电机综合实训报告.docx

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电机综合实训报告

电机综合实训报告

班级：

电气09-2班

学号：

04091705

姓名：

黄振

同组人：

姚超一毕士凡关张敏

日期：

2012年9月9日

中国矿业大学信电学院

电机综合实训内容

实训一电器设备的基础测试

一、实训目的1、了解电器设备的基础测试内容。

2、掌握测量电器设备的绝缘电阻的方法。

3、掌握测量电器设备的耐压的方法。

二、实训项目1、用兆欧表和数字万用表测定变压器各绕组间的绝缘电阻。

2、使用耐压测试仪分别测量测定低压电机的耐压数值。

三、实训线路、实验所需组件及步骤

1、绝缘电阻实验

（1）实验设备

测量绝缘电阻的仪表称为兆欧表，有手摇发电式和电子式两类。

前者又俗称“摇表”；后者又称为“高阻计”。

图1-1是两种类型兆欧表外形示例。

兆欧表的规格是按其所发出的电压值来确定的。

电机实验常用的有250v、500v、1000v和2500v共4种。

在测量电机的绝缘电阻时，取用表1.1的标准；测量埋置在绕组内和其他发热元件中的热敏元件等的绝缘电阻时，一般应选用250V规格的兆欧表。

表1-1兆欧表选用规定

电机额定电压/V

<=36

36~~500

500~~3300

>3300

兆欧表规格/V

250

500

1000

>2500

（2）测量方法

怎样用兆欧表测量电机绕组间的绝缘电阻呢？

测量电机绕组的绝缘电阻时，应分别在实际冷状态下和热状态下进行。

检查实验时，可只在实际冷状态下进行。

对电机的不同绕组，如直流电机的电枢绕组、励磁绕组、交流异步电动机的定子绕组和绕线转子电机的转子绕组、同步电机的定子绕组等，如果它们的两个线端都已引出到电机机壳之外，则应分别测量每个绕组对机壳的绝缘电阻和各绕组相互间的绝缘电阻。

实验时，不参与实验的绕组应与机壳可靠连接。

对在电机内部已做连接的绕组，则可只测它们对机壳的绝缘电阻。

测量时，对于手摇的兆欧表，其转速应保持在120r/min左右，读数应在仪表指针达到稳定以后读取。

测量后，应将被测绕组对地放电后在拆测量线。

数字万用表在调节合适的档位后按照测量电阻的方法进行测量读数。

（3）测量结果的判断

我们实验小组按照测量方法1和方法2对实验电机进行了测量，得到的结果如表1.2

表1—2采用兆欧表测量电机绝缘电阻

序

号

测量位置

电机绝缘

电阻值（MΩ）

兆欧表测量

数字万用表测量

1

AB间

>500

>550

2

BC间

>500

>550

3

CA间

>500

>550

4

A地间

>500

>550

5

B地间

>500

>550

6

C地间

>500

>550

7

Aa间

0

0

8

Bb间

0

0

9

Cc间

0

0

10

a地间

>500

>550

11

B地间

>500

>550

12

C地间

>500

>550

实验电机的额定电压为380V,额定功率为150kW,由附录1的资料计算可知实验电机的验证式如下述：

a、冷态绝缘电阻按绕组电压计算>1M

/kV

b、假设电机的工作温度为30度，得到=3.42M

，

由a、b两种标准可以判断电机满足绝缘要求，可以正常使用。

（4）测量绝缘电阻的意义

测定电机绕组的绝缘电阻可以反映电机绕组绝缘处理质量，以及绝缘受潮和表面污染情况。

绝缘电阻降低到一定程度会影响电机的耐压实验，也会影响电机的启动和正常运行，甚至会危及使用者的人身安全并损坏电机。

因此，在各种电机试验方法标准中，第一项实验就是测定电机绕组各相之间及其对机壳（地）之间的绝缘电阻。

2、电机耐压试验

（1）实验设备

进行耐压试验可以用典型的耐压试验接线图进行测量，本次试验采用WB2672A耐电压测试仪进行测量。

通过查阅，得知WB2672A耐压仪是由浙江威博电气有限公司生产的，它的电压范围是AC0—5kV,电流0~2mA/20mA/100mA,时间1~99s，变压器容量750VA，数显，准确度：

±5%。

被测电机的型号是Z2C，额定电压是110V，额定电流是5.4A，额定转速是1500r/min。

右图是被测电机的内部接线图。

（2）实验方法

a、在试验前应先测定绕组的绝缘电阻。

如需要进行超速、短时过转矩或偶然过电流试验时，本项试验应在这些试验后进行;如需进行温升试验，则应在温升试验后立即进行。

试验应在电机静止状态下进行。

试验电压施加于被试绕组对机壳间及绕组相互间，对于相互连接的多相绕组，如各相始末端不是单独引出的可作为一单独电路进行试验。

b、试验电压

试验电压的频率为50Hz，波形为实际正弦波，试验设备的容量不小于0.5kVA，试验电压（有效值）为1000V+2UN，但最低为1500V，对于额定电压在48V以下由独立电源（如蓄电池或干电池等）供电的电动机，其试验电压（有效值）为500V。

试验过程中，跳闸电流值应不大于10mA。

湿热试验以后跳闸电流应不大于30mA。

c、试验时间

试验时，施加的电压应从不超过试验电压全值的一半开始，逐渐地升高到试验电压的全值，试验电压自半值增加至全值的时间应不少于l0s，全值电压试验时间应持续1min。

在大量生产中作检查试验时，允许用8.2.2规定的试验电压值的120％，历时1s的试验代替，试验电压用试棒施加。

d、重复耐电压试验

电动机在验收时不应重复进行本项试验，但如用户提出要求，允许再进行一次耐电压试验，试验电压应为8.2.2条规定的试验电压值的80%。

如有需要，在试验前应将电机烘干。

e、匝间绝缘试验

多匝线圈或绕组应进行匝间绝缘试验，以考核绕组匝间绝缘承受过电压的能力。

试验可采用匝间冲击耐电压试验或短时升高电压试验。

f、采用匝间冲击耐电压试验时，其要求和试验方法按JB/T9615.1进行。

g、采用短时升高电压试验时，电动机应施加130％额定电压，历时3min，电动机应无冒烟等击穿现象，试验时允许将电源频率提高到额定值的110％（电容运转电机除外）。

（3）测量结果的判断

实验数据整理如下：

匝间绝缘水平

F1

F2

C1

C2

H1

H2

地

F1

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

0.23

F2

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

C1

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

C2

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

H1

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

H2

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

地

0.23

0.24

0.24

0.24

0.24

0.24

由国标GB/T5171—2002可知绝缘不符合要求，此电机绝缘水平不合格。

（4）耐压试验的用途和意义

评价电机绕组匝间、相间和对地之间不同绝缘方式的介电强度是重要的实验项目之一。

电机绕组匝间绝缘的工作电压还是很低的，远远低于匝间绝缘的绝缘水平，见表2.1

表2.1电机匝间工作电压

类型

电机额定电压

类型

电机额定电压

≤380

6000

10000

≤380

6000

10000

小型异步电机定子

0.2~5

---

---

大型异步电机定子

---

5~25

---

中型异步电机定子

3~10

5~25

---

大型同步电机定子

---

5~40

10-100

在绕组制造的绕线、开型、整形、绕包、模压、嵌线等工序中，线匝绝缘会受到不同程度的拉伸、摩擦、扭转、敲打、挤压，刮划、碰撞、高温焊接、与烘焙等机械和化学的作用，特别是开型和嵌线等工序往往会对匝间绝缘造成很大损害。

轻则在绝缘上造成损伤形成隐患；严重会导致导线匝间金属性低电阻短路。

另一方面，电机运行时可能会受大气过电压和操作过电压的冲击，再过电压的各种参数中，对匝间绝缘伤害严重的主要是冲击波的波前时间和幅值。

绝缘耐压试验是破坏性试验，不可对一台电机多次进行试验。

实训二　电机测速方法的研究

一、实训目的1、了解基本的测速方法。

（提示可以采用轴编码器；交、直流测速发电机；无接触式转速表等）

2、几种测速方式下，测试电机转速的测量误差。

3、特定转速时的最佳测速方式。

二、实训项目以轴编码器测量出的转速为准，分别用所选无接触式转速表、直流测速发电机和交流测速发电机，测定电机分别在高、中、低3种情况下的电机转速。

三、实训线路、实验所需组件及步骤

1．实训线路

2、实验设备及步骤

非接触式转速测量表：

直流测速发电机：

附录4

交流测速发电机：

附录5

按上图所示联好线路后，首先调节电动机的电枢电压使电动机转速慢慢升高，当电枢电压升高到额定电压，则不可再向上继续加压，调节电动机的励磁电阻，继续升高转速，在升高转速的过程中用不同的转速测定方法测定相应的转速并记录在表格中。

3、实验结果的判断

（1）经过对无接触转速表实验数据的整理，得到如下数据表格：

低速

n（r/min）

n标准

中速

n（r/min）

n标准

高速

n（r/min）

n标准

1

54

55.7

1

1002

1000

1

1505

1505.5

2

100

101.5

2

1105

1102

2

1702

1703.1

3

149

150.0

3

1205

1204.6

3

1801

1800.7

4

200

200.0

4

1301

1301.4

4

2000

2000.1

对数据进行处理可得到曲线如下

对曲线的细节进行观察和计算，可发现高速时无接触式测量表的误差更小。

这是由无接触式转速表的原理决定的，转速表对轴上反射回的光线进行计数统计，转速表所统计的转速越高，其计数就越多，精度越高。

（2）经过直流测速发电机所测数据的整理计算：

由换算

=

=

=0.00502

电压和转速的对应关系如下表所示：

1、空载情况

组号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

电压v

0.287

0.507

1.008

1.256

4.528

5.012

5.524

6.028

8.022

9.010

9.504

10.000

转速n

57

101

200.8

250.2

902

998.4

1100.4

1200.8

1598

1794.8

1893.2

1992

2带载情况

=77.58

组号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

电压v

0.275

0.501

1.001

1.253

4.500

4.976

5.488

5.984

7.952

8.930

9.420

9.920

转速n

55.2

100.6

200.9

251.5

903.4

998.9

1101.7

1201.3

1596.4

1792.7

1891.1

1991.4

对上述表格进行整理：

低速

空载

n

带载

n

n标准

中速

空载

n

带载

n

n标准

高速

空载

n

带载

n

n标准

1

57

55.2

55.7

1

902

903.4

903.4

1

1598

1596.4

1602.6

2

101

100.6

101.5

2

998.4

998.9

1000

2

1794.8

1792.7

1800.7

3

200.8

200.9

200

3

1100.4

1101.7

1102

3

1893.2

1891.1

1900

4

250.2

251.5

251.8

4

1200.8

1201.3

1204.6

4

1992

1991.4

2000.1

由上表绘制出曲线如下图：

在曲线上貌似空载（灰色）曲线和带载曲线是重合的，将曲线放大可发现：

空载时和带载时所测出的数据是不同的，空载时比带载时的曲线更高，这是由于电枢电流影响电枢电压造成的，由上一段曲线空载时的曲线更接近于实际值。

下面的曲线显示了直流测速发电机输出电压和转速的线性关系。

（3）交流测速发电机的实验结果整理:

电压和转速的对应关系如下表所示：

1、空载情况

组号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

电压v

0.25

0.41

0.98

1.18

3.45

3.84

4.22

4.99

5.74

6.50

6.88

7.62

转速n

65.4

107.2

256.3

308.6

902.2

1004.2

1103.6

1304.9

1501.0

1699.8

1799.2

1992.7

2带载情况

组号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

电压v

0.18

0.32

0.75

0.91

2.67

2.96

3.26

3.85

4.43

5.02

5.31

5.88

转速n

61.0

108.4

254.2

308.4

904.8

1003.0

1104.7

1304.6

1501.2

1701.1

1799.4

1992.5

对上述表格进行整理：

低速

空载

n

带载

n

n标准

中速

空载

n

带载

n

n标准

高速

空载

n

带载

n

n标准

1

65.4

61.0

52.9

1

902.2

904.8

900.1

1

1501.0

1501.2

1501

2

107.2

108.4

100.2

2

1004.2

1003.0

1001.4

2

1699.8

1701.1

1701.9

3

256.3

254.2

251.8

3

1103.6

1101.7

1099.8

3

1799.2

1799.4

1803

4

308.6

308.4

303.1

4

1304.9

1304.6

1302.9

4

1992.7

1992.5

2000

（4）对以上三种测速方法的误差进行整理分析

转速的误差

速度高低

测速方法

低速

中速

高速

无接触式转速表

—0.93%

0.11%

—0.02%

直流测速发电机

空载

0

0.2%

—0.35%

带载

0.131%

0.11%

0.44%

交流测速发电机

空载

4.17%

0.25%

—0.19%

带载

3.39%

0.23%

0.167%

对以上数据进行处理

由图表可以看出：

a、无接触式测量表的误差相对较小，并且更适合测量高速并且外界干扰比较小，测试环境比较好的场合。

b、直流空载测速的误差小于直流带载测速的误差，并且转速越高，产生的误差就越大。

c、对于交流测速发电机，可以看出它的测量精度明显小于直流测速发电机，并且在空载运行的误差会小于带载运行时的误差。

在转速越高的情况下，测出的结果就越稳定。

（5）三种测速方法的特点

a、不需任何外物连接发动机，将转速表对准发动机就可以轻松测发动机转速

b、直流测速发电机测速时要求输出电压与转速严格成正比，不受温度等外界条件的影响，在一定的转速下，输出电压要尽可能的大，不灵敏区要小。

，它是根据检测发电机的输出电压来推算出直流发电机的转速，从而间接的得到电动机的转速。

因为这样的方式比使用传感器测速要稳定，且使用寿命长，所以在许多大型电动机上使用。

c、交流测速发电机主要有空心杯转子异步测速发电机、笼式转子异步测速发电机和同步测速发电机3种。

空心杯转子异步测速发电机

　　①空心杯转子异步测速发电机：

结构原理如图所示，主要由内定子、外定子及在它们之间的气隙中转动的杯形转子所组成。

励磁绕组、输出绕组嵌在定子上,彼此在空间相差90°电角度。

杯形转子是由非磁性材料制成。

当转子不转时，励磁后由杯形转子电流产生的磁场与输出绕组轴线垂直，输出绕组不感应电动势；当转子转动时，由杯形转子产生的磁场与输出绕组轴线重合，在输出绕组中感应的电动势大小正比于杯形转子的转速，而频率和励磁电压频率相同，与转速无关。

反转时输出电压相位也相反。

杯形转子是传递信号的关键，其质量好坏对性能起很大作用。

由于它的技术性能比其他类型交流测速发电机优越，结构不很复杂，同时噪声低，无干扰且体积小，是目前应用最为广泛的一种交流测速发电机。

笼式转子异步测速发电机

②笼式转子异步测速发电机：

与交流伺服电动机相似，因输出的线性度较差，仅用于要求不高的场合。

同步测速发电机

③同步测速发电机：

以永久磁铁作为转子的交流发电机。

由于输出电压和频率随转速同时变化，又不能判别旋转方向,使用不便，在自动控制系统中用得很少,主要供转速的直接测量用。

第三部分：

实训总结

经过为时一天的实训，我们或许只做了简单的几个实验，时间也非常快，但是留给我的知识却非常多。

做这个实训报告，我要去查询参考书，在网上查找资料，还要自己去思考查找不到的东西，还要用matlab来仿真曲线，或许这些都很简单，但是许久没用才发现自己真的忘记了很多重要的知识。

实训的经验告诉我，学习不是为了考试，知识也不存在于成绩，要多多巩固和实践才能把停留在书本上的内容结合到自己的学习经验里。

感谢于子捷老师的耐心教导，我会记住老师的话，踏实的学习，认真的工作。

第四部分：

参考文献

著作：

[1]冯雍明．电机的工业实验．第一版．北京．1990

[2]王广惠，薛晓萍，张伟．电机实验与技能实训．第一版．北京．2010

[3]方荣惠，邓先明，上官璇峰．电机原理及拖动基础．第二版．2004