电器学实验讲义实验一线圈发热实验大连理工大学电气工程学院2016.04
电器学实验讲义 实验一 线圈发热实验 大连理工大学 电气工程学院 2016.04
实验一线圈发热实验实验目的1.了解电器元件的发热过程。2.掌握电气元件的测温方法及实验线路。二．实验原理及试验内容1.实验原理电器的发热及冷却过程是按指数规律变化的。测温方法有很多种。本实验采用电阻法和铂电阻测温法。1）电阻法测温原理电阻法测温原理是利用发热元件的电阻值随温度增大而增大的特性间接测量的，一般用来测量电器的载流元件如线圈，触头等的平均温度。先测出元件的冷态电阻R1然后通电，待发热稳定后测出其热态电阻R2，根据下式测出温升：R2 -R(-+001)+(001 -002)(1)=R,αR一一冷态电阻，即未通电前电阻（Q）R，一一热态电阻，温度稳定后的电阻（Q）9o1一一冷态时，被测量元件周围介质温度（℃）2一一热态时，被测量元件周围介质温度（℃）α一一0℃时被测量元件材料的电阻温度系数。11α紫钢=α铝=234.52452）铂电阻法测温原理2
2 实验一 线圈发热实验 一． 实验目的 1．了解电器元件的发热过程。 2．掌握电气元件的测温方法及实验线路。 二．实验原理及试验内容 1． 实验原理 电器的发热及冷却过程是按指数规律变化的。测温方法有很多种。本 实验采用电阻法和铂电阻测温法。 1）电阻法测温原理 电阻法测温原理是利用发热元件的电阻值随温度增大而增大的特性间接测 量的，一般用来测量电器的载流元件如线圈，触头等的平均温度。先测出元 件的冷态电阻 R1,然后通电，待发热稳定后测出其热态电阻 R2， 根据下式 测出温升： ) ( ) 1 ( 01 01 02 1 2 1 + + − − = R R R ―――――――――（1） R1—— 冷态电阻，即未通电前电阻（Ω） R2 ——热态电阻，温度稳定后的电阻（Ω） 01——冷态时，被测量元件周围介质温度（℃） 02——热态时，被测量元件周围介质温度（℃） ——0℃时被测量元件材料的电阻温度系数。 234.5 1 紫铜 ＝ 245 1 铝 ＝ 2）铂电阻法测温原理
铂电阻（Pt100）测温法主要是利用铂电阻加上数显温控仪来间接测量的。主要用于测量电器的载流或非载流元件某点的温度。铂电阻是一种对温度变化干分敏感的感温元件，利用铂电阻把某对象的温度转换成电阻量然后通过两根导线把信号传递到数字显示调节仪上。在调节仪中有桥路部分，线性化器，显示部分等单元。当铂电阻受热电阻值发生变化后，把热态电阻值信号送到数显仪的桥路部分，通过它把电阻信号换成电压信号。由于感温元件与被测温度之间成非线性关系，因而用线性化器桥路部分的输出信号进行补偿以保证测量精度。线性化器的输出电压经A/D转化器把模拟信号转化成数字信号至七段发光二级管显示，这样便得到了实测温度值。2.实验内容1）用电阻法测出被测线圈的冷态电阻（使用数字万用表测量），以及稳定后的热态电阻（使用数字万用表测量），然后通过公式（1）计算出线圈的平均温升。2）用铂电阻测温法测出线圈的温升，即时间与温升的关系曲线（发热特性曲线），并用作图法求出线圈发热的时间常数。三.实验线路及仪器设备0-K数字显示仪220VO仪器：C一一交流接触器线圈数字显示仪表数字万用表刀开关四．实验步骤3
3 铂电阻（Pt100）测温法主要是利用铂电阻加上数显温控仪来间接测量的。 主要用于测量电器的载流或非载流元件某点的温度。铂电阻是一种对温 度变化十分敏感的感温元件，利用铂电阻把某对象的温度转换成电阻量， 然后通过两根导线把信号传递到数字显示调节仪上。在调节仪中有桥路 部分，线性化器，显示部分等单元。当铂电阻受热电阻值发生变化后， 把热态电阻值信号送到数显仪的桥路部分，通过它把电阻信号换成电压 信号。由于感温元件与被测温度之间成非线性关系，因而用线性化器桥 路部分的输出信号进行补偿以保证测量精度。线性化器的输出电压经 A/D 转化器把模拟信号转化成数字信号至七段发光二级管显示，这样便 得到了实测温度值。 2.实验内容 1）用电阻法测出被测线圈的冷态电阻（使用数字万用表测量），以及 稳定后的热态电阻（使用数字万用表测量），然后通过公式（1） 计算出线圈的平均温升。 2）用铂电阻测温法测出线圈的温升，即时间与温升的关系曲线（发 热特性曲线），并用作图法求出线圈发热的时间常数。 三． 实验线路及仪器设备 220V C 仪器：C——交流接触器线圈 数字显示仪表 数字万用表 刀开关 四． 实验步骤 K 数字显示仪
1.按实验线路图接线，经指导老师检查后方可通电实验。2.用数字方用表测出线圈的冷态电阻R1.并记录此时冷态下周围介质温度。（室温）601：3.一切准备好后，将k合上，开始按下表每隔一定时间读出并记录数显仪上的读数，并填入表中。4.等发热基本稳定时，断开k，拔掉电源开关，迅速测出线圈的热态电阻R2及热态时周围介质温度92，（此时电源已断开，线圈的电阻随温升下降而下降所以必须迅速测出）。注意：用万用表测量电阻时必须将电源开关拔掉，而不仅仅是关掉电源。时602359232113X秒分505A00分分分分分2506秒分分秒分分分分分分分分温度五．实验结果分析1.根据上表中数据在坐标纸上绘出接触器线圈的发热曲线，由作图法求出线圈发热的时间常熟。2.根据测出的接触器线圈的冷态电阻R1及热态电阻R2，以及冷、热态情况下的周围介质温度e01及002，代入式（1）中，求出接触器线圈1的平均温升。（线圈材料是铜，故α素酬=234.53.讨论分析两种方法所测的温升值六：实验总结你认为本实验还有哪些需要改进的地方，请给出具体改进意见和方法。请具体化，不少于200字。最好有图文解释
4 1．按实验线路图接线，经指导老师检查后方可通电实验。 2．用数字万用表测出线圈的冷态电阻 R1,并记录此时冷态下周围介质温 度。（室温） 01 . 3．一切准备好后，将 k 合上，开始按下表每隔一定时间读出并记录数显 仪上的读数，并填入表中。 4．等发热基本稳定时，断开 k，拔掉电源开关，迅速测出线圈的热态电 阻 R2 及热态时周围介质温度 02 ，（此时电源已断开，线圈的电阻随 温升下降而下降所以必须迅速测出）。 注意：用万用表测量电阻时必须将电源开关拔掉，而不仅仅是关掉电源。 时 间 0 秒 2 0 秒 4 0 秒 1 分 1. 5 分 2 分 3 分 5 分 7 分 9 分 1 2 分 1 6 分 2 0 分 2 5 分 3 0 分 3 5 分 4 0 分 5 0 分 6 0 分 温 度 五．实验结果分析 1．根据上表中数据在坐标纸上绘出接触器线圈的发热曲线，由作图法求 出线圈发热的时间常熟。 2．根据测出的接触器线圈的冷态电阻 R1 及热态电阻 R2, 以及冷、热态 情况下的周围介质温度θ01 及θ02，代入式（1）中，求出接触器线圈 的平均温升。（线圈材料是铜，故 234.5 1 紫铜 ＝ ） 3．讨论分析两种方法所测的温升值. 六．实验总结 你认为本实验还有哪些需要改进的地方，请给出具体改进意见和方法。请具 体化，不少于 200 字。最好有图文解释