实验三三相鼠笼式异步电动机的参数测定
一、预习要点
1．鼠笼式异步电动机的等效电路有那些参数？他们的物理意义是什么？
二、实验线路及操作步骤
选用的三相鼠笼式异步电动机编号为D21，其额定点P=100W,U=220V(△)，I=0.48A,n=1420r/min。
1．测量定子绕组的冷态直流电阻
图4－1 三相交流绕组电阻的测定
每一绕组电阻测量三次，取其平均值，作为定子绕组的电阻，记录于表4－1中。
表4－1
2. 空载实验
图4－4 三相鼠笼异步电动机实验电路图表4－3
3．短路实验
表4－4
三、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：
c
ref c
ref
r
r
θθ++=23523511
式中 r 1ref ——换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω
r 1c ———定子绕组的实际冷态相电阻，Ω θref ——基准工作温度，对于
E 级绝缘为75℃
θ
c ———实际冷态时定子绕组的温度，℃
折算结果于表4-1中
2．作空载特性曲线：
图1 空载U-I 特性曲线（横轴为U(V ），纵轴为I(mA)）
图2 空载U-P特性曲线
3．作短路特性曲线：
图3 短路U-I特性曲线（横轴为U(V），纵轴为I(mA)）
图4 短路U-P 特性曲线
4．由空载、短路实验的数据求异步电动机等效电路的参数。
由图1、图3中可看出，电机空载和短路的三相U-I 曲线几乎重叠，因此以下取三相电压、电流平均值代替每相的电压、电流计算。
（1）由短路实验数据求短路参数
由MATLAB 最小二乘拟合得如下短路U-I 特性曲线（如图5）且求得0.48 63,26K K K I A U V P W ===时，
图5 短路U-I 特性曲线
∴
短路阻抗 631310.48K K K U V
Z I A
=
==Ω 短路电阻 2
2
26=38330.48K K K P W
r I =
≈Ω? 短路电抗
2
125K x =
≈Ω
式中 U K 、I K 、P K ——由短路特性曲线上查得相应于I K 为额定电流时的相电压、相电流、三相短路功率。 转子电阻的折合值
'21=3860-220K r r r ≈--=Ω<
此处转子电阻折合值为负，出错！
定、转子漏抗 '
1262.52
K
X X X σσ≈≈
=Ω
（2）由空载实验数据求激磁回路参数
由MATLAB 最小二乘拟合得如下空载U-I 特性曲线（如图6）及空载P-U 2特性曲线（如图7），且求得e =220 0.25, 57=60.4O O O F U V I A P W P W ==时，，
图6 空载U-I 特性曲线
图7 空载P-U 2特性曲线
∴
空载阻抗 0002208800.25U V Z I A ===Ω
空载电阻 0022057304330.25
P r I ===Ω? 空载电抗
0826x =Ω
式中 U 0、I 0、P 0——相应于U 0为额定电压时的相电压、相电流、三相短路功率。 激磁电抗 001=826-62.5=763.5X X X σ=-Ω 激磁电阻 22060.4=32233(0.25)Fe m P W r I =Ω?≈ 式中 P Fe 为额定电压时的铁耗，由图4－5确定。
图4－5 电机中铁耗和机械损耗分析
四、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？答：①三相并不严格对称，求解时取平均值计算引入误差。
②求定子热态电阻时取75C°为热态温度，实际电机运行时受运行时间及
电机具体状况的影响很可能不是75C°，因此产生了误差。
③折算时忽略了铁耗功率以及机械损耗（一般P Fe、Po均很小）引起误差。
2．从短路实验数据我们可以得出哪些结论？
答：①短路实验数据测得的转子折合电阻值为负，出现错误。
②从短路电阻与空载电阻的比较可发现，短路时电机绕组等效电阻比空
载时小（故将转子视为短路），此时主要是绕组的铜损消耗功率，即电机的输入功率主要用于发热、效率较低，若短路电流过大则有可能烧坏电机。
③从短路转子电阻折合值的计算过程看可知折算前后通过气隙传给转
子的电磁功率不变。
（一）PMSM的数学模型 交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上，永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态，永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响，电磁关系十分复杂，再加上磁路饱和等非线性因素，要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设： 1）忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的； 2）不考虑涡流和磁滞损耗； 3）当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略气隙中的高次谐波； 4）驱动开关管和续流二极管为理想元件； 5）忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。 永磁同步电机的数学模型山电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成，在两相旋转坐标系下的数学模型如下： （1）电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示： 叫=RJd + Ld - — 3趴 at 此 dt 其中，Rs为定子电阻；ud、uq分别为d、q轴上的两相电压；id、iq分别为d、q轴上对应的两相电流；Ld、Lq分别为直轴电感和交轴电感；为电角速度；巾d、Wq 分别为直轴磁链和交轴磁链。 若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，如下式所示。 / X cos 8 一sin。 （22 、 2 / \ = cos（。一—-sm(8— 3 3 宀 2 2 cos(& + -?r) 一sin(8 + - I 3 3丿 （2）d/q轴磁链方程： 其中，Wf为永磁体产生的磁链，为常数，,而◎=% 是机械角速度，P为同步电机的 极对数，3c为电角速度，eO为空载反电动势，其值为
四川大学电气信息学院 实验报告书 课程名称：电机学 实验项目：三相异步电动机的空载及堵转实验专业班组：电气工程及其自动化105，109班实验时间：2014年11月21日 成绩评定： 评阅教师： 电机学老师：曾成碧 报告撰写：
三相异步电动机的空载及堵转实验 一．实验目的 1.掌握异步电动机空载和堵转实验方法及测试技术。 2.通过空载及堵转实验数据求取异步电动机的铁耗和机械损耗。 3.通过空载及堵转实验数据求取异步电动机的各参数 二．问题思考： 1.试就下列几个方面与变压器相比较，有何相同与相异之处？ （1）空载运行状况及转子堵转状况。 （2）空载运行时的0cos ?，0I ，0P 。 （3）转子堵转实验时测得的12'k X X X =+。 答：变压器空载运行是指二次侧绕组开路时的变压的运行状态，此时二次侧绕组电流2i =0，空载电流的无功分量远大于有功分量，所以电流大多用于励磁。等效电路如下图： 异步电机的空载运行状况实际中并不存在，因为空载运行是指输出的机械功率为零，也就是转差率s =0，转子侧电流为0，转子转速n 与旋转磁场的转速1n 相同，这种情况下转子不受磁场力，所以不可能存在。实际中的空载是指轻载，即 0s ≈，1n n ≈，20i ≈，输出功率20P =，0m m s P p p =+≈。等效电路 可近似看为： ?m r m x m r m x ?
几乎全部用来 异步电机堵转的时候转子侧三相绕组断路，转子堵住不动，定子侧接三相交流电 源，此时因为转子不转，转子侧输出功率为零，电流较大，二次侧等效电阻, 22r r s =，最小等效电路如下图所示： 与变压器短路试验运行时等效电路类似。变压器短路运行时等效电路如下： I ? ， ?
电动机基本知识 电动机通常简称为电机，俗称马达，在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的作用就是将电能转换为机械能。 1、按工作电源分类 根据工作电源的不同，电动机可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机根据电源相数分为单相电动机和三相电动机。直流电动机又分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 2、按结构和工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为同步电动机和异步电动机两种。同步电动机又分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机 3 种。异步电动机又分为感应电动机和交流换向器电动机两种。感应电动机又分为单相异步电动机、三相异步电动机和罩极异步电动机3 种。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机 3 种。 3、按启动与运行方式分类 电动机按启动与运行方式可分为电容启动式电动机、电容启动运转式电动机和分相式电动机。
4、按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、复读机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀、电动自行车、电动玩具等）用电动机、其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5、按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（早期称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（早期称为绕线型异步电动机）。 6、按运转速度分类 电动机按运转速度可分为低速电动机、高速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有极恒速电动机、无极恒速电动机、有极变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM 变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。 7、按防护形式分类
实验五交流伺服电机实验一、实验设备及仪器 被测电机铭牌参数： P N=25W, U N=220V, I N=0.55A,μN=2700rpm 使用设备规格(编号)： 1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）； 3．交流伺服电动机M13； 4．三相可调电阻90Ω（MEL-04）； 5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）； 6．隔离变压器和三相调压器（试验台右下角） 二．实验目的 1．掌握用实验方法配圆磁场。 2．掌握交流伺服电动机机械特性及调节特性的测量方法。
三．实验项目 1．观察伺服电动机有无“自转”现象。 2．测定交流伺服电动机采用幅值控制时的机械特性和调节特性。 三相调压器输出的线电压U uw经过开关S（MEL—05）接交流伺服电机的控制绕组。 G为测功机，通过航空插座与MEL—13相连。 1．观察交流伺服电动机有无“自转”现象 测功机和交流伺服电机暂不联接（联轴器脱开），调压器旋钮逆时针调到底，使输出位于最小位置。合上开关S。 接通交流电源，调节三相调压器，使输出电压增加，此时电机应启动运转，继续升高电压直到控制绕组U c=127V。 待电机空载运行稳定后，打开开关S，观察电机有无“自转”现象。 将控制电压相位改变180°电角度，观察电动机转向有无改变。 没有自转现象。 2．测定交流伺服电动机采用幅值控制时的机械特性和调节特性 （1）测定交流伺服电动机a=1（即U c=U N=220V）时的机械特性 把测功机和交流伺服电动机同轴联接，调节三相调压器，使U c=U cn=220V，保持U f、U c电
步进电机控制报告 目录 引言 0 一系统技术指标 (1) 二总体方案 (1) 2.1 任务分析 (1) 2.2 总体方案 (1) 三硬件电路设计 (2) 3.1 单片机控制单元 (2) 3.2 nokia5110液晶显示单元 (3) 3.3 电机的选择 (4) 3.3.1 反应式步进电机（VR） (4) 3.3.2 永磁式步进电机（PM） (4) 3.3.3 混合式步进电机（HB） (4) 3.3.4 电机确定 (5) 3.4 驱动电路方案选择 (5) 3.4.1 单电压功率驱动 (5) 3.4.2 双电压驱动功率驱动 (6) 3.4.3 高低压功率驱动 (6) 3.4.4 斩波恒流功率驱动 (7) 3.4.5 集成功率驱动 (8)
3.4.6 驱动电路方案确定 (9) 3.5 键盘电路 (9) 四软件设计 (11) 五测试结果 (13) 六误差分析 (13) 七操作规范 (13)
引言 本系统是基于MSP430的步进电机控制系统，能够实现精密工作台位移、速度（满足电机的加、减速特性）、方向、定位的控制。用MSP430F449作为控制单元，通过矩阵键盘实现对步进电机转动开始与结束、转动方向、转动速度的控制。并且将步进电机的转动方向，转动速度，以及位移动态显示在LCD液晶显示屏上。硬件主要包括单片机系统、电机驱动电路、矩阵键盘、LCD显示等。
一系统技术指标 系统为开环伺服系统，执行元件为步进电动机，传动机构为丝杠螺母副。工作台脉冲当量：δ=0.01 mm /脉冲；最大运动速度=1.2m/min；定位精度=±0.01 mm；空载启动时间=25ms。 二总体方案 2.1 任务分析 本系统要求脉冲当量为δ=0.01 mm /脉冲，而工作台丝杠螺母副导程4mm，即电机转动一周需要400个脉冲，所以电机的步距选择0.9度；最大速度要求为1.2m/min（20mm/s），所以单片机输出的脉冲频率最大为2000Hz；空载启动时间为25ms，所以电机的启动频率为40Hz。 2.2 总体方案 根据系统要求，经过分析，可对MSP430F449单片机编程，实现按键控制和nokia5110液晶屏显示。由于MSP430F449的I/O的电压是3.3V，不符合L298驱动芯片的输入电压要求，固通过光耦隔离芯片TLP521-4，将I/0的3.3V 电压提升至5V，然后接进L298来控制电机的定位，加减速，正反转来实现精确系统总体框图如图1所示：
西华大学实验报告（理工类） 开课学院及实验室： 电气与电子信息学院 6A-214 实验时间 ：2018年12月01日 一、实验目的 1．熟悉他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。 3．学习测取他励直流电动机调速特性的方法。 二、实验内容 1．他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．他励直流电动机额定工作点的求取和测取他励直流电动机的工作特性n =f (P 2)、 T =f (P 2)、 =f (P 2)，机械特性n =f (T )。 3．测取他励直流电动机调速特性。 4．他励直流电动机的能耗制动实验。 三、实验线路 直流机电枢电源 同步机励磁电源 接触注：LDSP 为转矩/转速测量仪表 图1-1 他励直流电动机实验线路原理图 图1-2 他励直流电动机能耗制动原理图 直流机电枢电源
说明： 1．为了测量直流电机的转矩和转速大小，转矩/转速测量仪表LDSP的I a+、I a-必须串接到直流电机的电枢回路，U a+、U a-要并接到直流电机的电枢绕组两端，并且测量仪表的接线正负极性要与使用说明书中的规定一致。 2．接线时注意选择合适量程的仪表。 3．多功能表的接线详见附录二（后续实验同此）。 四、实验说明 在通电实验之前，请仔细阅读附录中有关直流电源和转矩/转速表LDSP的使用说明。 1．他励直流电动机的启动和改变转向 实验步骤： （1）请参照实验线路图1-1正确接线。检查ZDL-565多功能表为三相四线制接线方式，具体操作见附录。 （2）合上“总电源”开关，对应总电源指示灯亮，再合上“操作电源”空开，对应操作电源指示灯亮。按下“操作电源开关”合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。 （3）按下实验台直流机励磁电源合闸按钮，按下ZL-Ⅱ微机型直流电机励磁电源机箱面板上的“启动”按钮，面板上的“合闸”指示灯将会亮。点击“增加电压”按钮将直流电动机的励磁电压调到电机额定励磁电压值220V； （4）按下实验台直流电机电枢电源合闸按钮，点击“增加电压”按钮将电枢电压从零逐渐升高，观察“LDSP转矩/转速表”上的直流电机转速显示值，通过调节电枢电压的大小使电机的转速逐渐上升至其额定转速（约1500r/min）。启动电机时注意使电机的转向应与标定转向相同。 如果希望改变他励直流电动机的转向，只须改变电动机的电磁转矩方向，同学们自拟改变转向的方法。 2．额定工作点求取和测取他励电动机工作特性与机械特性 实验步骤： （1）实验接线参考图1-1，启动直流电动机步骤参考实验1。 （2）按下实验台同步电机励磁电源合闸按钮，点击“增加电压”按钮将同步发电机端电压逐渐升高，因为发电机以灯泡作负载，实验时其线电压不要超过额定电压380V。 （3）合上实验台交流接触器接通发电机负荷箱回路，依次将实验负荷箱上KM1~KM7按钮按下；注意每投入一组负载，需要同时调节直流电动机的电枢电压或励磁电流以便保持电动机转速为额定转速。同样，由于负荷的变化，同步发电机机端电压也会发生变化，需要随时调节同步发电机励磁电流，以保证机端电压基本不变。直流电动机的负载为同步发电机，改变同步发电机的输出功率，即可改变电动机的负载大小，电动机负载变化影响转速变化，因此需要相
电动机基础知识 第一节、三相异步电动机介绍 一、电动机的分类 1、按电源分： （1）、直流电动机：直流电通入定子形成磁极，直流电由电刷和整流子通入电梳转子，两者作用产生转矩，将电能转变成机械能。 （2）、交流电动机：交流电通入定子产生旋转磁场，和转子带电流导体相作用产生转矩，而使电能转换成机械能。据转子导体中电流的产生方法不同，又分为同步电动机和异步电动机。两者的定子结构是相同的，只是转子不同。 A、同步电动机：一般是从外部将直流电由滑环通入转子线圈，此转子线圈中的带流导 体和定子旋转磁场作用而产生转矩，使转子旋转与定子的旋转同步。 B、异步电动机：转子导体中的电流是由定子磁场感应产生，气隙旋转磁场与转子导体中的感应电流相互作用产生转矩，从而实现电能转换成机械能的一种交流电动机其运行转速与旋转磁场转速间存在一定差异，即所谓异步。固称为异步电动机。又由于转子导体中的电流是由气隙旋转磁场感应产生，故亦称为感应电动机。使用电流单相和三相的不同，又有单相异步电动机和三相异步电动之分。由于三相异步电动机具有结构简单、制造、使用、维护方便，运行可靠等优点，因而广泛用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷杨设备、矿山机械、轻工机械及农用机械等，电力传动机械中有90﹪左右是由异步电动机驱动，其用电量约占总用电量的50﹪以上。 2、异步电动机的分类。异步电动机一般为系列产品，其系列、品种、规格繁多，又可分为许多类别。 （1）、按电机尺寸或功率大小分： 大型电机定小铁心外经＞1000mm或机座中心高＞630mm。 中型电机定子铁心外经500-1000mm或机座中心高在355mm-630mm。 小型电机定子铁心外经在100-500mm或机座中心高在80-315mm （2）、按系列产品用途分： 基本系列产量最大，使用范围最广的通用电机系列。如：Y系列、Y2系列小型三相异步电动机。 派生系列为满足不同使用要求，在基本系列的基础上作部分改动而派生的系列产品，其零部件与基本系列有较高的通用性和一定程度的统一性。如：YR系列绕线转子电动机，Y-WF系列户外防腐型电动机，YB系列隔爆型电动机。 专用系列为满足特殊使用要求而专门设计制造的系列产品。如：YZR、YZ系列起重冶金用电动机，DFP系列屏风电动机。 （3）、按冷却方式分：有自扇冷和自冷式两种 （4）、按安装方式分：有卧式安装、立式安装等安装型式。
网络教育学院 电 机 与 拖 动 实 验 报 告 学习中心： 陕西礼泉奥鹏学习中心 层 次： 专升本 专 业： 电气工程及其自动化 学 号： 1 学 生： 刘 洁 完成日期： 2017 年 2 月 27 日 实验报告一 实验名称： 单相变压器实验 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。 2、通过负载实验测取变压器的运行特性。 实验项目： 1、空载实验 测取空载特性0000U =f(I ), P =f(U ) 。 2、短路实验 测取短路特性 k k k U =f(I ), P =f(I) 。 3、负载实验 保持11N U =U ， 2cos 1 ?=的条件下，测取22U =f(I ) 。 （一）填写实验设备表
（二）空载实验 1．填写空载实验数据表格表1-1
2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗Fe P 、励磁电阻m R 、励磁电抗m X 、电压比k 表1-2
（三）短路实验 1.填写短路实验数据表格 表2 室温θ=25O C （四）负载实验 1. 填写负载实验数据表格 cos =1 U1=U N=110V 表3 2
I （A） 2 （五）问题讨论 1. 什么是绕组的同名端？ 答：铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过在任意瞬间当变压器一个绕组的某一出线端为高电位时则在另一个绕组中也有一个相对应的出线端为高电位那么这两个高电位如正极性的线端称同极性端而另外两个相对应的低电位端如负极性也是同极性端。即电动势都处于相同极性的线圈端就称为绕组的同名端。 2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？ 答：主要是为了防止在高压下合闸产生产生较大的冲击损坏设备。其次是因为既然需要调压器对负载进行调压，那么调压器后面的负载情况就是一个不确定因素，就不能事先预料在较高电压下负载可能情况。因此，就需要从低电压慢慢调高电压，观察负载的情况。而断开电源时，如果负载时隔较大的感性负载，那么在高压状况下突然停电会产生很高的感应电势。 3. 实验的体会和建议 答：体会：安全在实验中非常重要要注意调压器的及时调零。实验数据记录间隔相同的一段数据。使得实验结果比较有普遍性。 建议：数据结果可以用图表显示。
第一部分三相异步电动机的基本知识 一、三相异步电动机概述： 作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。 1、什么叫电动机？ 将电能转变为机械能的电机。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为旋转电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机（见同步电机）。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。 电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。 电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种：⑴、保持输入功率不变。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。 ⑵、控制电动机输入功率以调节电动机的转速。 2、什么是异步电机？ 利用气隙旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量转换的交流电机。主要作电动机用。异步电机的转子实际转速总是低于（作电动机运行）或高于（作发电机运行）旋转磁场的转速，两者始终存在一定差异，故称异步。异步是这种电机产生电磁转矩的必要条件。由于转子绕组电流是感应而生的，所以异步电机也称为感应电机。如果旋转磁场和转子的转速分别为n s和n，则异步电机的转差率s为 它代表转子导体与旋转磁场之间的相对运动速度。在电源电压和频率一定的条件下，转子导体中的电动势、电流及异步电机的运行状态都由转差率决定。 当转差率s不同时，异步电机有3种不同的运行状态： 0＜s≤1，n S＞n≥0 电动机运行
Arduino步进电机实验报告 步进电机是将电信号转变为或的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。在非超载的情况下，的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制来控制电机转动的和，从而达到调速的目的。 实验目的： （1）了解步进电动机工作原理。 （2）熟悉步进电机驱动器使用方法。 （3）掌握步进电动机转向控制编程。 实验要求： （1）简要说明步进电动机工作原理。 （2）熟记步进电机驱动器的使用方法。 （3）完成步进电动机转速转向控制编程与实现。 （4）提交经调试通过的程序一份并附实验报告一份。 实验准备： 1. ArduinoUNOR3开发板 Arduino是一块基于开放原始代码的Simplei/o平台，并且具有开发语言和开发环境都很简单、易理解的特点。让您可以快速使用Arduino做出有趣的东西。它是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。Arduino可以用来开发交互产品，比如它可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。Arduino项目可以是单独的，也可以在运行时和你电脑中运行的程序（例如：Flash，Processing，MaxMSP）进行通讯。 2. ULN2003芯片 ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。可以
第四章交流电机理论基础 4.1 交流绕组与直流电枢绕组的根本区别是什么？ [答案] 4.2 构成交流电枢绕组并联支路的理想条件有哪些？ [答案] 4.3 产生脉振磁动势和产生圆形磁动势的条件各有哪些？ [答案] 4.4 将对称三相绕组接到三相电源的三个接线头对调两根后，其旋转磁动势的转向是否会改变？ [答案] 4.5 一台频率为50Hz的三相电机，通入频率为60Hz的三相对称电流，如电流的有效值不变，相序不变，试问三相合成基波磁动势的幅值，转速和转向是否会改变？ [答案] 4.6 a、b两相绕组，其空间轴线互成90o电角度，每相基波的有效匝数为Nk N1 (两相绕组都相同)，绕组为p对极，现给两相绕组中通以对称两相交流电流，即 试求绕组的基波合成磁动势及三相谐波合成磁动势的表达式f1(θ, t) 和f3(θ, t) ，写出两者的振幅计算式，并分别指出磁动势的转速及转向如何？ [答案]
4.7 三相对称交流定子绕组通入三相对称非正弦波电流，设此非正弦波电流包含有基波及3、5、7等奇次谐波分量，试分析分别由3、5、7次谐波电流所产生的三相合成磁动势基波和3、5、7次谐波的转速和转向。 [答案] 4.8 有一台汽轮发电机，定子槽数Z=36，极数2p＝2，采用双层叠绕绕组，节距y1＝14，每个线圈匝数N c＝1，并联支路数a＝1，频率为50Hz。每极磁通量Φ1＝2.63Wb。试求： (1) 导体电势E c1； (2) 匝电势E t1； (3) 线圈电势E y1； (4) 线圈组电势E q1； (5) 相电势E 1。 [答案] 4.9 一台三相交流异步电动机，定子采用双层短距叠绕绕组，Y联结，定子槽数Z＝48，极数2p＝4，线圈匝数N c＝22，节距y1＝10，每相并联支路数a＝4，定子绕组相电流I=37A，f＝50Hz，试求： (1) 一相绕组所产生的磁动势波； (2) 三相绕组所产生的合成磁动势波。 [答案] 4.10 一台三相六极交流对称定子绕组，在A、B、C相绕组中分别通以三相对称电流i A=10cosωt A；i B＝10cos(ωt-2π/3) A；i C＝10cos(ωt-4π/3) A，试求： (1) 当i A＝10 A时，三相合成磁动势基波的幅值的位置； (2) 当i B＝10 A时，三相合成磁动势基波的幅值的位置； (3) 当i A从10 A下降至5 A时，基波合成磁动势在空间转过多少圆周? [答案]
三相异步电动机的直接起动、点动控制 实 验 报 告 姓名：杨宇 学号：091542 班级：10931 专业：数控 指导老师：申爱民 2011.4.18
一、实验目标 1. 熟悉常用低压电器、仪表的使用及接线。 2. 熟悉三相异步电动机的铭牌数据、并能正确接线。 3. 训练三相异步电动机直接起动、点动控制线路的正确接线和调试。 4. 学习熔断器、接触器、空气开关、热继电器及按钮的使用方法。 、实验器材 1. 三相交流电源380V、220V 2. 三相异步电动机1 台 3. 交流接触器1 个 4. 空气开关1 个 5. 熔断器4 个 6. 热继电器1 个 7. 常闭开关1 个，常开开关1 个8. 电工工具1 套 9. 导线若干10. 欧姆表1 个 三、实验原理 1. 三相鼠笼式电动机的转动原理是，在通电的情况下在电动机的 内部产生一种磁场，而电动机的转子要切割磁感线而产生运动，从而把电能转化为机械能。 2. 去掉KM辅助触点，可以除去自锁功能，实现电机的点动。 3. 图1—1是异步电动机直接启动的控制电路图。 四、实验内容和步骤 1. 认识常用低压电器和三相异步电机的铭牌标记，了解结构和工作原 理及其接线方法。
2. 按 1-1 电路图接入各电器，检查接线正确，并用欧姆表检测。 1 ) . 先接主线路，再接辅助线路。 2 ) . 先接串联线路，再接分支部分。 3 ) . 所有元件布局及布线要安全、方便。同一相电源导线尽量 用同种颜色。 3. 通电按SB2观察三相异步电机的连续转动,按SB1停止。 4. 断开控制回路中接触器的自锁触点KM，按SB2观察点动过程。 5. 对主电路缺相，控制电路的短路和断路故障进行正确分析和排除。 图1-1 主电路控制电路
(一) P M S M 的数学模型 交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上，永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态，永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响，电磁关系十分复杂，再加上磁路饱和等非线性因素，要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设： 1) 忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的； 2) 不考虑涡流和磁滞损耗； 3) 当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略气隙中的高次谐波； 4) 驱动开关管和续流二极管为理想元件； 5) 忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。 永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成，在两相旋转坐标系下的数学模型如下： (l)电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示: 其中，Rs 为定子电阻；ud 、uq 分别为d 、q 轴上的两相电压；id 、iq 分别为d 、q 轴上对应的两相电流；Ld 、Lq 分别为直轴电感和交轴电感；ωc 为电角速度；ψd 、ψq 分别为直轴磁链和交轴磁链。 若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，如下式所示。 (2)d/q 轴磁链方程： 其中，ψf 为永磁体产生的磁链，为常数，0f r e ωψ=，而c r p ωω=是机械角速度，p 为同步电机的极对数，ωc 为电角速度，e0为空载反电动势，其值为每项 倍。 (3)转矩方程： 把它带入上式可得: 对于上式，前一项是定子电流和永磁体产生的转矩，称为永磁转矩；后一项是转 子突极效应引起的转矩，称为磁阻转矩，若Ld=Lq ，则不存在磁阻转矩，此时，转矩方程为： 这里，t k 为转矩常数，32 t f k p ψ=。 (4)机械运动方程： 其中，m ω是电机转速，L T 是负载转矩，J 是总转动惯量(包括电机惯量和负载惯量)，B 是摩擦系数。 (二) 直线电机原理 永磁直线同步电机是旋转电机在结构上的一种演变，相当于把旋转电机的定子和动子沿轴向剖开，然后将电机展开成直线，由定子演变而来的一侧称为初级，转子演变而来的一侧称为次级。由此得到了直线电机的定子和动子，图1为其转变过程。
电机及电机学概念 （electric machine and electric machine theory concept） 电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母"M"（旧标准用"D"）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 电动机的种类 1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2．按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。 异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3．按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4．按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。
交流电机基础理论 常用的交流电动机有三相异步电机（感应电机）和同步电机。 异步电机可用于一般场所和无特殊性能要求的各种机械设备；同步电机既可作发电机使用，也可作电动机使用。 Y 系列三相异步电机 三相稀土永磁同步电机 4.1 交流电机基础理论 电磁场理论 4.1.1 交流电机的基本工作原理 原理： 基于定子旋转磁场（定子绕组内三相电流所产生的合成磁场）和转子电流 （转子绕组内的感应电流）的相互作用。
工作原理 定子绕组与电源的连接 4.1.2 交流电机的基本电路分析 由于转子转速不等于同步转速，把转速差（n0－n）与同步转速n0的比值称为 异步电动机的转差率，用S表示，即 三相异步电动机的结构 按结构分类： 鼠笼式异步电动机：结构简单，坚固，成本低。 绕线式异步电动机：通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。 4.2.1 三相异步电动机的基本结构 定子 定子由铁心、绕组与机座三部分组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的。 定子绕组是电动机的电路部分由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边分别放在两个槽里。三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。
机座主要用于固定与支撑定子的铁心。 转子 转子有铁心与绕组组成。 异步电动机的转子绕组有鼠笼式、线绕式。 4.3.1 定子电路分析 定子由铁心、绕组与机座三部分组成；定子铁心是电动机磁路的一部分，它是由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的。定子绕组是电动机的电路部分，由许多线圈连接而成，每个线圈有两个有效边分别放在两个槽里。三相对称绕组AX，BY，CZ可连接成星型或三角形。 定子每相绕组中产生的感应电动势为： 有效值为： 定子电动势或电流的频率：
电动机维修基础知识 洛阳机电技术学校 1．三相电动机的铭牌 交流异步电动机铭牌：主要标记以下数据，并解释其意义如下： （1）额定功率（P）：是电动机轴上的输出功率。 （2）额定电压：指绕组上所加的电压。 （3）额定电流：定子绕组线电流。 （4）额定转速：（r/min）：额定负载下的转速。 （5）温升：指绝缘等级所耐受超过环境温温度。 （6）工作定额：即电动机允许的工作运行方式。 （7）绕组的接法：△或Y形连接，与额定电压相对应。 例如：某台电机、铭牌介绍： （1）型号： “112” 例如：Y112M-4 中表示Y系列鼠笼式异步电动机（YR表示绕线式异步电动机）， 表示电机的中心的高为112mm，“M”表示中机座（L表示长机座，S表示短机座），“4” 表示4极电机。 （2）额定功率： 电动机在额定状态下运行时，其轴上所能输出的机械功率称为额定功率。 单位：W或KW。 （3）额定转速： 在额定状态下运行时的转速。转子没分钟的转数，单位：转/分 （4）额定电压： 额定电压是电动机在额定运行状态下，电动机定子绕组上应加的线电压值。 Y系列电动机的额定电压都是380V的。 对于Y、Y2系列 凡功率：3千瓦及以下的电机，定子绕组接法：均为星形连接（Y）， 4千瓦以上的电机接法：都是三角形连接（△）。 铭牌上标明的电压220/380伏和接法△/Y,表示绕组按△形连接,额定电压是220伏, 按Y形连接时,额定电压是380伏。 （5）额定电流： 电动机加以额定电压，在其轴上输出额定功率时，定子从电源吸取的线电流值， 称为：额定电流。 电动机的电流有三种： a：额定电流、 b：启动电流、 c、空载电流。如:----铭牌上注明的电流2.8/1.62安表示：绕组按△形连接在220伏额定电压下工作时的额定电流是2.8安；按Y形连接在380伏额定电压下工作时的额定电流是1.62安。 55千瓦以下的四极式电动机，在380伏电压下，工作时额定电流值，大约是额定功率值的2倍。电动机在启动时，因为转子尚未转动，电流很大，通常是额定电流的4-7倍。为此，功率较大的电动机使用时必须采取降压启动。启动时降压，使起动电流不致过大。待转子加速到正常转速时，再把电动机就直接接在电源上正常工作。
电机基本知识及故障诊断 南阳防爆集团有限公司 赵泰忠 二00四年五月
电机基本知识及故障诊断 一、电机基本知识 电机是电动机和发电机的统称，通常分为直流电机和交流电机两大类，交流电机分为异步电机与同步电机两类。 1、同步电机 转子转速与旋转磁场的转速相同的一种交流电机，它具有可逆性。可作发电机运行，也可作电动机运行，还可作补偿机运行。 2、异步电动机 异步电动机是一种基于电与磁相互依存又相互作用而达到能量转换目的的机械。它的定子、转子在电路上是彼此独立的，但又是通过电磁感应而相互联系的，其转子转速永远低于旋转磁场的转速，即存在有转差率，故称为异步电动机。 工作原理：电机定子通入三相交流电时即可产生旋转磁场，假设旋转磁场为顺时针转动，静止的笼形转子切割磁力线产生感应电流，通电导体在磁场中受力，且此转矩与磁场旋转方向一致，所以转子便顺着旋转磁场方向转动起来。 3、电机产品型号编制方法 产品型号由产品代号、规格代号、特殊环境代号和补充代号等四个部分组成，示例： YB2 - 200L-2 WF1 特殊环境代号（户外防中等腐蚀） 规格代号（中心高-铁心长度-极数/大 型电机用功率-极数/铁心外径表示） 产品代号（隔爆型三相异步电动机）
我公司低压电机（1140V及以下）主要产品代号有：Y、YDDC、YA、YB2、YXn、YAXn、YBXn、YW、YBF、 YBK2、YBS、YBJ、YBI、YBSP、YZ、YZR等；高压电机（3000V及以上）主要产品代号有：Y、YKK、YKS、Y2、YA、YB、YB2、YAKK、YAKS、YBF、YR、YRKK、YRKS、TAW、YFKS、QFW等。 常用特殊环境代号有：W（户外型）、WF1（户外防中等腐蚀型）、WF2（户外防强腐蚀型）、F1（户内防中等腐蚀型）、F2（户内防强腐蚀型）、TH（湿热带型）、WTH（户外湿热带型）、TA（干热带型）、T（干、湿热合型）、H（船或海用）、G（高原用）。 4、工作制（S类） S1—连续工作制 S2—短时工作制 S3--断续周期工作制 S4—包括起动的断续工作制 S5—包括电制动的断续工作制 S6—连续周期工作制 S7—包括电制动的连续周期工作制 S8—包括变速负载的连续周期工作制 S9—负载和转速非周期变化工作制 5、防护型式：IPXX 第一位数字表示：防止人体触及或接近壳内带电部分及壳内转动部件，以及防止固体防异物进入电机。第二位数字表示：防止由于电机进水而引起的有害影响。第一位数字、第二位数字含义见下表；
三相异步电动机基本知识 1 电机概述 电机的型式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，电机构造的一般原则是：用适当的有效材料（导磁和导电材料）构成能互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率和电磁转矩，达到转换能量形态的目的。 为了减少激磁电流和旋转磁场在铁心中产生的涡流和磁滞损耗，铁心有0.5mm厚的硅钢片叠压而成。硅钢片绝缘层的作用？笼型转子结构简单、制造方便。对要求启动电流小、启动转矩大的电机，可以采用绕线式电机。 按电机功能来分，可分为： ①发电机——把机械能转换成电能； ②电动机——把电能转换成机械能； ③变压器、变频机、变流机、移相器——分别用于改变电压、频率、电流相位。 ④控制电机——作为控制系统中的元件。 又可按以下方法分类： 下面主要讲述高压中大型三相异步电机。 S=ns-n/ns 2 电机型号、结构及分类
2.1 分类 a）按中心高分类 可分为微型电机、小型电机、中型电机、大型电机。一般来说，H80以下的称为微型电机（也叫分马力电机，功率在1kW以下），H80～H315的称为小型电机，H355～H630的称为中型电机，H710～H1000的称为大型电机。 b）按防护等级分类 基本上可分为开启式、防护式和封闭式电机。开启式电机的常用结构是IP11，防护式电机的常用结构是和IP22、IP23，封闭式电机的常用结构是IP44和IP54。 IP是International Protection 的意思，紧跟其后的第一个数字表示电机防护固体的能力(0-无防护；1-防护大于50mm的固体；2-防护大于12mm的固体；3-防护大于2.5mm 的固体；4-防护大于1mm的固体；5-防尘。)，第二个数字表示电机防水的能力(0-无防护电机；1-防滴电机；2-15°防滴电机；3-防淋水电机；4-防溅水电机；5-防喷水电机；6-防海浪电机；7-防浸水电机；8-潜水电机)。 请参考标准GB4942.1-85《电机外壳防护分级》。 c) 按安装方式分类 总体上可分为卧式电机和立式电机。 卧式电机的典型结构是IMB3，其余派生结构有IMB35、IMB5等。立式电机的典型结构是IMV1（把IMB5立起来装即可,轴伸朝下），其余派生结构有IMV15（把IMB35立起来装即可,轴伸朝下）等。 IM即International Mounting。 请参考标准GB997-2008《电机结构及安装型式代号》。(IEC60034-7:2001) 旋转电机的结构形式、安装形式及接线盒位置---IM代码。 结构形式：有关固定用构件、轴承装置和轴伸等电机部件的构成形式。
电动机基本知识 一、电动机的分类 二、三相异步机的结构 三相异步电动机按转子结构的不同分为笼型和绕线转子异步电动机两大类。笼型异步电动机由于结构简单、价格低廉、工作可靠、维护方便，已成为生产上应用得最广泛的一种电动机。绕线转子异步电动机由于结构较复杂、价格较高，一般只用在要求调速和起动性能好的场合，如桥式起重机上。异步电动机由两个基本部分组成：定子（固定部分）和转子（旋转部分）。笼型和绕线转子异步电动机的定子结构基本相同，所不同的只是转子部分。笼型异步电动机的主要部件，如图1-1所示；绕线转子异步电动机的结构如图1-2所示。 图1-1笼型异步电动机的主要部件 图1-2 绕线转子异步电动机的结构
1、定子 三相异步电动机的定子由机座中的定子铁心及定子绕组组成。机座一般由铸铁制成。定子铁心是有冲有槽的硅钢片叠成，片与片之间涂有绝缘漆。三相绕组是用绝缘铜线或铝线绕制成三相对称的绕组按一定的规则连接嵌放在定子槽中。过去用A、B、C表示三相绕组始端，X、Y、Z表示其相应的末端，这六个接线端引出至接线盒。按现国家标准，始端标以U1、V1、W1，末端标以U2、V2、W2。三相定子绕组可以接成如图1-3所示的星形或三角形，但必须视电源电压和绕组额定电压的情况而定。一般电源电压为380V（指线电压），如果电动机定子各相绕组的额定电压是220V，则定子绕组必须接成星形，如图1-3a所示；如果电动机各相绕组的额定电压为380V，则应将定子绕组接成三角形，如图1-3b所示。 图1-3 三相绕组的联结 2、转子 转子部分是由转子铁心和转子绕组组成的。转子铁心也是由相互绝缘的硅钢片叠成的。转子冲片如图1-4a所示。铁心外圆冲有槽，槽内安装转子绕组。根据转子绕组结构不同可分为两种形式：笼型转子和绕线型转子。 （1）笼型转子 笼型转子的绕组是在铁心槽内放置铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，绕组的形状如图1-4b所示。它像个鼠笼，故称之为笼型转子。为了简化制造工艺，小容量异步电动机的笼型转子都是熔化的铝浇铸在槽内而成，称为铸铝转子。在浇铸的同时，把转子的短路环和端部的冷却风扇也一样用铝铸成，如图1-5所示。 图1-4 笼型转子a)转子冲片；b)笼型绕组；c)笼型转子图1-5 铸铝转子