实验一 认识电机实验

 一、电机实验的基本要求

电机实验的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能，循序渐进地培养学生根据实验目的、实验内容及实验设备选择所需仪器仪表，拟定实验线路，确定实验步骤，分析、排除实验过程中发生的故障，测量所需数据，进行分析研究，得出结论，从而写出实验报告。在整个实验过程中，实验人员必须严格认真，集中精力，作好实验。现按实验过程提出以下要求：

    （一）实验前的准备

    １.实验前应复习《电机学》有关章节，认真研读实验教材，明确实验目的、内容、方法与步骤，牢记实验过程中应该注意的问题，并按照实验内容准备记录表格等。

    ２.每次实验以小组为单位进行，每组由４～５人组成，推荐组长一人（组长应轮流担任）。

    ３.实验前应首先熟悉机组，记录电机及所用设备的铭牌，选择仪表量程及拟定实验线路。

    ４.实验前必须各自独立地写好预习报告，对本次实验内容与实验结果应事先作好理论分析，对实验结果的大致趋势做到心中有数，经指导教师检查认可后，方可进行实验。

    预习报告的项目：

    （１）扼要写出实验目的。

    （２）实验内容。

    （３）列出实验设备型号规格，铭牌数据，仪表量程，实验线路。

    （４）注意事项，写出某次实验的主要注意事项。

    （二）实验的进行

    １.统一指挥，分工负责。

　　每次实验以小组为单位，由实验小组组长负责分工，统一指挥实验进行，务求在实验过程中操作协调，数据准确。

    2.照图接线，力图简明。

　　根据实验线路图及所选仪表设备，按图接线。接线原则是先接串联主回路，再接并列支路。如果是三相电路，则可一相、一相地接；如果是单相或直流电路，则从一极出发开始接，经过串联电路中的仪表及设备，最后返回到另一极。根据电流的大小，主回路选用粗线连接，并联支路可选用细线连接。

    3.起动电机，观察仪表。

　　在接通电源之前，应校准仪表，熟悉刻度，并记录下倍率，检查所有调节设备应在正常位置。经过指导老师检查后，可合上电源，起动设备，这时要观察所有的仪表是否正常（如指针的偏转方向，指针的摆动规律），以及设备运行情况是否正常，如出现异常情况，应立即停电（断开电源），并及时报告老师，查清原因。如一切正常，可按步骤往下做。在实验进行时应随时注意所有表计的变化情况是否正常。

    4.按照计划，测取数据。

　　预习时对实验内容与实验结果应事先做好理论分析，并预计实验结果的大致范围与趋势，做到心中有数。正式实验时，根据预定计划测取数据，注意，要测取额定值，不要把额定值丢掉。

    5.认真负责，完成实验。

　　作完每个实验项目后，应将数据交指导老师审阅，通过后，才能做下边内容。全部实验内容完成后，将实验台整理好，由指导老师检查并在预习报告上签字后，方可离开实验室。

    （三）实验报告项目

    １.数据记录与计算。

    ２.曲线绘制，曲线应用尺寸不小于80×80的座标纸绘制，选择合适的比例尺，标明单位，用曲线尺或曲线板连成光滑曲线，不要连成折线。若各点连线不是一条光滑曲线，则应使各点自然地分布在曲线的两边，且各点任按实际标出。有时为了比较，将几条曲线用不同的线条画在同一座标纸上。

    ３.结论，根据实验结果说明是否与理论相符，对结果进行深入分析讨论等。

    二、电机实验安全操作注意事项

    为了按时完成电机实验,确保实验时人身安全,要严格遵守实验室的安全操作规程,一般电机实验的安全操作注意事项如下：

    1.人体不可接触带电线路。             

    2.电源必须经过开关和保险丝之后接入电机。接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。

    3.学生独立完成接线或改接线路后, 必须经指导教师检查允许,招呼全组同学引起注意后,方可合上电源。实验中如发生事故,应立即切断电源保护现场,并报告指导老师,待查清问题并妥善处理故障后,才能继续进行实验。

    4.实验时必须注意衣服、围巾、发辫以及实验接线用的导线等不得卷入电机的旋转部分,实验人员应穿工作服或紧袖口衣服,不得用手或脚去促使电机起动或停转, 以免发生危险。

    5.操作开关应迅速果断,快合快断,以免发生电弧烧坏闸刀,合闸时应使刀片投入刀座,保持接触良好。

    6.总电源应由实验室工作人员掌管,其他人不得乱动。

    7.实验室禁止吸烟，不得嬉笑儿戏，不得随地吐痰。

    8.爱护实验室的设备和清洁卫生，不得乱动与本次实验无关的设备，实验室的设备、器材不得随意拿走，不得蹬、坐机架、设备和实验桌，不得乱画。实验完毕，应将所有设备、导线整理整齐放回原处，实验桌面打扫干净，经教师或实验工作人员同意后方可离去。

    9.不遵守实验室守则者，教师有权停止其实验。违章操作所造成的后果，责任自负，所损害的设备，应按规定赔偿。    

    三、实验室的主要设备介绍

    （一）电机铭牌及出线端子

    １.变压器

    （１）单相变压器铭牌

    （２）三相变压器铭牌

    （３）出线端标记

    ２.直流电动机－同步发电机组

    （１）直流电动机铭牌

    （２）同步发电机铭牌

    （３）出线端标记   

    ３.三相异步电动机

    （１）铭牌

    （２）出线端标记

     ４.直流电机（发电机、电动机铭牌数据一样）

    （１）铭牌

    （２）出线端标记

    （二）常用仪表、设备使用简介

    1.电流表

双量程电磁系电流表的原理电路如图所示，通过改变连片的接线方式，可以改变电流表的量程。

     ２.电压表

　　  双量程电磁系电压表的原理电路如图1.8所示，图中带“*”号的端纽为公共端，量程，不同的量程通过改变附加电阻的方法来实现。

    3．调压器

    单相调压器和三相调压器的端子和原理接线图

  使用注意事项：

 （１）不能将调压器的输入、输出端接错。

 （２）合闸前，调压器手柄的标志在零位，使输出电压为零。

 （３）当需要把三相调压器作单相调压器使用时，可把单相电源加在A、X端，a、x输出。

    4．四端起动器

四端起动器是直流电动机起动时用以限制起动电流的专用设备，操作时经手轮旋动逐级切除电阻，电机转速不断上升。当电阻全部切除达到电动机正常运行，起动终止。此时失压保护吸合，使动触头保持正常位置。如切断电源，失压保护脱钩，扭力弹簧使动触头回复至起始位置,原理接线如图所示。

操作注意事项：

    （１）合闸前，动触头在起始位置。

    （２）合闸后，一定要压住手柄慢慢地一直顺时针旋转，直到失压保护吸合，不能松手，不能往回调。（最好在合电源之前先练习一遍）

    5.Y－△转换器

 

 引出线L₁、L₂、L₃接电源，引出线1U、1V、1W接异步电动机的首端，引出线2U、2V、2W接异步电动机的末端，注意黄、绿、红分别对应异步电动机的A、B、C相。

    6.瓦特表

选用瓦特表时，根据被测线路的电压和电流选用电压量程和电流量程，若被测交流电路的电流或电压超过瓦特表的最大量程，应配用适当变比的互感器来扩大量程，使线路的电压和电流均在瓦特表的量程范围之内。同时还须考虑被测电路的功率因数，如果运行时功率因数很低，应该用低功率因数瓦特表。

功率表的读数=电压量程×电流量程×表的功率因数×指针偏转的格数÷瓦特表的满刻度格数

　　瓦特表的接线规则如下：

    （１）瓦特表的电流线圈与被测负载串联，它的星号端接电源侧，另一端接负载侧。

    （２）瓦特表的电压线圈并联在负载两端，它的星号端接电流线圈的任意一端（一般接星号端），它的另一端接负载的另一端，如图所示。

    7.两瓦法测三相功率

　　接线规则：

    （１）两个单相瓦特表的电流线圈分别串入三相线路中的任意两相，它们的星号端都接电源侧，电流线圈中通过线电流。

    （２）每块瓦特表电压线圈的星号端接电流线圈所在的线上，另一端均接在没有电流线圈的第三相上，如图所示。

　　两瓦特表的读数分别为：

　　式中  ——线电压　　   ——线电流　     ——负载功率因数角

三相总功率为两表读数的代数和，（两表值有正、负之分）即：

两瓦特表读数的大小和正负都随被测负载的性质（）而变。当＝0°时，；当＝60°时，＞0，＝0，当＞60°时，＞0，＜0 。所以，从两个瓦特表读数的正负变化，可以判断负载性质的变化。

  （三）实验台的布置

     1.同步发电机实验台

      布置图

       原理接线图

说明如下：

    （１）线电压380V的交流电源经两并联支路接到A、B、C、N接线柱上，一路经接触器（按钮操作），另一路经三相刀闸（作为备用）。合交流电源时，按绿色按钮，上部的指示灯变红，A、B、C、N带电；断交流电源时，按红色按钮，指示灯变绿，A、B、C、N无电。

    （２）手柄是电阻的调节手柄，顺时针调节手柄时，电阻增大，反时针调节，减小，电阻的两端引到接线柱“频”上。手柄V是电阻的调节手柄，顺时针调节手柄V时，电阻减小，反时针调节，增大。直流36V电源经电阻，接到刀闸K₃，再接到“压”两接线柱上。

    （３）六个表计用于同步发电机并联实验，1STK在“断”位置时,所有表计不接入；1STK在“粗”位置时,除同步表外,其它表全部接入；1STK在“细”位置时，所有表全部接入，2STK控制上部三个不同颜色灯的闪亮情况，用于同步发电机并联实验中检查相序。

    （４）220V直流电源经上部开关接到下面接线柱上。

    2．直流电机实验台

       布置图

 

       原理接线图

说明如下：

    （１）线电压380V的交流电源经两并联支路接到A、B、C、N接线柱上，一路经接触器（按钮操作），另一路经三相刀闸（作为备用）。

    （２）220V直流电源经实验室墙壁上的两相刀闸接到直流母线上,从母线经接到f₁/ZD、f₂/ZD两接线柱上；从母线经K₂接到H₁/ZD、H₂/ZD两接线柱上；从母线通过K₃的“他励”侧，经接到f₁/ZF、f₂/ZF两接线柱上，K₃的“并励”侧经K_L接到L₁/R_L、L₂/R_L两接线柱上。直流信号灯指示220V直流电源总开关K₁是否合上。

    （３）电阻为“调速”电阻，电阻为“调压”电阻，分别放在实验桌的抽屉里。调速手柄反时针调到底时，电阻阻值最小；调速手柄反时针调到底时，电阻阻值最大。