电机与拖动实验指导Word格式.docx
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3.并励直流电动机M03（PN=185W，UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min）
4.220V直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）（含直流电压、电流毫安表）
5.电机起动箱（MEL-09）
6.直流电压、毫安、安培表（MEL-06），使用时要注意各仪表的量程及极性
（电压表量程为300V，电流安培表量程为2A，毫安表量程为200mA）
五、实验方法
1.并励电动机的工作特性和机械特性
实验线路如图2-1所示。
电动机电枢调节电阻R1选用MEL-09组件的100Ω电阻，磁场调节电阻Rf选用MEL-09组件的3000Ω可调电阻。
首先起动并励直流电动机，其转向应符合要求。
（起动直流电动机时，按以下方法操作：
磁场调节电阻Rf调至最小；
电枢调节电阻R1调至最大；
MEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关板向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针调到底，然后方可接通电源，使电动机正常起动；
起动后，将电阻R1调至最小，使电机正常工作。
）
将R1调至零，调节电枢电压调压旋钮使输出电压为220V，再分别调节电动机的磁场调节电阻Rf和“转矩设定”电位器，使电机达到额定值：
U=UN，I=IN，n=nN，其励磁电流即为额定励磁电流IfN。
在保持U=UN，If=IfN不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器。
测取电动机电枢电流Ia，转速n和转矩T2，共取6-7组数据，记录于表2-1中。
表2-1U=UN=VIf=IfN=A
实
验
数
据
Ia（A）
n（r/min）
T2（Nm）
计算
数据
P2（W）
P1（W）
η（）
Δn（%）
（1）改变电枢端电压的调速
直流电动机起动后，将电阻R1调至零，同时调节负载、电枢电压及电阻Rf，使U=UN，I=0.5IN，If=IfN，记录并保持此时的T2值和If=IfN，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，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，共取5-6组数据，记录于表2-2中。
表2-2If=IfN=AT2=N·
m
Ua（V）
（2）改变励磁电流的调速
直流电动机起动后，将电阻R1和电阻Rf调至零，同时调节电枢电压调压旋钮和校正电机的负载（调节转矩设定电位器），使电动机U=UN，I=0.5IN，记录并保持此时的T2值和U=UN的值，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直至n=1.3nN（不要超过2000r/min），每次测取电动机的n、If和Ia，共取5-6组数据，记录于表2-3中。
表2-3U=UN=VT2=N·
If（A）
六、实验报告
1.由表2-1计算出P2和η，并绘出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，转速n的单位为r／min。
电动机输入功率：
P1=UI
电动机效率：
η=
×
100％
电动机输入电流：
I=Ia+IfN
由工作特性求出转速变化率：
Δn=
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。
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“飞速”？
实验三他励直流电动机各种运行状态
一．实验目的
了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性
二．预习要点
1．改变他励直流电动机械特性有哪些方法？
三．实验项目
电动及回馈制动特性。
四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及转速表（MEL-13、MEL-14）
3．三相可调电阻900Ω（MEL-03）
4．三相可调电阻90Ω（MEL-04）
5．波形测试及开关板（MEL-05）
6、直流电压、电流、毫安表（MEL-06）
7．电机起动箱（MEL-09）
五．实验方法及步骤
电动及回馈制动特性
接线图如左图。
M为并励直流电动机M12（接成他励方式），UN=220V，IN=0.55A，nN=1600r/min，PN=80W；
励磁电压Uf=220V，励磁电流If＜0.13A。
G为并励直流电动机M03（接成他励方式），UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min;
直流电压表V1为220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V（MEL-06）；
直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安培表；
mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表（MEL-06）
R1选用900Ω欧姆电阻（MEL-03）
R2选用2250Ω电阻（用MEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联）
R3选用3000Ω磁场调节电阻（MEL-09）
开关S1选用MEL-05中的双刀双掷开关。
按图接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置：
（1）开关S1合向“2”端。
（2）电阻R1至最小值，R2、R3阻值至最大位置。
（3）直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。
实验步骤。
a．按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关，使直流电动机M起动运转，调节直流可调电源，使V1读数为UN=220伏。
b．分别调节直流电动机M的磁场调节电阻R1，发电机G磁场调节电阻R3、负载电阻R2（先调节相串联的900Ω电阻旋钮，调到零用导线短接以免烧毁熔断器，再调节900Ω电阻相并联的旋钮），使直流电动机M的转速nN=1500r/min，If+Ia=IN=0.55A，此时If=IfN，记录此值。
c．保持电动机的U=UN=220V，If=IfN不变，改变R2及R3阻值，测取M在额定负载至空载范围的n、Ia，共取5-6组数据填入表3-1中。
表3-1UN=220伏IfN=A
d．折掉开关S1的短接线，调节R3，使发电机G的空载电压达到最大（不超过220伏），并且极性与电动机电枢电压相同。
e．保持电枢电源电压U=UN=220V，If=IfN，把开关S1合向“1”端，把R2值减小，直至为零（先调节相串联的900Ω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的转速升高，当A1表的电流值为0时，此时电动机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运行直至电流接近0.8倍额定值（实验中应注意电动机转速不超过2100转/分）。
测取电动机M的n、Ia，共取5-6组数据填入表3-2中。
表3-2UN=220伏IfN=A
因为T2=CMφI2，而CMφ中为常数，则T∝I2，为简便起见，只要求n=f（Ia）特性，见图。
六．实验注意事项
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。
七．实验报告
根据实验数据绘出电动机运行在第一、第二象限的制动特性n=f（Ia）。
八．思考题
1.回馈制动实验中,如何判别电动机运行在理想空载点?
2.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?
实验四三相笼型异步电动机的工作特性
一、实验目的
1.用直接负载法测取三相笼型异步电动机的工作特性。
二、预习要点
1.异步电动机的工作特性指哪些特性？
2.异步电动机的等效电路有哪些参数？
它们的物理意义是什么？
3.工作特性的测定方法。
1.空载试验。
2.短路试验。
四．实验设备及仪器
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（含交流电压、电流表）。
2．电机导轨及测功机、转速表（MEL-13、MEL-14）
3．交流功率、功率因数表
4．三相可调电阻900Ω（MEL-03）
6．三相笼型异步电动机M04
1.空载试验
测量线路图为图4-1，电机绕组Δ接法。
（额定电压220V）
按图4-1接线。
首先把交流调压器退到零位，然后接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。
并使电机旋转方向符合要求。
注意：
调整相序时，必须切断电源。
保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。
调节电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低，直至电流或功率显著增大为止。
在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率，共读取7～9组数据，记录于表4-1中。
图4-1三相笼型异步电动机试验接线图
2.短路试验
测量接线图同图4-1。
把电机堵住，调压器退至零，合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至短路电流到1.2倍额定电流，再逐渐降压至0.3倍额定电流为止。
在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率共读取4～5组数据，记录于表4-2中。
表4-1
序号
U（V）
I（A）
P（W）
cos
UO
IO
PI
PII
PO
coso
1
2
3
4
5
6
7
8
空载试验读取数据时，在额定电压附近应多测几点。
表4-2
UK
IK
PK
cosK
先观察电机的转向，再堵住转子，防止制动工具抛出伤害周围人员。
六、实验报告
1.计算基准工作温度时的相电阻
由实验直接测得每相电阻值，此值为实际冷态电阻值。
冷态温度为室温。
按下式换算到基准工作温度时的定子绕组相电阻：
式中rlef——换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω；
r1c——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；
（约为50Ω）
θref——基准工作温度，对于E级绝缘为75OC；
θc——实际冷态时定子绕组的温度，OC。
2.作空载特性曲线：
I0、P0、cos0=f（U0）
3.作短路特性曲线：
IK、PK=f（UK）
4.由空载、短路试验的数据求异步电机等效电路的参数。
（1）由短路试验数据求短路参数
短路阻抗
；
短路电阻
短路电抗XK=
式中，UK、IK、PK——由短路特性曲线上查得，相应于IK为额定电流时的相电压、相电流、三相短路功率。
转子电阻的折合值r2′≈rK-r1
定、转子漏抗X′1σ≈X′2σ≈
（2）由空载试验数据求激磁回路参数
空载阻抗
；
空载电阻
空载电抗X0=
式中，U0、I0、P0——相应于U0为额定电压时的相电压、相电流、三相空载功率。
激磁电抗Xm=X0-X1σ；
激磁电阻
式中，PFe为额定电压时的铁耗，由图4-2确定。
1.由空载、短路试验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？
2.从短路试验数据我们可以得出哪些结论？
实验五三相绕线式异步电动机的起动和调速
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。
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。
1．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。
2．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。
1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（含交流电压表）。
2．指针式交流电流表。
3．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。
4．电机起动箱（MEL-09）。
5．绕线式异步电动机（M09）。
五．实验方法
1.线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动
实验线路图如图5-1，电机定子绕组Y形接法。
图5-1绕线式异步电机转子绕组串电阻起动
按图5-1接线。
转子串入的电阻可由刷形开关来调节。
调整相序使电机旋转方向符合要求，把调压器退到零位，用弹簧秤把电机堵住，（见使用说明）定子加电压为180伏，转子绕组串入不同电阻时，测定子电流和转矩。
数据记入表5-1中。
表5-1
Rst（Ω）
15
Ist（A）
注意：
试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。
2.绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速
使电机不堵转。
转子附加电阻调至最大，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，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，测相应的转速记录于表5-2。
表5-2
rst（Ω）
五、实验报告
1.比较异步电动机不同起动方法的优缺点。
2.绕线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
3.绕线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？
实验六三相绕线式异步电机在各种运行状态下的机械特性
了解三相绕线式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。
二、预习要点
1.如何利用现有设备测定三相绕线式异步电动机的机械特性。
2.测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。
三、实验项目
1.测定三相绕线异步电动机在电动运行状态下的机械特性。
2.测定三相绕线转子异步电动机再生发电制动机械特性。
四、实验线路及操作步骤
实验线路如图6-1所示，图中G选用直流电动机M03，其UN=220V，PN=185W，安装时和三相绕线式异步电动机用联轴器直接联接，RS=0Ω，R1=2250Ω，R2=3000Ω。
定子绕组Y接法。
1.测定三相绕线转子异步电动机在电动运行状态下的机械特性（三相异步电机加电压U=200V,同测工作特性相同）
调节调压器使之逐渐升压至200v（在做试验时保持电压恒定），校正过的直流电机先合励磁电压，再调励磁电流至规定值95mA，再调节负载电阻R1（先调串联部分短接，再调并联部分），使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到额定电流，从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、直流电机的负载电流I2（可查对应的T2值）等数据，共读取5～6组数据，记录于表6-1中。
表6-1U=200VIf=95mA
I1（A）
PⅠ（W）
I2（A）
PⅡ（W）
2.测定三相绕线转子异步电动机再生发电制动机械特性
试验前把S合上2-2位置2-2短接线拆掉，异步电机起动后调节三相电压U=200V并保持不变，RS调到阻值为0位置，加直流发电机励磁电流并保持IF=95mA不变，测量直流发电机的输出电压与极性,接通直流电枢电源调节电压使与直流发电机接近相等，并且极性相同，把S合向右边1-1′位置，调节R1使阻值为0，升高电枢电压，使电机转速上升,当电机转速为同步转速时，异步电机电流接近0，继续调高电枢电压，则异步电机从第一象限进入第二象限再生发电制动进行状态，直至异步电机的电流为额定值，测取I1、P1、P2、I2、n，共取5-6组数据记录于表6-2中。
表6-2U=200VIf=95mA
五、实验注意事项
1.实验时应注意功率表,转速表及直流电压表、电流表的极性,若实验过程中极性相反需调换正负端并注意人身安全。
2.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，防止电阻器过流引起烧坏。
根据实验数据绘出三相绕线转子异步电机运行在三种状态下的机械特性。
七、思考题
1.再生发电制动实验中，如何判别电机运行在同步转速点?
2.在实验过程中，为什么电机电压降到200V?
在此电压下所得的数据，要计算出全压下的机械特性应作如何处理?
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