成都理工大学电机学实验报告

电机学实验报告学院：核技术及其自动化工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：黄洪全姓名：学号：实验一异步电机的M-S曲线测绘一．实验目的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~转差曲线，并加以比较。二．预习要点1．复习电机M-S特性曲线。2．M-S特性的测试方法。三．实验项目1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。三．实验原理异步电机的机械特性的图5-6所示。在某一转差率Sm时，转矩有一最大值Tm，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Tst，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Tz≤TN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，因电动机不论带何种负载均能稳定运行；当S≥Sm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M-S曲线。图5-6异步电机的机械特性四．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（MEL-13、MEL-14）。3．电机起动箱（MEL-09）。4．三相鼠笼式异步电动机M04。5．三相绕线式异步电动机M09。五．实验方法1．鼠笼式异步电机的M-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5-7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。实验步骤：（1）按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出调节旋钮，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5-9。表5-9UN=220VY接法序号123456789转速（r/min）143013401320129012701250123012001180图5-7鼠笼式异步电机的M-S测绘接线图三相交流电源输出主控制屏转矩（N.m）0.180.350.370.410.420.450.450.470.48（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5-10。表5-10UN=220VY接法序号123456789转速（r/min）200250270300320350400420450转矩（N.m）0.350.410.410.420.420.420.440.440.442．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘被试电机采用三相绕线式异步电动机M09，Y接法。按图5-8接法，电压表和电流表的选择同前，转子调节电阻采用MEL-04中两只90Ω电阻相并联（最大值为45Ω）。MEL-13的开关和旋钮的设置同前，调压器退至零位。（1）绕线电机的转子调节电阻调到零（三只旋钮顺时针到底），顺时针调节调压器旋钮，使电压升至180V，电机开始起动至空载转速。逆时针调节“转速设定”旋钮，M09的负载随之增加，电机转速开始下降，继续逆时针调节该旋钮，电机转速下降至200转/分左右。在空载转速至200转/分范围时，读取8-9组绕线电机转矩T、转速n记录于表5-11。表5-11U=180VY接法RS=0Ω序号123456789转速（r/min）640570550540510470430350330图5-8绕线式异步电机的M-S测绘接线图三相交流电源输出主控制屏转矩（N.m）0.911.101.131.141.171.191.211.211.21（2）绕线电机的转子调节电阻调到2Ω（断开电源，用万用表测量，三相需对称），重复以上步骤，记录相关数据。表5-12U=180VY接法RS=2Ω序号123456789转速（r/min）630610570530510430390340300转矩（N.m）1.401.390.951.001.021.111.651.651.65（3）绕线电机的转子调节电阻调到5Ω（断开电源，用万用表测量，三相需对称），重复以上步骤，记录相关数据。表5-13U=180VY接法RS=5Ω序号123456789转速（r/min）630600570540510450400350320转矩（N.m）1.301.301.321.321.331.351.361.371.38七．实验分析通过这次实验可以看到，表5-9中可知在在空载转速至200转/分范围内转矩，转速都没有怎么变化；由表5-10可知转速开始上升到空载转速时，转速升高转矩降低；由表5-11，5-10对比可知，当外接电阻不变时，电压变小，对应的转矩转速都要减小；由表5-12，5-13对比可知当电压不变时，外接电阻增大对应的转矩，转速反而减小。由M-S曲线可知，最后一组实验使电机运行在机械特性稳定的部分。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：因为有迟滞回线的影响，在降速和声速时，由于是铁磁材料的原因，在外磁场变化时，有一部分磁场被铁磁材料吸收了，这时降速特性和升速特性曲线不重合。实验二三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。二．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．自耦变压器起动。4．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。5．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。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．鼠笼式异步电动机（M04）。6．绕线式异步电动机（M09）。五．实验方法1．三相笼型异步电动机直接起动试验。按图3-5接线，电机绕组为△接法。起动前，把转矩转速测量实验箱（MEL-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，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MEL-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。注：按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值计量。电流表受起动电流冲击，电流表显示的最大值虽不能完全代表起动电流的读数，但用它可和下面几种起动方法的起动电流作定性的比较。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2~3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比按下式计算：KKSTSTTIIT2)(式中Ik：起动试验时的电流值，A；TK：起动试验时的转矩值，N.m；KKNSTIUUI)(式中UK：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)1661.601.863.272.122．星形——三角形（Y-△）起动按图3-6接线，电压表、电流表的选择同前，开关S选用MEL-05。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UN=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（△图3-5异步电机直接起动实验接线图电源输出三相交流主控制屏接法），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3-5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UN=220伏，整个起动过程结束。4．绕线式异步电动机转绕组串入可变电阻器起动。实验线路如图3-7，电机定子绕组Y形接法。转子串入的电阻由刷形开关来调节，调节电阻采用MEL-09的绕线电机起动电阻（分0，2，5，15，∞五档），MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”开关扳向“转速控制”，“转速设定”电位器旋钮顺时针调节到底。a．起动电源前，把调压器退至零位，起动电阻调节为零。b．合上交流电源，调节交流电源使电机起动。注意电机转向是否符合要求。c．在定子电压为180伏时，逆时针调节“转速设定”电位器到底，绕线式电机转动缓慢（只有几十转），读取此时的转矩值Ist和Ist。d．用刷形开关切换起动电阻，分别读出起动电阻为2Ω、5Ω、15Ω的起动转矩Tst和图3-6异步电机星形-三角形起动电源输出三相交流主控制屏MEL-05图3-7绕线式异步电机转子绕组串电阻起动实验接线图主控制屏交流电源输出起动电流Ist，填入表3-9中。注意：试验时通电时间不应超过20秒的以免绕组过热。表3-9U=180伏Rst（Ω）02515Tst（N.m）1.211.080.980.71Ist（A）1.4561.4731.2840.9305．绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速。实验线路同前。MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针到底，“转速设定”电位器顺时针到底。MEL-09“绕线电机起动电阻”调节到零。a．合上电源开关，调节调压器输出电压至UN=220伏，使电机空载起动。b．调节“转矩设定”电位器调节旋钮，使电动机输出功率接近额定功率并保持输出转矩T2不变，改变转子附加电阻，分别测出对应的转速，记录于表3-10中。表3-10中U=220伏T2=0.47N.mRst（Ω）02515n（r/min）1476146014401380六．实验分析根据这次实验我学到了笼型异步电动机的启动。它可以分为直接启动，降压启动（自耦变压器降压启动，星形——三角形（Y-△）起动，绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速）两种。直接起动最为简单，当电网有足够容量可才用这种办法，在实验中可以看到转矩大，产生的电流也大，但一般要求要有小的启动电流，这种办法不好。对于降压启动的方法，自耦变压器降压启动将让启动电流减小到1/