电机学实验指导书最终版

电机学实验指导书西安工程大学电子信息学院电气工程教研室2007-6-15ii【内容简介】电机实验是学习研究电机理论的重要环节，其目的在于通过实验验证和研究电机理论，使学生掌握电机实验的方法和基本技能，培养学生严肃认真事实求是的科学作风。本讲义主要介绍电气自动化和电力系统自动化中常用的直流电机、变压器、异步电机和同步电机的相关实验和实验原理，学生可以掌握实验方法，学会选择仪表，测取实验数据等基本实验研究技能。通过实验，加深对电机学理论知识的理解。本书主要以电机教学实验为主，又照顾到工程实验应用，在内容讲述和编排上进行一些改革尝试。本讲义可作为高等院校有关专业的辅助教材和参考书，也可供从事电机试验等工程技术人员参考iii前 言随着教学改革的不断深化，电气工程类各学科的教学内容和教学方式都产生了很大变化。加强实验教学环节，提高学生的动手能力已经成为人们的共识。电机实验课是电机学和其相近课程的重要组成部分，本实验讲义只侧重于掌握实验方法，并运用课堂上学到的电机理论知识来分析研究实验中的各种问题，得出必要的结论，从而达到培养学生在电机这门学科中具备分析问题和解决问题的初步能力。本实验讲义是针对电信学院实验中心电机学实验室的“电机综合实验台”编写的，适用于本学校的电机学等课程的实验教学。在内容上详细介绍了实验的方法，同时还增加了实验的原理，使学生更容易了解实验过程。内容包括：直流电机、变压器、异步电机、同步电机相关实验内容。参加编写工作的有刘毅力、李彦宾。刘重轩教授负责统稿和校正，最后，刘重轩教授审订。由于编者的水平有限，难免有纰漏之处，敬请读者批评指正。编者2007 年 7 月 10 日iv目 录电 机 学 及 拖 动 基 础 实 验 的 基 本 要 求 和 安 全 操 作 规 程 .1直流电机实验 .5实验一 认识实验 .5实 验 二 直 流 发 电 机 .8实 验 三 直 流 他 励 电 动 机 实 验 .13实 验 四 他 励 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 实 验 .19三 相 变 压 器 实 验 .25实 验 五 三 相 变 压 器 的 参 数 测 量 实 验 .25实 验 六 三 相 变 压 器 的 联 接 组 和 不 对 称 短 路 .32实 验 七 三 相 变 压 器 的 负 载 运 行 .43实 验 八 三 相 变 压 器 的 并 联 运 行 （ 选 作 ） .48异 步 电 机 实 验 .51实 验 九 三 相 异 步 电 动 机 的 参 数 测 定 实 验 .51实 验 十 三 相 异 步 电 动 机 的 工 作 特 性 .62实 验 十 一 三 相 绕 线 式 异 步 电 机 在 各 种 运 行 状 态 下 的 机 械 特 性 实 验 .65同 步 电 机 实 验 .75实 验 十 二 三 相 同 步 发 电 机 的 运 行 特 性 .75实 验 十 三 三 相 同 步 电 机 参 数 的 测 定 .84实 验 十 四 三 相 同 步 发 电 机 的 并 联 运 行 特 性 .92附 录 .991电 机 学 及 拖 动 基 础 实 验 的 基 本 要 求 和 安 全 操 作 规 程实 验 的 基 本 要 求电 机 及 电 气 技 术 实 验 课 的 目 的 在 于 培 养 学 生 掌 握 基 本 的 实 验 方 法 与 操 作 技 能 。 培 养学 生 学 会 根 据 实 验 目 的 拟 定 实 验 线 路 ， 选 择 所 需 仪 表 ， 确 定 实 验 步 骤 ， 测 取 所 需 数 据 ，进 行 分 析 研 究 ， 得 出 必 要 结 论 ， 从 而 完 成 实 验 报 告 。 在 整 个 实 验 过 程 中 ， 必 须 集 中 精 力 ，及 时 认 真 做 好 实 验 。 现 按 实 验 过 程 提 出 下 列 基 本 要 求 。一 .实 验 前 的 准 备1.实 验 前 应 复 习 教 科 书 中 有 关 章 节 ， 认 真 研 读 实 验 指 导 书 ， 了 解 实 验 目 的 、 项 目 、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 。2. 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 作 实 验 。3.认 真 作 好 实 验 前 的 准 备 工 作 ， 对 于 培 养 同 学 独 立 工 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 进 行1.实 验 的 进 行 建 立 小 组 ， 合 理 分 工 每 次 实 验 都 以 小 组 为 单 位 进 行 ， 每 组 由 4 5人 组 成 ， 实 验 进 行 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 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 线 路 图 及 所 选 组 件 、 仪 表 、 按 图 接 线 ， 线 路 力 求 简 单 明 了 ， 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 或 插 头 。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 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 验步 骤 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2用 的 组 件 、 导 线 及 仪 器 等 物 品 整 理 好 。三 、 实 验 报 告1.实 验 报 告 是 根 据 实 测 数 据 和 在 实 验 中 观 察 和 发 现 的 问 题 ， 经 过 自 己 分 析 研 究 或 分析 讨 论 后 写 出 的 心 得 体 会 。2.实 验 报 告 要 简 明 扼 要 、 字 迹 清 楚 、 图 表 整 洁 、 结 论 明 确 。3.实 验 报 告 包 括 以 下 内 容 ： 实 验 名 称 、 专 业 班 级 、 姓 名 、 实 验 日 期 、 室 温 ； 列出 实 验 中 所 用 组 件 的 名 称 及 编 号 ， 电 机 铭 牌 数 据 ( 、 、 )等 ； 列 出 实 验 项 目NPUNIn并 绘 出 实 验 时 所 用 的 线 路 图 ， 并 注 明 仪 表 量 程 ， 电 阻 器 阻 值 ， 电 源 端 编 号 等 ； 数 据 的 整理 和 计 算 ； 按 记 录 及 计 算 的 数 据 用 坐 标 纸 画 出 曲 线 ， 图 纸 尺 寸 不 小 于 8cm8cm， 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 。4.根 据 数 据 和 曲 线 进 行 计 算 和 分 析 ， 说 明 实 验 结 果 与 理 论 是 否 符 合 ， 可 对 某 些 问 题提 出 一 些 自 己 的 见 解 并 最 后 写 出 结 论 。 实 验 报 告 应 写 在 一 定 规 格 的 报 告 纸 上 ， 保 持 整 洁 。每 次 实 验 每 人 独 立 完 成 一 份 报 告 ， 按 时 送 交 指 导 教 师 批 阅 。实 验 安 全 操 作 规 程为 了 按 时 完 成 电 机 及 电 气 技 术 实 验 ， 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.学 生 应 按 时 到 达 实 验 室 在 辅 导 教 师 宣 布 开 始 实 验 后 ， 按 预 习 中 的 分 工 及 仪 表 清单 领 取 仪 表 及 电 压 、 电 流 插 头 ， 并 布 置 设 备 、 接 线 。 凡 在 某 一 项 实 验 中 暂 时 不 用 的 设 备 、仪 表 应 整 理 好 放 在 一 边 ， 以 免 用 错 发 生 意 外 。 书 包 、 衣 服 等 不 能 放 在 实 验 台 或 仪 器 设 备上 。2.接 线 须 整 齐 、 清 楚 ， 力 求 简 单 、 避 免 交 叉 导 线 的 长 短 、 粗 细 选 择 应 合 适 。 一 个接 线 柱 上 最 多 接 两 根 线 ， 以 免 导 线 松 脱 线 路 布 置 (仪 器 摆 放 ， 接 线 等 )应 文 明 ， 安 全 、便 于 检 查 和 操 作 。 仪 表 位 置 应 正 确 、 便 于 准 确 读 数 。3.接 线 完 毕 ， 组 内 应 互 相 认 真 检 查 ， 且 每 个 成 员 对 全 部 线 路 都 应 掌 握 。 实 验 中 不 用的 导 线 应 整 理 好 放 回 原 处 。 然 后 请 辅 导 教 师 检 查 ， 未 经 教 师 检 查 和 同 意 不 得 进 行 实 验 。4.合 闸 前 ， 要 检 查 有 关 的 各 调 节 量 (调 压 器 、 变 阻 器 等 )是 否 在 适 当 的 位 置 。 在 调节 负 载 或 改 变 电 阻 、 电 压 、 转 速 等 量 时 ， 必 须 考 虑 到 其 他 量 的 变 化 关 系 ， 随 时 注 意 其 他量 是 否 超 过 额 定 值 、 全 组 同 学 应 明 确 分 工 、 统 一 指 挥 ， 以 免 发 生 因 配 合 不 当 而 使 设 备 过载 乃 至 损 坏 的 事 故 。5.原 始 记 录 中 应 包 括 实 验 日 期 、 小 组 成 员 、 主 要 铭 牌 数 据 及 实 验 数 据 (包 括 实 验 保持 条 件 等 )。 记 录 数 据 要 清 晰 ， 尽 量 避 免 涂 改 。 对 所 作 记 录 应 随 时 检 查 ， 以 免 事 后 返 工 。实 验 内 容 完 成 后 ， 组 内 应 先 检 查 所 记 录 的 数 据 ， 确 信 合 理 后 再 将 原 始 记 录 送 交 教 师 审 查 ，3教 师 认 可 后 方 能 拆 线 。 实 验 数 据 不 符 合 要 求 的 应 返 工 重 做 。 学 生 将 拆 下 的 导 线 及 电 压 ，电 流 插 头 整 理 好 并 放 归 原 处 后 ， 再 请 教 师 签 字 。 签 字 后 的 原 始 记 录 不 得 再 随 意 涂 改 。6.在 操 作 过 程 中 ， 如 果 发 生 故 障 ， 学 生 应 在 教 师 的 帮 助 下 ， 学 习 判 断 分 析 故 障 原 因和 排 除 方 法 。 如 果 发 生 事 故 ， 当 事 人 要 按 时 交 出 事 故 报 告 ， 以 便 实 验 室 查 明 情 况 ， 酌 情处 理 。7.实 验 中 应 注 意 安 全 ：(1) 实 验 时 不 得 穿 大 衣 、 戴 围 巾 ， 女 同 学 (长 发 的 )须 戴 好 安 全 帽 ， 禁 止 身 体 接 触有 电 线 路 的 裸 露 部 分 和 设 备 的 转 动 部 分 ， 以 免 发 生 人 身 伤 害 事 故 。(2) 接 线 时 ， 后 接 电 源 线 ； 拆 线 时 ， 须 先 切 断 电 源 。 严 禁 带 电 改 接 线 。 合 闸 前 须 通知 全 组 成 员 。 调 节 时 不 应 过 猛 。8.机 器 运 转 后 ， 小 组 成 员 不 得 远 离 机 器 。 一 旦 发 生 事 故 ， 应 立 即 切 断 电 源 ， 保 持 除电 源 刀 闸 外 的 一 切 现 场 ， 并 报 告 辅 导 教 师 处 理 。实 验 前 须 知由 实 验 指 导 人 员 介 绍 电 机 及 电 气 技 术 实 验 装 置 各 面 板 布 置 及 使 用 方 法 ， 讲 解 电 机 实验 的 基 本 要 求 ， 安 全 操 作 和 注 意 事 项 。1.仪 表 选 择 ：教 学 实 验 所 用 仪 表 ， 多 数 采 用 准 确 度 为 1.0 级 ， 量 程 略 大 于 被 测 电 机 铭 牌 标 明 的额 定 值 。 如 电 压 为 则 应 选 择 电 压 表 ， 的 应 选 ； 额 定 电10V5V:203V:流 为 ， 则 应 选 （ 或 ） 的 电 流 表 ， 励 磁 电 流 约 为 额 定 电 流 的7.4A2A:3， 可 选 或 的 电 流 表 。25%:32.导 线 的 选 择根 据 电 流 的 大 小 来 选 取 导 线 的 粗 细 ， 一 般 来 说 导 线 截 面 应 适 当 选 择 大 些 ， 且 以 多 股短 线 为 宜 。 导 线 的 参 考 载 流 量 见 表 。 接 线 可 按 “先 串 联 后 并 联 ”或 “先 接 粗 线 后 接 细线 ”的 原 则 进 行 。 通 常 一 个 同 学 接 线 ， 另 一 同 学 查 线 ， 或 分 工 接 线 ， 互 相 检 查 。 电 压 表和 直 流 电 机 的 磁 场 回 路 一 律 用 带 颜 色 的 塑 料 细 线 联 接 。 橡 皮 绝 缘 铜 芯 导 线 的 容 许 电 流铜 芯 （ A）标 称 截 面( )2m单 芯 双 芯 三 芯0.5 10 1.0 20 16 132.5 34 26 224.0 45 38 296.0 56 47 3648.0 70 59 4610.0 85 72 553.励 磁 回 路 调 节 电 阻 的 接 法 和 选 择一 般 直 流 电 动 机 调 节 电 阻 采 用 串 接 法 ， 发 电 机 的 励 磁 回 路 采 用 分 压 器 接 法 。 调 节 电 阻 的电 流 规 格 根 据 回 路 通 过 的 最 大 电 流 选 取 ， 电 阻 值 的 规 格 约 接 近 励 磁 绕 组 本 身 的 阻 值 。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 。5直流电机实验实验一 认识实验一 、 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 中 所 用 的 电 机 、 仪 表 、 变 阻 器 等 组 件 。3、 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 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 ， 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 ？3、 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 ？4、 直 流 电 动 机 调 速 及 改 变 转 向 的 方 法 。三 、 实 验 项 目1、由教师讲解实验室的有关规章制度,电源布置及取用方法,电机的名牌数据及接线板、负载电阻及转速表的使用方