动时电流表的最大读数为,, A。
(3)经过一段时间延时，起动电阻被切除后，电流的读数为,,A。
(4)按下SB2，电机停转后，用导线把电动机转子短接，交流电流表选择3A档。
(5)再按下SB1，记录电机起动时电流表的最大读数为,,A。
五、注意事项
参考实验7-2的注意事项。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理
7、小结、体会和建议
七、思考与练习
1、三相线绕式异步电动机转子串电阻可以减小起动电流，提高功率因数增加起动转矩外，还可以进行什么,
2、三相线绕式电动机的起动方法有哪几种,
169
7-10 日光灯控制线路
一、任务目标
1、通过日光灯控制线路的连线，了解其工作原理。
二、任务复习
1、日光灯线路的组成及各组成器件的作用。
三、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量
1 MEC01 电源控制屏 1套 2 MEC02 实验桌
3 MEC31 直流电枢电源及开关组件 1件
4 日光灯实训套件 1套
5 D000 网孔板 1件 四、实验过程
日光灯控制线路
灯管
启辉器,220V
sL
镇流器
图7-20 日光灯控制线路
将可调三相输出调至220V线电压输出，再按下“停止”按钮切断电源后，按图7-20接线。图中灯管、镇流器、启辉器、灯座选用日光灯实训套件中器件，开关S选用挂件MEC31、经检查无误后，按下列步骤操作:
(1)按下控制屏上“启动”按钮，闭合空气开关S，接通交流220V电源。
(2)观察实验现象。
五、注意事项
注意用电安全。
六、实验报告
1、实验的项目名称
2、实验的任务目标
3、实验所用到的实验设备
4、绘制实验的接线图
5、记录实验的过程、现象
6、分析实验线路的工作原理
7、小结、体会和建议
170
第八章 电力电子技术实验
本章节介绍电力电子技术基础的实验内容，其中包括三相整流电路，直流斩波电路原理，单相、三相交流调压电路等实验。
8-1 三相半波可控整流电路实验
一、实验目的
(1) 理解三相半波可控整流电路的工作原理。
(2) 熟悉三相半波可控整流电路在电阻性负载和电阻电感性负载时的工作情况。
(3) 熟悉三相半波可控整流电路故障的分析与处理。
二、实验所需挂箱及附件
序号 型 号 备 注
1 MEC01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”模块
2 PAC10 晶闸管及电抗器组件 该挂箱包含“晶闸管”、“电抗器”模块
3 PAC13 三相TCA785触发电路组件 该挂箱包含“锯齿波同步触发电路”模块
PAC09A 交直流电源、变压器及二该挂箱包含“?15V”直流电源及功率二4 极管组件 极管等几个模块
, MEC21 直流数字电压、电流表
6 MEC42 可调电阻器
7 双踪示波器 自备
三、实验线路及原理
三相半波可控整流电路用了三只晶闸管，与单相电路比较，其输出电压脉动小，输出功率大。不足之处是晶闸管电流即变压器的副边电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率较低。图8-1中晶闸管用PAC10中的三个，电阻R用450Ω可调电阻(将两个900Ω接成并联形式)，电感L用PAC10面板上的200mH，d其三相触发信号由PAC13内部提供，只需在其外加一个给定电压接到U端即可，给定电压在PAC09A挂箱上。ct
直流电压、电流表由MEC21获得。
图8-1 三相半波可控整流电路实验原理图 四、实验内容
(1) 三相半波可控整流电路带电阻性负载。
(2) 三相半波可控整流电路带电阻电感性负载。
(3) 三相半波可控整流电路的排故训练
五、实验方法
(1) 三相半波整流电路故障的设置与分析请参考第二章相关内容
(2) PAC10和PAC13上的“触发电路”调试
? 打开MEC01总电源开关，操作“电源控制屏”上的“三相电网电压指示”开关，观察输入的三相电网电压是否平衡。
? 用2号导线将PAC09A的一组“+24V、+15V、-15V、GND1”直流电源输出接到PAC13的对应输入端。
171
将PAC09A面板上的三相同步变压器接成Y/Y型，输入端用4号导线接MEC01电源控制屏上的“三相交流电源”( 输出不可调节)，输出端用3号导线和PAC13的三相同步信号输入端“A”、“B”、“C”相连，打开PAC09A电源开关。
?按下MEC01的“启动”按钮，观察a、b、c三相同步正弦波信号，并调节三相同步正弦波信号幅值调节电位器(在各观测孔下方)，使三相同步信号幅值尽可能一致;观察A、B、C三相的锯齿波，并调节A、B、C三相锯齿波斜率调节电位器(在各观测孔左侧)，使三相锯齿波斜率、高度尽可能一致。
? 将PAC09A上的“给定”输出Ug与PAC13的移相控制电压Uct相接，将给定开关S2拨到停止位置(即Uct=0)，调节PAC13上的偏移电压电位器，用双踪示波器观察A相同步电压信号和“双脉冲观察孔” VT1`的输出波形，使α=180?。
“VT1,VT6”的波形。 ? 将S1拨到正给定、S2拨到运行，适当增加给定Ug的正电压输出，观测PAC13上
? 将PAC13面板上的U端接地，用20芯的扁平电缆，将PAC13的“正桥触发脉冲输出”端和PAC10“触发lf
脉冲输入”端相连，观察VT1,VT6晶闸管门极和阴极之间的触发脉冲是否正常，此步骤结束后按下MEC01的“停止”按钮。
(3) 三相半波可控整流电路带电阻性负载
按图3-1接线，将电阻器放在最大阻值处，按下MEC01电源控制屏上的“启动”按钮， PAC09A上的“给定”从零开始，慢慢增加移相电压，使α能从30?到170?范围内调节，用示波器观察并纪录α=30?、60?、90?、120?、150?时整流输出电压U和晶闸管两端电压U的波形，并纪录相应的电源电压U及U的数值于下表中 dVT2d
α 30? 60? 90? 120? 150?
U 2
U(记录值) d
U/U d2
U(计算值) d
计算公式:U,1.17Ucosα (0,30?) d2
,)] (30?,150?) U=0.675U[1+cos(α+d26
(4) 三相半波整流带电阻电感性负载
将PAC10上200mH的电抗器与负载电阻R串联后接入主电路，观察不同移相角α时U、I的输出波形，并记录ddo相应的电源电压U及U、I值，画出α,90时的U及I波形图。 2dddd
α 30? 60? 90? 120?
U 2
U(记录值) d
U/U d2
U(计算值) d
六、实验报告
o绘出当α,90时，整流电路供电给电阻性负载、电阻电感性负载时的U及I的波形，并进行分析讨论。 dd
七、注意事项
整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序，必须一一对应。
172
8-2 三相桥式半控整流电路实验
一、实验目的
(1) 了解三相桥式半控整流电路的工作原理及输出电压，电流波形。
(2) 了解晶闸管在带电阻性及电阻电感性负载，在不同控制角α下的工作情况。
(3) 熟悉三相桥式半控整流电路故障的分析与处理。
二、实验所需挂箱及附件
序号 型 号 备 注
1 MEC01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”模块
2 PAC10 晶闸管及电抗器组件 该挂箱包含“晶闸管”、“电抗器”模块
3 PAC13 三相TCA785触发电路组件 该挂箱包含“锯齿波同步触发电路”模块
该挂箱包含“?15V”直流电源及功率二极4 PAC09A 交直流电源、变压器及二极管组件 管等几个模块
, MEC21 直流数字电压、电流表
6 MEC42 可调电阻器
7 双踪示波器 自备
三、实验线路及原理
在中等容量的整流装置或要求不可逆的电力拖动中，可采用比三相全控桥式整流电路更简单、经济的三相桥式半控整流电路。它由共阴极接法的三相半波可控整流电路与共阳极接法的三相半波不可控整流电路串联而成，因此这种电路兼有可控与不可控两者的特性。共阳极组三个整流二极管总是在自然换流点换流，使电流换到比阴级电位更低的一相，而共阴极组三个晶闸管则要在触发后才能换到阳极电位高的一个。输出整流电压U的波形d是三组整流电压波形之和，改变共阴极组晶闸管的控制角α ，可获得0,2.34U的直流可调电压。 2
具体线路如图8-2所示。其中三个晶闸管和电抗器在PAC10面板上，三相触发电路在PAC13上，二极管和给定在PAC09A上，直流电压、电流表从MEC21上获得，电阻R用450Ω(将MEC42上的两个900Ω接成并联形式)。
四、实验内容
(1) 三相桥式半控整流供电给电阻负载。
(2) 三相桥式半控整流供电给电阻电感性负载。
(3) 三相桥式半控整流供电给反电势负载。(选做)
(4) 三相桥式半控整流电路的排故训练。
五、实验方法
(1) 三相半控桥式整流电路故障的设置与分析请参考第二章相关内容。
(2) PAC10和PAC13上的“触发电路”调试见本章第七节。
(3) 三相半控桥式整流电路带电阻性负载
按图3-23接线，将给定输出调到零，负载电阻放在最大阻值位置，按下“启动”按钮，缓慢调节给定，观察αoooo在30、60、90、120等不同移相范围内，整流电路的输出电压Ud,输出电流Id以及晶闸管端电压U的波形，VT并加以记录。
173
图8-2 三相桥式半控整流电路实验原理图
(4) 三相半控桥式整流电路带电阻电感性负载。
将电抗200mH的Ld接入重复(1)步骤。
(5) 带反电势负载(选做)
要完成此实验还应加一只直流电动机。断开主电路，将负载改为直流电动机，不接平波电抗器Ld，调节 “给定”输出Ug使输出由零逐渐上升，直到电机电压额定值，用示波器观察并记录不同α时输出电压Ud和电动机电枢两端电压Ua的波形。
(6) 接上平波电抗器，重复上述实验。(选做)
六、实验报告
(1) 绘出实验的整流电路供电给电阻负载时的U=f(t)，I=f(t)以及晶闸管端电压U,f(t)的波形。 ddVToo(2) 绘出整流电路在α,60与α,90时带电阻电感性负载时的波形。
七、注意事项
整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序，必须一一对应。
174
8-3 三相桥式全控整流电路实验
一、实验目的
(1) 理解三相桥式全控整流电路的工作原理。
(2) 了解TCA785集成触发器的调整方法和各点的波形。
(3) 熟悉三相桥式全控整流电路故障的分析与处理。
二、实验所需挂箱及附件
序号 型 号 备 注
1 MEC01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”模块
2 PAC10 晶闸管及电抗器组件 该挂箱包含“晶闸管”、“电抗器”模块
3 PAC13 三相TCA785触发电路组件 该挂箱包含“锯齿波同步触发电路”模块
PAC09A 交直流电源、变压器及二极该挂箱包含“?15V”直流电源及功率二4 管组件 极管等几个模块
, MEC21 直流数字电压、电流表
6 MEC42 可调电阻器
7 双踪示波器 自备
三、实验线路及原理
实验线路如图8-3所示。主电路由三相全控整流电路，触发电路为PAC13集成触发电路，由TCA785、KC41等集成芯片组成，可输出经调制后的双窄脉冲。集成触发电路的原理可参考有关资料，三相桥式整流电路的工作原理可参见电力电子技术教材的相关内容。
图8-3 三相桥式全控整流电路实验原理图
其中三个晶闸管和电抗器在PAC10面板上，三相触发电路在PAC13上，二极管和给定在PAC09A上，直流电压、电流表从MEC21上获得，电阻R用450Ω(将MEC42上的两个900Ω接成并联形式)。 四、实验内容
(1) 三相桥式全控整流供电给电阻负载。
(2) 三相桥式全控整流供电给电阻电感性负载。
(3) 三相桥式全控整流供电给反电势负载。(选做)
(4) 三相桥式全控整流电路的排故训练。
五、实验方法
(1) 系统的故障设置与分析请参考第二章相关内容。
(2) PAC10和PAC13上的“触发电路”调试见本章第七节。
(3) 三相全控桥式整流电路
175
按图8-3接线，将“给定”输出调到零(逆时针旋到底)，使电阻器放在最大阻值处，按下“启动”按钮，调节给
定电位器，增加移相电压，使α角在30?,150?范围内调节，同时，根据需要不断调整负载电阻R，使得负载电
流Id保持在0.6A左右(注意Id不得超过0.65A)。用示波器观察并记录α=30?、60?及90?时的整流电压Ud和晶闸
管两端电压Uvt的波形，并记录相应的Ud数值于下表中。
六、实验报告
(1) 画出电路的移相特性Ud =f(α)。
(2) 画出触发电路的传输特性α =f(Uct)。
60?、90?、120?、150?时的整流电压Ud和晶闸管端电压U的波形。 (3) 画出α=30?、VT
(4) 简单分析实验过程中所出现的故障现象。
α 30? 60? 90?
U2
Ud(记录值)
Ud/U2
Ud(计算值)
计算公式:Ud=2.34Ucosα (0,60?) 2
, Ud=2.34U[1+cos(α+ )] (60?,120?) 2
3
七、注意事项
(1) 为了防止过流，启动时将负载电阻R调至最大阻值位置。
(2) 整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序，必须一一对应。
176
8-4 单相交流调压电路实验
一、实验目的
熟悉用双向可控硅组成的交流调压电路的结构与工作原理。
二、实验所需挂件及附件
序号 型 号 备 注
1 MEC01 电源控制屏
2 PAC29 单相交流调压/调功电路
3 慢扫描双踪示波器 自备
4 万用表 自备
三、实验线路及原理
将一种形式的交流电变成另一种形式的交流电，可以通过改变电压、电流、频率和相位等参数。只改变相位而不改变交流电频率的控制,在交流电力控制中称为交流调压。单相交流调压的典型电路如图8-4所示。
图8-4 单相交流调压电路
本实验采用双向可控硅BCR(Z0409MF)取代由两个单向可控硅SCR反并联的结构形式，并利用RC充放电电路和双向触发二极管DB3的特点，在每半个周波内，通过对双向可控硅的通断进行移相触发控制，可以方便地调节输出电压的有效值。由图8-5可见，正负半周控制角α的起始时刻均为电源电压的过零时刻,且正负半周的控制角相等,可见负载两端的电压波形只是电源电压波形的一部分。在电阻性负载下,负载电流和负载电压的波形相同，α角的移相范围为0?α?π, α=0时,相当于可控硅一直导通, 输入电压为最大值，U=U灯最亮;随着α0i的增大，U逐渐降低，灯的亮度也由亮变暗,直至α=π时，U=0,灯熄灭。此外α=0时，功率因数cosφ=1，随着α00
的增大，输入电流滞后于电压且发生畸变，cosφ也逐渐降低,且对电网电压电流造成谐波污染。交流调压电路已广泛用于调光控制，异步电动机的软起动和调速控制。和整流电路一样，交流调压电路的工作情况也和负载的性质有很大的关系,在阻感负载时，若负载上电压电流的相位差为φ,则移相范围为φ?α?π，详细分析从略。
四、实验内容
交流调压电路的测试。
ui
0 ,(t)
uo
0,(t)
io
0,(t)
ug
0,(t)
177
ui
0,(t)
uo
0,(t)
io
0,(t)
ug
0,(t)
图8-5单相交流调压电路波形图
五、思考题
双向晶闸管与两个单向晶闸管反并联的不同点,控制方式有什么不同,
六、实验方法
将MEC01电源控制屏的三相交流调压器输出线电压调节为200V，用两根导线将200V交流电压接到PAC29的“Ui”电源输入端，按下“启动”按钮。
接入220V，25W的灯泡负载，打开交流调压电路的电源开关。
调节面板上的“移相触发控制”电位器R，观察白炽灯亮暗的变化。 W
调节“移相触发控制”电位器，用双踪示波器同时观察电容器两端及BCR触发极信号波形的变化规律，并记录。
取不同的α值，用示波器分别观测BCR触发信号及白炽灯两端的波形，并记录。
七、实验报告
按实验方法的要求，分别画出各电路的测试波形，并分析。
八、注意事项
(1)双踪示波器有两个探头，可同时测量两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
(2)调功电路的触发控制电路，其低压直流电源是通过交流电源电容降压，而不是通过降压变压器隔离，因此在实验时不要用手直接触模线路的低压部分，以免触电。
178
8-5 单相交流调功电路实验
一、实验目的
熟悉调功电路的基本工作原理与特点。
二、实验所需挂件及附件
序号 型 号 备 注
1 MEC01 电源控制屏
2 PAC29 单相交流调压/调功电路
3 双踪示波器 自备
4 万用表 自备
三、实验线路及原理
单相交流调功电路方框图如图8-6所示。 LOAD
A1
BCRTLC336脉宽可调矩形A2ug波信号发生器
图8-6单相交流调功电路方框图
交流调功电路的主电路和交流调压电路的形式基本相同，只是控制的方式不同，它不是采用移相控制而采用通断控制方式。交流调压是在交流电源的半个周期内作移相控制，交流调功是以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断,即负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数和断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。如图8-7所示，这种电路常用于电炉的温度控制，因为像电炉这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的各个周期进行频繁的控制。只要大致以周波数为单位控制负载所消耗的平均功率，故称之为交流调功电路。
图8-7交流调功电路典型波形图
采用周波控制方式，使得负载电压电流的波形都是正弦波，不会对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。此外由于在BCR导通期间，负载上的电压保持为电源电压，因此若将此控制方式用于手电钻在低速下对玻璃或塑性材料进行钻孔，将非常有利。
图8-8是一个应用的实验线路，选用灯泡作为实验负载，从灯泡亮、暗时段的变化，可了解交流调功电路的原理与特征。实验线路中双向晶闸管的触发信号由555组成振荡器，产生一个占空比可调的触发脉冲，并通过模拟门形成可靠的触发信号，其频率要低于市电的频率，并可在一定的范围内调节。详细的电路原理及电路参数见图8-8。
四、实验内容
交流调功电路的测试。
五、思考题
(1)交流调压与交流调功电路的电路结构是否相同，控制方式有什么不同,
(2)说明这两种交流控制方式的特点，并例举它们的应用。
179
图8-8 单相交流调功电路原理图
六、实验方法
将MEC01电源控制屏的三相交流调压器输出线电压调节为200V，用两根导线将200V交流电压接到PAC29的“Ui”电源输入端，按下“启动”按钮。
打开交流调功电路的电源开关，用万用表测量555的电源电压，是否接近10V。
用示波器观测555输出端“3”的波形及4066输出(即BCR触发信号)波形是否正常。
当触发电路波形正常后关闭电源，接入负载(220V、15W灯泡)。
开启交流调功电路的电源开关，调节“周波控制”电位器，观察灯泡亮暗或闪烁的变化规律。
调节“周波控制”电位器，用示波器分别观测BCR的触发信号、BCR两端以及灯泡两端的波形，并记录。
七、实验报告
(1)按实验方法的要求，分别画出各电路的测试波形，并分析。
(2)总结交流调功电路控制方式的特点及其应用。
八、注意事项
(1)双踪示波器有两个探头，可同时测量两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路的不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。为此，为了保证测量的顺利进行，可将其中一根探头的地线取下或外包绝缘，只使用其中一路的地线，这样从根本上解决了这个问题。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将探头的地线接于此处，探头各接至被测信号，只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号，而不发生意外。
(2)调功电路的触发控制电路，其低压直流电源是通过交流电源电容降压，而不是通过降压变压器隔离，因此在实验时不要用手直接触模线路的低压部分，以免触电。
180
8-6 三相交流调压电路实验
一、实验目的
(1) 了解三相交流调压触发电路的工作原理。
(2) 熟悉三相交流调压触发电路故障的分析与处理。
二、实验所需挂箱及附件
序号 型 号 备 注
1 MEC01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”模块
2 PAC10 晶闸管及电抗器组件 该挂箱包含“晶闸管”、“电抗器”模块
3 PAC13 三相TCA785触发电路组件 该挂箱包含“锯齿波同步触发电路”模块
PAC09A 交直流电源、变压器及二极该挂箱包含“?15V”直流电源及功率二4 管组件 极管等几个模块
, PAC08 交流电参数表组件 该挂箱包含交流电压、电流表
6 PAC41 灯组负载组件 该挂箱包含三只250V/25W彩色灯泡
7 双踪示波器 自备
三、实验线路及原理
交流调压器应采用双窄脉冲进行触发。本实验装置中使用双窄脉冲。实验线路如图8-9所示。图中晶闸
管均在PAC10上，其所用的交流表均在PAC08的面板上。
图8-9 三相交流调压实验线路图
四、实验内容
(1) 三相交流调压触发电路的v调试。
(2) 三相交流调压电路带电阻性负载。
(3) 三相交流调压电路的排故练习。
五、实验方法
(1) 系统的故障设置与分析请参考第二章相关内容。
(2) PAC10和PAC13上的“触发电路”调试见本章第七节。
(3) 三相交流调压器带电阻性负载
按图8-9连成三相交流调压主电路，其触发脉冲己通过内部连线接好，只要将正桥脉冲的 “U”端接地即可。lf接上三相灯组负载，接通电源，用示波器观察并记录α=30?、60?、90?、120?及150?时的输出电压波形，并记录相应的输出电压有效值，填入下表:
α 30? 60? 90? 120? 150?
181
U 六、实验报告
(1) 整理并画出实验中记录的波形，作不同α时的U=f(α)的曲线。
(2) 讨论、分析实验中出现的各种问题。
182
第九章 典型电力电子器件线路实验
本章节介绍典型电力电子器件线路实验，其中包括单相正弦波脉宽调制逆变电路实验、全桥DC,DC变换电路实验、半桥型开关稳压电源的性能研究、GTR单相并联逆变电路实验、直流斩波电路的性能研究等实验。
9-1 半桥型开关稳压电源的性能研究
一、实验目的
(1) 熟悉典型开关电源主电路的结构，元器件和工作原理。
(2) 了解PWM控制与驱动电路的原理和常用的集成电路。
(3) 了解反馈控制对电源稳压性能的影响。
二、实验所需挂箱及附件
序号 型 号 备 注
1 MEC01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
PAC23 PWM控制开关型稳压该挂箱包含开关型稳压电源的“主电路”、“控制2 电源电路组件 与驱动电路”
3 MEC42 可调电阻器
4 MEC21 直流电参数表组件
5 双踪示波器 自备
三、原理说明
(1) 半桥型开关直流稳压电源的电路结构原理和各元器件均已画在PAC23挂箱的面板上，并有相应的输入与输出接口和必要的测试点。
主电路的结构框图如9-1所示，原理线路如图3-12所示:
图9-1 线路结构框图
(2) 逆变电路采用的电力电子器件为美国IR公司生产的全控型电力MOSFET管，其型号为IRFP450,主要参数为:额定电流16A,额定耐压500V，通态电阻0.4Ω。两只MOSFET管与两只电容C1、C2组成一个逆变桥，在两路PWM信号的控制下实现了逆变，将直流电压变换为脉宽可调的交流电压，并在桥臂两端输出开关频率约为26KHz、占空比可调的矩形脉冲电压。然后通过降压、整流、滤波后获得可调的直流电源电压输出。该电源在开环时，它的负载特性较差，只有加入反馈，构成闭环控制后，当外加电源电压或负载变化时，均能自动控制PWM输出信号的占空比，以维持电源的输出直流电压在一定的范围内保持不变，达到了稳压的效果。
(3) 控制与驱动电路:控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国Silicon General公司生产的专用PWM控制集成电路，其内部电路结构及各引脚功能如图9-3所示，它采用恒频脉宽调制控制
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
，其内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相互错开180度、占空比可调的矩形波(即PWM信号)。它适用于各开关电源、斩波器的控制。详细的工作原理与性能指标可参阅相关的资料。
183
VD5LC1R3V1470uF/250V200uHG1VD1VD2MOSFET-NFR205100R5R11N40071N400710K2KTUfS1UDCC3C?470uF/250VLOAD0.1uF/400VUiC40.1uF/400VR2N1KVD6C2R4VD3VD4V2470uF/250VG21N4007MOSFET-N1N4007100R6FR20510KS2
VCC2U218NCVcc2200pFC762R1227AnodeVoG136D1CathodeVo4744K2.8KR7VCC1451KNCGNDR8R10R14U1TLP25010K30KC60.01uF1615D210VREFVCCR64744Uf413OSC OUTVC3R310KSYNC6C40.1uFRTS110K7112200pFVCC2R4C8DISCOUT A514U3CTOUT B918C1CMPENNCVccR5RP20.1uFIN+1K62R9R1310K182710KUgIN-SSAnodeVoG2121036D3E1GNDSDCathodeVo4744GND100uF/25VSG3525AN45NCGNDR11R15TLP25010K30KD4.4744
S2
图9-2 线路原理图
图9-3 SG3525芯片的内部结构与所需的外部元件 四、实验内容
(1) 控制与驱动电路的测试。
(2) 主电路开环特性的测试。
(3) 主电路闭环特性测试。
(4) 开关电源故障的分析与处理。
五、实验方法
(1) 控制与驱动电路的测试
? 接通PAC23电源;
? 将SG3525的第一脚与第九脚短接(接通开关K)，使系统处于开环状态;
? SG3525各引出脚信号的观测:调节PWM脉宽调节电位器，用示波器观测各测试点信号的变化规律，然
后调定在一个较典型的位置上，记录各测试点的波形参数(包括波形类型、幅度A、频率f和脉宽t),并填入下
表。
5 11(A) 14(B) SG3525引脚
184
波形类型
幅值A (V)
频率f (Hz)
占空比(%)
脉宽t(ms)
? 用双踪示波器的两个探头同时观测11脚和14脚的输出波形，调节PWM脉宽调节电位器，观测两路输
出的PWM信号，找出占空比随Ug的变化规律，并测量两路PWM信号之间的“死区”时间t= 。 dead
(2) 主电路开环特性的测试
? 按面板上主电路的要求在逆变输出端装入220V/15W的白炽灯，在直流输出两端接入负载电阻，并将主
电路接至MEC01的一相交流可调电压(0,250V)输出端。
? 逐渐将输入电压U从0调到约50V左右，使白炽灯有一定的亮度。调节占空比，用示波器的一个探头分i
别观测两只MOSFET管的栅源电压和直流输出电压的波形。用双踪示波器的两个探头同时观测变压器副边及两
个二极管两端的波形，改变脉宽，观察这些波形的变化规律，并记录:
u (v) 1.3 1.5 1.7 2.0 2.3 2.6 3.0 g
占空比(%)
Ut2 (V)
U(V) O
? 将输入交流电压U调到200V，用示波器的一个探头分别观测逆变桥的输出变压器副边和直流输出的波i
形，记录波形参数及直流输出电压U中的纹波; 0
u (v) r
占空比(%)
Ut2 (V)
U(V) O
纹波(V)
? 在直流电压输出侧接入直流电压表和电流表。在U=200 V时,在一定的脉宽下,作电源的负载特性测试，i
即调节可变电阻负载R，测定直流电源输出端的伏安特性:U=f(I); o
令U= V (参考值为2.2V) g
R (Ω)
占空比(%)
U (V) o
I (A)
? 在一定的脉宽下，保持负载不变，使输入电压U在200V左右调节，测量直流输出电压U，测定电源电io压变化对输出的影响。
U(V) 100 120 140 160 180 200 220 240 250 i
占空比(%)
U (V) o
I (A)
? 上述各实验步骤完毕后，将输入电压U调回零位。 i
(3) 主电路闭环特性测试
? 准备工作:
A、断开控制与驱动电路中的开关K;
B、将主电路的反馈信号U接至控制电路的U端，使系统处于闭环控制状态。 ff
? 重复主电路开环特性测试的各实验步骤。
六、实验报告
(1) 整理实验数据和记录的波形;
(2) 分析开环与闭环时负载变化对直流电源输出电压的影响;
(3) 分析开环与闭环时电源电压变化对直流电源输出电压的影响;
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(4) 对半桥型开关稳压电源性能研究的总结与体会。
七、注意事项
双踪示波器有两个探头，可同时测量两路信号，但这两探头的地线都与示波器的外壳相连，所以两个探头的地线不能同时接在同一电路不同电位的两个点上，否则这两点会通过示波器外壳发生电气短路。当需要同时观察两个信号时，必须在被测电路上找到这两个信号的公共点，将示波器两个探头的地线接于此处，两个探头的信号端接两个被测信号。
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9-2 直流斩波电路的性能研究(六种典型线路) 一、实验目的
(1) 熟悉直流斩波电路的工作原理。
(2) 熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。
(3) 了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。
二、实验所需挂箱及附件
序号 型 号 备 注
1 MEC01 电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。
PAC09A 交直流电源、变压器该挂箱包含“?15V”直流电源及功率二极管2 及二极管组件 等几个模块
3 PAC20 直流斩波电路组件
4 MEC42可调电阻器
5 MEC21 直流电参数表组件
6 慢扫描示波器 自备
三、实验线路及原理
1、主电路
? 降压斩波电路(Buck Chopper)
降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图9-4所示。图中V为全控型器件IGBT。D为续流二极管。
由图3-14b中V的栅极电压波形U可知，当V处于通态时，电源U向负载供电，U=U。当V处于断态时，GEiDi负载电流经二极管D续流，电压U近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负D
载电压的平均值为:
ttononU,U,U,aUoiiit，tTonoff 式中t为V处于通态的时间，t为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通onoff
比(α=t/T)。由此可知，输出到负载的电压平均值U最大为U，若减小占空比α，则U随之减小，由于输出电onOiO压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
tUGEofftton++CE1L+TUDGVUiRiCUoU1UDDt
-O--U
t
(a)电路图 (b)波形图
图9-4 降压斩波电路的原理图及波形
? 升压斩波电路(Boost Chopper)
升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图9-5所示。电路也使用一个全控型器件V。由图3-15b
中V的栅极电压波形U可知，当V处于通态时，电源U向电感L充电，充电电流基本恒定为I,同时电容CGEi111
上的电压向负载供电，因C值很大，基本保持输出电压U为恒值。设V处于通态的时间为t，此阶段电感L1Oon1
上积蓄的能量为UIt。当V处于断态时U和L共同向电容C充电，并向负载提供能量。设V处于断态的时i1oni11
间为t，则在此期间电感L释放的能量为(U-U) It。当电路工作于稳态时，一个周期T内电感L积蓄的能off1Oi1on1量与释放的能量相等，即:
UIt=(U-U) Iti1onOi1off
t，tTonoffU,U,U oiittoffoff
上式中的T/t?1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。 off
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UGEt++I-CUD1+DLU1DUiGtRVCUo1OEU-- t(a)电路图 (b)波形图
图9-5 升压斩波电路的原理图及波形
? 升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)
升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)的原理图及工作波形如图9-6所示。电路的基本工作原理是:当可控开关V处于通态时，电源U经V向电感L供电使其贮存能量，同时C维持输出电压U基本恒定并向负载供电。i11O此后，V关断，电感L中贮存的能量向负载释放。可见,负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压1
为:
ttaononU,U,U,U oiiitT,t1,aoffon
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压。
UGEt-+UCE-+DUDVDiGU1R1CLUot
O+-U t
(a)电路图 (b)波形图
图9-6 升降压斩波电路的原理图及波形
? Cuk斩波电路
Cuk斩波电路的原理图如图9-7所示。电路的基本工作原理是:当可控开关V处于通态时，U—L—V回路i1和负载R—L2—C2—V回路分别流过电流。当V处于断态时，Ui—L1—C2—D回路和负载R—L2—D回路分别流过电流，输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压为:
ttaononU,U,U,U oiiitT,t1,aoffon
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压。
+-
CLL12C2iUC1GRVUoD
E-+
图9-7 Cuk斩波电路原理图
? Sepic斩波电路
Sepic斩波电路的原理图如图9-8所示。电路的基本工作原理是:可控开关V处于通态时，U—L—V回路i1和C—V—L回路同时导电，L和L贮能。当V处于断态时，U—L—C—D—R回路及L—D—R回路同时2212i122导电，此阶段U和L既向R供电，同时也向C充电，C贮存的能量在V处于通态时向L转移。输出电压为: i1222
ttaononU,U,U,U oiiitT,t1,aoffon
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压。
188
++
CL1C2DiU1GCL2RVUo
E--
图9-8 Sepic斩波电路原理图
? Zeta斩波电路
Zeta斩波电路的原理图如图9-9所示。电路的基本工作原理是:当可控开关V处于通态时，电源U经开关iV向电感L贮能。当V处于断态后，L经D与C构成振荡回路，其贮存的能量转至C，至振荡回路电流过零，1122
L上的能量全部转移至C上之后，D关断，C经L向负载R供电。输出电压为: 1222
a U,Uoi1,a
++CEL2C2GVUiRC1UoDL1
--
图9-9 Zeta斩波电路原理图
若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压。
2、控制与驱动电路
控制电路以SG3525为核心构成，SG3525为美国Silicon General公司生产的专用PWM控制集成电路，其内部电路结构及各引脚功能如图9-10所示，它采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在A、B两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相差、占空比可调的矩形波(即PWM信号)。它适用于各开关电源、斩波器的控制。详细的工作原理与性能指标可参阅相关的资料。
图9-10 SG3525芯片的内部结构与所需的外部组件
四、实验内容
(1) 控制与驱动电路的测试。
(2) 六种直流斩波器的测试。
(3) 控制与驱动电路故障的分析与处理。
五、实验方法
1、控制与驱动电路的测试
(1) 控制与驱动电路故障的设置与分析请参考第二章有关内容。
(2) 将PAC09的两路+15V直流电源接入PAC20的两路+15V输入端口，启动实验装置电源，开启PAC09电源开关。
(3) 调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，用双踪示波器分别观测SG3525的第11脚与第14脚的波形，观测输出PWM信号的变化情况，并填入下表。
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Ur(V) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5
11(A)占空比(%)
14(B)占空比(%)
PWM占空比(%)
(4)用示波器分别观测A、B和PWM信号的波形，记录其波形、频率和幅值，并填入下表。
PWM 观测点 A(11脚) B(14脚)
波形类型
幅值A (V)
频率f (Hz)
(4)用双踪示波器的两个探头同时观测11脚和14脚的输出波形，调节PWM脉宽调节电位器，观测两路输出的PWM信号，测出两路信号的相位差，并测出两路PWM信号之间最小的“死区”时间。 2、直流斩波器的测试(使用一个探头观测波形)
斩波电路的输入直流电压U由MEC01三相自耦调压器输出的单相交流电经PAC09挂箱上的不整流滤波电i
路后得到。接通交流电源，观测U波形，记录其平均值(注:本装置限定直流输出最大值为50V，输入交流电压i
的大小由调压器调节输出)。
按下列实验步骤依次对六种典型的直流斩波电路进行测试。
(1)切断电源，根据前述主电路图，利用面板上的元器件连接好相应的斩波实验线路，并接上电阻负载，负载电流最大值限制在200mA以内。将控制与驱动电路的输出“V-G”、“V-E”分别接至V的G和E端。
(2)检查接线正确，尤其是电解电容的极性是否接反后，接通主电路和控制电路的电源。
(3)用示波器观测PWM信号的波形、U的电压波形、U的电压波形及输出电压Uo和二极管两端电压UGECED的波形，注意各波形间的相位关系。
(4)调节PWM脉宽调节电位器改变Ur，观测在不同占空比(α)时，记录U、U和α的数值于下表中，从而iO画出U=f(α)的关系曲线。 O
Ur(V) 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5
占空比α(%)
U(V) i
U(V) o
六、实验报告
(1) 分析图9-8中产生PWM信号的工作原理。
(2) 整理各组实验数据绘制各直流斩波电路的U/U-α曲线，并作比较与分析。 iO
(3) 讨论并分析实验中出现的故障现象，作出书面分析。
七、注意事项
(1)在主电路通电后，不能用示波器的两个探头同时观测主电路元器件之间的波形，否则会造成短路。 (2)用示波器两探头同时观测两处波形时，要注意共地问题，否则会造成短路，在观测高压时应衰减10倍，在做直流斩波器测试实验时，最好使用一个探头。
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