电机拖动基础实验指导书

电机拖动基础实验指导书

西安文理学院

物理与机电工程学院 目录

实验一 直流并励电动机 ......................................................................................... 2

实验二 直流他励电动机机械特性 ......................................................................... 7

实验三 单相变压器 ............................................................................................... 12

实验四 异步电机的T-s曲线测绘 ........................................................................ 18

实验五 三相异步电动机的起动与调速 ............................................................... 22 实验一 直流并励电动机

一.实验目的

1．学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。

2．认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。

3. 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。

4. 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NUU和fNfII不变，测取2Tn、、aIfn及2Tfn。

2. 调速特性

(1)改变电枢电压调速

保持NUU、fNfII=常数，2T=常数，测取aUfn。

(2)改变励磁电流调速

保持NUU，2T=常数，01＝R，测取fIfn。

(3)观察能耗制动过程

四．实验设备及仪器

1．MCL-II系列电机教学实验台的主控制屏。

2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量及控制（NMEL-13）。

3．可调直流稳压电源（NMEL-18）

4．直流电压、毫安、安培表（NMCL-001）。

5．直流并励电动机M03。

6．波形测试及开关板（NMEL-05）。

7．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）。

8．电机起动箱（NMEL-09）。 五．实验方法

1．并励电动机的工作特性和机械特性。

实验线路如图1-1所示。

图1－1直流并励电动机接线图

1U：可调直流稳压电源

1R、fR：电枢调节电阻和磁场调节电阻，位于NMEL-09。

mA、A、2V：直流毫安、电流、电压表（NMCL-001）

G：涡流测功机

a．将1R调至最大，fR调至最小，毫安表量程为200mA，电流表量程为2A档，电压表量程为300V档，检查涡流测功机与NMEL-13是否相连，将NMEL-13“转速控制”和“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针旋到底。开启控制屏的总电源控制钥匙开关至“开”位置，按次序按下绿色“闭合”按钮开关，打开励磁电源船形开关和可调直流电源船形开关，按下复位按钮，此时，直流电源的绿色工作发光二极管亮，指示直流电压已建立，电机旋转，并调整电机的旋转方向，使电机正转。

b．直流电机正常起动后，将电枢串联电阻1R调至零，调节直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻fR和“转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：VUUN220，NaII，min/1600rnnN，此时直流电机的励磁电流fNfII（额定励磁电流）。

c．保持NUU和fNfII不变的条件下，逐渐减小电动机的负载，即逆时针调节“转矩设定”电位器，测取电动机电枢电流aI、转速n和转矩2T，共取数据7-8组填入表1-1中。

MAV1V2mAGU1U1+-+-R1Rf表1-1 VUUN220 fNfII mA

实

验

数

据 aI（A）

n（r/min）

2T（mN）

计

算

数

据 2P（w）

1P（w）

（%）

△n（%）

2．调速特性

（1）改变电枢端电压的调速

a．按上述方法起动直流电机后，将电阻1R调至零，并同时调节负载、电枢电压和磁场调节电阻fR，使电机的NUU，NaII5.0，fNfII，记录此时2T mN。

b．保持2T不变，fNfII不变，逐次增加1R的阻值，即降低电枢两端的电压aU，1R从零调至最大值，每次测取电动机的端电压aU，转速n和电枢电流aI，共取7-8组数据填入表1-2中。

表1-2 fNfII= mA，2T mN

aU（V）

n（r/min）

aI（A）

（2）改变励磁电流的调速

a．直流电动机起动后，将电枢调节电阻1R和磁场调节电阻fR调至零，调节可调直流电源的输出为220V，调节“转矩设定”电位器，使电动机的NUU，NaII5.0,记录此时

2T mN。

b．保持2T和NUU不变，逐次增加磁场电阻fR阻值，直至Nnn3.1，每次测取电动机的n、fI和aI，共取7-8组数据填写入表1-3中。

表1-3

VUUN220，2T mN

n（r/min）

fI（A）

aI（A）

(3)能耗制动

按图1一2接线。

1U：可调直流稳压电源

1R、fR：直流电机电枢调节电阻和磁场调节电阻（NMEL-09）

LR：采用MEL-03中两只900Ω电阻并联。

S：双刀双掷开关（NMEL-05）。

c．重复起动电动机，待运转正常后，把S合向“2”端记录停机时间。

d．选择不同LR阻值，观察对停机时间的影响。

六．实验报告

1.由表1-1计算出2P和，并绘出2Tn、、aIf及2Tfn的特性曲线。

电动机输出功率22105.0nTP（式中输出转矩2T单位为N·m，转速n的单位为r／min）。

电动机输入功率UIP1

电动机效率

%10012PP 电动机输入电流fNaIII

由工作特性求出转速变化率：%1000NNnnnn

2.绘出并励电动机调速特性曲线aUfn和fIfn。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LR阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？

七．思考题

1.并励电动机的速率特性aIfn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“飞速”？为什么？ 实验二 直流他励电动机机械特性

一．实验目的

了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性

二．预习要点

1．改变他励直流电动机械特性有哪些方法？

2．他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？

3．他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。

三．实验项目

1．电动及回馈制动特性。

2．电动及反接制动特性。

3．能耗制动特性。

四．实验设备及仪器

1．MCL-II系列电机系统教学实验台主控制屏。

2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量及控制（NMEL-13）

3．三相可调电阻900Ω（NMEL-03）

4．三相可调电阻90Ω（NMEL-04）

5．波形测试及开关板（NMEL-05）

6．直流电压、电流、毫安表（NMCL-001）

7．电机起动箱（NMEL-09）

8．直流电机M12、M03

五．实验方法及步骤

1．电动及回馈制动特性

接线图如图2-1。

图2－1 直流他励电动机机械特性测定接线图

M为直流并励电动机M12（接成他励方式），VUN220，AIN55.0，min/1500rnN，WPN80；励磁电压VUf220，励磁电流AIf13.0。

G为直流并励电动机M03（接成他励方式），VUN220，AIN1.1，min/1600rnN；

直流电压表V1为220V可调直流稳压电源自带，V2的量程为300V（NMCL-001）；

直流电流表mA1、A1分别为220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表；

mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表（NMCL-001）

R1选用900Ω欧姆电阻（NMEL-03）(或两个900Ω欧姆电阻串联)

R2选用180欧姆电阻（NMEL-04中两90欧姆电阻相串联）

R3选用3000Ω磁场调节电阻（NMEL-09）

R4选用2250Ω电阻（用NMEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联）

开关S1、S2选用NMEL-05中的双刀双掷开关。

按图2-1接线，在开启电源前，检查开关、电阻等的设置；

（1）开关S1合向“1”端，S2合向“2”端。

（2）电阻R1至最小值，R2、R3、R4阻值最大位置。

（3）直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。