1、 電機與電力拖動實驗一 三相變壓器聯結組的測定實驗二 三相異步電動機機械特性測定實驗三 三相異步電動機的起動實驗四 三相異步電動機的正反轉實驗五 三相異步電動機的能耗制動實驗六 三相異步電動機的調速實驗七 直流電機實驗注意：實驗報告冊封皮寫作規范院系：物理與材料科學學院課程名稱：電機與電力拖動任課教師：張曉培班級：自動本101或自動本102學號:姓名：實驗一 三相變壓器聯結組的測定實驗目的： 1.理解三相變壓器聯結組別的種類；2.掌握變壓器聯結組的測定方法。實驗設備及器件： 計算機，一臺（MATLAB）。實驗內容： 建立仿真模型； 參數的設置； 觀察圖形。實驗要求： 能夠正確使用Simulin

2、k，搭建變壓器聯結組別的仿真模型。實驗原理：變壓器采用不同的聯結組別，影響一次側和二次側電壓間的相位關系和幅值關系。本實驗使用信號匯總(Mux)模塊將不同波形顯示在一個示波器窗口。通過將變壓器的一次側和二次側波形電壓波形顯示在同一個窗口，可以很好地比較一次側和二次側的電壓相位和幅值之間的關系。下圖是Yd11聯結組別仿真模型。實驗步驟: 1. 在MATLAB下進入simulink窗口。 2.調出各模塊：主要模塊有三相12端子的線性變壓器模塊、三相電壓源模塊、增益模塊，并連接。各模塊參數設置如下：(1)三相變壓器模塊（1） 三相電壓源模塊（2） 增益模塊仿真參數設置 設定仿真時間0.1s實驗二 三

3、相異步電動機機械特性測定實驗目的： 1.理解三相異步電動機的機械特性；2.掌握三相異步電動機機械特性的測定方法。實驗設備及器件： 計算機，一臺（MATLAB）。實驗內容： 編寫M文件； 通過圖形驗證機械特性。實驗要求：能夠正確使用MATLAB，并繪制出對應的機械特性曲線。仿真例題：一臺4極三相異步電動機，額定電壓 (形聯結)，額定頻率額定轉速，其他參數為編制M文件程序，畫出降低定子電壓和改變電阻的人為機械特性。參考程序如下:clear; %清除工作空間的變量m1=3; %已知定子電源相數U1=220*sqrt(3); %已知定子電源電壓R1=0.055; %已知定子繞組電阻R2=0.04; %

4、已知轉子繞組電阻P=2; %已知極對數f=50; %已知電源頻率omega=2*pi*f/P; %計算同步轉速X1=0.265; %已知定子繞組阻抗X2=0.565; %已知轉子繞組阻抗s=0.005:0.005:1; %設定轉差率變化范圍0-1間隔0.005Te=(m1*P*U12*R2)./s./(omega.*(R1+R2./s).2.+(X1+X2)2); %計算電磁轉矩%繪制改變定子電壓時的人為機械特性曲線figure(1) %打開1號圖形窗口plot(s,Te,'k-'); %繪制電磁轉矩曲線xlabel('轉差率s'); %橫坐標標準轉差率ylab

5、el('電磁轉矩Te/(N.m)'); %縱坐標標注電磁轉矩str_x=0.02; %標注字符的橫坐標text(str_x,max(Te)+100,strcat('U1=',num2str(int16(U1),'V'),'color','black'); %標注基本曲線的電壓值title('改變定子電壓時的人為機械特性'); %hold on;for coef=0.75:-0.25:0.25 U1p=U1*coef; %降低電壓coef*U1 Te1=(m1*P*U1p2*R2)./s./(omeg

6、a.*(R1+R2./s).2.+(X1+X2)2);%計算電磁轉矩 plot(s,Te1,'k-'); %繪制電磁轉矩曲線 str=strcat('U1=',num2str(int16(U1p),'V');%創建標注字符串 str_y=max(Te1)+100;%標注字符串的縱坐標值 text(str_x,str_y,str,'Color','black');%標注各個曲線的電壓值end%繪制改變轉子電阻時的人為機械特性曲線figure(2)%打開2號圖形窗口plot(s,Te,'k-'); %繪

7、制電磁轉矩曲線xlabel('轉差率s');%橫坐標標準轉差率ylabel('電磁轉矩Te/(N.m)');%縱坐標標注電磁轉矩str_x=0.75;%標注字符串的橫坐標str_y=Te(length(Te);%標注字符串的縱坐標text(str_x,str_y,strcat('R2=',num2str(R2),'Omega'),'Color','black'); %繪制電磁轉矩曲線title('改變轉子電阻時的人為機械特性');hold on;for coef=3:3:12 R2p

8、=R2*coef; %改變轉子電阻 Te1=(m1*P*U12*R2p)./s./(omega.*(R1+R2p./s).2.+(X1+X2)2);%計算電磁轉矩 plot(s,Te1,'k-'); %繪制電磁轉矩曲線 str=strcat('R2=',num2str(R2p),'Omega');%創建字符串 str_y=Te1(length(Te1);%標注字符串的縱坐標 text(str_x,str_y,str,'Color','black');%標注各個曲線的電阻值end實驗三 三相鼠籠式異步電動機Y降壓起動

9、控制一、實驗目的 1. 進一步提高按圖接線的能力。2. 了解時間繼電器的結構、使用方法、延時時間的調整及在控制系統中的應用。3. 熟悉異步電動機Y降壓起動控制的運行情況和操作方法。二、原理說明1. 按時間原則控制電路的特點是各個動作之間有一定的時間間隔，使用的元件主要是時間繼電器。時間繼電器是一種延時動作的繼電器，它從接受信號（如線圈帶電）到執行動作（如觸點動作）具有一定的時間間隔。此時間間隔可按需要預先整定，以協調和控制生產機械的各種動作。時間繼電器的種類通常有電磁式、電動式、空氣式和電子式等。其基本功能可分為兩類，即通電延時式和斷電延時式，有的還帶有瞬時動作式的觸頭。 時間繼電器的延時時間

10、通常可在0.4s80s范圍內調節。 2、按時間原則控制鼠龍式電動機Y降壓自動換接起動的控制線路如圖3-1所示。 圖3-1 從主回路看，當接觸器KM1、KM2主觸頭閉合，KM3主觸頭斷開時，電動機三相定子繞組作Y連接；而當接觸器KM1和KM3主觸頭閉合，KM2主觸頭斷開時，電動機三相定子繞組作連接。因此，所設計的控制線路若能先使KM1和KM2得電閉合，后經一定時間的延時，使KM2失電斷開，而后使KM3得電閉合，則電動機就能實現降壓起動后自動轉換到正常工作運轉。圖31-1的控制線路能滿足上述要求。該線路具有以下特點: (1) 接觸器KM3與KM2通過動斷觸頭KM3(5-7)與KM2(5-11)實現

11、電氣互鎖，保證KM3與KM2不會同時得電，以防止三相電源的短路事故發生。 (2) 依靠時間繼電器KT延時動合觸頭(11-13)的延時閉合作用，保證在按下SB1后，使KM2先得電，并依靠KT(7-9)先斷，KT(11-13)后合的動作次序，保證KM2先斷，而后再自動接通KM3，也避免了換接時電源可能發生的短路事故。 (3) 本線路正常運行（接）時，接觸器KM2及時間繼電器KT均處斷電狀態。 (4) 由于實驗裝置提供的三相鼠籠式電動機每相繞組額定電壓為220V，而Y/換接起動的使用條件是正常運行時電機必須作接，故實驗時，應將自耦調壓器輸出端(U、V、W)電壓調至220V。三、實驗設備序號名 稱型號

12、與規格數量備注1三相交流電源 220V12三相鼠籠式異步電動機DJ2413交流接觸器 JZC4-402D61-24時間繼電器 ST3PA-B1D61-25按 鈕 1D61-26熱繼電器 D9305d1D61-27萬用電表 1自備8切換開關三刀雙擲1D62-2四、實驗內容 1. 時間繼電器控制Y自動降壓起動線路 搖開D61-2掛箱的面板，觀察空氣阻尼式時間繼電器的結構，認清其電磁線圈和延時動合、動斷觸頭的接線端子。用手推動時間繼電器銜鐵模擬繼電器通電吸合動作，用萬用電表檔測量觸頭的通與斷，以此來大致判定觸頭延時動作的時間。通過調節進氣孔螺釘，即可整定所需的延時時間。 實驗線路電源端接自耦調壓器輸

13、出端(U、V、W), 供電線電壓為220V。 (1) 按圖3-1線路進行接線，先接主回路后接控制回路。要求按圖示的節點編號從左到右、從上到下，逐行連接。 (2) 在不通電的情況下，用萬用電表檔檢查線路連接是否正確，特別注意KM2與KM3兩個互鎖觸頭KM3(5-7)與KM2(5-11)是否正確接入。經指導教師檢查后，方可通電。 (3) 開啟控制屏電源總開關，按控制屏啟動按鈕，接通220V三相交流電源。 (4) 按起動按鈕SB1，觀察電動機的整個起動過程及各繼電器的動作情況，記錄Y換接所需時間。 (5) 按停止按鈕SB2，觀察電機及各繼電器的動作情況。 (6) 調整時間繼電器的整定時間，觀察接觸器

14、KM2、KM3的動作時間是否相應地改變。 (7) 實驗完畢，按控制屏停止按鈕，切斷實驗線路電源。 2. 接觸器控制Y-降壓起動線路 按圖3-2線路接線，經指導教師檢查后，方可進行通電操作。 圖3-2 (1) 按控制屏啟動按鈕，接通220V三相交流電源。 (2) 按下按鈕SB2，電動機作Y接法起動，注意觀察起動時，電流表最大讀數IY起動 =_A。 (3) 稍后，待電動機轉速接近正常轉速時，按下按鈕SB2，使電動機為接法正常運行。 (4) 按停止按鈕SB3，電動機斷電停止運行。 (5) 先按按鈕SB2，再按銨鈕SB1，觀察電動機在接法直接起動時的電流表最大讀數I起動 =_A。(6) 實驗完畢，將三

15、相自耦調壓器調回零位，按控制屏停止按鈕，切斷實驗線路電源。3、手動控制Y降壓起動控制線路。按圖3-3線路接線。（1）開關Q2合向上方、使電動機為接法。(2) 按控制屏啟動按鈕，接通220V三相交流電源，觀察電動機在接法直接起動時，電流表最大讀數I起動 =_A。(3) 按控制屏停止按鈕，切斷三相交流電源，待電動機停穩后，開關Q2合向下方，使電動機為Y接法。(4）按控制屏啟動按鈕，接通220V三相交流電源，觀察電動機在Y接法直接起動時，電流表最大讀數IY起動 =_A。(5) 按控制屏停止按鈕，切斷三相交流電源，待電動機停穩后，操作開關Q2，使電動機作 圖31-3Y降壓啟動。 a. 先將Q2合向下方

16、，使電動機Y接，按控制屏啟動按鈕，記錄電流表最大讀數，IY起動 =_A。 b. 待電動機接近正常運轉時，將Q2合向上方運行位置，使電動機正常運行。 實驗完畢后，將自耦調壓器調回零位，按控制屏停止按鈕，切斷實驗線路電源。五、實驗注意事項 1. 注意安全，嚴禁帶電操作。 2. 只有在斷電的情況下，方可用萬用電表檔來檢查線路的接線正確與否。六、預習思考題 1. 采用Y降壓起動對鼠籠電動機有何要求。 2. 如果要用一只斷電延時式時間繼電器來設計異步電動機的Y降壓起動控制線路，試問三個接觸器的動作次序應作如何改動，控制回路又應如何設計？ 3. 控制回路中的一對互鎖觸頭有何作用？若取消這對觸頭對Y降壓換接

17、起動有何影響，可能會出現什么后果？ 4. 降壓起動的自動控制線路與手動控制線路相比較，有哪些優點？實驗四 三相鼠籠式異步電動機正反轉控制一、實驗目的 1. 通過對三相鼠籠式異步電動機正反轉控制線路的安裝接線， 掌握由電氣原理圖接成實際操作電路的方法。 2. 加深對電氣控制系統各種保護、自鎖、互鎖等環節的理解。 3. 學會分析、排除繼電-接觸控制線路故障的方法。二、原理說明 在鼠籠機正反轉控制線路中，通過相序的更換來改變電動機的旋轉方向。本實驗給出兩種不同的正、反轉控制線路如圖4-1及4-2，具有如下特點： 1. 電氣互鎖 為了避免接觸器KM1（正轉）、KM2（反轉）同時得電吸合造成三相電源短路

18、，在KM1（KM2）線圈支路中串接有KM1（KM2）動斷觸頭，它們保證了線路工作時KM1、KM2不會同時得電（如圖30-1），以達到電氣互鎖目的。2. 電氣和機械雙重互鎖除電氣互鎖外，可再采用復合按鈕SB1與SB2組成的機械互鎖環節（如圖4-2），以求線路工作更加可靠。3. 線路具有短路、過載、失、欠壓保護等功能。三、實驗設備序號名 稱型號與規格數量備注1三相交流電源220V2三相鼠籠式異步電動機DJ2413交流接觸器 JZC4-402D61-24按 鈕 3D61-25熱繼電器D9305d1D61-26交流電壓表0500V17萬用電表1自備 四、實驗內容 認識各電器的結構、圖形符號、接線方法；

19、抄錄電動機及各電器銘牌數據；并用萬用電表檔檢查各電器線圈、觸頭是否完好。 鼠籠機接成接法；實驗線路電源端接三相自耦調壓器輸出端U、V、W，供電線電壓為220V。1. 接觸器聯鎖的正反轉控制線路 按圖4-1接線，經指導教師檢查后，方可進行通電操作。 圖 4-1 (1) 開啟控制屏電源總開關，按啟動按鈕，調節調壓器輸出，使輸出線電壓為220V。 (2) 按正向起動按鈕SB1，觀察并記錄電動機的轉向和接觸器的運行情況。 (3) 按反向起動按鈕SB2，觀察并記錄電動機和接觸器的運行情況。 (4) 按停止按鈕SB3，觀察并記錄電動機的轉向和接觸器的運行情況。 (5) 再按SB2，觀察并記錄電動機的轉向和

20、接觸器的運行情況。 (6) 實驗完畢，按控制屏停止按鈕，切斷三相交流電源。 2、接觸器和按鈕雙重聯鎖的正反轉控制線路 按圖4-2接線，經指導教師檢查后，方可進行通電操作。(1) 按控制屏啟動按鈕，接通220V三相交流電源。(2) 按正向起動按鈕SB1，電動機正向起動，觀察電動機的轉向及接觸器的動作情況。按停止按鈕SB3，使電動機停轉。 (3) 按反向起動按鈕SB2，電動機反向起動，觀察電動機的轉向及接觸器的動作情況。按停止按鈕SB3，使電動機停轉。 (4) 按正向(或反向)起動按鈕，電動機起動后，再去按反向(或正向)起動按鈕，觀察有何情況發生？ (5) 電動機停穩后，同時按正、反向兩只起動按鈕

21、，觀察有何情況發生？ (6) 失壓與欠壓保護 a、按起動按鈕SB1(或SB2)電動機起動后，按控制屏停止按鈕，斷開實驗線路三相電源，模擬電動機失壓(或零壓)狀態，觀察電動機與接觸器的動作情況，隨后，再按控制屏 圖4-2 上啟動按鈕，接通三相電源，但不按SB1(或SB2)，觀察電動機能否自行起動？ b、重新起動電動機后，逐漸減小三相自耦調壓器的輸出電壓，直至接觸器釋放，觀察電動機是否自行停轉。 (7) 過載保護 打開熱繼電器的后蓋，當電動機起動后，人為地撥動雙金屬片模擬電動機過載情況，觀察電機、電器動作情況。 注意：此項內容，較難操作且危險，有條件可由指導教師作示范操作。 實驗完畢，將自耦調壓器

22、調回零位，按控制屏停止按鈕，切斷實驗線路電源。四、故障分析 1、接通電源后，按起動按鈕(SB1或SB2)，接觸器吸合，但電動機不轉且發出“嗡嗡”聲響；或者雖能起動，但轉速很慢。這種故障大多是主回路一相斷線或電源缺相。 2、接通電源后，按起動按鈕(SB1或SB2), 若接觸器通斷頻繁，且發出連續的劈啪聲或吸合不牢，發出顫動聲，此類故障原因可能是： (1) 線路接錯，將接觸器線圈與自身的動斷觸頭串在一條回路上了。(2) 自鎖觸頭接觸不良，時通時斷。(3) 接觸器鐵心上的短路環脫落或斷裂。(4) 電源電壓過低或與接觸器線圈電壓等級不匹配。五、預習思考題 1、在電動機正、反轉控制線路中，為什么必須保證

23、兩個接觸器不能同時工作？采用哪些措施可解決此問題，這些方法有何利弊，最佳方案是什么？ 2、在控制線路中,短路、過載、失、欠壓保護等功能是如何實現的? 在實際運行過程中,這幾種保護有何意義?實驗五 三相鼠籠式異步電動機的能耗制動控制一、實驗目的 1通過實驗進一步理解三相鼠籠式異步電動機能耗制動原理。 2增強實際連接控制電路的能力和操作能力。二、原理說明 1三相鼠籠電動機實現能耗制動的方法是：在三相定子繞組斷開三相交流電源后，在兩相定子繞組中通入直流電，以建立一個恒定的磁場，轉子的慣性轉動切割這個恒定磁場而感應電流，此電流與恒定磁場作用，產生制動轉矩使電動機迅速停車。 2在自動控制系統中，通常采用時間繼電器，按時間原則進行制動過程的控制。可根據所需的制動停車時間來調整時間繼電器的時延，以使電動機剛一制動停車，就使接觸器釋放，切斷直流電源。3. 能耗制動過程的強弱與進程，與通入直流電流大小和電動機轉速有關，在同樣的轉速下，電流越大，制動作用就越強烈，一般直流電流取為空載電流的35倍為宜。三、實驗設備序號名 稱型號