1、電機及拖動基礎實驗報告學院： 班級： 姓名： 學號： 成績： 2015年 1月實驗一 直流他勵電動機機械特性一實驗目的了解直流電動機的各種運轉狀態時的機械特性二預習要點1改變他勵直流電動機械特性有哪些方法？2他勵直流電動機在什么情況下，從電動機運行狀態進入回饋制動狀態？他勵直流電動機回饋制動時，能量傳遞關系，電動勢平衡方程式及機械特性又是什么情況？3他勵直流電動機反接制動時，能量傳遞關系，電動勢平衡方程式及機械特性。三實驗項目1直流他勵電動機機械特性。2回饋制動特性3. 自由停車及能耗制動。4反接制動。四實驗設備及儀器1NMEL系列電機系統教學實驗臺主控制屏。2電機導軌及轉速表（MMEL-13

2、）3三相可調電阻900（NMEL-03）4三相可調電阻90（NMEL-04）5波形測試及開關板（NMEL-05B）6、直流電壓、電流、毫安表（NMEL-06）7電機起動箱（NMEL-09）五實驗方法及步驟1直流他勵電動機機械特性及回饋制動特性接線圖如圖1-1圖中直流電壓表V1為220V可調直流穩壓電源（電樞電源）自帶，V2為MEL-06上直流電壓表，量程為300V；直流電流表mA1、A1分別為直流勵磁及220V可調直流穩壓電源自帶毫安表、安培表；mA2、A2分別選用量程為200mA、5A的毫安表、安培表（NMEL-06）R1選用1800歐姆電阻（NMEL-03兩只900電阻相串聯）R2選用18

3、0歐姆電阻（NMEL-04中兩90歐姆電阻相串聯）R3選用3000磁場調節電阻（NMEL-09）R4選用2250電阻（用NMEL-03中兩只900電阻相并聯再加上兩只900電阻相串聯）開關S1、S2選用NMEL-05中的雙刀雙擲開關。M為直流他勵電動機M03，請抄寫電機銘牌上的參數并填入下表中：表1-1UNINnNPNUfIf220V1.1A1600r/min185WG為直流發電機M12，請抄寫電機銘牌上的參數并填入下表中：表1-2UNINnNPNUfIf220V0.55A1500r/mi80W圖1-1直流他勵電動機機械特性實驗線路圖按圖1-1接線，在開啟電源前，檢查開關、電阻的設置；（1）開

4、關S1合向“1”端，S2合向“2”端。（2）電阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。（3）直流勵磁電源船形開關和220V可調直流穩壓電源船形開關須在斷開位置。實驗步驟。a按次序先按下綠色“閉合”電源開關、再合勵磁電源船型開關和220V電源船形開關，使直流電動機M起動運轉，調節直流可調電源，使V1讀數為UN=220伏，調節R2阻值至零。b調直流電動機的額定點（此時電動機運行在額定狀態下，電樞電壓，電樞電流，電機轉速都為額定值）調額定點時，先增大直流電動機的勵磁電阻R1，使轉速為額定值，再減小發電機負載電阻R4、R3（先調節R4，再調節R3），使電樞電流增加，隨著電流的增加，轉速會下降，要

5、同時增大直流電動機的勵磁電阻R1，使轉速保持在額定值，最后調到額定點。記錄此時的Ia 、n、IfN值填入下表中。c測取M在額定負載至空載范圍的n、Ia保持電動機的U=UN=220V，If=IfN不變，增大R3、R4阻值，記錄n、Ia，直到R3、R4增大到最大值（空載狀態）為止，此過程中記錄數據填入下表中。表1-3 UN=220伏 IfN= 0.08 AIa（A）1.101.000.900.800.700.600.500.400.300.21n（r/min）1600161316261631164416591673169017081723d折掉開關S2的短接線，調節R3，使發電機G的空載電壓為22

6、0伏，并且極性與電動機電樞電壓相同。e保持電樞電壓 U=UN=220V，If=IfN，把開關S2合向“1”端，此時開始記錄數據，把R4值減小，R4值減小到零后，再調節R3阻值使阻值逐漸增加，電動機M的轉速升高，當A1表的電流值為0時，此時電動機轉速為理想空載轉速，繼續增加R3阻值，則電動機進入第二象限回饋制動狀態運行，R3阻值增加到最大時停止，此過程中記錄數據填入下表中。表1-4 UN=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）176517671769177317751777178

7、0178217851787記錄完數據后調節直流可調電源的電位器，使V1讀數為UN=0伏， R2阻值調至180。2自由停車及能耗制動斷電按圖1-2接線，S1 的“2”端先空著不接線。R1為450歐，R2為180歐。接好線后，把S1合向“1”端，R2置最大值。a按次序先按下綠色“閉合”電源開關、再合勵磁電源船型開關和220V電源船形開關，使直流電動機M起動運轉，調節直流可調電源，使V1讀數為UN=220伏，調節R2阻值至零。b電動機穩定運行后，把S1合向“2”端，同時按下秒表記錄自由停車時間。c斷電，S1 的“2”端按圖1-2接線，R3為900歐。接好線后，把S1合向“1”端， R2置最大值。按次

8、序先按下綠色“閉合”電源開關、再合勵磁電源船型開關和220V電源船形開關，使直流電動機M起動運轉，調節直流可調電源，使V1讀數為UN=220伏，調節R2阻值至零。d電動機穩定運行后，把S1合向“2”端，同時按下秒表記錄R3為900能耗制動停車時間。e斷電，R3阻值改為1800歐。接好線后，把S1合向“1”端， R2置最大值，R3置1800。按次序先按下綠色“閉合”電源開關、再合勵磁電源船型開關和220V電源船形開關，使直流電動機M起動運轉，調節直流可調電源，使V1讀數為UN=220伏，調節R2阻值至零。f電動機穩定運行后，把S1合向“2”端，同時按下秒表記錄R3為1800能耗制動停車時間。記錄

9、完數據后調節直流可調電源的電位器，使V1讀數為UN=0伏， R2阻值調至180。圖1-2 自由停車及能耗制動接線圖表1-3自由停車及能耗制動停車時間自由停車3.2s3.2s3.1sR3=9001.7s1.9s1.8sR3=18002.2s2.2s2.2s3反接制動。實驗步驟：a斷電按圖1-3接線。把S1合向“1”端， R1為450歐，R2為180歐。R3為900歐在未上電前， R2 ， R3置最大值。b按次序先按下綠色“閉合”電源開關、再合勵磁電源船型開關和220V電源船形開關，使直流電動機M起動運轉，調節直流可調電源，使V1讀數為UN=220伏，調節R2阻值至零。c電動機穩定運行后，把S1合

10、向“2”端，同時按下秒表記錄R3為900反接制動停車時間。并觀察電流表電流極性的變化。d斷電，R3阻值改為1800歐。按次序先按下綠色“閉合”電源開關、再合勵磁電源船型開關和220V電源船形開關，使直流電動機M起動運轉，調節直流可調電源，使V1讀數為UN=220伏，調節R2阻值至零。e電動機穩定運行后，把S1合向“2”端，同時按下秒表記錄R3為1800反接制動停車時間。并觀察電流表電流極性的變化。表1-4反接制動停車時間R3=9000.9s0.8s0.9sR3=18001.3s1.4s1.4s 圖1-3 反接制動接線圖六實驗注意事項請根據電機參數正確選用測量儀表的量程；七實驗報告根據實驗數據繪

11、出電動機機械特性曲線及回饋制動特性曲線。（1）電動機的機械特性曲線 （2）電動機的回饋制動特性曲線八思考題1.回饋制動實驗中,如何判別電動機運行在理想空載點?答：轉子繞組內電流為零時,電動機運行在理想空載。2.直流電動機從第一象限運行到第二象限轉子旋轉方向不變,試問電磁轉矩的方向是否也不變? 為什么?答：電磁轉矩的方向改變。轉速n沒有改變方向，但是從第一象限到第二象限，T的符號改變，由公式 T=CTIa<0，Ia<0，所以電磁轉矩方向改變。3.能耗制動電阻的大小對制動時間有何影響，為什么？答：制動電阻越大，制動時間越長。由公式P=Ea2/(Ra+RH)可知，能耗電阻RH 越大，功率

12、就越小，從而能耗制動的時間就越長。4.反接制動電阻的大小對制動時間有何影響，為什么？在反接制動過程中電樞電流的極性應如何變化？答：由實驗數據可知，反接制動電阻越大，制動時間越長，由公式P=Ea2/(Ra+RH)可知，能耗電阻RH 越大，功率就越小，從而能耗制動的時間就越長。在反接制動過程中，電樞電流Ia=(-UN-Ea)/(Ra+RH)，所以電流與正常工作時方向相反。實驗二 異步電機的T-S曲線測繪一實驗目的用本電機教學實驗臺的測功機轉速閉環功能測繪各種異步電機的轉矩轉差曲線，并加以比較。二預習要點1復習電機T-S特性曲線。2T-S特性的測試方法。三實驗項目鼠籠式異步電機的T-S曲線測繪測。四

13、實驗原理異步電機的機械特性的圖2-1所示。在某一轉差率Sm時，轉矩有一最大值Tm，稱為異步電機的最大轉矩，Sm稱為臨界轉差率。Tm是異步電動機可能產生的最大轉矩。如果負載轉矩TzTm，電動機將承擔不了而停轉。起動轉矩Tst是異步電動機接至電源開始起動時的電磁轉矩，此時S=1（n=0）。對于繞線式轉子異步電動機，轉子繞組串聯附加電阻，便能改變Tst，從而可改變起動特性。異步電動機的機械特性可視為兩部分組成，即當負載功率轉矩TzTN時，機械特性近似為直線，稱為機械特性的直線部分，又可稱為工作部分，因電動機不論帶何種負載均能穩定運行；當SSm時，機械特性為一曲線，稱為機械特性的曲線部分，對恒轉矩負載

14、或恒功率負載而言，因為電動機這一特性段與這類負載轉矩特性的配合，使電機不能穩定運行，而對于通風機負載，則在這一特性段上卻能穩定工作。在本實驗系統中，通過對電機的轉速進行檢測，動態調節施加于電機的轉矩，產生隨著電機轉速的下降，轉矩隨之下降的負載，使電機穩定地運行了機械特性的曲線部分。通過讀取不同轉速下的轉矩，可描繪出不同電機的T-S曲線。五實驗設備1MEL系列電機系統教學實驗臺主控制屏。2電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（MMEL-13）。3交流表電機起動箱（MMEL-001A）。4三相鼠籠式異步電動機M04。六實驗方法1鼠籠式異步電機的T-S曲線測繪被試電機為三相鼠籠式異步電動機M04，Y接法。

15、G為渦流測功機，與M04電機同軸安裝。按圖2-2接線，其中電壓表采用指針式或數字式均可，量程選用300V檔，電流表采用數字式，可選0.75A量程檔。起動電機前，將三相調壓器旋鈕逆時針調到底，并將MEL-13中“轉矩控制”和“轉速控制”選擇開關扳向“轉速控制”，并將“轉速設定”調節旋鈕順時針調到底。“突加負載”和“突減負載”選擇開關扳向“突加負載”。實驗步驟：（1）按下綠色“閉合”按鈕開關，調節交流電源輸出調節旋鈕，使電壓輸出為220V，起動交流電機。觀察電機的旋轉方向，是之符合要求。（2）逆時針緩慢調節“轉速設定”電位器經過一段時間的延時后，M04電機的負載將隨之增加，其轉速下降，繼續調節該電

16、位器旋鈕電機由空載逐漸下降到200轉/分左右（注意：轉速低于200轉/分時，有可能造成電機轉速不穩定。）（3）在空載轉速至200轉/分范圍內，測取8-9組數據，其中在最大轉矩附近多測幾點，填入表2-1。 表2-1UN=220VY接法序 號123456789101112轉速（r/min）14751351123411241035960895813758574386209轉矩（n.M）0.000.300.420.460.470.460.450.440.430.390.360.33（4）當電機轉速下降到200轉/分時，順時針回調“轉速設定”旋鈕，轉速開始上升，直到升到空載轉速為止，在這范圍內，讀出8-

17、9組異步電機的轉矩T，轉速n，填入表2-2。表2-2UN=220VY接法序 號123456789101112轉速（r/min）20042062571379386794610421132122513491482轉矩（n.M）0.330.360.400.420.430.450.460.460.450.420.300.01七實驗報告1在方格紙上，逐點繪出各種電機的轉矩、轉速，并進行擬合，作出被試電機的T-S曲線。2對這些電機的特性作一比較。答：電機的升速和降速特性曲線并不完全重合。八思考題電機的降速特性和升速特性曲線不重合的原因何在？答：由于電機的轉動是轉子和定子間的磁耦合來完成的，而磁場有磁滯效應

18、，就是磁場的變化上升軌跡和下降軌跡并不重合，所以電機的升、降速曲線也是不重合的。實驗三 三相異步電動機的起動與調速一實驗目的通過實驗掌握異步電動機的起動和調速的方法。二預習要點1復習異步電動機有哪些起動方法和起動技術指標。2復習異步電動機的調速方法。三實驗項目1異步電動機的直接起動。2異步電動機星形三角形（Y-）換接起動。3自耦變壓器起動。四實驗設備及儀器1NMCEL系列電機系統教學實驗臺主控制屏（含交流電壓表）。2電機導軌及測功機、轉矩轉速測量（MMEL-13）。3 鼠籠式異步電動機（M04）。五實驗方法1三相籠型異步電動機直接起動試驗。按圖3-1接線，電機繞組為接法。起動前，把轉矩轉速測量

19、實驗箱（MMEL-13）中“轉矩設定”電位器旋鈕逆時針調到底，“轉速控制”、“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，檢查電機導軌和MEL-13的連接是否良好。儀表的選擇：交流電壓表為數字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。a把三相交流電源調節旋鈕逆時針調到底，合上綠色“閉合”按鈕開關。調節調壓器，使輸出電壓達電機額定電壓220伏，使電機起動旋轉。（電機起動后，觀察MMEL-13中的轉速表，如出現電機轉向不符合要求，則須切斷電源，調整次序，再重新起動電機。）b斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉后，接通三相交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。c斷開三相交流電源，將調壓器退到零位。

20、用起子插入測功機堵特孔中，將測功機定轉子堵住。d合上三相交流電源，調節調壓器，觀察電流表，使電機電流達23倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK、轉矩值TK，填入表中，注意試驗時，通電時間不應超過10秒，以免繞組過熱。對應于額定電壓的起動轉矩TST和起動電流I比按下式計算：式中Ik：起動試驗時的電流值，A； TK：起動試驗時的轉矩值，N.m；式中UK：起動試驗時的電壓值，V； UN：電機額定電壓，V；測 量 值計 算 值UK（V）IK（A）TK（N.m）Tst(N.m)Ist(A)130.21.2030.381.0852.033 2星形三角形（Y-）起動按圖3-2接線，電壓表、電流表的選擇同前

21、，開關S選用MMEL-05B。a起動前，把三相調壓器退到零位，三刀雙擲開關合向右邊（Y）接法。合上電源開關，逐漸調節調壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓UN=220V，斷開電源開關，待電機停轉。b待電機完全停轉后，合上電源開關，觀察起動瞬間的電流，然后把S合向左邊（接法），電機進入正常運行，整個起動過程結束，觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。3自耦變壓器降壓起動按圖3-1接線。電機繞組為 接法。a先把調壓器退到零位，合上電源開關，調節調壓器旋鈕，使輸出電壓達110伏，斷開電源開關，待電機停轉。b待電機完全停轉后，再合上電源開關，使電機就自耦變壓器，降壓起動，觀察電流表的瞬間讀數值，經一定時間后，調節調壓器使輸出電機達電機額定電壓UN=220伏，整個起動過程結束。4異步電動機改變定子電壓調速按圖3-1接線。電機繞組為 接法。MMEL-13中的“轉速控制”和“轉矩控制”選擇開關扳向“轉矩控制”，“轉矩設定”旋鈕逆時針到底。“突加負載”和“突減負載”選擇開關扳向“突加負載”a合上交流電源，調節調壓器使之逐漸升壓至額定電壓，并在試驗中保持此額定電壓不變。b調節MMEL-13測功機“轉矩設定”旋鈕使之加載，使異步電動機的定子電流逐漸上升，直至電流上升到異步電機的額定電流。c. 調節調壓器使定子電壓從2