实验二 直流他励电动机机械特性
一、实验目的
1、了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性。
二、实验内容
1、电动及回馈制动特性的测取。 2、电动及反接制动特性的测取。 3、能耗制动特性的测取。
三、实验仪器
1、电机拖动实验装置主控制屏
2、DD01电机导轨、测速发电机TG及转速表 3、ZYDJ01直流复励发电机G 4、ZYDJ04直流并励电动机M 5、ZYDT12三相可调电阻器 6、ZYDT13三相可调电阻器 7、ZYDT14可调电阻器、电容器 8、ZYDT05直流电流表、电压表 9、ZYDT11波形测试及开关板
四、实验原理
在生产实践中，有时希望电力拖动系统尽快地停车（或降速）；或者使位能性负载以稳定的速度下放，这就要求在电机的轴上加一个与转向相反的制动转矩。制动的方式有很多，最好是采用电气制动，即靠电动机本身产生一个与转向相反的电磁转矩使系统快速停车（或减速）或使位能性负载稳速下放。这时电动机的运行特点是，它从轴上吸收机械能将它转换称电能（消耗在电机内部或反馈电网），其电磁转矩与转速方向相反，是制动性质。电气制动的具体实现方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。
五、实验步骤及注意事项
注意事项
调节串并联电阻时，要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻，防止电阻过流烧毁熔断丝。
1、 电动及回馈制动特性 接线图如图1－6。 R1选用900Ω电阻 R2选用180Ω电阻 R3选用3000Ω电阻
R4选用2250Ω电阻（用两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联） 按图1－6接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置； （1）、开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。 （2）、电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。
（3）、直流励磁电源钮子开关和220V可调直流稳压电源钮子开关须在断开位置。 实验步骤：
1) 按次序先按下绿色“闭合”电源开关，再合励磁电源船形开关和220V电源钮子开关，使直流电动机M启动运转，调节直流可调电源，使V1读数为UN=220伏，调节R2阻值为零。
2) 分别调节直流电动机M的磁场调节电阻R1，发电机MG磁场调节电阻R3，负载电阻R4（先调节相串联的900欧电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900欧电阻相并联的旋钮），使直流电动机M的转速nN＝1600r/min，Ir+Ia=IN=0.55A,此时 If=IfN，记录此值。
可调直流+稳压-电源1V1S12R2IaA1MA2GV2R42S21直流+电机励磁电源-mA1IfmA2R1R3 图1－6 直流他励电动机机械特性测定接线图
3) 保持电动机的U=UN=220V,，If=IfN不变，改变R4及R3阻值，测取M在额定负载至空载范围的n、In，共取5－6组数据填入表1－7中。
表1－7 UN=220V IfN= A Ia(A) N(r/min) 4) 拆掉开关S2的短接线，调节R3，使发电机G的空载电压达到最大（不超过220V），并且极性与电动机电枢电压相同。
5) 保持电枢电压U=UN=220V，If=IfN，把开关S2合向’1”端，把R4值减小，直至为零(先调节相串联的900欧电阻旋钮,调到零用导线短接以免烧毁熔断器)。再调节R3阻值使阻值逐渐增加，电动机M的转速为理想空载转速，继续增加R3阻值，则电动机进入第二象限回馈制动状态进行直至电流接近0.8倍额定值(实验中应注意电动机转速不超过2100转/分)。
6) 测取电动机M的n、Ia,共取5-6组数据填入表1-8中。
表1－8 UN=220V IfN= A Ia(A) N(r/min) 因为T2=CMφI2，而CMφ总为常数，则T∝I2，为方便起见，只要求n=f(Id)特性，见图1－7。
n0I2NI2
图1－7 直流他励电动机电动及回馈制动特性
2、 电动及反接制动特性
在断电的条件下，对图1－6作如下改动: （1）、R1为1800欧磁场调节电阻，R2为900欧电阻。R3不用，R4不变。 （2）、S1合向”1”端，S2合向”2”端(短接线拆掉，把发电机G的电枢两个插头对调。 实验步骤：
1) 在未上电源前,R1置最小值,R2置最大值
2) 按钱前述方法启动电动机，测量发电机G的空载电压是否和直流稳压电源极性相反，若极性相反可把S2合向”1”端。
3) 调节R2为900欧，调节直流电源电压U=UN=220V，调节R1使If=IfN，保持以上值不变，逐渐减小R4阻值，电机减速直至为零，继续减小R4阻值，此时电动机工作于反接制动状态运行(第四象限)。
4) 再减小R4阻值，直至电动机M的电流接近0.8倍IN，测取电动机在第1，第4象限的n、I2，共取5-6组数据记录于表1－9中。
表1－9 R2=900Ω UN=220V IfN= A I2(A) N(r/min) 为简便起见，画n=f(Ia)，见图1-8。 nI2N0I2
图1－8 直流他励电动机电动及反接制动特性
3、 能耗制动特性
图1－6中，R1用1800欧，R2改为360欧(采用90欧电阻相串联)，R3采用900欧电阻，R4仍用2250欧电阻。
（1）、操作前，把S1合向”2”端，R1，R2置最大值，R3置最大值，R4置300欧(把两只串联电阻调至零位，并用导线短接,把两只并联电阻调在300欧位置)，S2合向”1”端。
（2）、按前述方法起动发电机G(此时作电动机使用)，调节直流稳压电源使U=UN=220V，调节R1使电动机M的If=IfN，调节R3使发电机G的If=80mA，调节R4并先使R4阻值减小，使电机M的能耗制动电流Ia接近0.8IaN数据，记录于表1－10中。
表1－10 R2=360Ω IfN= mA I2(A) N(r/min) （3）、调节R2到180欧，重复上述实验步骤，测取In、n，共取6-7组数据，记录于表1－11中。
表1－11 R2=180Ω IfN= mA I2(A) N(r/min) 当忽略不变损耗时，可近似为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转距T2=CmφIa，他励电动机在磁通Ф不变的情况下，其机械特性可以由曲线n=f(Ia)，见图1－9。
nR2=360R2=1800
图1－9 直流他励电动机能耗制动特性
六、思考题答案
（1）、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变?为什么?
参考答案：电磁转矩方向改变。例如当直流电动机进行能耗制动时，由其方程式
n??R?T
Ce?CM??2可知，当n>0时，T<0，即当直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，但电磁转矩方向却改变了。
（2）、M、G实验机组，当电动机M从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么?作为负载的G，从第一到第四象限其电磁转矩方向是否改变?为什么?
参考答案：当电动机带动未能性负载进行反接制动时，由于负载转矩大于起动转矩，因此电动机在重力的作用下使重物下放，此时n<0，感应电动势方向改变，但电动机的电磁转矩方向却保持不变。作为负载的G，作为发电机运行，当其转速方向改变时，其感应电动势与转速成正比，因此感应电动势方向改变，电枢电流方向改变，从而使得电磁转矩方向改变。
实验三 单相变压器
一、实验目的
1、空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2、负载实验测取变压器的运行特性。
二、实验内容
1、空载实验 测取空载特性Uo＝f(Io)，Po＝f(Uo)。 2、短路实验 测取短路特性UK＝f(IK)，PK＝f(IK)。 3、负载实验
（1）纯电阻负载 保持U1＝UN，COSφ2＝1的条件下，测取U2＝f(I2)。 （2）阻感性负载（COSφ2＝0.8） 保持U1＝U1N，COSφ2＝0.8的条件下，测取U2＝f(I2)。
三、实验仪器
1、电机拖动实验装置主控制屏 2、ZYDT08三相组式变压器 3、ZYD83功率、功率因数表
4、ZYDT01交流电流表（数字式） 5、ZYDT02交流电压表（数字式） 6、ZYDT13三相可调电阻器 7、ZYDT11波形测试及开关板
四、实验原理
在使用基本方程组、等效电路和相量图来分析和计算变压器性能时，首先都必须知道变压器的参数，这些参数可以根据变压器所用的材料和有关的几何尺寸，在设计变压器时，通过计算求得，但对已制成的具体变压器来说，也可以通过实验方法求取。由于变压器的等效电路是一个四端网络，故其参数可以通过空载和短路实验测出。
五、实验内容及注意事项
注意事项： （1）、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置。 （2）、短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。
1、空载实验 测空载特性Uo＝f(Io)，Po＝f(Uo)
1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图2－1接线。被试变压器选用三相组式变压器中的一只作为单相变压器，其额定容量PN＝50W，U1N/U2N＝220/127V，I1N/I2N＝0.227/0.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。
2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节调压器旋钮，使变压器空载电压Uo＝1.2UN，然后，逐次降低电源电压，在1.2～0.2UN的范围内，测取变压器的Uo、Io、Po。
4）测取数据时，U＝UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据6－7组。
2014年电机与拖动实验指导
