電機拖動實驗指導書

1、電機系統(tǒng)實驗指導書實驗一 直流他勵電動機運行特性一實驗目的了解直流電動機的各種運轉狀態(tài)時的機械特性。二預習要點1改變他勵直流電動機械特性有哪些方法？2他勵直流電動機在什么情況下，從電動機運行狀態(tài)進入回饋制動狀態(tài)？他勵直流電動機回饋制動時，能量傳遞關系，電動勢平衡方程式及機械特性又是什么情況？3他勵直流電動機反接制動時，能量傳遞關系，電動勢平衡方程式及機械特性。三實驗項目1電動及回饋制動特性。2電動及反接制動特性。3能耗制動特性。四實驗設備及儀器1實驗臺主控制屏2電機導軌及轉速表3可調電阻（NMEL-03/4）4開關板（NMEL-05B）5直流電壓、電流、毫安表6直流電動機電樞電源（NMEL-1

2、8/1）7直流電動機勵磁電源（NMEL-18/2） 8直流發(fā)電機勵磁電源（NMEL-18/3）五實驗方法及步驟1電動及回饋制動特性接線圖如圖5-1a。M為直流發(fā)電機M01作電動機使用（接成他勵方式）。G為直流并勵電動機M03（接成他勵方式），UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/min;直流電壓表V1為NMEL-18/1中直流電動機電樞電源自帶，V2的量程為300V；直流電流表mA1分別為NMEL-18/2中直流勵磁電源自帶毫安表；mA2、A1分別選用量程為200mA、5A的毫安表、安培表。R2用NMEL-03/4中R2的兩組電阻并聯(lián)再與R3的兩組電阻并聯(lián)相串聯(lián)。開關S1、S2選用

3、NMEL-05B中的雙刀雙擲開關。按圖5-1接線，在開啟電源前，檢查開關、電阻等的設置；（1）開關S1合向“1”端，S2合向“2”端。（2）R2阻值至最大位置，直流發(fā)電機勵磁電源、直流電動機勵磁電源調至最大，直流電動機電樞電源調至最小。（3）直流電動機勵磁電源船形開關、直流發(fā)電機勵磁電源船形開關和直流電動機電樞電源船形開關須在斷開位置。實驗步驟。a按次序先按下綠色“閉合”電源開關、再合直流電動機勵磁電源、直流發(fā)電機勵磁電源船型開關和直流電動機電樞電源船形開關，使直流電動機M起動運轉，調節(jié)直流電機電樞電源，使V1讀數(shù)為UN=220伏。b分別調節(jié)直流電動機M的勵磁電源，發(fā)電機G勵磁電源、負載電阻R

4、2，使直流電動機M的轉速nN=1600r/min，If+Ia=IN=0.55A，此時If=IfN，記錄此值。c保持電動機的U=UN=220V，If=IfN不變，改變R2及直流發(fā)電機勵磁電源，測取M在額定負載至空載范圍的n、Ia，共取5-6組數(shù)據填入表中。表5-1 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）d折掉開關S2的短接線，調節(jié)直流發(fā)電機勵磁電源，使發(fā)電機G的空載電壓達到最大（不超過220伏），并且極性與電動機電樞電壓相同。e保持電樞電源電壓U=UN=220V，If=IfN，把開關S2合向“1”端，把R2值減小，直至為零（短接電阻）。再調節(jié)直流發(fā)電機勵磁電源使勵磁電流逐漸減小，

5、電動機M的轉速升高，當A1表的電流值為0時，此時電動機轉速為理想空載轉速，繼續(xù)減小直流發(fā)電機勵磁電流，則電動機進入第二象限回饋制動狀態(tài)運行直至電流接近0.8倍額定值（實驗中應注意電動機轉速不超過2100轉/分）。測取電動機M的n、Ia，共取5-6組數(shù)據填入表5-2中。表5-2 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）因為T1=CMI1，而CM中為常數(shù)，則TI1，為簡便起見，只要求n=f（Ia）特性，見圖5-2。2電動及反接制動特性。接線圖如圖5-1b。（1）R1為NMEL-03/4中900電阻，R2為NMEL-03/4中的R2的兩組電阻并聯(lián)加上R3的兩組電阻并聯(lián)然后再與R1串聯(lián)。

6、（2）S1合向“1”端，S2合向“2”端（短接線拆掉），把發(fā)電機G的電樞二個插頭對調。實驗步驟：a在未上電源前，直流發(fā)電機勵磁電源及直流電動機勵磁電源調至最大值，直流電動機電源電源調至最小值，R2置最大值，R1置360。b按前述方法起動電動機，測量發(fā)電機G的空載電壓是否和直流穩(wěn)壓電源極性相反，若極性相反可把S2合向“1”端。c調節(jié)R1置900，調節(jié)直流電動機電樞電源電壓U=UN=220V，調節(jié)直流電動機勵磁電源使If=IfN，保持以上值不變，逐漸減小R2阻值，電機減速直至為零，繼續(xù)減小R2阻值，此時電動機工作于反接制動狀態(tài)運行（第四象限）；d再減小R2阻值，直至電動機M的電流接近0.4倍IN，

7、測取電動機在第1、第4象限的n、I2，共取5-6組數(shù)據記錄于表5-3中。表5-3R1=900UN=220VIfN=AI2（A）n（r/min）為簡便起見，畫n=f（Ia），見圖5-3。3能耗制動特性接線圖如圖5-1b，R1用NMEL-03/4中的R2兩組電阻并聯(lián)，R2用NMEL-03/4中的R3兩組電阻并聯(lián)。操作前，把S1合向“2”端，直流發(fā)電機勵磁電源及直流電動機勵磁電源調至最大值，直流電動機電源電源調至最小值，R1置360歐，R2置300歐，S2合向“1”端。按前述方法起動發(fā)電機G（此時作電動機使用），調節(jié)直流電動機電樞電源使U=UN=220伏，調節(jié)直流電動機勵磁使電動機M的If=IfN，

8、調節(jié)直流發(fā)電機勵磁電源使發(fā)電機G的If=80mA，調節(jié)R2并先使R2阻值減小，使電機M的能耗制動電流Ia接近0.4IaN數(shù)據，記錄于表5-4中。表5-4R1=360IfN=mAIa（A）n（r/min）調節(jié)R1為180，重復上述實驗步驟，測取Ia、n，共取6-7組數(shù)據，記錄于表5-5中。表5-5R1=180IfN=mAIa（A）n（r/min）當忽略不變損耗時，可近似為電動機軸上的輸出轉矩等于電動機的電磁轉矩T=CMIa，他勵電動機在磁通不變的情況下，其機械特性可以由曲線n=f（Ia）來描述。畫出以上二條能耗制動特此曲線n=f（Ia），見圖5-4。六實驗注意事項調節(jié)串并聯(lián)電阻時，要按電流的大小

9、而相應調節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)電阻，防止電阻過流燒毀熔斷絲。七實驗報告根據實驗數(shù)據繪出電動機運行在第一、第二、第四象限的制動特性n=f（Ia）及能耗制動特性n=f（Ia）。實驗二 三相異步電動機的起動與調速一實驗目的通過實驗掌握異步電動機的起動和調速的方法。二預習要點1復習異步電動機有哪些起動方法和起動技術指標。2復習異步電動機的調速方法。三實驗項目1異步電動機的直接起動。2異步電動機星形三角形（Y-）換接起動。3自耦變壓器起動。4繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器起動。5繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器調速。四實驗設備及儀器1實驗臺主控制屏2電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（NMEL-13、N

10、MEL-14）3交流電壓表、電流表、功率、功率因數(shù)表4旋轉指示燈及開關板（NMEL-05B）5可調電阻箱（NMEL-03/4）6三相鼠籠式異步電動機M047繞線式異步電動機M09五實驗方法1三相籠型異步電動機直接起動試驗。按圖3-5接線，電機繞組為接法。起動前，把轉矩轉速測量實驗箱（NMEL-13）中”轉速/轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調到底，“轉速控制”、“轉矩控制”選擇開關撥向“轉矩控制”，檢查電機導軌和NMEL-13的連接是否良好。儀表的選擇：交流電壓表為數(shù)字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。a把三相交流電源調節(jié)旋鈕逆時針調到底，合上綠色“閉合”按鈕開關。調節(jié)調壓器，使輸出電壓達電機額

11、定電壓220伏，使電機起動旋轉。（電機起動后，觀察NMEL-13中的轉速表，如出現(xiàn)電機轉向不符合要求，則須切斷電源，調整次序，再重新起動電機。）b斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉后，接通三相交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。注：按指針式電流表偏轉的最大位置所對應的讀數(shù)值計量。電流表受起動電流沖擊，電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數(shù)，但用它可和下面幾種起動方法的起動電流作定性的比較。c斷開三相交流電源，將調壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔中，將測功機定轉子堵住。d合上三相交流電源，調節(jié)調壓器，觀察電流表，使電機電流達23倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK

12、、轉矩值TK，填入表中，注意試驗時，通電時間不應超過10秒，以免繞組過熱。對應于額定電壓的起動轉矩TST和起動電流I比按下式計算：式中Ik：起動試驗時的電流值，A； TK：起動試驗時的轉矩值，N.m；式中UK：起動試驗時的電壓值，V； UN：電機額定電壓，V；測 量 值計 算 值UK（V）IK（A）TK（N.m）Tst(N.m)Ist(A)2星形三角形（Y-）起動按圖3-6接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關S選用NMEL-05B。a起動前，把三相調壓器退到零位，三刀雙擲開關合向右邊（Y）接法。合上電源開關，逐漸調節(jié)調壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓UN=220V，斷開電源開關，待電機停轉。

13、b待電機完全停轉后，合上電源開關，觀察起動瞬間的電流，然后把S合向左邊（接法），電機進入正常運行，整個起動過程結束，觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。3自耦變壓器降壓起動按圖3-5接線。電機繞組為 接法。a先把調壓器退到零位，合上電源開關，調節(jié)調壓器旋鈕，使輸出電壓達110伏，斷開電源開關，待電機停轉。b待電機完全停轉后，再合上電源開關，使電機就自耦變壓器，降壓起動，觀察電流表的瞬間讀數(shù)值，經一定時間后，調節(jié)調壓器使輸出電機達電機額定電壓UN=220伏，整個起動過程結束。4繞線式異步電動機轉繞組串入可變電阻器起動實驗線路如圖3-7，電機定子繞組Y形接法。轉子串入的電阻由刷形

14、開關來調節(jié)，調節(jié)電阻采用NMEL-03/4的繞線電機起動電阻（分0，2，5，15，五檔），NMEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”開關撥向“轉速控制”，”轉速/轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調節(jié)到底。a起動電源前，把調壓器退至零位，起動電阻調節(jié)為零。b合上交流電源，調節(jié)交流電源使電機起動。注意電機轉向是否符合要求。c在定子電壓為180伏時，順時針調節(jié)”轉速/轉矩設定”電位器到底，繞線式電機轉動緩慢（只有幾十轉），讀取此時的轉矩值Ist和Ist。d用刷形開關切換起動電阻，分別讀出起動電阻為2、5、15的起動轉矩Tst和起動電流Ist，填入表3-9中。注意：試驗時通電時間不應超過20秒，以免繞組過熱

15、。表3-9 U=180VRst（）02515Tst（N.m）Ist（A）5繞線式異步電動機繞組串入可變電阻器調速實驗線路同前。NMEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”選擇開關撥向“轉矩控制”， ”轉速/轉矩設定”電位器逆時針到底，NMEL-03/4“繞線電機起動電阻”調節(jié)到零。a合上電源開關，調節(jié)調壓器輸出電壓至UN=220伏，使電機空載起動。b調節(jié)”轉速/轉矩設定”電位器調節(jié)旋鈕，使電動機輸出功率接近額定功率并保持輸出轉矩T2不變，改變轉子附加電阻，分別測出對應的轉速，記錄于表3-10中。表3-10中 U=220V T2= N.mRst（）02515n（r/min）六實驗報告1比較異步電動

16、機不同起動方法的優(yōu)缺點。2由起動試驗數(shù)據求下述三種情況下的起動電流和起動轉矩：（1）外施額定電壓UN。（直接法起動）（2）外施電壓為UN/。(Y起動)（3）外施電壓為UK/KA，式中KA為起動用自耦變壓器的變比。（自耦變壓器起動）。3繞線式異步電動機轉子繞組串入電阻對起動電流和起動轉矩的影響。4繞線式異步電動機轉子繞組串入電阻對電機轉速的影響。 實驗三 異步電機的M-S曲線測繪一實驗目的用本電機教學實驗臺的測功機轉速閉環(huán)功能測繪各種異步電機的轉矩轉差曲線，并加以比較。二預習要點1復習電機M-S特性曲線。2M-S特性的測試方法。三實驗項目1鼠籠式異步電機的M-S曲線測繪測。2繞線式異步電動機的M

17、-S曲線測繪。四實驗原理異步電機的機械特性的圖5-6所示。在某一轉差率Sm時，轉矩有一最大值Tm，稱為異步電機的最大轉矩，Sm稱為臨界轉差率。Tm是異步電動機可能產生的最大轉矩。如果負載轉矩TzTm，電動機將承擔不了而停轉。起動轉矩Tst是異步電動機接至電源開始起動時的電磁轉矩，此時S=1（n=0）。對于繞線式轉子異步電動機，轉子繞組串聯(lián)附加電阻，便能改變Tst，從而可改變起動特性。異步電動機的機械特性可視為兩部分組成，即當負載功率轉矩TzTN時，機械特性近似為直線，稱為機械特性的直線部分，又可稱為工作部分，因電動機不論帶何種負載均能穩(wěn)定運行；當SSm時，機械特性為一曲線，稱為機械特性的曲線部

18、分，對恒轉矩負載或恒功率負載而言，因為電動機這一特性段與這類負載轉矩特性的配合，使電機不能穩(wěn)定運行，而對于通風機負載，則在這一特性段上卻能穩(wěn)定工作。在本實驗系統(tǒng)中，通過對電機的轉速進行檢測，動態(tài)調節(jié)施加于電機的轉矩，產生隨著電機轉速的下降，轉矩隨之下降的負載，使電機穩(wěn)定地運行了機械特性的曲線部分。通過讀取不同轉速下的轉矩，可描繪出不同電機的M-S曲線。五實驗設備1實驗臺主控制屏2電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（NMEL-13）3可調電阻箱（NMEL-03/4）4三相鼠籠式異步電動機M045三相繞線式異步電動機M09六實驗方法1鼠籠式異步電機的M-S曲線測繪被試電機為三相鼠籠式異步電動機M04，

19、Y接法。G為渦流測功機，與M04電機同軸安裝。按圖5-7接線，其中電壓表量程選用300V檔，電流表可選0.75A量程檔。起動電機前，將三相調壓器旋鈕逆時針調到底，并將NMEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”選擇開關撥向“轉速控制”，并將”轉速/轉矩設定”調節(jié)旋鈕逆時針調到底。實驗步驟：（1）按下綠色“閉合”按鈕開關，調節(jié)交流電源輸出調節(jié)旋鈕，使電壓輸出為220V，起動交流電機。觀察電機的旋轉方向，是之符合要求。（2）順時針緩慢調節(jié)”轉速/轉矩設定”電位器經過一段時間的延時后，M04電機的負載將隨之增加，其轉速下降，繼續(xù)調節(jié)該電位器旋鈕電機由空載逐漸下降到200轉/分左右（注意：轉速低于200轉/分時，有可能造成電機轉速不穩(wěn)定。）（3）在空載轉速至200轉/分范圍內，測取8-9組數(shù)據，其中在最大轉矩附近多測幾點，填入表5-9。 表5-9UN=220VY接法序 號123456789轉速（r/min）轉矩（n.M）（4）當電機轉速下降到200轉/分時，逆時針回調”轉速/轉矩設定”旋鈕，轉速開始上升，直到升到空載轉速為止，在這范圍內，讀出8-9組異步電機的轉矩M，轉