电机与拖动试验报告

1、北京联合大学实验报告课程（项目）名称：电机与拖动（实验）学 院：自动化学院专 业：电气工程与自动化班 级： 电气 1101B 学 号: 2011100334116姓名： 蔡万良实验地点： 实验楼0121同组人姓名：黄鹃鹏、葛宁波、耿煦文、雷飞成绩：2013年12月1日实验项目一并励直流电动机的认识实验与特性测试一.实验目的1,通过直流电机认识实验，了解实验中所用设备和仪表的使用及安全操作规程；2.学会并励直流电动机的接线和操作方法，掌握并励直流电动机的起动、调速 和实现反转的方法；3,通过测取并励直流电动机工作特性和机械特性， 掌握测试电机的基本技能和 方法，树立工程意识；4,从运行的角度理解

2、机电能量转换的原理， 深入理解工作特性和机械特性的内 涵，为熟练掌握和灵活运用电动机奠定基础。二,实验任务1, 了解实验室概况，熟悉电源与实验设备布局，常用设备、仪表的使用及安 全操作规程；2,并励直流电动机的起动、调速与反转；3,测取一台直流并励电动机的工作特性和机械特性。保持U=U和If=IfN不变,测取 n、F、4=f (I a)和 n=f (T2)；4.明确电动机机械特性是指电动机的转速 n与电磁转矩T的关系。三,实验设备与装置DD03-4型导轨、涡流测功机及光码盘测速系统，1台；D55-4型智能电机特性测试及控制系统，1台；DJ15型直流并励电动机1台；D31型直流电压表、毫安表、电

3、流表，1件；D44型可调电阻器、电容器，1件；6,连接导线，约10根。四,实验内容与方法1,并励直流电动机的认识实验-并励直流电动机的起动、调速与反转1)接线图实验线路接线图如图3-1所示。并励直流电动机的电枢绕组和励磁绕组并联 由同一直流电源供电。图31并励直流电动机实验线路图R、R:电枢回路调节电阻和励磁回路调节电阻，均位于 D44部件。选择电阻值， R=180Q; R=1800Q。B:涡流测功机，安装于电机导轨。U:光码盘测速系统。Is：涡流测功机励磁电流调节，位于涡流测功机控制箱D55-4。A、mA V:直流电流表、毫安表、电压表。2)实验准备及测试步骤如下：(1)将直流并励直流电动机

4、 M的电枢串联起动电阻R调至最大值，励磁调节电 阻R调至最小值；(2)将测功机控制箱D55-4的控制方式开关，指向转矩控制模式，调节涡流测 功机的控制旋钮为最小(电动机空载)，闭合测功机的电源开关并将数字显示清零；(3)起动电动机。电机电源的电压调节旋钮置最小，接通电枢电源开关，逐步增加电源电压，观察电动机的起动过程(应按其规定的方向旋转)，逐步调节电枢电源的电压为220V(4)改变电枢端电压调速。M起动正常后，保持此时的If和T2不变，调节电枢 用联电阻R,由最大值逐步减小至零，测取电动机电枢端电压 U,转速n及电枢 电流值I a记录于表3-1。表 31 If= 99.83 mA T 2=

5、0.01 N - mR (R+R)RmaxR11 R1maxR2 R11R13r2低压侧电阻（Q ）0.30.40.4r2 =0.37注意：万用表测闭电阻后，换至交流电压最大挡2）验证高、低压绕组的对应关系（即找中心柱及同柱关系）找中心柱：AX （U1、U2）相施加50%勺额定电压（按相电压 U）产220V考虑） 测量各相电压并记录于表3-5。表3-5 各相电压测量单位：VUaxUByUczUxUbyUz109.381.128.331.423.38.1同柱关系：确定哪两个绕组属于绕在同一铁心柱上的同相绕组，与AX相同柱的绕组感应电势为最大。实验分析：由同柱关系可知，在同一铁心柱的线圈，感应电动

6、势最大，因为通过 具的磁通量最多，产生的感应电动势最大。实验结果：根据以上分析和实验数据可知，UAX和Uax是同柱关系，同理可知UBYffi Uby、UCZf口 Ucz 是同柱关系3）验证高压绕组相间极性（首末端）按实验图3-2接线，将Y、Z （V2、W2两点用导线相连，步骤如下：AX相施加50%勺额定电压（注意：按相电压 U产220V考虑）。测量UBy、UCz、LBc,并记录于表3-6 o若满足LBc=UblUcz则BC为同名端。同理，施压于BY（V1V2调，将X、Z （U2、W2两点用导线相连，判别式满足 相减关系，AC为同名端。表3-6高压绕组相间极性测试单位：VLAxLByLCzUBc

7、LBy-Ucz=52.7109.481.028.352.9LByLAxLCzLAcLAx-Ucz =-1.7109.353.755.41.8实验分析：为了使三相变压器正确联接，必须对三相变压器三个原绕组的 极性于以正确的判别，由图 3-5可知，三相变压器的三相绕组是分 别绕于三个铁芯柱上。而每相的原、付绕组是绕在同一铁芯柱上的， 并且每相的绕法是一致的，按图 3-5的绕法，三相变压器三个原边 绕组的同名端为A、B、C （即 U1, V1, W1,且A、B、C定为 三相原绕组的相头，X、Y、Z （即 U2, V2, W2为三相原绕组的 相尾。在A相的原绕组AX上加一个单相交流电压，则在BY和C

8、Z上有感应出电动势。采用判别原、付绕组极性的方法，用导线把 不同的原绕组的相尾X、 Y短接，并在A X绕组上加单相交流电压， 测量A B端电压，LBc=LBy-Ucz,即A、B为三相变压器原绕组的同名 端，用同样的方法可以测出 C端。ABC-100VX Y Z高压侧极性测定简化图实验结果：根据实验原理，实验数据符合相应标记测量值要求UBrUcz- Ubc,IL-UczQ UAc即高压侧三个接线柱首端分别为 A, B, Co末端 分别为X, Y, Z.误差分析：由于实验仪器系统误差和人为读数视觉误差必然导致测量结果与理论结果有所偏差，测量数据结果接近期望值。4）测定一次、二次（原、副边）绕组极性

9、（同名端）一次、二次绕组极性测定线路，按实验图 3-3接线； 调节三相可调交流电源输出为 50%U （线电压UN =380V）;注意实验设备的布局，便于安全操作与测试观察，接线牢固、可靠;测如下数据，并记录于表3-7; 用相应的判别式，计算并判断低压绕组各相首末端。表3-7 一次、二次绕组极性测试单位：VUaxUByUczUaxUbyUzUAaLBbUCc110.6110.3113.431.831.732.678.878.680.7实验分析：测原副边极性，接线图同图3-6,高压线圈施加低电压后，测出各极问电压如 上表所示。若口& = 一 口心则0前与心 同相，说明原副边极性相同。当 u配=u班

10、+U温时，表示前和就反相位，说明原副边不同极性，则副线圈的标 记仅从1和八K c两两对调。实验结果：根据实验原理，实验数据符合相应标记测量值要求即低压侧对应的三个接线柱首端分别为a, b, co末端分别为x, y, z.误差分析：由于实验仪器系统误差和人为读数视觉误差必然导致测量结果与理论结果有 所偏差，测量数据结果接近期望结果。绕组的判别：根据以上判断，三相变压器有六个绕组，共有 12个接线端，其中，三个原方 （高压）绕组分别标以A, X, B; Y; C, Z。三个副方（低压） 绕组分别标为a, x, b; y, c, z oQ图3-2 相间极性测定线路2.校验联结组标号要求：把三相变压器

11、联接为Y, 1）把三相变压器联接为 Y, y0, 再用导线将 Aa （U1、u1）连起来。 实验图如3-4所示。2）调节三相交流电源输出为50%U （190V）加在高压侧，用电压表分 别测量以下各量，并记录于表3-8中。3）将测量值与计算值相比较Ubc =Uab K2 -K 1U Bb =Ucc - （ K 一 1）Uab式中K为变压器变比。若实测电压与计算值相同，则图3-3 一次、二次绕组极性测定线路y0,并校验之。表示的联结组标号为Y, y0o 表3-8 Y , y0三相变压器联结组 测定 单位：V图3-4 Y , y0联结组接线图 a）接线图b ）相量图电压（V）Hb4LBbUCcUBc

12、测量值190.955.74136.1136.1172.8计算值19055135135170实验分析：按图3-7接线，图中U1 （A）和u1 （a）两点用导线相连，说明相量图的A &两点重合，以便根据几何关系得出某联结组的校核计算式U Bc = U ab , K 2 - K 1U Bb =Ucc =(K -1)U ab而公式中的K线压之比为 K = UabUab实验结果:由实验数据作得向量图三相变压器联接为Y, y0误差分析:由实验数据得 K=190.9/55.74=3.42 ，再根据上述理论值计算公式可得：=135.16由于实验仪器系统误差和人为读数视觉误差必然导致测量结果与理论结果有所偏差，

13、测量数据结果接近期 望结果。.数据处理（现象分析）如上所写。.结论.相间极性的判别方法：为了使三相变压器正确联接，必须对三相变压器三个原绕组的极性于以正确的判别，由图 3-5可知，三相变压器的三相绕组是分别绕于三个铁芯柱上。而每相的原、付绕组是绕在同一铁芯柱上的，并且每相的绕法是一致的，按图3-5的绕法，三相变压器三个原边绕组的同名端为A、B、C （即U1, V1, W1 ,且A、B、C定为三相原绕组的相头，X、Y、Z （即 U2, V2, W2 为三相原绕组的相尾。在A相的原绕组AX上加一个单相交流电压，则在BY和 CZ上有感应出电动势。采用判别原、付绕组极性的方法，用导线把不同的原绕组的相

14、尾X、Y短接，并在A X绕组上加单相交流电压，测量A B端电压，UBC=UBY-UCZ即A、B为三相变压器原绕组的同名端，用同样的方法可以测出C端。.一次、二次绕组极性判别方法：测原副边极性，接线图同图3-6,高压线圈施加低电压后，测出各极问电压如上表所示。若 um=u部一U曲则U您与J廿同相, 说明原副边极性相同。当时，表示和反相位，说明原副边不同极性，则副线圈的 标记像&。和八K c两两对调。.将联结组实测的电压与校核公式的计算值进行分析比较并得出结论。实验结果 存在一定的误差，来源于测量仪器系统误差和人为读数误差。七.有关实验问题探讨、方法建议与感悟.何谓三相变压器的联2组？联结组标号

15、Y, y0的含义是什么？常见的连接方法有星形和三角形两种。以高压绕组为例，星形连接是将三相 绕组的末端连接在一起结为中性点，把三相绕组的首端分别引出，画接线图时， 应将三相绕组竖直平行画出，相序是从左向右，电势的正方向是由末端指向首端， 电压方向则相反。画相量图时，应将 B相电势竖直画出，其它两相分别与其相差 120。按顺时针排列，三相电势方向由末端指向首端，线电势也是由末端指向首端。 三角形连接是将三相绕组的首、末端顺次连接成闭合回路，把三个接点顺次引出， 三角形连接又有顺接、倒接两种接法。画接线图时，三相绕组应竖直平行排列， 相序是由左向右，顺接是上一相绕组的首端与下一相绕组的末端顺次连接

16、。倒接 是将上一相绕组的末端与下一相绕组的首端顺次连接。画相量图时，仍将B相竖直向上画出，三相接点顺次按顺时针排列，构成一个闭合的等边三角形，顺接时 三角形指向右侧，倒接时三角形指向左侧，每相电势与电压方向与星形接线相同。 也就是说，相量图是按三相绕组的连接情况画出的，是一种位形图。其等电位点 在图上重合为一点，任意两点之间的有向线段就表示两面三刀点间电势的相量， 方向均由末端指向首端。连接三相绕组时，必须严格按绕组端头标志和接线图进 行，不得将一相绕组的首、末端互换，否则会造成三相电压不对称，三相电流不 平衡，甚至损坏变压器。连接组标号是表示变压器绕组的连接方法以及原、副边对应线电势相位关系

17、的符号。连接组标号由字符和数字两部分组成，前面的字 符自左向事依次表示高压、低压绕组的连接方法，后面的数字可以是011之间的整数，它代表低压绕组线电势对高压绕组线电势相位移的大小，该数字乘以 300即为低压边线电势滞后于高压边红电势相位移的角度数。这种相位关系通常 用“时钟表示法”加以说明，即以原边线电势相量做为时钟的分针，并令其固定 指向12位置，以对应的副边线电势相量做为时针，它所指的时数就是连接组标号 中的数字，也就是所谓的地基连结组。Y, y0连接组的含义：原、副绕组都是星形连接，且原、副绕组都以同极性端做为首端，所以原、副绕组对应的相电势是同相位。.如何确定三相变压器中心柱上的绕组？

18、三相交压器有二套原、付绕组，为了使三相对称，一般是每相原付绕组套在同一铁芯上。 利用此特点，可以用实验方法找出结构封闭.出线凌乱的三相变压器的三相原、付绕组的对 应关系。首先，可以用万用表测出同一绕组的两个出线端，再根据六个绕组的电阻值大小区 别出高压绕组（电阻头）和低压绕组（电阻小），然后通过给某极原绕组加一交流电压.万用表测三个付绕组感应电动势，其中感应电动势最高的一个绕组即为加突流电压的一相原绕组 的付绕组，可以用同样方法找出第二相绕组，剩下的即为第三相绕组。.使用三相调压器时应注意什么？ 在接通电源前，必须检查线路，以避免原、副方短路。 在Y/y接法时，先要检查副方线电压是否对称，相电

19、压是否为线电压的 4=（3）在Y/A接法时，副方首先应接成开口三角形，用电压表检查开口处电压是 否为零，为零时方可接成闭口三角形进行实验，否则应检查错误接法，改正后再 进行实验。.参考资料1窦晓霞.电机工程技术实践与实验.实践教学校内教材，2007.102顾纯谷.电机及拖动基础（第3版）.北京：机械工业出版社，2004.1.评语实验项目三三相异步电动机的起动与制动.实验目的熟悉三相异步电动机的基本结构和接线方法，掌握三相异步电动机的起动、制动方法和原理，了解不同起动、制动条件下的特点，学会应用电机的基本方法。.实验任务.三相异步电动机绕组的测定；.三相异步电动机的起动；.三相异步电动机的制动。

20、三、实验设备仪表.DDSZ-1型电机及电气技术实验装置电源控制屏， 三相可调交流电源0450V,10A,可调直流电源40230V 3A;.DD03-4型导轨、涡流测功机及光码盘测速系统,1台；.DJ16 型三相鼠笼异步电动机，100W 220V(A), 0.5A, 1420r/min , 1 台;.D38型交流电压表，1件；.D37型交流电流表，1件；.D31型直流电压、毫安、安培表，1件；.D44型可调电阻器、电容器，1件；.D51型波形测试及开关板，1件；.其他备件 万用表、秒表、电气控制实验箱、连接导线。四、实验内容及方法.三相异步电动机定子绕组的测定观察异步电动机的结构，测量定子绕组的

21、冷态直流电阻。表3-9绕组直流电阻的测定测量值绕组I绕组H绕组出R ( Q )47.347.247.2.异步电动机的起动观察并测试异步电动机直接起动与降压起动时的起动电压、电流，记录实验数据于表3-10,并作分析比较。表3-10 异步电动机的起动测试起动条件全压起动UN = 220 V自耦降压起动Y- A起动Uli= 132 VUb= 88 V起动电流A1.41.31.30.71)三相鼠笼式异步电机直接起动 按图3-5接线，电动机直接起动时电机绕组为 A接法，及三刀双掷开关 合向左边。注意：选择电流表的量程为（47In）。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

22、。 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）。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，三刀双掷开关合向左边，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，还可 用DT266钳形表测量），记录实验数据于表3-10。2）三相鼠笼式异步电机降压起动(Y- A)三相鼠笼式异步电机降压起动可选择自耦降压起动或星形一一三角形 起动。自耦变压器降压起动：分别测试当自耦变压器抽头输出电压分别为电动机额定 电压的

23、60%口 40%寸，电动机的瞬间起动电流，记录实验数据于表3-10,以作比较。星形一一三角形（Y- A）起动：按图3-5接线，线接好后把调压器退到零位。三刀双掷开关合向左边（A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，打开开关S,待电机停转。三刀双掷开关合向右边，电动机 Y接法起动，观察起动瞬间电流，并记录 数据于表3-10,然后把S合向左边，使电机（A）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且与其它起动方法作定性比较。图3-5三相鼠笼式异步电机起动电路接线图.三相异步电动机的制动按实验参考线路图3-6接线；测试并记录异步电动机自由停车与在不同的直流

24、 励磁电流条件下的能耗制动的时间（t）,记录实验数据于表3-11并作分析比较。图3-6异步电动机能耗制动参考实验线路1）能耗制动直流电源用主控屏上电枢电源（先调到零位），R用D44挂箱上 180。可调电阻（开始置最大），选用D51挂箱上开关，调节控制直流励磁电流为 If=1.01.5I n。2）启动控制屏，合上开关 Q,接通220V三相交流电源，使电动机 M起动运 转，待电动机运转稳定后，断开电源开关，测试并记录电动机自由停车时间于表 3-11。3）控制直流励磁电流为一定值。起动电动机 M待电动机运转稳定后，利用 D51挂箱上开关，在断开三相交流电源的同时，定子绕组接通直流电源，观察并记 录电

25、动机M从能耗制动起至电动机停止旋转的能耗制动时间于表3-11。改变直流励磁电流，可测出电动机不同的能耗制动时间。表3-11异步电动机的制动测试实验条件自由停车能耗制动I f1 = 0.506 AI f2 = 0.701 A制动时间ts4.7011.4420.913五.数据处理（现象分析）绕线型异步电动机转子用入附加电阻， 使电动机的转差率加大，电动机在较低 的转速下运行。申入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方 便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。线绕型异步电动机在转子用电阻启动时，启动电流减小而启动转矩反而增大。转子电 路内用联电阻有两种作用：由

26、于转子电路的电阻增大，使转子阻抗增大， 转子的绕组的启动电流减小，因而定子的启动电流也相应减小；适当选择变阻器的阻值，可是启动转矩增大，这时虽然转子电流减小，但转子的功率因数显著增 大，所以转矩也增大。转子绕组用入电阻，其转子阻值增加，使得电动机的转速增加。六.结论本次实验比较顺利，我总结在实验中的一些问题及其处理方法：(1)实验前的预习和准备工作很重要，它决定了实验进程的快慢。(2)在操作高压电时，我们特别要注意安全。特别要树立起安全第一的意识！(3)在开启电源的时候要向周围同学提示打开电源的消息，实验仪上的电源开关 必须关闭。(4)当报警器蜂鸣时，应当立即关闭电源，防止事故发生。七.有关实验问题探讨、方法建议与感悟本次实验比较顺利，我总结在实验中的一些问题及其处理方法：(1)实验前的预习和准备工作很重要，它决定了实验进程的快慢。(2)在操作高压电时，我们特别要注意安全。特别要树立起安全第一的意识！(3)在开启电源的时候要向周围同学提示打开电源的消息，实验仪上