电机与拖动专科

电机拖动实验指导教材

滨州学院自动化系

2012年印制

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目 录

DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明...........2 电机及电气技术实验的基本要求和安全操作规程 ....................4 实验一 直流并励电动机的特性测试 ........................6 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 单相变压器的空载和短路实验 .....................10 三相变压器的测试 ..................................15 三相异步电动机的起动 ...............................21 三相异步电动机的调速 ...............................25 三相鼠笼异步电动机的工作特性 .......................28

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DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流电源操作说明

实验中开启及关闭电源都在控制屏上操作。开启三相交流电源的步骤为：

1）开启电源前。要检查控制屏下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关（右下角）及“励磁电源”开关（左下角）都须在“关”断的位置。控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向逆时针方向旋转到底。

2）检查无误后开启“电源总开关”，“关”按钮指示灯亮，表示实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。此时在电源输出端进行实验电路接线操作是安全的。 3）按下“开”按钮，“开”按钮指示灯亮，表示三相交流调压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。实验电路所需的不同大小的交流电压，都可适当旋转调压器旋钮用导线从这三相四线制插孔中取得。输出线电压为0-450V（可调）并可由控制屏上方的三只交流电压表指示。当电压表下面左边的“指示切换”开关拨向“三相电网电压”时，它指示三相电网进线的线电压；当“指示切换”开关拨向“三相调压电压”时，它指示三相四线制插孔U、V、W和N输出端的线电压。

4）实验中如果需要改接线路，必须按下“关”按钮以切断交流电源，保证实验操作安全。实验完毕，还需关断“电源总开关”，并将控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮调回到零位。将“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到“关”断位置。

开启直流电机电源的操作：

1）直流电源是由交流电源变换而来，开启“直流电机电源”，必须先完成开启交流电源，即开启“电源总开关”并按下“开”按钮。

2）在此之后，接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A不可调的直流电压输出。接通“电枢电源”开关，可获得40～230V、3A可调节的直流电压输出。励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方的1只直流电压表指示。当将该电压表下方的“指示切换”开关拨向“电枢电压”时，指示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压”时，指示励磁电源电压。但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”，“直流电机电源”与“交流三相调压电源”都是经过三相多绕组变压器隔离的，可独立使用。

3）“电枢电源”是采用脉宽调制型开关式稳压电源，输入端接有滤波用的大电容，为了不使过大的充电电流损坏电源电路，采用了限流延时的保护电路。所以本电源在开机时，从电枢电源开合闸到直流电压输出约有3～4秒钟的延时，这是正常的。 4）电枢电源设有过压和过流指示告警保护电路。当输出电压出现过压时，会自动切断输出，并告警指示。此时需要恢复电压，必须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低

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电压到正常值（约240V以下），再按“过压复位”按钮，即能输出电压。当负载电流过大（即负载电阻过小）超过3A时，也会自动切断输出，并告警指示，此时需要恢复输出，只要调小负载电流（即调大负载电阻）即可。有时候在开机时出现过流告警，说明在开机时负载电流太大，需要降低负载电流，可在电枢电源输出端增大负载电阻或甚至暂时拔掉一根导线（空载）开机，待直流输出电压正常后，再插回导线加正常负载（不可短路）工作。若在空载时开机仍发生过流告警，这是由于气温或湿度明显变化，造成光电耦合器TIL117漏电使过流保护起控点改变所致，一般经过空载开机（即开启交流电源后，再开启“电枢电源”开关）予热几十分钟，即可停止告警，恢复正常。所有这些操作到直流电压输出都有3～4秒钟的延时。

5）在做直流电动机实验时，要注意开机时须先开“励磁电源”，后开“电枢电源”；在关机时，则要先关“电枢电源”而后关“励磁电源”的次序。同时要注意在电枢电路中串联起动电阻以防止电源过流保护。具体操作要严格遵照实验指导书中有关内容的说明。

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电机及电气技术实验的基本要求和安全操作规程

电机及电气技术实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。

一、实验前的准备

实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、 项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。

实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。

认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。

二、实验的进行

1、建立小组，合理分工

每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。

2、选择组件和仪表

实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组件和仪表便于测取数据。 3、按图接线

根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。 4、起动电机，观察仪表

在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。 5、测取数据

预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据。

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6、认真负责，实验有始有终

实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。 三、实验报告

实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。

实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。 实验报告包括以下内容：

1) 实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。

2) 列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据(PN、UN、IN、nN）等。 3) 列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源端编号等。

4) 数据的整理和计算

5) 按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。

6) 根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。

7) 每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。

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实验一 直流并励电动机的特性测试

一、实验目的

1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。

二、预习要点

1、什么是直流电动机的工作特性和机械特性？ 2、直流电动机调速原理是什么？

三、实验项目

1、工作特性和机械特性

保持U=UN和If=IfN不变，测取n、T2、η=f（Ia）、n=f（T2）。 2、调速特性

（1）改变电枢电压调速

保持U=UN、If=IfN=常数，T2=常数，测取n=f（Ua）。 （2）改变励磁电流调速

保持U=UN，T2=常数，测取n=f（If）。 （3）观察能耗制动过程 四、实验方法 1、实验设备

序号 1 2 3 4 5 6 7 型 号 DD03 DJ23 DJ15 D31 D42 D44 D51 名 称 导轨、测速发电机及转速表 校正直流测功机 直流并励电动机 直流电压、毫安、电流表 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 数 量 1台 1台 1台 2件 1件 1件 1件 2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44

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3、并励电动机的工作特性和机械特性

1）按图1-1接线。校正直流测功机 MG按他励发电机连接，在此作为直流电动机M的负载，用于测量电动机的转矩和输出功率。Rf1选用D44的1800Ω阻值。Rf2 选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R1用D44的180Ω阻值。R2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。

并励绕组

IFA4+励磁电源220V－励磁绕组Rf1A1IfIf2A2Rf2V1V2R1

R2SA3IaI +220V电枢电源－图1－1 直流并励电动机接线图

2）将直流并励电动机M的磁场调节电阻Rf1调至最小值，电枢串联起动电阻R1调至最大值，接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动，其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。

3）M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V，调节校正直流测功机的励磁电流If2为校正值（50mA或100 mA），再调节其负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻Rf1，使电动机达到额定值：

U＝UN，I＝IN，n＝nN。此时M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。

4）保持U＝UN，If=IfN，If2为校正值不变的条件下，逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流Ia，转速n和校正电机的负载电流IF（由校正曲线查出电动机输出对应转矩T2）。共取数据9-10组，记录于表1-1中。

表1－1 U＝UN＝ V If=IfN= mA If2= mA 实 Ia（A） 验 IF（A） n（r/min） 7

数 T2（N·m） 据 计 P2（W） 算 P1（W） η（％） 数 Δn（％） 据 4、调速特性

（1）改变电枢端电压的调速

1）直流电动机M运行后，将电阻R1调至零，If2调至校正值，再调节负载电阻R2、电枢电压及磁场电阻Rf1，使M的U=UN，I=0.5IN，If＝IfN记下此时MG的IF值。 2）保持此时的IF值（即T2值）和If＝IfN不变，逐次增加R1的阻值，降低电枢两端的电压Ua，使R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia。

3）共取数据8-9组，记录于表1-2中

表1－2 If＝IfN＝ mA T2＝ N·m Ua（V） n（r/min） Ia（A） （2）改变励磁电流的调速

1）直流电动机运行后，将M的电枢串联电阻R1和磁场调节电阻Rf1调至零，将MG的磁场调节电阻If2调至校正值，再调节M的电枢电源调压旋钮和MG的负载，使电动机M的U=UN，I＝0.5IN记下此时的IF值。

2）保持此时MG的IF值（T2值）和M的U＝UN不变，逐次增加磁场电阻阻值：直至n＝1.3nN，每次测取电动机的n、If和Ia。共取 7－8组记录于表1－3中。 表1－3 U＝UN＝ V T2＝ N·m n（r/min） If（mA） Ia（A）

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五、实验报告

1、由表1-1计算出P2和η，并给出n、T2、η＝f（Ia）及n＝f（T2）的特性曲线。 电动机输出功率： P2＝0.105nT2

式中输出转矩T2的单位为N.m（由If2及IF值，从校正曲线T2=f（IF）查得），转速n的单位为r/min。

电动机输入功率： P1=UI 输入电流： I=Ia+IfN 电动机效率： P2100%

P1由工作特性求出转速变化率：

n%n0nNnN100% 2、绘出并励电动机调速特性曲线n＝f（Ua）和n=f（If）。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。

3、能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？

六、思考题

1、并励电动机的速率特性n＝f（Ia）为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？

2、当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？

3、当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？

4、并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？

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实验二 单相变压器的空载和短路实验

一、实验目的

1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 二、预习要点

1、变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？

2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？ 3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。

三、实验项目

1、空载实验

测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0) , cosφ0=f(U0)。 2、短路实验

测取短路特性UK=f(IK)，PK=f(IK), cosφK=f(IK)。 四、实验方法

1、实验设备

序号 型 号 名 称 数 量 1 D33 交流电压表 1件 2 D32 交流电流表 1件 3 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1件 4 DJ11 三相组式变压器 1件 5 D42 三相可调电阻器 1件 6 D43 三相可调电抗器 1件 7 D51 波形测试及开关板 1件

2、屏上排列顺序

D33、D32、D34-3、DJ11、D42、D43

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*

DD01三相调压交流电源U*WAI0AVV1U055VV2UAXWxX

图2-1 空载实验接线图

3、空载实验

1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图2-1接线。被测变压器选用三相组式变压器DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量 PN=77W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。

2）选好所有电表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。

3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN ，然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2UN 的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。

4）测取数据时，U=UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表2-1中。

5）为了计算变压器的变比，在UN以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表2-1中。 表2-1 序号

实 验 数 据 U0(V) I0(A) 11

计算数据 UAX(V) cosφ0 P0(W)

4、短路实验

1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图2-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

DD01三相调压交流电源*AUIK*WPKA

aVV1UKW xX 图2-2 短路实验接线图

2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。

3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN 为止，在(0.2～1.1)IN范围内测取变压器的UK、IK、PK。

4）测取数据时，IK=IN点必须测，共测取数据6-7组记录于表2-2中。实验时记下周围环境温度(℃)。

表2-2 室温 ℃ 序号

实 验 数 据 UK（V） IK（A） PK（W） 12

计 算 数 据 cosφK 五、注意事项

1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。 2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。

六、实验报告

1、计算变比

由空载实验测变压器的原副方电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。 K=UAX/Uax

2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数

（1）绘出空载特性曲线U0=f(I0)，P0=f(U0)，cosφ0=f(U0)。 式中：

U0I0 （2）计算激磁参数

从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式算出激磁参数

ZmXrmP0I02cos0P0U0I0Zmrm22m 3、绘出短路特性曲线和计算短路参数

（1）绘出短路特性曲线UK=f(IK) 、PK=f(IK)、cosφK=f(IK)。 （2）计算短路参数

从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK值由下式算出实验环境温度为θ(℃)时的短路参数。

UKZ' KIK

P rK'K2IK

XK'ZKrK'2'2

折算到低压方

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ZK'Z K2K

r'rKK2

K

XKXK2'K由于短路电阻rK随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃时的阻值。

234.575rr K75CK234.5

ZK75CrK75CXK22 式中：234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。 计算短路电压(阻抗电压)百分数

IZ

uKNK75C100% UN INrK75Cu100%Kr UN

IX uKXNK100%UN

IK=IN时短路损耗PKN= IN2rK75℃

4、利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“T”型等效电路。

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实验三 三相变压器的测试

一、实验目的

1、通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。 二、预习要点

1、如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。 2、三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？ 3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。

4、变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较合适？

三、实验项目

1、测定变比 2、空载实验

测取空载特性U0L=f(I0L)，P0=f(U0L), cosφ0=f(U0L)。 3、短路实验

测取短路特性UKL=f(IKL)，PK=f(IKL) ，cosφK=f(IKL)。

四、实验方法

1、实验设备

序号 1 2 3 4 5 6 2、屏上排列顺序

D33、D32、D34－3、DJ12、D42、D51

3、测定变比

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型 号 D33 D32 D34-3 DJ12 D42 D51 名 称 交流电压表 交流电流表 单三相智能功率、功率因数表 三相心式变压器 三相可调电阻器 波形测试及开关板 数 量 1件 1件 1件 1件 1件 1件 DD01三相调压交流电源

aUxXAVbyYBWcU1VzZVU2C图3-1 三相变压器变比实验接线图

实验线路如图3-1所示，被测变压器选用DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量PN=152/152/152W，UN=220/63.6/55V，IN=0.4/1.38/1.6A， Y/△/Y接法。实验时只用高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源接通后，调节外施电压U=0.5UN＝27.5V测取高、低线圈的线电压UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca，记录于表3-1中。 表3-1

高压绕组线电压(V) UAB UBC UCA 计算：变比K：

平均变比：

4、空载实验

DD01三相调压交流电源低压绕组线电压(V) Uab Ubc uca UBCUbc KCA变比(K) KAB KBC KCA UCAUca KUAB ABUab13 KBCK(KABKBCKCA)

*UV1V*V3A2V2*W2*A3W1A1axXAbyYBWczZC图3-2三相变压器空载实验接线图

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1) 将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关”按钮,在断电的条件下，按图3-2接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。

2) 按下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压U0L=1.2UN。 3) 逐次降低电源电压，在(1.2～0.2)UN范围内， 测取变压器三相线电压、线电流和功率。

4) 测取数据时，其中U0=UN的点必测,且在其附近多测几组。共取数据8-9组记录于表3-2中。 表3-2

实 验 数 据 序 U0L(V) 号 Uab Ubc Uca Ia0 Ib0 Ic0 P01 P02 (V) (A) (W) I0L(A) P0(W) U0L I0L P0 cosΦ0 计 算 数 据 5、短路实验

1) 将三相交流电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图3-3接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

2) 按下“开”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流IKL=1.1IN。

VA2A1U**AW1V3V1BYyXxaWA3**W2V2CZzc图3-3 三相变压器短路实验接线图

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3) 逐次降低电源电压，在1.1～0.2IN的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及功率。

4) 测取数据时，其中IKL=IN点必测，共取数据5-6组。记录于表3-3中。实验时记下周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。

表3-3 室温 ℃

实 验 数 据 序 号 UKL(V) UAB UBC UCA IAK IKL(A) IBK ICK PK(W) PK1 PK2 UKL (V) IKL (A) PK (W) cosΦK 计 算 数 据 五、注意事项

在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。

六、实验报告

1、计算变压器的变比

根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。

KABUABUab　　,　KBCUBCUbc　　,　KCAUCAUca 2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数 (1) 绘出空载特性曲线U0L =f(I0L)，P0=f(U0L)，cosφ0=f(U0L) 表3-7中 U 0L

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UabUbcUca3，I0LP0IaIbIc3P0P01P02，cos03UOLIOL

(2)计算激磁参数

从空载特性曲线查出对应于U0L=UN时的I0L和P0值，并由下式求取激磁参数。

rmP03I02，ZmU0I0U0L3I0L，XmZmrm

22 式中 U0U0L3P0 ——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率（注： , I0I0L ，

Y接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。 3、绘出短路特性曲线和计算短路参数

(1) 绘出短路特性曲线 UKL=f(IKL)，PK=f(IKL)，cosφK=f(IKL) 式中

(2) 计算短路参数

从短路特性曲线查出对应于IKL=IN时的UKL和PK值，并由下式算出实验环境温度θ℃时的短路参数

ZX'KUKLUABUBCUCA3IAKIBKICK3PK3UKLIKLPKPK1PK2cosKIKLrK'PK3IKUK2IK'2UKL3IKL'2'KZKrKUKLU 式中 K  , I K   I KL  I N , PK——短路时的相电压、相电流、三相

3短路功率。

折算到低压方：ZK

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ZKK2'；rKrKK2'；XKXKK2'

换算到基准工作温度下的短路参数ｒK75℃和ZK75℃，(换算方法见 3-1内容)计算短路电压百分数 75C uINZKKU100%N uINrK75CKr U100%NINXK uKXU100%N PKN3I2NrK75C

计算IK=IN时的短路损耗 4、根据空载和短路实验测定的参数，

画出被试变压器的“T”型等效电路。

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实验四 三相异步电动机的起动

一、实验目的

通过实验掌握异步电动机的起动的方法。

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。 三、实验项目 1、直接起动

2、星形——三角形(Y-Δ)换接起动。 3、自耦变压器起动。 四、实验方法

1、实验设备

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 型 号 DD03 DJ16 DJ17 DJ23 D31 D32 D33 D43 D51 DJ17-1 DD05 名 称 导轨、测速发电机及转速表 三相鼠笼异步电动机 三相线绕式异步电动机 校正过的直流电机 直流电压、毫安、安培表 交流电流表 交流电压表 三相可调电抗器 波形测试及开关板 起动与调速电阻箱 测功支架、测功盘及弹簧秤 数 量 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1套 2、屏上挂件排列顺序

D33、D32、D51、D31、D43 3、三相鼠笼式异步电机直接起动试验

21

UAV

WV

图4-1 异步电动机直接起动

1) 按图4-1接线。电机绕组为Δ接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接负载电机DJ23。

2) 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。

3) 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)。 4)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，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)。

5) 断开电源开关，将调压器退到零位，电机轴伸端装上圆盘（注：圆盘直径为10cm）和弹簧秤。

6) 合上开关，调节调压器，使电机电流为2～3倍额定电流，读取电压值UK、电流值IK，转矩值TK(圆盘半径乘以弹簧秤力)， 试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。对应于额定电压时的起动电流ISt和起动转矩TSt按下式计算：

Ist(Tst(TKF(UUNK2D2))IK)TKIst2IK 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。

表4-1

22

测 量 值 UK(V) IK(A) F(N) TK(N·m) 计 算 值 ISt(A) BTst(N·m) 4、星形——三角形(Y-Δ)起动

UA

WVAXCYVASCZY图4-2 三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动

1) 按图4-2接线。线接好后把调压器退到零位。

2) 三刀双掷开关合向右边(Y接法)。合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机

额定电压220伏，打开电源开关，待电机停转。

3) 合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S合向左边，使电机(Δ)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。 5、自耦变压器起动。

1) 按图4-3接线。电机绕组为Δ接法。

2) 三相调压器退到零位，开关S合向左边。自耦变压器选用D43挂箱。

3) 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压220伏，断开电源开关，待电机停转。

4) 开关S合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动( 自耦变压器抽头输出电压分别为电源电压的40%、60%和80%)并经一定时间

UV

VAVWS 图4-3 三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动

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再把S合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。 观察起动瞬间电流以作定性的比较。

五、实验报告

1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。

2、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) 外施额定电压UN。(直接法起动)

3 (2) 外施电压为 U -Δ起动) N 。(Y

(3) 外施电压为UK/KA,式中KA为起动用自耦变压器的变比。(自耦变压器起动)。

六、思考题

1、起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？

2、起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？

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实验五 三相异步电动机的调速

一、实验目的

通过实验掌握异步电动机的调速的方法。

二、预习要点

1、复习异步电动机的调速方法。

三、实验项目

1、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。

四、实验方法

1、实验设备

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 型 号 DD03 DJ16 DJ17 DJ23 D31 D32 D33 D43 D51 DJ17-1 DD05 名 称 导轨、测速发电机及转速表 三相鼠笼异步电动机 三相线绕式异步电动机 校正过的直流电机 直流电压、毫安、安培表 交流电流表 交流电压表 三相可调电抗器 波形测试及开关板 起动与调速电阻箱 测功支架、测功盘及弹簧秤 数 量 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1套 2、屏上挂件排列顺序

D33、D32、D51、D31、D43

3、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速

1) 实验线路图同图5-1。同轴联接校正直流电机MG作为线绕式异步电动机M的负载，MG的实验电路参考图5-2左接线。电路接好后，将M的转子附加电阻调至最大。

2) 合上电源开关，电机空载起动， 保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转子附加电阻调至零。

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电机定子绕组Y形接法

UA15Ω5Ω2Ω 15Ω5Ω2ΩV V 图5-1 线绕式异步电机转子绕组串电阻调速

15Ω5Ω2ΩW

+R1If1+励磁电源220V－A1Rf1励磁绕组IfA3Rf2并励绕组C1串励绕组　S1C2V2A2V1220V－电枢电源ILA4S R2图5-2直流复励发电机接线图

3) 调节校正电机的励磁电流If为校正值(100mA或50mA)，再调节直流发电机负载电流，使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩T2不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻分别为0Ω、2Ω、5Ω、15Ω)， 测相应的转速记录于表5-1中。 表 5-1 U=220V If= mA T2= N·m

rst(Ω) n(r/min) 0 2 5 15 五、实验报告

1、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。

六、思考题

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1、起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？

2、起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？

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实验六 三相鼠笼异步电动机的工作特性

一、实验目的

1、掌握三相异步电动机的空载、堵转试验的方法。 2、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。

二、预习要点

1、异步电动机的工作特性指哪些特性？

2、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？ 3、工作特性和参数的测定方法。

三、实验项目

1、测量定子绕组的冷态电阻。 2、空载实验。 3、短路实验。 四、实验方法

1、实验设备

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

2、屏上挂件排列顺序

D33、D32、D34-3、D31、D42、D51 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DJ16。 3、测量定子绕组的冷态直流电阻。

将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁心的温度。当所测温

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型 号 DD03 DJ23 DJ16 D33 D32 D34-3 D31 D42 D51 名 称 导轨、测速发电机及转速表 校正过的直流电机 三相鼠笼异步电动机 交流电压表 交流电流表 单三相智能功率、功率因数表 直流电压、毫安、安培表 三相可调电阻器 波形测试及开关板 数 量 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 度与冷却介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。

测量线路图为图6-1。直流电源用主控屏上电枢电源先调到50V。开关S1、S2选用D51挂箱，R用D42挂箱上1800Ω可调电阻。

0-250V可调直流电枢电源

++A-RS2S1V电机定子一相绕组- 图6-1 三相交流绕组电阻测定

量程的选择：测量时通过的测量电流应小于额定电流的20%，约为50毫安，因而直流电流表的量程用200mA档。三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为50Ω， 因而当流过的电流为50毫安时二端电压约为2.5伏，所以直流电压表量程用20V档。 按图6-1接线。把R调至最大位置，合上开关S1，调节直流电源及R阻值使试验电流不超过电机额定电流的20%，以防因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电流值，再接通开关S2读取电压值。读完后，先打开开关S2，再打开开关S1。

调节R使A表分别为50mA，40mA，30mA测取三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻值，记录于表6-1中。

表6-1 室温 ℃ I（mA） U（V） R（Ω） 注意事项

<1> 在测量时，电动机的转子须静止不动。 <2> 测量通电时间不应超过1分钟。 4、空载实验

1) 按图6-2接线。电机绕组为Δ接法(UN=220V)，直接与测速发电机同轴联接，负载电机DJ23不接。

2) 把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，

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绕 组 Ⅰ 绕 组 Ⅱ 绕 组 Ⅲ 观察电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求( 如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源)。

3) 保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。 VW*W*AVVVA*U*WAAIFRf+ 220V励磁电源MGIfMAVRL-

图6-2 三相鼠笼式异步电动机试验接线图

4) 调节电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。

5) 在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据7～9 组记录于表6-2中。

表6-2 序 号 UAB U0L（V） UBC UCA U0L IA I0L（A） IB IC I0L PⅠ P0（W） P P0 cosφ0 5、短路实验

1) 测量接线图同图6-3。用制动工具把三相电机堵住。制动工具可用DD05上的圆盘固定在电机轴上，螺杆装在圆盘上。

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2) 调压器退至零，合上交流电源， 调节调压器使之逐渐升压至短路电 流到1.2倍额定电流，再逐渐降压至0.3倍额定电流为止。 3) 在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。 表 6-3 序 UKL（V） IA IKL（A） IB IC IKL PⅠ PK（W） PⅡ PK cosφK 号 UAB UBC UCA UKL 4) 共取数据5～6组记录于表6-3中。

五、实验报告

1、计算基准工作温度时的相电阻

由实验直接测得每相电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室 温。按下式换算到基准工作温度时的定子绕组相电阻：

r1refr1C235ref235C 式中 ｒ1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω； ｒ1c ——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω； θ θ

ref c

——基准工作温度 ，对于E级绝缘为75℃；

——实际冷态时定子绕组的温度，℃；

2、作空载特性曲线：I0L、P0、cosφ0=f(U0L) 3、作短路特性曲线：IKL、PK=f(UKL)

4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。 (1) 由短路实验数据求短路参数

ZKUKIK3UKLIKL31

短路阻抗：

短路电阻：

22 短路电抗： X K  Z KrKrKPK3IK2PKIKL2

UKUKL , IK式中 3 ，PK——电动机堵转时的相电压，相电流，三相短路功率（Δ接法）。

转子电阻的折合值：

'rKr1C r 2≈

IKL 式中r1C是没有折合到75℃时实际值。 定、转子漏抗：

1 X

XK'X≈ 2 ≈ 2

(2) 由空载试验数据求激磁回路参数

空载阻抗 Z 0 

空载电阻

空载电抗 X0

式中 U 0  U 0L ,   I 0L ，P0——电动机空载时的相电压、相电流、三相空载功率（ΔI0接法）。

3Z0r022U0I0P03I023U0LI0LP0I0L2r0 激磁电抗 X mX0X1

rmPFePFe2 2 激磁电阻 3 I0I0L

式中PFe为额定电压时的铁耗，由图6-4确定。

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P0'P0f(U0)PFe'2KPmecOU2NU02

图6-4 电机中铁耗和机械耗

六、思考题

1、由空载、短路实验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？

2、从短路实验数据我们可以得出哪些结论？

3、由直接负载法测得的电机效率和用损耗分析法求得的电机效率各有哪些因素会引起误差？

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