北科大电机拖动实验报告

1、电机及拖动基础实验报告学院：班级：姓名：学号：成绩：2015年 1 月实验一 直流他励电动机机械特性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？ 2他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电 动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？3他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。三实验项目1直流他励电动机机械特性。2回馈制动特性3. 自由停车及能耗制动。4反接制动。四实验设备及仪器1 NMEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。2电机导轨及转速表( MMEL-1

2、3 )3三相可调电阻 900( NMEL-03 )4三相可调电阻 90( NMEL-04 )5波形测试及开关板( NMEL-05B )6、直流电压、电流、毫安表( NMEL-06 )7电机起动箱( NMEL-09 )五实验方法及步骤1直流他励电动机机械特性及回馈制动特性接线图如图 1-1图中直流电压表 V1为 220V 可调直流稳压电源(电枢电源)自带， V2为 MEL-06 上直 流电压表，量程为 300V ；直流电流表 mA1、A1 分别为直流励磁及 220V 可调直流稳压电源自带毫安表、安培表； mA 2、 A 2分别选用量程为 200mA 、 5A 的毫安表、安培表( NMEL-06

3、)R1 选用 1800欧姆电阻( NMEL-03 两只 900电阻相串联)R2选用 180 欧姆电阻( NMEL-04 中两 90欧姆电阻相串联)R3 选用 3000磁场调节电阻( NMEL-09 )R4 选用 2250电阻（用 NMEL-03 中两只 900电阻相并联再加上两只 900电阻相串 联）开关 S1、S2 选用 NMEL-05 中的双刀双掷开关。M 为直流他励电动机 M03 ，请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中：表 1-1UNINnNPNUfIf220V1.1A1600r/min185WG 为直流发电机 M12 ，请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中： 表 1-2UNINnNPNUf

4、If220V0.55A1500r/mi80W图 1-1 直流他励电动机机械特性实验线路图按图 1-1 接线，在开启电源前，检查开关、电阻的设置；（1）开关 S1 合向“ 1”端， S2 合向“ 2”端。（2）电阻 R1至最小值， R2、R3、R4 阻值最大位置。（ 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，调节 R2阻值 至零。b调直流电动机的额定点（此时电动机运行在额定状态下，电枢电

5、压，电枢电流，电 机转速都为额定值）调额定点时，先增大直流电动机的励磁电阻R1，使转速为额定值，再减小发电机负载电阻 R4、 R3（先调节 R4，再调节 R3），使电枢电流增加，随着电流的增加，转速会下降， 要同时增大直流电动机的励磁电阻R1，使转速保持在额定值，最后调到额定点。记录此时的 Ia 、n、 IfN 值填入下表中。c测取 M 在额定负载至空载范围的 n、 Ia保持电动机的 U=U N=220V，If=IfN 不变，增大 R3、R4阻值，记录 n、Ia，直到 R3、R4 增 大到最大值（空载状态）为止，此过程中记录数据填入下表中。表 1-3U N=220 伏IfN= 0.08 AIa

6、（A）1.101.000.900.800.700.600.500.400.300.21n（ r/min ）1600161316261631164416591673169017081723d折掉开关 S2 的短接线， 调节 R3，使发电机 G 的空载电压为 220 伏，并且极性与电动 机电枢电压相同。e保持电枢电压 U=U N=220V ， I f =I fN ，把开关 S2 合向“ 1”端，此时开始记录数据，把 R4值减小， R4值减小到零后，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

7、二象限回馈制动状态运行， R3 阻值增加到最大时停止，此过程中记录数据填入下表中。表 1-4UN=220 伏IfN= 0.08 AIa（A）0.00-0.01-0.02-0.03-0.04-0.05-0.06-0.07-0.08-0.09n（ r/min ）1765176717691773177517771780178217851787记录完数据后调节直流可调电源的电位器，使 V1 读数为 UN=0 伏， R2阻值调至 180。2自由停车及能耗制动断电按图 1-2 接线， S1 的“ 2”端先空着不接线 。R1为 450 欧， R2 为 180 欧。 接好线后，把 S1 合向“ 1”端，R2

8、置最大值。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，调节 R2阻值 至零。b电动机稳定运行后，把 S1 合向“ 2”端，同时按下秒表记录自由停车时间。c断电， S1 的“2”端按图 1-2接线， R3为 900 欧。接好线后， 把 S1 合向“ 1”端， R2 置最大值。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，调节 R2阻值至零。d电动机稳定运行后

9、，把 S1合向“ 2”端，同时按下秒表记录 R3 为 900能耗制动停 车时间。e断电， R3阻值改为 1800欧。接好线后， 把S1合向“1”端， R2置最大值， R3置1800 。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，调节 R2阻值至零。f电动机稳定运行后，把 S1合向“ 2”端，同时按下秒表记录 R3为 1800能耗制动停 车时间。记录完数据后调节直流可调电源的电位器， 使 V1 读数为 UN=0 伏， R2阻值调至 180。图 1-2 自由停车及能耗制动接线图表 1

10、-3 自由停车及能耗制动停车时间自由停车3.2s3.2s3.1sR3=9001.7s1.9s1.8sR3=18002.2s2.2s2.2s3反接制动。实验步骤：a断电按图 1-3接线。把 S1合向“ 1”端， R1为 450欧， R2为 180欧。 R3为900欧 在未上电前， R2 ， R3 置最大值。b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 U N=220 伏，调节 R2阻值 至零。c电动机稳定运行后，把 S1合向“ 2”端，同时按下秒表记录 R3 为 900反接制动停 车时间。并观察

11、电流表电流极性的变化。d断电， R3 阻值改为 1800 欧。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 U N=220 伏，调节 R2 阻值至零。e电动机稳定运行后，把 S1合向“ 2”端，同时按下秒表记录 R3为 1800反接制动停 车时间。并观察电流表电流极性的变化。表 1-4 反接制动停车时间R3=9000.9s0.8s0.9sR3=18001.3s1.4s1.4s图 1-3 反接制动接线图六实验注意事项请根据电机参数正确选用测量仪表的量程；七实验报告根据实验数据绘出电动机机械特性曲线

12、及回馈制动特性曲线1）电动机的机械特性曲线2）电动机的回馈制动特性曲线八思考题1. 回馈制动实验中 ,如何判别电动机运行在理想空载点 ? 答：转子绕组内电流为零时 , 电动机运行在理想空载。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 ?答：电磁转矩的方向改变。转速 n没有改变方向，但是从第一象限到第二象限， T 的符号改 变，由公式 T=CTI a<0，I a<0，所以电磁转矩方向改变。3. 能耗制动电阻的大小对制动时间有何影响，为什么？ 答：制动电阻越大，制动时间越长。由公式P=Ea2/(Ra+R H)可知，能耗电阻 R

13、H 越大，功率就越小，从而能耗制动的时间就越长。4. 反接制动电阻的大小对制动时间有何影响， 为什么？在反接制动过程中电枢电流的极性应 如何变化？答：由实验数据可知，反接制动电阻越大，制动时间越长，由公式P=Ea2/(Ra+RH)可知，能耗电阻 RH 越大，功率就越小，从而能耗制动的时间就越长。在反接制动过程中，电枢电流 Ia=(-UN-Ea)/(Ra+RH) ，所以电流与正常工作时方向相反。实验二 异步电机的 T-S 曲线测绘一实验目的转差曲线，并加用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩 以比较。预习要点1复习电机 T-S 特性曲线。2T-S 特性的测试方法。三实验项目

14、鼠笼式异步电机的 T-S 曲线测绘测。四实验原理异步电机的机械特性的图 2-1 所示。在某一转差率 Sm 时，转矩有一最大值 T m，称为 异步电机的最大转矩， Sm 称为临界转差率。 Tm 是异步 电动机可能产生的最大转矩。如果负载转矩Tz> Tm，电动机将承担不了而停转。 起动转矩 Tst 是异步电动机 接至电源开始起动时的电磁转矩，此时S=1( n=0)。对于绕线式转子异步电动机， 转子绕组串联附加电阻， 便能改变 T st，从而可改变起动特性。异步电动机的机械特性可视为两部分组成，即当负载功率转矩 TzTN 时，机械特性近似为直线，称为机械特性的直线部分，又可称为工作 部分， 因

15、电动机不论带何种负载均能稳定运行； 当 SSm 时，机械特性为一曲线， 称为机械 特性的曲线部分， 对恒转矩负载或恒功率负载而言， 因为电动机这一特性段与这类负载转矩特性的配合，使电机不能稳定运行，而对于通风机负载，则在这一特性段上却能稳定工作。在本实验系统中，通过对电机的转速进行检测，动态调节施加于电机的转矩，产生随着电机转速的下降， 转矩随之下降的负载， 使电机稳定地运行了机械特性的曲线部分。 通过读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的T-S 曲线。五实验设备1 MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。 2电机导轨及测功机、转矩转速测量(MMEL-13 )。3交流表电机起动箱( MMEL

16、-001A )。 4三相鼠笼式异步电动机 M04 。六实验方法1鼠笼式异步电机的 T-S 曲线测绘被试电机为三相鼠笼式异步电动机 M04， Y 接法。G 为涡流测功机，与 M04 电机同轴安装。按图 2-2 接线，其 中电压表采用指针式 或数字式均可，量程 选用 300V 档，电流表 采用数字式，可选 0.75A 量程档。起动电机前，将 三相调压器旋钮逆时 针调到底，并将MEL-13 中“转矩控制”和“转速控制”选择开关扳向“转速控制” ，并将“转速设定”调 节旋钮顺时针调到底。 “突加负载”和“突减负载”选择开关扳向“突加负载” 。实验步骤：（ 1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出

17、调节旋钮，使电压输出为220V，起动交流电机。观察电机的旋转方向，是之符合要求。（ 2）逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后，M04 电机的负载将随之增加，其转速下降，继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200 转 /分左右（注意：转速低于 200 转 /分时，有可能造成电机转速不稳定。 ）（3）在空载转速至 200转/分范围内， 测取 8-9 组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表 2-1 。表 2-1U N=220VY 接法序号123456789101112转速（ r/min ）14751351123411241035960895813758574386209转矩（

18、 n.M ）0.000.300.420.460.470.460.450.440.430.390.360.33（4）当电机转速下降到 200 转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开始上升， 直到升到空载转速为止，在这范围内，读出 8-9 组异步电机的转矩 T，转速 n，填入表 2-2。表 2-2U N=220VY 接法序号123456789101112转速（ r/min ）20042062571379386794610421132122513491482转矩（ n.M ）0.330.360.400.420.430.450.460.460.450.420.300.01七实验报告1在方格纸上，

19、逐点绘出各种电机的转矩、转速，并进行拟合，作出被试电机的T-S曲线。2对这些电机的特性作一比较。答：电机的升速和降速特性曲线并不完全重合。八思考题电机的降速特性和升速特性曲线不重合的原因何在？答： 由于电机的转动是转子和定子间的磁耦合来完成的，而磁场有磁滞效应， 就是磁场的变化上升轨迹和下降轨迹并不重合，所以电机的升、降速曲线也是不重合的。实验 三 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。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异步电动机的直接起动。2异步电动机星形三角形（ Y-）换接起动。3自耦变压器

20、起动。四实验设备及仪器1 NMCEL 系列电机系统教学实验台主控制屏（含交流电压表） 2电机导轨及测功机、转矩转速测量（MMEL-13 ）。3 鼠笼式异步电动机（ M04 ）。五实验方法1三相笼型异步电动机直接起动试验。按图 3-1 接线，电机绕组为接法。起动前，把转矩转速测量实验箱（ MMEL-13 ）中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调到 底，“转速控制” 、“转矩控制” 选择开关扳 向“转矩控制” ，检查电机导轨和 MEL-13 的连接是否良好。仪表的选择：交流电压表为数字式或 指针式均可，交流电流表则为指针式。a把三相交流电源调节旋钮逆时针调 到底，合上绿色“闭合”按钮开关。调节 调压器，

21、使输出电压达电机额定电压 220 伏，使电机起动旋转。 （电机起动后， 观察 MMEL-13 中的转速表，如出现电机转向 不符合要求，则须切断电源，调整次序，再重新起动电机。 ）b断开三相交流电源，待电动机完全停止旋转后，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。c断开三相交流电源，将调压器退到零位。用起子插入测功机堵特孔中，将测功机定转子堵住。d合上三相交流电源，调节调压器，观察电流表，使电机电流达23 倍额定电流，读取电压值 UK、电流值 IK、转矩值 TK，填入表中，注意试验时，通电时间不应超过10 秒，以免绕组过热。对应于额定电压的起动转矩 TST 和起动电流 I 比

22、按下式计算：TST （IST ）2TKIK式中 I k：起动试验时的电流值， A ； TK：起动试验时的转矩值， N.m ；IST（UN）I KUK式中 U K ：起动试验时的电压值， V； UN ：电机额定电压， V ；测量值计算值UK（V）IK（A）TK( N.m)Tst(N.m)Ist(A)130.21.2030.381.0852.0332 星形三角形（ Y- ）起动按图 3-2 接线，电压表、电流表的选择同前，开关 S 选用 MMEL-05B 。a起动前， 把三相调 压器退到零位，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，使输出电压升高 至电机额定电压 U

23、N=220V，断开电源开关， 待电机停转。b待电机完全停转 后，合上电源开关，观察 起动瞬间的电流，然后把S 合向左边（接法） ，电机进入正常运行，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。3自耦变压器降压起动按图 3-1 接线。电机绕组为 接法。 a先把调压器退到零位，合上电源开关，调节调压器旋钮，使输出电压达110 伏，断开电源开关，待电机停转。b待电机完全停转后，再合上电源开关，使电机就自耦变压器，降压起动，观察电流 表的瞬间读数值，经一定时间后，调节调压器使输出电机达电机额定电压U N=220 伏，整个 起动过程结束。4异步电动机改变定子电压调速按图 3

24、-1 接线。电机绕组为 接法。 MMEL-13 中的“转速控制”和“转矩控制”选择 开关扳向“转矩控制” ，“转矩设定”旋钮逆时针到底。 “突加负载”和“突减负载”选择开 关扳向“突加负载”a合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压，并在试验中保持此额定电压 不变。b调节 MMEL-13 测功机“转矩设定”旋钮使之加载，使异步电动机的定子电流逐渐 上升，直至电流上升到异步电机的额定电流。c. 调节调压器使定子电压从 220 伏逐渐下降至电机不能正常运转。在此之间记录几组 定子电压值及对应的转速值填入下表。定子电压（V）220200.6180.5160.4150.6转速（ r/min ）14171397135912670定子电流（A）0.480.5050.5560.6921.425转矩（ N.M ）0.680.690.700.740.69六实验报告1. 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