实验三异步电动机参数测定
一、实验目的：
1. 掌握异步电动机空载、短路实验方法。
2. 用实验求取异步电动机的参数，画等值电路图。
二、实验内容
1. 做异步电动机空载实验
2. 做短路特性实验
三、实验线路
四、实验步骤
1. 空载实验
⑴按线路图接线。将机械抱闸装置松开，确保转轴可以转动。
⑵将调压器调到输出为零位置后，闭合电源开关，逐渐升高电压，起动异步机，电机起动结束后，切除起动电阻。
⑶调电压到U N，然后逐渐降低电压做5~8个点，下调电压到转差率明显增大，
定子电流开始回升(电压约100V)为止，每点测取电压、电流和功率，记录下
来，注意测取U=U
N =380V这一点的数据，并在U
N
点附近多测几点。
2. 短路特性实验：
将异步电动机轴上的抱闸装置拧紧，堵住电机转子（注意一定要堵稳）。
在调压器输出为零时合开关K，眼睛密切注意电流表。逐渐加大电压，直至I k = I N，然后再逐渐减小I k至零，逐步记下U k、I k和P k值。（要记下I k= I N时的各值）。将各点数据记录下来。
3. 作空载和短路特性曲线
4. 计算励磁参数R m、X m和短路参数R1、X1、R2‘、X2‘。
5. 画出“T”型等值电路，标明各阻抗的数值。
五思考题
起动异步机时，观察到的起动电流是如何变化的？为什么？
中图分类号:T M346 文献标志码:A 文章编号:100126848(2009)0620004204 感应电动机参数离线辨识方法实验研究 王高林,商 振,于 泳,徐殿国 (哈尔滨工业大学,哈尔滨 150001) 摘 要:为进一步提高感应电机矢量调速系统的性能,介绍了一种改进的参数离线辨识方案。系统通过自动进行直流实验、单相交流实验和空载实验来辨识感应电机的参数。所提出的改进方案可以有效消除集肤效应和死区效应所产生的辨识误差。对方案进行了详细分析,介绍了具体实现过程;最后将这种参数辨识方法应用到11k W 感应电机矢量控制系统。实验结果验证了方案的有效性。 关键词:参数辨识;离线;感应电动机;集肤效应;死区效应;实验 Research on O ff 2li n e Param eter I den ti f i ca ti on for I nducti on M otor WANG Gao 2lin,SHANG Zhen,Y U Yong,XU D ian 2guo (Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150001,China ) Abstract:Pr oposed an i m p r oved inducti on mot or off 2line para meter identificati on sche me f or vect or con 2tr olled AC mot or drives . The inverter drives aut omatically perf or med the DC test,the single 2phase test, and the no 2l oad test t o calculate all the machine para meters during self 2comm issi oning peri od .The p r o 2 posed sche me can eli m inate the para meter identificati on err or due t o the skin and dead 2ti m e effects . I n 2 tr oduced the scheme p rinci p le and the i m p le ment method in detail .Experi m ental results de monstrated the feasibility of the para meter identificati on method in 11k W vect or contr olled inducti on mot or drive sys 2 te m. Key W ords:Para meter identificati on;Off 2line;I nducti on mot or;Skin effect;Dead 2ti m e effect;Ex 2peri m ent 收稿日期:2008209217 0 引 言 在感应电机矢量控制系统中,电机参数的准确性影响到磁链估计以及控制参数调节等重要环节,因此电机参数辨识对于高性能调速系统具有重要的意义 [1] 。对于高性能感应电机矢量控制型 变频器,产品要求具有参数离线自学习的功能,需要在电机运行之前对参数进行离线辨识。离线辨识获得的电机参数将有助于矢量控制调速系统的正常运行,同时也可以对参数在线辨识的收敛性起参考作用。实际应用中,通常需要辨识的电机等效电路参数包括定、转子电阻和漏感以及互感等参数,目前已经有很多文献对其进行了深入研究 [224] 。本文介绍一种只需要通过检测电流信号 无需其它附加电路的电机参数离线辨识方法。由于逆变器中死区时间、开关管开关延迟时间和管 压降的存在,使得加在绕组电压的参考值与实际值存在一定差别,如不对这些因素进行考虑,将会引起辨识误差,本文采取了有效措施对其进行消除。另外,在单相交流实验过程中,考虑了集肤效应对转子电阻辨识的影响。 1 等效模型 假设感应电机工作在励磁特性的线性区,其数学模型可以用矢量的方式来表示: u s =R s i s +(L m +L σs ) d i s d t +L m d i r d t 0=R r i r +L m d i s d t +(L m +L σr )d i r d t + j p ωr [L m i s +(L m +L σr )i r ](1) 式中,u s 为定子电压矢量;i s 和i r 分别为定、转子电流矢量;R s 和R r 分别为定、转子电阻;L σs 和 L σr 分别为定、转子漏电感;L m 为定转子互感;p 为电机极对数;j 为复数虚部单位。 ? 4?
空气加热器性能测定实验台使用说明书 一、 概述： 空气加热器是暖通空调系统中常用的换热设备。它的类型很多，按其肋片加工方法不同，可分为：串片式、绕片式、轧片式等。按其热媒的种类不同，可分为蒸汽加热器或热水加热器。 本实验的目的是，测定空气加热器的传热系数和空气阻力，以鉴定其热工性能的优劣。 本实验以蒸气加热器传热为具体对象。 其蒸汽加热器为铜管串铝片。其参数为： 换热面积： F = 2.93m 2; 流通截面积：f = 0.08875m 2。 二、 实验原理： 空气加热器的传热系数由下式确定： p t F Q k ??= w/(m 2 ℃) (1) 式中：F ——传热面积，m 2。。 Q ——蒸汽与空气通过间壁交换的热量（W ）。必须注意，蒸汽加热器蒸汽的放热量Q 1等于空气通过蒸汽加热器所得到的热量Q 2。 p t ?—空气与蒸汽间算术平均温差，℃。 p t ?= 2 2 1t t t q +- ℃ (2) 其中:t q —蒸汽的温度, (℃),取决于蒸汽的压力。 21,t t — 加热前、后空气温度，℃。 蒸汽加热器内蒸汽的放热量Q 1按下式计算： Q 1=G E (i ″－ i ′)kw (3) 其中：G Z 蒸汽量，kg/s ; i ″— 入口蒸汽比焓，kJ/kg ; i ′— 出口凝结水比焓，kJ/kg ; - 1 –
空气通过蒸汽加热器所得到的热量Q2，按下列计算。 Q 2 = G k C p (t 2 －t 1 ), kw (4) 其中：G k—被加热的空气量，kg/s; C p —空气定压比热，C p = 1.01 （kJ/kg℃）； 空气通过空气加热器的阻力H，可由测量空气加热器前后的静压差直接得出。 三、实验装置： 空气加热器实验装置如图1、图2所示。它由蒸汽置备输送系统、空气系 统和测试系统组成。 蒸汽由蒸汽发生器26产生，经阀门13，汽水分离器12，过热器11进入蒸汽加热器，一般情况下，暖通空调用低压饱和蒸汽。因此，实验中，蒸汽不带水时，可不用过热器11（即不通电）。蒸汽加热空气后，其凝结水经过冷却器22，使凝结水过冷，以防护产生二次汽。空气经调节阀门2，由风机1吸送，并通过风道送出，经整流孔板3，进入蒸汽加热器，经加热后由孔板25排出。 –2 –
实验二、三相鼠笼异步电动机的工作特性及参数测定 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。 2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。 3、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。 4、负载实验。 四、实验方法 1、实验设备
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。 利用万用表测定绕组电阻，记录下表 表4-3 4、空载实验 1) 按图4-3接线。电机绕组为Δ接法(U N=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，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。 图4-3 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4-4中。 表4-4 序号 U0L（V）I0L（A）P0（W） cosφ0 U AB U BC U CA U0L I A I B I C I0L PⅠP P0
三相异步电动机型号参数表 Y2系列电动机是Y系列电机的更新换代产品，是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。该产品应用于国民经济各个领域，如机床、水泵、风机、压缩机，也可适用于运输、搅拌、印刷、农机、食品等各类不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场合。 Y2系列电机的安装尺寸和功率等级符合IEC标准，其外壳防护等级为IP54，冷却方法为IC41l，连续工作制（S1）。 采用F级绝缘，温升按B级考核(除315L2-2、4，355全部规格按F级考核外)，并要求考核负载噪声指标。 Y2系列电动机额定电压为380V，额定频率为50Hz。电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，但不超过40℃；最低环境空气温度为-15℃；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25℃。 Y2系列电动机有两种设计，一种是适用于一般机械配套和出口需要，在轻载时有较高效率，在实际运行中有较佳节能效果，且具有较高堵转转矩，此设计称为Y2-Y系列。中心高63～355mm，功率从0.12~315kW。电动机符合JB/T8680.1-1998 Y2系列(1P54)三相异步电动机（机座号63～355）技术条件。 型号含义：如Y2-200L1-2Y：“Y2”表示异步电动机第二次改型设计，“200”表示中心高，“L”表示机座长短号，“1”表示铁心长度序号，“2”表示极数，“Y”表示第一种设计。第2种设计是满载时有较高效率，更适用于长期运行和负载率较高的使用场合，如水泵、风机配套，此设计称为Y2-E系列，中心高80～280mm，功率从0.55～90kW。电动机符合 JB/T8680.2-1998 Y2系列(1P54)三相异步电动机（机座号80～280）技术条件。 型号含义：如Y2-200L2-6E：“Y2”表示异步电动机第二次改型设计，“200”表示中心高，“L”表示机座长短号，“2”表示铁心长度序号，“6”表示极数，“E”表示第二种设计。 Y2系列电动机机座外轮廓呈四方形兼圆形，散热片呈垂直，水平平行分布，全部采用铸铁结构。另外H63～112还兼有铝合金压铸结构。 本系列电动机采用浅端盖结构，增加了内部加强筋的数量和尺寸，全部采用铸铁结构，另外H63～112还兼有铝合金压铸结构。为方便用户使用和检修，H180及以上增设了不停机的注油装置。 接线盒防护等级为IP55。为了减轻电机重量，H63～280接线盒用铝合金压铸(也可用铸铁件)，H315～355使用铸铁件。且盒内设有专用的接地装置，H160及以上机座考虑有热保护装置的安装位置，电源进线孔采用双孔进线，并有两种密封结构：一种为加密封盖，另一种为锁紧密封。接线盒一般位于机座顶部，并可以四面出线，另外H80～355铸铁机座的接 1
三相鼠笼式异步电动机参数测试方法 ——陈小波（注：该总结报告文档是本人在南京航空航天大学《电机学实验指导书》的基础上产生的一点自己的见解， 如有不当，请见谅！） 三相鼠笼式异步电动机参数测定分三部分：测量定子绕组的冷态直流电阻，空载实验，短路（堵转）实验。下面将分别讲述。 一、测量定子绕组的冷态直流电阻 原理：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。 具体实现方法有：伏安法、电桥法等。各种方法详细的理论分析及原理介绍在书中有说明。在实际应用场合，可以使用万用表来进行伏安法的测试。 二、空载实验 《电机学实验指导书》上讲述的是Δ接法的测量方法。原理分析如下： 采样Δ接法的测量方法时，只需一相绕组短接，测量一相得到的数据是线电压跟线电流，可以得出空载实验的空载阻抗。Δ接法电机等效电路如图1所示。 A B C 图1 Δ接法电机等效图 但是，在小功率的应用场合（比如：家电等消费产品场合），三相异步电动机亦有好多
采用Y 型接法。此时电机测量如果可以检测相电压或者线电压均可，下面将逐一分析。 Y 型接法电机等效图如图2所示。 A B C 图2 Y 接法电机等效图 按照图2的等效图，若检测一相得到相电压，线电流，则可直接计算得出短路阻抗。若检测一相得到线电压，线电流，计算便可得到2倍的短路阻抗。 三、短路（堵转）实验 短路实验的原理跟实际的操作流程在实验指导书上均有详细的指导，再次不再重复叙述。 注：因三相异步电动机的广泛使用，在许多场合并未对三相异步电动机的一些细则进行说明，例如，现在许多三相电动机均由变频器拖动，且变频器的前级整流大部分采用全桥整流。下面以小功率消费场合所采用不控整流技术来进行说明： 此时 直流输出 22.34cos d U U α=[1] 大部分情况下，我们只知道电机的供电电源是市电。而不知道电机的一些详细额定参数（我遇到的是额定电压未知）。此时，在进行实验时，我们无法确定三相调压器所施加电压的上限是多少。 所以，在这种情况下，可根据上面的公式及电机的供电方式及供电电源的等级来确定三相调压器所施加电压的上限（上式中反推所得到的2U ）。
华北电力大学 电机学实验报告 实验名称 系别班级姓名学号同组人姓名实验台号日期教师成绩 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机的空载、堵转的方法。 2、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。 二、预习要点 1、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？ 2、参数的测定方法。 三、实验项目 1、空载实验。 2、堵转实验。 四、实验方法 1、实验设备 屏上挂件排列顺序 D33、D32、D34-3、D31、D42、D51、D55－3 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DJ16。 2、电桥法测定绕组直流电阻 用单臂电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥大致平衡的位置。然后按下电池按钮，接通电源，等电桥中的电源达到稳定后，方可按下检流计按钮接入检流计。测量完毕，应先断开检流计，再断开电源，以免检流计受到冲击。数据记
录于表4-3中。 电桥法测定绕组直流电阻准确度及灵敏度高，并有直接读数的优点。表4-3 3、空载实验 1) 按图4-3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，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。 图4-3 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4-4中。 表4-4
实验报告
图2-1 三相异步电动机参数测定接线图 （2）利用调压电源改变供给异步电动机的电源，异步电动机连接成Y 形，即将U 、V 、W （A 、B 、C ）各接A 、B 、C 三相宫电线，X 、Y 、Z 接在一起。 （3）当施加电压从零逐渐增加，达到某值时，电机开始启动，然后逐渐增加电压到额定电压。测量其空载转速，观察其方向，再降低电压，使电机停下来。 （4）将三相交流供电线任意两相交换，再逐渐增加电压，观察电动机的转向，理解电源相序变化对电机转向的影响。 2． 参数测定 测量定子绕组的冷态直流电组，用数字万用表测量三个定子绕组1r 值， 娶妻平均数，即得冷态电阻。至于异步电动机的参数12 12,,,,,m m x x x r r r ''，可用空载和短路实验来测定。下面主要作这两个实验。 (1). 空载实验 a.按照图3-1接线。电机绕组为Y 接（U N =220V ）。负载与电机脱开，即不加负载。 b.把交流调压器的电压调至最小位置，接通电源，逐渐升高电压，是电动机旋转，并注意电机的旋转方向。若电机的旋转方向不符合要求，则需改变任意两根输入线即可。 c.保持电机在额定电压下，空载运行数分钟，使电机的机械损耗达到稳
1 x由下列短路实验求得。励磁电阻： 2 3 Fe m P r I =，式中 Fe P为额定电压下的铁损耗，由图3-2确定。 图2-2 电机的铁损与机械损耗 即作出2 () P f U =曲线，在2H U时对应的,Fe mec mec P P P 。可取2 () P f U =的延长线与 纵轴的交点，线段OK的长度表示机械损耗 mec P。 由短路实验计算出短路参数： 短路阻抗K k k U Z I =；短路电阻： 2 3 k k k P R I =；短路电抗：22 k k k X Z R =-，式中 ,, k k k U I P分别是短路相电压、短路相电流、三相短路功率之和。 转子绕组的折合值为 21 k r R R '=-，定、转子漏电抗为 12 1 2k x x X ' =≈最后画出完整的三相异步电动机等效电路图，并填入相关参数。
参数自辨识——现代逆变器结构下感应电动机系统的新特征 介绍 在实际应用中，磁场定向（field-oriented ）现代交流调速系统的突出优点只有在自运行过程中准确得到所连接系统的信息才能够完全发挥。在实际系统中，当变频器和电机不是一起销售的时候，电机的参数是不能够预先知道的。因此，在试车过程中，必须有一些特别的测量和测试步骤。因为磁场定向矢量控制结构的复杂性，因此控制器参数设定将是一个需要时间而且特别受训练的人员才能够胜任。 为了简化这个过程，，在文章中给出来了参数自辨识（self-commissioning ）——现代控制系统一种新特征。在参数自辨识过程中，系统自己得到电机参数并且同时设置控制器参数。这些过程都是在静止状态下完成的。随后，用一个测试来得到电机的转动惯量。 在现代直流控制系统中，这些特性已经可以得到[1],但是对交流调速系统，或者更复杂的系统，参数自辨识的过程完全是新的。 文章中描述了PWM 逆变器结构下异步电动机参数自辨识过程。 1、驱动装置结构 系统由整流部分、电压源型逆变器（VSI ）和鼠笼电动机（M ）组成。微处理器控制逆变器，执行磁场定向控制并控制操作面板。电机的两相电流R i 和S i 需要被测量。A/D 部分在综合测量原则下工作以使在选定周期里能够得到信号的准确平均值。中间回路的直流电压d U 和电机转速需要另外测量。 自辨识过程可以在所有电压等级和所有类型的PWM 逆变器（thyristor 、GTO 、transistor ）上实施。实验是在15KW 电机上进行，逆变器的开关频率为500Hz 。 图1 驱动装置结构
2、自辨识的过程 当逆变器连接到主回路和主电机上时，操作者可以启动参数自辨识程序。首先，系统通过交互界面模式要求操作者输入电机的额定电压、电流和频率。然后，系统调整各个测量通道的偏移量（offset ），系统测量A/D 转换模块和逆变器及电机控制所必须的其他部分的功能，故障（如缺中断信号）会被准确检测到。这样，可以避免更大的损坏并且简化维修。 电机电流的测量通道和和逆变器本身只有在电子管被触发并且有电流流过时才可能。在操作者给予授权之前，这个测试是不能进行的。 当第二阶段测试正确执行以后，电机的参数（定子和转子电阻、总漏感L σ、转子时间常数）被确定。参数测量程序在几秒钟内完成。 接着，控制参数将自动计算并且被设置。 在需要的情况下，参数自辨识程序可以在电机运行的情况下再进行测试，以确定驱动装置的机械参数。 所有的参数被保存在非易失性存储器中，以便它们在下次启动时候可以立即调用。 3、异步电动机的数学模型 经过常规的近似以后，方程（1）可以用来描述鼠笼电机的电磁特性。 12 2111121121222222221010100010m a a a m m m R R T i L i u R R i L i T u R T R T σβσββααββωωψψωψψω??--?????????????---?????????????????=+????????--??????????????????????-???? （1） 符号表 12,R R 定子电阻、*变换后转子电阻； 11,u u αβ 两相坐标系下的定子电压； 11,i i αβ 两相坐标系下的定子电流； 22,αβψψ *变换后的转子磁链； m ω 单极对数下的电角速度； L σ 总漏感； 2L *变换后的转子电抗； 222 L T R = 转子时间常数
实验一三相异步电动机启停控制实验 一、实验目的： 1．进一步学习和掌握接触器以及其它控制元器件的结构、工作原理和使用方法； 2．通过三相异步电动机的启、停控制电路的实验，进一步学习和掌握接触器控制电路的结构、工作原理。 二、实验内容及步骤： 图1-1为三相异步电动机的基本启停电路。电路的基本工作原理是：首先合上电源开关QF5 ，再按下“启动”按钮，KM5得电并自锁，主触头闭合，电动机得电运行。按下“停止”按钮，KM5失电，主触头断开，电动机失电停止。 实验步骤： 1．按图1-1完成控制电路的接线； 2．经老师检查认可后才可进行下面操作！ 3．合上断路器QF5，观察电动机和接触器的工作状态； 4．按下操作控制面板上“启动”按钮，观察接触器和电动机的工作状态； 5．按下操作控制面板上“停止”按钮，观察接触器和电动机的工作状态。 6．当未合上断路器QF5时，进行4和5步操作，观察结果。 图 1-1 三相异步电动机基本启停控制 三．实验说明及注意事项 1．本实验中，主电路电压为380VAC，请注意安全。 四．实验用仪器工具 三相异步电动机 1台 断路器(QF5) 1个 接触器(KM5) 1个 按钮 2个 实验导线若干 五．实验前的准备 预习实验报告，复习教材的相关章节。 六．实验报告要求 1．记录实验中所用异步电动机的名牌数据； 2．弄清QF5型号和功能； 3．比较实验结果和电路工作原理的一致性；
4．说明6步的实验结果并分析原因。 七．思考题 1．控制回路的控制电压是多少？ 2．接触器是交流接触器，还是直流接触器？接触器的工作电压是多少 3．如果将A点的连线改接在B点，电路是否能正常工作？为什么？ 4．控制电路是怎样实现短路保护和过载保护的？ 5．电动机为什么采用直接启动方法？ 实验二三相异步电动机正反转控制实验 一、实验目的： 1．学习和掌握PLC的实际操作和使用方法； 2．学习和掌握利用PLC控制三相异步电动机正反转的方法。 二、实验内容及步骤： 本实验采用PLC对三相异步电动机进行正反转控制，其主电路和控制电路接线图分别为图2-1和图2-2 。图中：正向按钮接PLC的输入口X0，反向按钮接PLC的输入口X1，停止按钮接PLC 的输入口X2，KM5为正向接触器，KM6反向接触器。继电器KA5、KA6分别接于PLC的输出口Y33、Y34。 其基本工作原理为：合上QF1、QF5， PLC运行。当按下正向按钮，控制程序使Y33有效，继电器KA5线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM5的线圈得电，主触头闭合，电动机正转；当按下反向按钮，控制程序使Y34有效，继电器KA6线圈得电，其常开触点闭合，接触器KM6的线圈得电，主触头闭合，电动机反转。 实验步骤： 1．在断电的情况下，学生按图2-1和图2-2接线（为安全起见，控制电路 的PLC外围继电器KA5、KA6以及接触器KM5、KM6输出线路已接好）； 2．在老师检查合格后，接通断路器QF1、QF5 ； 3．运行PC机上的工具软件FX-WIN，输入PLC梯形图； 4．对梯形图进行编辑﹑指令代码转换等操作并将程序传至PLC； 5．运行PLC，操作控制面板上的相应开关及按钮，实现电动机的正反转控 制。在PC机上对运行状况进行监控，同时观察继电器KA5、KA6和接触器KM5 、KM6的动作及变化情况，调试并修改程序直至正确； 6.记录运行结果。
空气参数测定实验 一、实验目的 空气调节的任务在于采用人工的方法，创造并保持一种能满足人的健康舒适要求以及满足生产过程和科学实验要求的空气环境。通常把影响人的冷热和舒适感觉的四个因素称为气象条件。即：空气温度、空气相对湿度、空气流动速度及物体表面温度。而空气的气象条件是可以用各种仪表进行测量的。本实验的目的就是要掌握这些仪表的基本特性及测定方法。 二、实验原理及方法 （一）：空气温度的测量 用于测量室内空气温度的仪表很多。如：玻璃液体温度计、热电偶温度计和电阻温度计等。本实验主要采用玻璃液体温度计进行测量。 室内空气温度通常在离地1.5米的高度上进行测量，并将温度读书记录下来。使用玻璃温度计时应注意下列各点： 1、读数时应手持温度计的上端，使眼睛、刻度线和液面相平进行读数。 若眼睛偏高，读数值偏低。眼睛偏低，读数偏高。 2、人体应稍许离开温度计，不得用手接触温包。 3、温度计放在测点需液柱处于稳定后方能进行读数。读数要尽量快，先 读小数后读整数，以防人体靠近后产生误差。 4、温度计不应放在受强烈辐射的地点进行测量。 （二）：空气湿度的测量 本实验主要测量仪表：干湿球温度计、电子温湿度仪、毛发温湿度表。 1、干湿球温度计 读出干球温度计读数及湿球温度计读数，根据其差值查出相对湿度，也可根据焓湿图查出相对湿度。 2、电子温湿度仪 注意事项：黄线为温度测线、蓝线为相对湿度测线。 3、毛发温湿度计 毛发温湿度计利用脱脂人发在周围空气湿度发生变化时，其本身长度伸长或缩短的特性来测量空气相对湿度。在使用过程中应避免受到震动和撞击。（三）：空气流动速度的测量 本实验使用仪器为：热球风速仪。 热球风速仪是根据电阻丝在气流中被冷却的原理而设计。 注意事项：1、调零时若调不到零位则电池电量不足。2、本仪器为精密仪器，在使用过程中特别是对风速探头，应避免受到震动和撞击。3、仪器承受的负载不能超过40M/S。 三、实验结果的记录与整理 在讨论空气的温度、相对湿度和空气流速时，建议以水银温度计、电子
三相异步电机参数的测试 0 引言 在异步电机的矢量控制系统中，电动机的参数是十分重要的物理量。在电机学中利用电动机的参数构成等值电路，以此为基础可以对三相电动机的各种运行特性进行分析。变频调速中采用的矢量控制，控制系统性能完全依赖于所使用的电机参数的准确程度，如果参数不准确，将直接导致矢量控制性能指标下降，甚至导致变频器不能正常工作。 三相异步电动机的基本参数包括定子电阻、定子漏感、转子电阻、转子漏感、定转子互感。这些参数的确定，可以利用电机设计制造时的技术数据进行理论计算，但计算复杂，并且与实际有较大误差；也可以采用试验方法确定，下面具体介绍在变频器中采用试验的方法对各参数的测试。 1 参数测定试验 在变频器中，测试参数主要有两种方法：一种是在线测试，一种是离线测试。在线测试方法主要有卡尔曼滤波法、模型参考自适应法、滑模变结构法等，这些方法要求处理器具有较高的处理速度，对系统硬件要求较高；离线测试方法主要有频率响应试验、阶跃响应试验等，但测试精度不高，存在计算复杂、程序计算量大等问题，故很少采用。 这里主要介绍根据传统的电机学试验原理，在变频器中对电机参数进行离线测试，通过对其采取相应的措施达到测试参数的高精确度。 1.1 采用直流伏安法测试电机的定子电阻 在变频器系统中，采用直流伏安法测试定子电阻的关键是如何得到低压直流电源，当变频器直接连接到电网时，其直流母线电压较高，通常的办法是对直流母线进行电压斩波控制，得到一个平均值很低、周期固定且占空比固定的高频电压脉冲系列，这样经过定子绕组中的电感滤波后，就得到一个脉动很小的直流电流。如果占空比
为D，直流母线电压为Udc，电流为I，则相应的定子电阻值为 在测试中为了防止变频器出现过电流，应该正确考虑占空比的设定，在实际测试中可以采用电流闭环加PI 调节器 得出占空比的方法控制电流大小，如图1 所示。 图1 中，I * 为控制目标，即给定电流，I 为反馈电流，即实际运行电流。试验时，变频器中的开关器件IGBT 的导通压降，对测试值的影响是不能忽略的，对导通压降补偿的正确与否直接影响到测试电阻精度的高低，导通压降除了IGBT的导通压降，还有续流二极管的导通压降。同时，由于IGBT在开通和关断过程中都有一定的延时，为了准确计算输出的直流电压，这部分延时也不能忽略。 1.2 利用堵转试验测试转子电阻及定转子漏感 在实际的应用中，对电机进行堵转比较困难，在此采用单相短路试验代替三相试验，当电机加上单相正弦电压时，没有电磁转矩产生，其电磁现象与三相堵转时基本相同，测试中，让电机的某一相开路，在另外两相之间通入单相的正弦交流电，然后通入一定的电流，此时测试定子上的电压，电流和输入功率，这样即可计算出电机的短路电阻和短路电抗。
实验一 空气定压比热容测定 一、实验目的 1.增强热物性实验研究方面的感性认识，促进理论联系实际，了解气体比热容测定的基本原理和构思。 2.学习本实验中所涉及的各种参数的测量方法，掌握由实验数据计算出比热容数值和比热容关系式的方法。 3.学会实验中所用各种仪表的正确使用方法。 二、实验原理 由热力学可知，气体定压比热容的定义式为 ( )p p h c T ?=? （1） 在没有对外界作功的气体定压流动过程中，p dQ dh M =, 此时气体的定压比热容可表示 为 p p T Q M c )(1??= （2） 当气体在此定压过程中由温度t 1被加热至t 2时，气体在此温度范围内的平均定压比热容可由下式确定 ) (1221 t t M Q c p t t pm -= (kJ/kg ℃) (3) 式中，M —气体的质量流量，kg/s; Q p —气体在定压流动过程中吸收的热量，kJ/s 。 大气是含有水蒸汽的湿空气。当湿空气由温度t 1被加热至t 2时，其中的水蒸汽也要吸收热量，这部分热量要根据湿空气的相对湿度来确定。如果计算干空气的比热容，必须从加热给湿空气的热量中扣除这部分热量，剩余的才是干空气的吸热量。 低压气体的比热容通常用温度的多项式表示，例如空气比热容的实验关系式为 3 16 2 7 4 10 87268.410 02402.410 76019.102319.1T T T c p ---?-?+?-=(kJ/kgK) 式中T 为绝对温度，单位为K 。该式可用于250～600K 范围的空气，平均偏差为0.03%，最大偏差为0.28%。 在距室温不远的温度范围内，空气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线性的，即可近似的表示为 Bt A c p += （4） 由t 1加热到t 2的平均定压比热容则为 m t t t t pm Bt A t t B A dt t t Bt A c +=++=-+= ? 2 2 11 22 1 2 1 (5) 这说明，此时气体的平均比热容等于平均温度t m = ( t 1 + t 2 ) / 2时的定压比热容。因此，可以对某一气体在n 个不同的平均温度t m i 下测出其定压比热容c p m i ，然后根据最小二乘法原理，确定
电机学实验报告 实验三三相异步电动机参数及工作特性 一、实验目的 1．掌握三相异步电动机空载、堵转实验及参数计算的方法； 2．用实验的方法测定三相异步电动机的工作特性。 二、实验内容 1．三相异步电动机空载实验； 2．三相异步电动机堵转实验； 3．三相异步电动机负载实验。 三、实验接线图 下图3-1为三相异步电动机参数及工作特性实验的两种接线图，分别对应不同的实验台。本组所使用的7号实验台有磁粉制动器，所以实验实际所用的为图b的接线方式。 图3-1 三相异步电动机接线图 四、实验设备 1．T三相感应调压器额定容量10kV A，额定输入电压380V，额定输出电压0~430V， 额定输出电流13.4A； 2．M绕线转子三相异步电动机P N=3kW(R1=2Ω) U N=380V I N=7.1A n N=1390r/min； 3．G直流发电机3kW (或ZJ转矩传感器50N?m，CZ磁粉制动器50N?m)； 4．R L单相变阻器8.8/108Ω 2/25A； 5．交流电压表500V； 6．交流电流表10A； 7．功率表500V 10A； 8．直流电压表400V； 9．直流电流表30A； 10．直流电流表4A； 11．张力控制器；
12．转矩转速显示仪。 五、实验数据 1．三相异步电动机空载实验： 0AB AB CA0A B C0???为三相输入功率 2．三相异步电动机堵转实验： 表3-2 三相异步电动机堵转实验数据温度θ=16℃ 0AB AB CA k A B C0???为三相输入功率3．三相异步电动机负载实验： 1A B C1???为负载时三相输入功率
六、特性曲线、参数计算及问题分析 1．根据空载实验数据绘出空载特性曲线U0=f(I0)、p0=f(U0)、cosφ0=f(U0)。其中，空载 功率因数为cosφ0 = p0 3U0I0 ： 图3-2 三相异步电动机空载特性曲线U0=f(I0) 图3-3 三相异步电动机空载特性曲线p0=f(U0)
第8章三相异步电动机的工作特性和参数测定 原理简述 一、基本方程式和等效电路 异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。当转子的 转速与定子旋转磁场的转速相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就不能产生转矩。因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。由于异步而产生的转 矩称为异步转矩。当时，为电动机运行；时为发电机运行；当即转子逆着磁场方向旋转时，它是制动运行。异步电机绝大多数都是作为电动机运行。其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。 由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方程式为： 式中转差率是异步电机的重要运行参数，为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。 当异步电动机空载时，，。附加电阻。图8-2中转子回路相当 开路；当异步电动机堵转时，，，附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。 二、空载实验 由空载实验可以求得励磁参数，以及铁耗和机械损耗。实验是在转子轴上 不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。用调压器改变试验电压 大小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、 空载电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，如图8-3所示。 图 8-3 空载特性图 8-4 铁耗和机械耗分离 空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。所以从空载功 率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和，即 式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。 机械损耗仅与转速有关而与端电压无关，因此在转速变化不大时，可以认为是常数。
三相异步电动机实验操作书 一、实验目的 1．熟悉变频器的基本操作方法。 2．掌握三相异步电动机的变频调速方法。 二、实验内容 1．变频器使用说明 （1）变频器引出端子 主电路 R S T 电源输入三相～220V或单相～220V U V W 输出变频三相～220V PE 接地线 控制电路 5V 直流电源；FIN 频率设定 11-正转/停止指令；12-反转/停止指令 13-两种速度设定；14-四种速度设定 G 控制端地 外控使用 01-输出信号；COM-输出端地 （2）操作盘 A：显示器四位LED 显示内容：输出频率、设定频率、参数号、参数值、异常原因B：键盘 选择显示内容：监视、参数号、参数值 参数号状态下，3S （3）参数设定
按 按 闪亮 参数值或参数号 附四速表 实验中使用参数号 00：0速频率；01：1速频率 02：2速频率；03：3速频率 86：恢复出厂设定 2.实验步骤
电电 图3-2 （1 ）按图3-2接线，三掷开关1S 、2S 先均放到中间位置。 （2）接通电源，开关1 S 放到最左边启动电机，顺时针旋转频率设定电位器 （变频器面板上黑色旋钮），观察现象。 （3）调整电位器使频率为30Hz 左右（变频器出厂设定电位器频率为0速频率）。 （4）开关1S 分别放到左、中、右，观察现象。 （5）1S 放到中间使电机停转，将1号参数修改为40，2号参数修改为20。 （6）1S 放到左边或右边启动电机，2S 分别放到左、中、右，观察现象。 （7）86参数使用：86参数，，，切断电源，等显示完全消失后，显示消失后，接通电源，恢复。 三、注意事项 1．变频器为日本松下变频器，单相或三相电源输入均为～220V ，故接线时先将一根接到三相电源的零线N 上，另一根接到三相电源的任意一根火线L 上，千万不可大意接到两根火线上，否则会损坏变频器！
【实验名称】室内外热环境测试 【实验性质】综合性实验 【实验任务】测试不同类型建筑、不同建筑空间的热环境，对室外气象因素对室内热环境的影响进行分析，并根据分析结果针对建筑热工设计提出结论性意见。 【实验目的】 通过实验，使学生了解室内外热环境参数测定的基本内容，初步掌握仪器仪表的性能和使用方法，进一步感受和了解室外气象因素对建筑热环境的影响。 【实验内容】 建筑室内外热环境参数的测定主要分为室内热环境测定和室外热环境测定两部分。其中：室内热环境参数的测量主要包括2个方面的内容： ■温度的测定 ■空气相对湿度的测定 室外热环境参数的测试同样主要包括2个方面的内容： ■温度的测定 ■空气相对湿度的测定 ■风环境的测定 【实验仪器设备】 1、室内热环境的测定主要使用TESTO174H温湿度记录仪。 2、室外热环境参数的测定主要使用温湿度记录仪及8910便携气象站。 【实验方法和步骤】 1、室内热环境参数的测定 （1）将记录仪与计算机连接，设置记录仪时间及存储间隔等信息； （2）选择测点，注意避免测点受到日照等因素的影响； （3）选择完整时间段对选定测点和室外温湿度进行测试； （4）上传数据，进行数据整理和处理； （5）结合测点房间的特点（建筑形式、外环境、布局、朝向、围护结构等等）对实测数据的差异进行分析，提出建筑热工设计的改进型意见及设计原则； 测点A 位于建艺馆地下一层综合实验室西侧，有西向外墙外窗，有采暖； 测点B位于建艺馆地下一层综合实验室西侧，无外墙外窗，有采暖，暖气配置较少； 测点C 位于建艺馆地下一层综合实验室构造展室，无外墙外窗，无采暖；
【数据整理】 根据提供的数据图表选择所研究的时间段（周期10个小时），将对应的时刻、数据参数填入表格。 【分析】 根据数据结果分析同样外扰作用下不同室内环境的原因。 【结论及建议】 根据分析结果，归纳建筑热环境影响因素及其影响机理，提出通过建筑设计和设备等多种措施改善室内热环境的建议。
三相异步电动机结构和铭牌参数 三相异步电动机的额定值刻印在每台电动机的铭牌上,一般包括下列几种： 1.型号：为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列,每种系列用各种型号表示。例如Y 132 M- 4 Y →三相异步电动机，其中三相异步电动机的产品名称代号还有：YR为绕线式异步电动机；YB为防爆型异步电动机；YQ为高起动转距异步电动机。 132→机座中心高(mm) M →机座长度代号 4 →磁极数 2.接法：这是指定子三相绕组的接法。一般鼠笼式电动机的接线盒中有六根引出线,标有U1、V1 、W1、U2、V2、W2。其中：U1 U2是第一相绕组的两端；V1 V2是第二相绕组的两端；W1 W2是第三相绕组的两端。 如果U1、V1 、W1分别为三相绕组的始端(头) ,则U2、V2、W2是相应的末端(尾)。这六个引出线端在接电源之前,相互间必须正确联接。联接方法有星形(Y)联接和三角形()联接两种(下图所示)。通常三相异步电动机自3kW以下者,联接成星形;自4kW以上者, 联接成三角形。 3.额定功率PN：是指电动机在制造厂所规定的额定情况下运行时, 其输出端的机械功率,单位一般为千瓦（kW）。 对三相异步电机，其额定功率：PN=UNINηNcosN 式中ηN和cosN分别为额定情况下的效率和功率因数。 4.额定电压UN：是指电动机额定运行时,外加于定子绕组上的线电压,单位为伏
（V）。 一般规定电动机的工作电压不应高于或低于额定值的5%。当工作电压高于额定值时,磁通将增大，将使励磁电流大大增加,电流大于额定电流,使绕组发热。同时,由于磁通的增大,铁损耗(与磁通平方成正比)也增大,使定子铁心过热；当工作电压低于额定值时，引起输出转矩减小，转速下降,电流增加，也使绕组过热，这对电动机的运行也是不利的。 我国生产的Y系列中、小型异步电动机，其额定功率在3kW以上的,额定电压为3 80 V，绕组为三角形联接。额定功率在3 kW及以下的,额定电压为380/220V,绕组为Y/联接(即电源线电压为380 V时,电动机绕组为星形联接；电源线电压为220 V时,电动机绕组为三角形联接)。 5.额定电流IN：是指电动机在额定电压和额定输出功率时,定子绕组的线电流,单位为安（A）。 当电动机空载时,转子转速接近于旋转磁场的同步转速,两者之间相对转速很小,所以转子电流近似为零,这时定子电流几乎全为建立旋转磁场的励磁电流。当输出功率增大时,转子电流和定子电流都随着相应增大,如下图中的I1=f(P2)曲线所示。图中是一台l0kW三相异步电动机的工作特性曲线。 6.额定频率fN：我国电力网的频率为50赫兹（Hz），因此除外销产品外,国内用的异步电动机的额定频率为50赫兹。 7.额定转速nN：是指电动机在额定电压、额定频率下,输出端有额定 功率输出时, 转子的转速,单位为转/分(r/min)。由于生产机械对转速的要求不同,需要生产不同磁极数的异步电动机,因此有不同的转速等级。最常用的是四个极的异步电动机(n0=l500 r/min)。 8.额定效率ηN：是指电动机在额定情况下运行时的效率, 是额定输出功率与额定输入功率的比值。即 ηN=×100%=×100%