电机及拖动基础实验指导书资料.docx
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电机及拖动基础实验指导书资料
实验一三相异步电动机的起动与调速
一、实验目的
通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二、预习要点
1、复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2、复习异步电动机的调速方法。
三、实验项目
1、直接起动
2、星形——三角形（Y-Δ）换接起动。
3、自耦变压器起动。
4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。
5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。
四、实验方法
1、实验设备
序号
型号
名称
数量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1件
2
DJ16
三相鼠笼异步电动机
1件
3
DJ17
三相线绕式异步电动机
1件
4
DJ23
校正过的直流电机
1件
5
D31
直流电压、毫安、安培表
1件
6
D32
交流电流表
1件
7
D33
交流电压表
1件
8
D43
三相可调电抗器
1件
9
D51
波形测试及开关板
1件
10
DJ17-1
起动与调速电阻箱
1件
11
DD05
测功支架、测功盘及弹簧秤
1套
2、屏上挂件排列顺序
D33、D32、D51、D31、D43
3、三相鼠笼式异步电机直接起动试验
图2-17异步电动机直接起动
1）按图2-17接线。
电机绕组为Δ接法。
异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接负载电机DJ23。
2）把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。
3）调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，（如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交流电源）。
4）再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下
“开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值（按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量）。
5）断开电源开关，将调压器退到零位，电机轴伸端装上圆盘（注：
圆盘直径为10cm）和弹簧秤。
6）合上开关，调节调压器，使电机电流为2～3倍额定电流，读取电压值UK、电流值IK，转矩值TK（圆盘半径乘以弹簧秤力），试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。
对应于额定电压时的起动电流ISt和起动转矩TSt按下式计算：
式中IK——起动试验时的电流值，A；
TK——起动试验时的转矩值，N·m。
表2-19
测量值
计算值
UK（V）
IK（A）
F（N）
TK（N·m）
ISt（A）
Tst（N·m）
4、星形——三角形（Y-Δ）起动
图2-18三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动
1）按图2-18接线。
线接好后把调压器退到零位。
2）三刀双掷开关合向右边（Y接法）。
合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压220伏，打开电源开关，待电机停转。
3）合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S合向左边，使电机（Δ）正常运行，整个起动过程结束。
观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。
5、自耦变压器起动。
1）按图2-19接线。
电机绕组为Δ接法。
2）三相调压器退到零位，开关S合向左边。
自耦变压器选用D43挂箱。
3）合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压220伏，断开电源开关，待电机停转。
4）开关S合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动（自耦变压器抽头输出电压分别为电源电压的40%、60%和80%）并经一定时间
图2-19三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动
再把S合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。
观察起动瞬间电流以作定性的比较。
6、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动
电机定子绕组Y形接法
图2-20线绕式异步电机转子绕组串电阻起动
1）按图2-20接线。
2）转子每相串入的电阻可用DJ17-1起动与调速电阻箱。
3）调压器退到零位，轴伸端装上圆盘和弹簧秤。
4）接通交流电源，调节输出电压（观察电机转向应符合要求），在定子电压为180伏，转子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。
5）试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。
数据记入表2-20中。
表2-20
Rst（Ω）
0
2
5
15
F（N）
Ist（A）
Tst（N·m）
7、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速
1）实验线路图同图2-20。
同轴联接校正直流电机MG作为线绕式异步电动机M的负载，MG的实验电路参考图2-6左接线。
电路接好后，将M的转子附加电阻调至最大。
2）合上电源开关，电机空载起动，保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转子附加电阻调至零。
3）调节校正电机的励磁电流If为校正值（100mA或50mA），再调节直流发电机负载电流，使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩T2不变，改变转子附加电阻（每相附加电阻分别为0Ω、2Ω、5Ω、15Ω），测相应的转速记录于表2-21中。
表2-21U=220VIf=mAT2=N·m
rst（Ω）
0
2
5
15
n（r/min）
五、实验报告
1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。
2、由起动试验数据求下述三种情况下的起动电流和起动转矩：
（1）外施额定电压UN。
（直接法起动）
（2）外施电压为。
（Y-Δ起动）
（3）外施电压为UK/KA,式中KA为起动用自耦变压器的变比。
（自耦变压器起动）。
3、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。
4、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。
六、思考题
1、起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？
2、起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？
实验二直流并励电动机实验
一、实验目的
1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。
2、掌握直流并励电动机的调速方法。
二、预习要点
1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性？
2、直流电动机调速原理是什么？
三、实验项目
1、工作特性和机械特性
保持U=UN和If=IfN不变，测取n、T2、η=f（Ia）、n=f（T2）。
2、调速特性
（1）改变电枢电压调速
保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f（Ua）。
（2）改变励磁电流调速
保持U=UN，T2=常数，测取n=f（If）。
（3）观察能耗制动过程
四、实验方法
1、实验设备
序号
型号
名称
数量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1台
2
DJ23
校正直流测功机
1台
3
DJ15
直流并励电动机
1台
4
D31
直流电压、毫安、电流表
2件
5
D42
三相可调电阻器
1件
6
D44
可调电阻器、电容器
1件
7
D51
波形测试及开关板
1件
2、屏上挂件排列顺序
D31、D42、D51、D31、D44
3、并励电动机的工作特性和机械特性
1）按图2-6接线。
校正直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。
Rf1选用D44的1800Ω阻值。
Rf2选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。
R1用D44的180Ω阻值。
R2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
图2－6直流并励电动机接线图
2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。
3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流If2为校正值（50mA或100mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf1，使电动机达到额定值：
U＝UN，I＝IN，n＝nN。
此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。
4）保持U＝UN，If=IfN，If2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。
测取电动机电枢输入电流Ia，转速n和校正电机的负载电流IF（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T2）。
共取数据9-10组，记录于表2-7中。
表2－7U＝UN＝VIf=IfN=mAIf2=mA
实
验
数
据
Ia（A）
n（r/min）
IF（A）
T2（N·m）
计
算
数
据
P2（W）
P1（W）
η（％）
Δn（％）
4、调速特性
（1）改变电枢端电压的调速
1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，If＝IfN记下此时MG的IF值。
2）保持此时的IF值（即T2值）和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。
3）共取数据8-9组，记录于表2-8中
表2－8If＝IfN＝mAT2＝N·m
Ua（V）
n（r/min）
Ia（A）
（2）改变励磁电流的调速
1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf1调至零，将MG的磁场调节电阻If2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=UN，I＝0.5IN记下此时的IF值。
2）保持此时MG的IF值（T2值）和M的U＝UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：
直至n＝1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia。
共取7－8组记录于表2－9中。
表2－9U＝UN＝VT2＝N·m
n（r/min）
If（mA）
Ia（A）
（3）能耗制动
1）实验设备
序号
型号
名称
数量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1台
2
DJ23
校正直流测功机
1台
3
DJ15
直流并励电动机
1台
4
D31
直流电压、毫安、安培表
2件
5
D41
三相可调电阻器
1件
6
D42
三相可调电阻器
1件
7
D44
可调电阻器、电容器
1件
8
D51
波形测试及开关板
1件
2）屏上挂件排列顺序
D31、D42、D51、D41、D31、D44
3）按图2-7接线，先把S1合向2端，合上控制屏下方右边的电枢电源开关，把M的Rf1调至零，使电动机的励磁电流最大。
4）把M的电枢串联起动电阻R1调至最大，把S1合至电枢电源，使电动机起动，能耗制动电阻RL选用D41上180Ω阻值。
5）运转正常后，从S1任一端拔出一根导线插头，使电枢开路。
由于电枢开路，电机处于自由停机，记录停机时间。
图2－7并励电动机能耗制动接线图
6）重复起动电动机，待运转正常后，把S1合向RL端，记录停机时间。
7）选择RL不同的阻值，观察对停机时间的影响。
五、实验报告
1、由表2-7计算出P2和η，并给出n、T2、η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特性曲线。
电动机输出功率：
P2＝0.105nT2
式中输出转矩T2的单位为N.m（由If2及IF值，从校正曲线T2=f（IF）查得），转速n的单位为r/min。
电动机输入功率：
P1=UI
输入电流：
I=Ia+IfN
电动机效率：
由工作特性求出转速变化率：
2、绘出并励电动机调速特性曲线n＝f（Ua）和n=f（If）。
分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。
3、能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系？
为什么？
该制动方法有什么缺点？
七、思考题
1、并励电动机的速率特性n＝f（Ia）为什么是略微下降？
是否会出现上翘现象？
为什么？
上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？
3、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？
4、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？
为什么？
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