电机及其运动控制实验报告-北京科技大学

电机及其运动掌握试验报告学 院 自动化专业班级 自 姓 名学 号 412成 绩20231试验一 直流他励电动机机械特性一．试验目的了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性二．预习要点转变他励直流电动机械特性有哪些方法？他励直流电动机在什么状况下，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状况？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．试验工程直流他励电动机机械特性。回馈制动特性自由停车及能耗制动。反接制动。四．试验设备及仪器NMEL系列电机系统教学试验台主掌握屏。电机导轨及转速表〔MMEL-13〕900Ω〔NMEL-03〕90Ω〔NMEL-04〕波形测试及开关板〔NMEL-05B〕6、直流电压、电流、毫安表〔NMEL-06〕电机起动箱〔NMEL-09〕五．试验方法及步骤直流他励电动机机械特性及回馈制动特性1-1V1220V可调直流稳压电源〔电枢电源〕自带，V2MEL-06上直300V；直流电流表mA1、A1220V可调直流稳压电源自带毫安表、安培表；mA2、A2200mA、5A的毫安表、安培表〔NMEL-06〕R11800Ω欧姆电阻〔NMEL-03900Ω电阻相串联〕R2180欧姆电阻〔NMEL-0490欧姆电阻相串联〕R33000Ω磁场调整电阻〔NMEL-09〕R42250Ω电阻〔用NMEL-03900Ω900Ω电阻相串联〕1 S、S选用NMEL-051 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：1-1UN220V

IN1.1A

nN1600rpm

PN185W

Uf IfG为直流发电机M12，请抄写电机铭牌上的参数并填入下表中：1-2UN220V

IN0.55A

nN1500rpm

PN80W

Uf If1-1直流他励电动机机械特性试验线路图按图1-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻的设置；开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。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。试验步骤。N 2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MV1读数为U=220RN 2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R4R3〔先调整R，再调整R3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，最终调到额定点。记录此时的I n、I

值填入下表中。a、 fNa测取M在额定负载至空载范围的n、IaN f fN 3 4 a 3 4N f fN 3 4 a 3 4

=220V，I=I 不变，增大R、R阻值，记录n、I，直到R、R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。afN表1-3 UN=220伏 I = 0.08 AafNI〔A〕0.920.780.660.530.430.340.290.240.21160016181630165016701680169017001705折掉开关S2R3，使发电机G220伏，并且极性与电动机电枢电压一样。保持电枢电压U=U

=220V I=I S， ，把开关N f fN 2， ，把开关

合向“1”端，此时开头记录数据，把R4值减小，R4R3M的转速上升，当A10时，此时电动机转速为抱负空载转速，连续增加R3阻值，则电动机进入其次象限回馈制动状态运行，R3阻值增加到最大时停顿，此过程中记录数据填入下表中。an〔r/min〕15761582158915951604an〔r/min〕15761582158915951604162416391663fNI〔A〕 -0.06-0.09-0.11-0.14-0.17-0.26-0.30-0.39-0.401667V1读数为UN=0R2180Ω。自由停车及能耗制动21-2接线，S1的“2”端先空着不接线。R1450欧，R180欧。21接好线后，把S1

合向“1”端，R2，2

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MV1读数为UN=220R2阻值至零。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。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MV1UN=220R2阻值至零。3电动机稳定运行后，把S1合向“2”端，同时按下秒表记录R900Ω能耗制动停车时间。31 N 23 1 2 Ω。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MV读数为U=2201 N 23 1 2 电动机稳定运行后，把S1合向“2”端，同时按下秒表记录R31800Ω能耗制动停车时间。V1读数为UN=0R2180Ω。1-2自由停车及能耗制动接线图1-3自由停车及能耗制动停车时间自由停车ΩR=900Ω3

2.80s1.55s

2.90s1.65s

3.1s1.50sΩR=1800 1.80sΩ3

2.00s

1.90s反接制动。试验步骤：1-3S1合向“1R1450欧，R2180欧。R3900欧R2R3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MV1读数为UN=220R2阻值至零。3S1合向“2R900Ω反接制动停车时间。并观看电流表电流极性的变化。3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220V电源船形开关，使直流电动机M起动运转，调整直流可调电源，使V1读数为UN=220伏，调整R2阻值至零。电动机稳定运行后，把S1合向“2”端，同时按下秒表记录R31800Ω反接制动停车时间。并观看电流表电流极性的变化。1-4反接制动停车时间ΩR=900Ω3

1.60s 1.55s

1.60sΩR=1800 1.90sΩ3

1.85s

1.90s1-3反接制动接线图六．试验留意事项请依据电机参数正确选用测量仪表的量程；七．试验报告依据试验数据绘出电动机机械特性曲线机回馈制动制动特性曲线。1.电动机的机械特性曲线如下所示电动机的回馈制动特性曲线如下所示八．思考题回馈制动试验中,如何判别电动机运行在抱负空载点?答：当电枢电流Ia=0A直流电动机从第一象限运行到其次象限转子旋转方向不变,试问电磁转矩的方向是答：电磁转矩方向变化了，和转速n方向一样变为方向相反。这是由于此时n>n0,I能耗制动电阻的大小对制动时间有何影响，为什么？答：能耗电阻越小，制动速度就越快，这是由于能耗电阻的减小，制动过程中的电枢电流就渐渐增大，制动转矩就越大，能量消耗就越大，同时机械特性曲线的斜率变大，两者都促使制动速度变快。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？而反接制动过程中的电枢电流的极性则与制动前的电枢电流相反。试验二T-S一．试验目的用本电机教学试验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。二．预习要点1．复习电机T-S特性曲线。2．T-S特性的测试方法。三．试验工程鼠笼式异步电机的T-S曲线测绘测。四．试验原理2-1所示。在某一转差率SmTm，称为异步电机的最大转矩，SmTm是异步电动机可能产生的最大转矩。假设负载转矩Tz＞Tm，Tst是异步电动机接至电源开头起动时的电磁转矩，此时S=〔n=。便能转变Tst，从而可转变起动特性。异步电动机的机械特性可视为两局部组成，即当负载功率转矩Tz≤TN时，机械特性近似为直线，称为机械特性的直线局部，又可称为工作S≥Sm时，机械特性为一曲线，称为机械特性的协作，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。在本试验系统中，通过对电机的转速进展检测，动态调整施加于电机的转矩，产生随读取不同转速下的转矩，可描绘出不同电机的T-S曲线。五．试验设备MEL系列电机系统教学试验台主掌握屏。电机导轨及测功机、转矩转速测量MMEL-1。沟通表电机起动箱MMEL-001。三相鼠笼式异步电动机M04。六．试验方法鼠笼式异步电机的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。2-2中电压表承受指针式或数字式均可，量程300V承受数字式，可选0.75A量程档。起动电机前，将三相调压器旋钮逆时MEL-13中“转矩掌握”和“转速掌握”选择开关扳向“转速掌握旋钮顺时针调到底试验步骤：按下绿色“闭合”按钮开关，调整沟通电源输出调整旋钮，使电压输出为220V，起动沟通电机。观看电机的旋转方向，是之符合要求。逆时针缓慢调整“转速设定”电位器经过一段时间的延时后，M04电机的负载将200转/分左右〔留意200转/分时，有可能造成电机转速不稳定〕200转/8-92-1。2-1U=220VNY接法序 号123456789转速〔r/min〕1464140012821023878758375228200转矩〔n.M〕0.040.240.410.480.470.450.380.360.36200转/分时，顺时针回调“转速设定”旋钮，转速开头上升，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。2-2U=220VNY接法序 号123456789转速〔r/min〕200208339528871950112112391467转矩〔N.M〕0.360.380.400.440.500.510.510.460.04七．试验报告在方格纸上，逐点绘出各种电机的转矩、转速，并进展拟合，作出被试电机的T-S曲线。试验所用电机降速时的转矩和转速的关系曲线为升速时的转矩和转速的关系曲线为对这些电机的特性作一比较。本试验只用了一种电机，所以无法比较。八．思考题电机的降速特性和升速特性曲线不重合的缘由何在？答：由于有迟滞回线的影响，在降速和升速时，由于是铁磁材料的缘由，在外磁场变化性曲线不重合。试验三 三相异步电动机的起动与调速一．试验目的通过试验把握异步电动机的起动和调速的方法。二．预习要点复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。复习异步电动机的调速方法。三．试验工程异步电动机的直接起动。异步电动机星形——三角形〔Y-△〕换接起动。自耦变压器起动。四．试验设备及仪器NMCEL系列电机系统教学试验台主掌握屏〔含沟通电压表。电机导轨及测功机、转矩转速测量MMEL-1。鼠笼式异步电动机M0。五．试验方法三相笼型异步电动机直接起动试验。3-1接线，电机绕组为△接法。起动前，把转矩转速测量试验箱〔MMEL-13〕中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调到底向“转矩掌握的连接是否良好。仪表的选择：沟通电压表为数字式或指针式均可，沟通电流表则为指针式。把三相沟通电源调整旋钮逆时针调到底，合上绿色“闭合”按钮开关。调整调压器，使输出电压达电机额定电压220〔MMEL-13中的转速表，如消灭电机转向不符合要求，则须切断电源，调整次序，再重起动电机〕断开三相沟通电源，待电动机完全停顿旋转后，接通三相沟通电源，使电机全压起动，观看电机起动瞬间电流值。断开三相沟通电源，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。合上三相沟通电源，调整调压器，观看电流表，使电机电流达2~3倍额定电流，读UIT10秒，K K K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比按下式计算：IT (ST)2TST I KkI：起动试验时的电流值，A；kKT：起动试验时的转矩值，N.m；KUI ( N)IST U KK式中U：起动试验时的电压值，V；KUN：电机额定电压，V；测 量 值

计 算 值U〔V〕

I〔A〕

T〔N.m〕

T(N.m)

(A)K K K st st132.8

1.234

0.41 1.125

2.044星形——三角形〔Y-△〕起动3-2接线，电压表、电流表的选择同前，开关S选用MMEL-05B。a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，渐渐调整调压器，使输出电压上升至电机额定电压UN=220待电机停转。b．待电机完全停转后，合上电源开关，观看起动瞬间的电流，然后把S合向左边〔△接法示值以与其它起动方法作定性比较。自耦变压器降压起动3-1接线。电机绕组为△接法。先把调压器退到零位，合上电源开关，调整调压器旋钮，使输出电压达110伏，断开电源开关，待电机停转。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，观看电流表的瞬间读数值，经肯定时间后，调整调压器使输出电机达电机额定电压UN=220伏，整个起动过程完毕。异步电动机转变定子电压调速3-1接线。电机绕组为△接法。MMEL-13中的“转速掌握”和“转矩掌握”选择关扳向“突加负载”合上沟通电源，调整调压器使之渐渐升压至额定电压，并在试验中保持此额定电压不变。调整MMEL-13测功机