電機(jī)與拖動實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2015

1、拖動與控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 哈爾濱理工大學(xué)自動化學(xué)院自動化系實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)一 認(rèn) 識 實(shí) 驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求與安全操作注意事項。2認(rèn)識在直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)中所用的電機(jī)、儀表、變阻器等組件及使用方法。3熟悉他勵電動機(jī)（即并勵電動機(jī)按他勵方式）的接線、起動、改變電機(jī)方向與調(diào)速的方法。二預(yù)習(xí)要點(diǎn)1如何正確選擇使用儀器儀表。特別是電壓表、電流表的量程。2直流他勵電動機(jī)起動時，為什么在電樞回路中需要串聯(lián)起動變阻器？不連接會產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？3直流電動機(jī)起動時，勵磁回路連接的磁場變阻器應(yīng)調(diào)至什么位置？為什么？若勵磁回路斷開造成失磁時，會產(chǎn)生什么嚴(yán)重后果？4直流電動機(jī)調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向的方法。5預(yù)習(xí)附錄測功機(jī)

2、組件的使用方法。三實(shí)驗(yàn)項目1了解MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺中的直流穩(wěn)壓電源、渦流測功機(jī)、變阻器、多量程直流電壓表、電流表、毫安表及直流電動機(jī)的使用方法。2直流他勵電動機(jī)的起動，調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）2電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量（MEL-13）或電機(jī)導(dǎo)軌及校正直流發(fā)電機(jī)3直流并勵電動機(jī)M034220V直流可調(diào)穩(wěn)壓電源（位于實(shí)驗(yàn)臺主控制屏的下部）5電機(jī)起動箱（MEL-09）。6直流電壓、毫安、安培表（MEL-06）。五實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員講解電機(jī)實(shí)驗(yàn)的基本要求，實(shí)驗(yàn)臺各面板的布置及使用方法，注意事

3、項。2在控制屏上按次序懸掛MEL-13、MEL-09組件，并檢查MEL-13和渦流測功機(jī)的連接。3直流儀表、轉(zhuǎn)速表和變阻器的選擇。直流儀表、轉(zhuǎn)速表量程是根據(jù)電機(jī)的額定值和實(shí)驗(yàn)中可能達(dá)到的最大值來選擇，變阻器根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)，并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。（1）電壓量程的選擇如測量電動機(jī)兩端為220V的直流電壓，選用直流電壓表為300V量程檔。（2）電流量程的選擇。因?yàn)橹绷鞑铍妱訖C(jī)的額定電流為1.1A，測量電樞電流的電表可選用2A量程檔，額定勵磁電流小于0.16A，測量勵磁電流的毫安表選用200mA量程檔。（3）電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1600r/min，若采用指針表和測速發(fā)電機(jī)，則選用

4、1800r/min量程檔。若采用光電編碼器，則不需要量程選擇。（4）變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定。在本實(shí)驗(yàn)中，電樞回路調(diào)節(jié)電阻選用MEL-09組件的100/1.22A電阻，磁場回路調(diào)節(jié)選用MEL-09的3000/200mA可調(diào)電阻。4直流電動機(jī)的起動R1：電樞調(diào)節(jié)電阻（MEL-09）Rf：磁場調(diào)節(jié)電阻（MEL-09）M：直流并勵電動機(jī)M03：G：渦流測功機(jī)IS：電流源，位于MEL-13，由“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)開始時，將MEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針旋到底。U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電

5、源U2：直流電機(jī)勵磁電源V1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電壓表V2：直流電壓表，量程為300V檔，位于MEL-06A：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶電流表mA：毫安表，位于直流電機(jī)勵磁電源部。（1）按圖1-2接線，檢查M、G之間是否用聯(lián)軸器聯(lián)接好，電機(jī)導(dǎo)軌和MEL-13的連接線是否接好，電動機(jī)勵磁回路接線是否牢靠，儀表的量程，極性是否正確選擇。（2）將電機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻R1調(diào)至最大，磁場調(diào)節(jié)電阻調(diào)至最小，轉(zhuǎn)矩設(shè)定電位器（位于MEL-13）逆時針調(diào)到底。（3）開啟控制屏的總電源控制鑰匙開關(guān)至“開”位置，按次序按下綠色“閉合”按鈕開關(guān)，打開勵磁電源船形開關(guān)和可調(diào)直流電源船形開關(guān)，按下復(fù)位按鈕，此時，直流電源的綠色工

6、作發(fā)光二極管亮，指示直流電壓已建立，旋轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)電位器，使可調(diào)直流穩(wěn)壓電源輸出220V電壓。（4）減小R1電阻至最小。5調(diào)節(jié)他勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。（1）分別改變串入電動機(jī)M電樞回路的調(diào)節(jié)電阻R1和勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻Rf（2）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩設(shè)定電位器，注意轉(zhuǎn)矩不要超過1.1N.m，以上兩種情況可分別觀察轉(zhuǎn)速變化情況6改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向?qū)㈦姌谢芈氛{(diào)節(jié)電阻R1調(diào)至最大值，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針調(diào)到零，先斷開可調(diào)直流電源的船形開關(guān)，再斷開勵磁電源的開關(guān)，使他勵電動機(jī)停機(jī)，將電樞或勵磁回路的兩端接線對調(diào)后，再按前述起動電機(jī)，觀察電動機(jī)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)。六注意事項1直流他勵電動機(jī)起動時，須將勵磁回路串聯(lián)的電阻R

7、f調(diào)到最小，先接通勵磁電源，使勵磁電流最大，同時必須將電樞串聯(lián)起動電阻R1調(diào)至最大，然后方可接通電源，使電動機(jī)正常起動，起動后，將起動電阻R1調(diào)至最小，使電機(jī)正常工作。2直流他勵電機(jī)停機(jī)時，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源。同時，必須將電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)回最大值，勵磁回路串聯(lián)的電阻Rf調(diào)到最小值，給下次起動作好準(zhǔn)備。3測量前注意儀表的量程及極性，接法。七實(shí)驗(yàn)報告1.畫出直流并勵電動機(jī)電樞串電阻起動的接線圖。說明電動機(jī)起動時，起動電阻R1 和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf 應(yīng)調(diào)到什么位置？為什么？2.增大電樞回路的調(diào)節(jié)電阻，電機(jī)的轉(zhuǎn)速如何變化？增大勵磁回路的調(diào)節(jié)電阻，轉(zhuǎn)速又如何變化？3.用什么方法可以改變

8、直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向？4.為什么要求直流并勵電動機(jī)磁場回路的接線要牢靠？實(shí)驗(yàn)二 直流并勵電動機(jī)特性研究一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握用實(shí)驗(yàn)方法測取直流并勵電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。2.掌握直流并勵電動機(jī)的調(diào)速方法。二.預(yù)習(xí)要點(diǎn)1.什么是直流電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性？2.直流電動機(jī)調(diào)速原理是什么？三.實(shí)驗(yàn)項目1.工作特性和機(jī)械特性保持U=UN 和If =IfN 不變，測取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。2.調(diào)速特性(1)改變電樞電壓調(diào)速保持U=UN 、If=IfN =常數(shù)，T2 =常數(shù)，測取n=f(Ua)。(2)改變勵磁電流調(diào)速保持U=UN，T2 =常數(shù)，R1 =0，測取n=f(If)。(3)

9、觀察能耗制動過程四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MEL系列電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺的主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）。2電機(jī)導(dǎo)軌及渦流測功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量（MEL-13）或電機(jī)導(dǎo)軌及編碼器、轉(zhuǎn)速表。3可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（含直流電壓、電流、毫安表）4直流電壓、毫安、安培表（MEL-06）。5直流并勵電動機(jī)。6波形測試及開關(guān)板（MEL-05）。7三相可調(diào)電阻900（MEL-03）。五實(shí)驗(yàn)方法1并勵電動機(jī)的工作特性和機(jī)械特性。實(shí)驗(yàn)線路如圖1-6所示U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R1、Rf：電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻，位于MEL-09。mA、A、V2：直流毫安、電流、電壓表（MEL-06）G：渦流測功機(jī)IS：渦流測功機(jī)勵磁電

10、流調(diào)節(jié)，位于MEL-13。a將R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，毫安表量程為200mA，電流表量程為2A檔，電壓表量程為300V檔，檢查渦流測功機(jī)與MEL-13是否相連，將MEL-13“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)板向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針旋到底，打開船形開關(guān)，按實(shí)驗(yàn)一方法起動直流電源，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，使電機(jī)正轉(zhuǎn)。b直流電機(jī)正常起動后，將電樞串聯(lián)電阻R1調(diào)至零，調(diào)節(jié)直流可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出至220V，再分別調(diào)節(jié)磁場調(diào)節(jié)電阻Rf和“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機(jī)達(dá)到額定值：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1600r/min，此時直流電機(jī)的勵磁電流If=IfN（

11、額定勵磁電流）。c保持U=UN，If=IfN不變的條件下，逐次減小電動機(jī)的負(fù)載，即逆時針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，測取電動機(jī)電樞電流Ia、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T2，共取數(shù)據(jù)7-8組填入表1-8中。表1-8 U=UN=220V If=IfN= A Ka= 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Ia（A）n（r/min）T2（N.m）計算數(shù)據(jù)P2（w）P1（w）（%）n（%）2調(diào)速特性（1）改變電樞端電壓的調(diào)速a按上述方法起動直流電機(jī)后，將電阻R1調(diào)至零，并同時調(diào)節(jié)負(fù)載，電樞電壓和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf，使電機(jī)的U=UN，Ia=0.5IN，If=IfN，記錄此時的T2= N.mb保持T2不變，If=IfN不變，逐次增加R1的阻值，即降低電樞兩

12、端的電壓Ua，R1從零調(diào)至最大值，每次測取電動機(jī)的端電壓Ua，轉(zhuǎn)速n和電樞電流Ia，共取7-8組數(shù)據(jù)填入表1-9中。表1-9 If=IfN= A,T2= N.mUa（V）n（r/min）Ia（A）（2）改變勵磁電流的調(diào)速a直流電動機(jī)起動后，將電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻Rf調(diào)至零，調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源的輸出為220V，調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器，使電動機(jī)的U=UN，Ia=0.5IN，記錄此時的T2= N.mb保持T2和U=UN不變，逐次增加磁場電阻Rf阻值，直至n=1.3nN，每次測取電動機(jī)的n、If和Ia，共取7-8組數(shù)據(jù)填寫入表1-10中。表1-10 U=UN=220V，T2= N.mn（r/min

13、）If（A）Ia（A）(3)能耗制動按圖1一7接線U1：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R1、Rf：直流電機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻（MEL-09）RL：采用MEL-03中兩只900電阻并聯(lián)。S：雙刀雙擲開關(guān)（MEL-05）a將開關(guān)S合向“1”端，R1調(diào)至最大，Rf調(diào)至最小，起動直流電機(jī)。b運(yùn)行正常后，從電機(jī)電樞的一端撥出一根導(dǎo)線，使電樞開路，電機(jī)處于自由停機(jī)，記錄停機(jī)時間。c重復(fù)起動電動機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，把S合向“2”端記錄停機(jī)時間。d選擇不同RL阻值，觀察對停機(jī)時間的影響。六實(shí)驗(yàn)報告1.由表1-8計算出 P2和，并繪出n、T2、=f(Ia)及n=f(T2)的特性曲線。電動機(jī)輸出功率P2=0.105nT2

14、式中輸出轉(zhuǎn)矩T2 的單位為N·m，轉(zhuǎn)速n的單位為rmin。電動機(jī)輸入功率P1=UI電動機(jī)效率=×100電動機(jī)輸入電流I =Ia +IfN由工作特性求出轉(zhuǎn)速變化率：n= ×1002.繪出并勵電動機(jī)調(diào)速特性曲線n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時兩種調(diào)速的電樞電流變化規(guī)律以及兩種調(diào)速方法的優(yōu)缺點(diǎn)。3能耗制動時間與制動電阻RL的阻值有什么關(guān)系？為什么？該制動方法有什么缺點(diǎn)？七思考題1.并勵電動機(jī)的速率特性n=f(Ia)為什么是略微下降？是否會出現(xiàn)上翹現(xiàn)象？為什么？上翹的速率特性對電動機(jī)運(yùn)行有何影響？2.當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和勵磁電流不變時，減小電樞端壓，為什

15、么會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低？3.當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電樞端電壓不變時，減小勵磁電流會引起轉(zhuǎn)速的升高，為什么？4.并勵電動機(jī)在負(fù)載運(yùn)行中，當(dāng)磁場回路斷線時是否一定會出現(xiàn)“飛速”？為什么？實(shí)驗(yàn)三 直流他勵電動機(jī)機(jī)械特性研究（設(shè)計型實(shí)驗(yàn)）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庵绷麟妱訖C(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時的機(jī)械特性二預(yù)習(xí)要點(diǎn)1改變他勵直流電動機(jī)械特性有哪些方法？2他勵直流電動機(jī)在什么情況下，從電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入回饋制動狀態(tài)？他勵直流電動機(jī)回饋制動時，能量傳遞關(guān)系，電動勢平衡方程式及機(jī)械特性又是什么情況？3他勵直流電動機(jī)反接制動時，能量傳遞關(guān)系，電動勢平衡方程式及機(jī)械特性。三實(shí)驗(yàn)項目1電動及回饋制動特性。2電動及反接制動特性。3能耗

16、制動特性。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2電機(jī)導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)速表（MEL-13、MEL-14）3三相可調(diào)電阻900（MEL-03）4三相可調(diào)電阻90（MEL-04）5波形測試及開關(guān)板（MEL-05）6、直流電壓、電流、毫安表（MEL-06）7電機(jī)起動箱（MEL-09）五實(shí)驗(yàn)方法及步驟1 電動及回饋制動特性接線圖如圖5-1M為直流并勵電動機(jī)M12（接成他勵方式），UN=220V，IN=0.55A，nN=1600r/min，PN=80W；勵磁電壓Uf=220V，勵磁電流If0.13A。G為直流并勵電動機(jī)M03（接成他勵方式），UN=220V，IN=1.1A，nN=1600r/m

17、in;直流電壓表V1為220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶，V2的量程為300V（MEL-06）；直流電流表mA1、A1分別為220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶毫安表、安倍表；mA2、A2分別選用量程為200mA、5A的毫伏表、安培表（MEL-06）R1選用900歐姆電阻（MEL-03）R2選用180歐姆電阻（MEL-04中兩90歐姆電阻相串聯(lián)）R3選用3000磁場調(diào)節(jié)電阻（MEL-09）R4選用2250電阻（用MEL-03中兩只900電阻相并聯(lián)再加上兩只900電阻相串聯(lián)）開關(guān)S1、S2選用MEL-05中的雙刀雙擲開關(guān)。按圖5-1接線，在開啟電源前，檢查開關(guān)、電阻等的設(shè)置；（1）開關(guān)S1合向“1”端，S2合

18、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(guān)和220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源船形開關(guān)須在斷開位置。實(shí)驗(yàn)步驟。a按次序先按下綠色“閉合”電源開關(guān)、再合勵磁電源船型開關(guān)和220V電源船形開關(guān)，使直流電動機(jī)M起動運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)直流可調(diào)電源，使V1讀數(shù)為UN=220伏，調(diào)節(jié)R2阻值至零。b分別調(diào)節(jié)直流電動機(jī)M的磁場調(diào)節(jié)電阻R1，發(fā)電機(jī)G磁場調(diào)節(jié)電阻R3、負(fù)載電阻R4（先調(diào)節(jié)相串聯(lián)的900電阻旋鈕，調(diào)到零用導(dǎo)線短接以免燒毀熔斷器，再調(diào)節(jié)900電阻相并聯(lián)的旋鈕），使直流電動機(jī)M的轉(zhuǎn)速nN=1600r/min，If+Ia=IN=0.55A，此時If=IfN，記錄此值。c

19、保持電動機(jī)的U=UN=220V，If=IfN不變，改變R4及R3阻值，測取M在額定負(fù)載至空載范圍的n、Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表中。表5-1 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）d折掉開關(guān)S2的短接線，調(diào)節(jié)R3，使發(fā)電機(jī)G的空載電壓達(dá)到最大（不超過220伏），并且極性與電動機(jī)電樞電壓相同。e保持電樞電源電壓U=UN=220V，If=IfN，把開關(guān)S2合向“1”端，把R4值減小，直至為零（先調(diào)節(jié)相串聯(lián)的900電阻旋鈕，調(diào)到零用導(dǎo)線短接以免燒毀熔斷器）。再調(diào)節(jié)R3阻值使阻值逐漸增加，電動機(jī)M的轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)A1表的電流值為0時，此時電動機(jī)轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速，繼續(xù)增加R3阻值，則電

20、動機(jī)進(jìn)入第二象限回饋制動狀態(tài)運(yùn)行直至電流接近0.8倍額定值（實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意電動機(jī)轉(zhuǎn)速不超過2100轉(zhuǎn)/分）。測取電動機(jī)M的n、Ia，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表5-2中。表5-2 UN=220伏 IfN= AIa（A）n（r/min）因?yàn)門2=CMI2，而CM中為常數(shù)，則TI2，為簡便起見，只要求n=f（Ia）特性，見圖5-2。2電動及反接制動特性。在斷電的條件下，對圖5-1作如下改動：（1）R1為MEL-09的3000磁場調(diào)節(jié)電阻，R2為MEL-03 的900電阻，R3不用，R4不變。（2）S1合向“1”端，S2合向“2”端（短接線拆掉），把發(fā)電機(jī)G的電樞二個插頭對調(diào)。實(shí)驗(yàn)步驟：a在未上電源前，R1

21、置最小值，R2置300左右，R4置最大值。b按前述方法起動電動機(jī)，測量發(fā)電機(jī)G的空載電壓是否和直流穩(wěn)壓電源極性相反，若極性相反可把S2含向“1”端。c調(diào)節(jié)R2為900，調(diào)節(jié)直流電源電壓U=UN=220V，調(diào)節(jié)R1使If=IfN，保持以上值不變，逐漸減小R4阻值，電機(jī)減速直至為零，繼續(xù)減小R4阻值，此時電動機(jī)工作于反接制動狀態(tài)運(yùn)行（第四象限）；d再減小R4阻值，直至電動機(jī)M的電流接近0.8倍IN，測取電動機(jī)在第1、第4象限的n、I2，共取5-6組數(shù)據(jù)記錄于表5-3中。表5-3R2=900UN=220VIfN=AI2（A）n（r/min）為簡便起見，畫n=f（Ia），見圖5-3。六實(shí)驗(yàn)注意事項調(diào)節(jié)

22、串并聯(lián)電阻時，要按電流的大小而相應(yīng)調(diào)節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)電阻，防止電阻過流燒毀熔斷絲。七實(shí)驗(yàn)報告根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出電動機(jī)運(yùn)行在第一、第二、第四象限的制動特性n=f（Ia）及能耗制動特性n=f（Ia）。 八思考題1.回饋制動實(shí)驗(yàn)中,如何判別電動機(jī)運(yùn)行在理想空載點(diǎn)?2.直流電動機(jī)從第一象限運(yùn)行到第二象限轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變,試問電磁轉(zhuǎn)矩的方向是否也不變? 為什么?實(shí)驗(yàn)四 三相異步電動機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性研究一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馊嗬@線式異步電動機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性。二預(yù)習(xí)要點(diǎn)1如何利用現(xiàn)有設(shè)備測定三相繞線式異步電動機(jī)的機(jī)械2測定各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性應(yīng)注意哪些問題。3如何根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)計算被試電機(jī)

23、在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性。三實(shí)驗(yàn)項目1測定三相繞線式異步電動機(jī)在電動運(yùn)行狀態(tài)和再生發(fā)電制功狀態(tài)下機(jī)械特性。2測定三相繞線式異步電動機(jī)在反接制動運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器1MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺主控制屏。2電機(jī)導(dǎo)軌及測速表（MEL-13、MEL-14）3直流電壓、電流、毫安表（MEL-06或主控制屏上）4三相可調(diào)電阻器900（MEL-03）5三相可調(diào)電阻器900（MEL-04）6波形測試及開關(guān)板（MEL-05）五實(shí)驗(yàn)方法及步驟實(shí)驗(yàn)線路如圖5-5。M為三相繞線式異步電動機(jī)M09，額定電壓UN=220伏，Y接法；G為直流并勵電動機(jī)M03（作他勵接法），其UN=220伏，PN=18

24、5WRS選用三組90電阻（每組為MEL-04，90電阻）R1選用675電阻（MEL-03中，450電阻和225電阻相串聯(lián)），如右圖。Rf選用3000電阻（電機(jī)起動箱中，磁場調(diào)節(jié)電阻）V2、A2、mA分別為直流電壓、電流、毫安表，采用MEL-06或直流在主控制屏上V1、A1、W1、W2為交流、電壓、電流、功率表，含在主控制屏上S1選用MEL-05中的雙刀雙擲開關(guān) 1測定三相繞線式異步電機(jī)電動及再發(fā)電制動機(jī)械特性儀表量程及開關(guān)、電阻的選擇：（1）V2的量程為300V檔，mA的量程為200mA檔，A2的量程為2A檔。（2）RS阻值調(diào)至零，R1、Rf阻值調(diào)至最大。（3）開關(guān)S1合向“2”端。（4）三相

25、調(diào)壓旋鈕逆時針到底，直流電機(jī)勵磁電源船形開關(guān)和220V直流穩(wěn)壓電源船形開關(guān)在斷開位置。并且直流穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)旋扭逆時針到底，使電壓輸出最小。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）接下綠色“閉合”按鈕開關(guān)，接通三相交流電源，調(diào)節(jié)三相交流電壓輸出為180V（注意觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向是否符合要求），并在以后的實(shí)驗(yàn)中保持不變。（2）接通直流電機(jī)勵磁電源，調(diào)節(jié)Rf阻值使If=95mA并保持不變。接通可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的船形開關(guān)和復(fù)位開關(guān)，在開關(guān)S1的“2”端測量電機(jī)G的輸出電壓極性，先使其極性與S1開關(guān)“1”端的電樞電源相反。在R1為最大值的條件下，將S1合向“1”端。（3）調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源和R1的阻值（先調(diào)節(jié)R1中的450電阻，當(dāng)減到

26、0時，用導(dǎo)線短接，再調(diào)節(jié)225電阻，同時調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源），使電動機(jī)從堵轉(zhuǎn)（約200轉(zhuǎn)左右）到接近于空載狀態(tài)，其間測取電機(jī)G的Ua、Ia、n及電動機(jī)M的交流電流表A、功率表PI、PII的讀數(shù)。共取8-9組數(shù)據(jù)記錄于5-6中。表5-6U=200VRS=0If=mAUa(A)Ia(A)n(r/min)I1(A)PI(W)PII(W)（4）當(dāng)電動機(jī)M接近空載而轉(zhuǎn)速不能調(diào)高時，將S1含向“2”位置，調(diào)換發(fā)電機(jī)G的電樞極性使其與“直流穩(wěn)壓電源”同極性。調(diào)節(jié)直流電源使其G的電壓值接近相等，將S1合至“1”端，減小R1阻值直至為零（用導(dǎo)線短接900相串聯(lián)的電阻）。（5）升高直流電源電壓，使電動機(jī)M的轉(zhuǎn)速上升

27、，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速時，異步電機(jī)功率接近于0，繼續(xù)調(diào)高電樞電壓，則異步電機(jī)從第一象限進(jìn)入第二象限再生發(fā)電制動狀態(tài)，直至異步電機(jī)M的電流接近額定值，測取電動機(jī)M的定子電流I1、功率PI、PII，轉(zhuǎn)速n和發(fā)電機(jī)G的電樞電流Ia，電壓Ua，填入表5-7中。表5-7U=200伏If=AUa(A)Ia(A)n(r/min)I1(A)PI(W)PII(W)2電動及反接制動運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性在斷電的條件下，把RS的三只可調(diào)電阻調(diào)至90，折除R1的短接導(dǎo)線，并調(diào)至最大2250歐，直流發(fā)電機(jī)G接到S1上的兩個接線端對調(diào)，使直流發(fā)電機(jī)輸出電壓極性和“直流穩(wěn)壓電源”極性相反，開關(guān)S1合向左邊，逆時針調(diào)節(jié)可調(diào)直流

28、穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)旋鈕到底。（1）按下綠色“閉合”按鈕開關(guān)，調(diào)節(jié)交流電源輸出為200伏，合上勵磁電源船形開關(guān)，調(diào)節(jié)Rf的阻值，使If=95mA。（2）按下直流穩(wěn)壓電源的船形開關(guān)和復(fù)位按鈕，起動直流電源，開關(guān)S1合向右邊，讓異步電機(jī)M帶上負(fù)載運(yùn)行，減小R1阻值（先減小1800歐0.41A，當(dāng)減至最小時，用導(dǎo)線短接，再接小450歐0.82A），使異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，直至為零。（3）繼續(xù)減小R1阻值或調(diào)離電樞電壓值，異步電機(jī)即進(jìn)入反向運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，直至其電流接近額定值，測取發(fā)電機(jī)G的電樞電流Ia、電壓、Ua值和異步電動機(jī)M的定子電流I1、P1、PII、轉(zhuǎn)速n，共取8-9組數(shù)據(jù)填入表5-8中。表5-8U=200

29、伏Uf=95mAUa(A)Ia(A)n(r/min)I1(A)PI(W)PII(W)六實(shí)驗(yàn)注意事項1.調(diào)節(jié)串并聯(lián)電阻時,要按電流的大小而相應(yīng)調(diào)節(jié)串聯(lián)或并聯(lián)電阻,防止電阻器過流引起燒壞。七實(shí)驗(yàn)報告 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出三相繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)運(yùn)行在三種狀態(tài)下的機(jī)械特性。 八思考題1.再生發(fā)電制動實(shí)驗(yàn)中,如何判別電機(jī)運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)?2.在實(shí)驗(yàn)過程中,為什么電機(jī)電壓降到200V?在此電壓下所得的數(shù)據(jù),要計算出全壓下的機(jī)械特性應(yīng)作如何處理?附錄：測功機(jī)組件說明測功機(jī)組件含MEL-13和電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)兩部分，主要完成四個功能：1、對電機(jī)進(jìn)行加載；2、測量電機(jī)的轉(zhuǎn)矩；3、測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速；4、對異步電機(jī)進(jìn)行MS

30、曲線測繪。1渦流測功機(jī)渦流測功機(jī)如圖 1。實(shí)心圓盤與它的轉(zhuǎn)軸由被試電動機(jī)驅(qū)動，磁極、勵磁繞組、指針和轉(zhuǎn)軸為一個整體，可以對機(jī)座支架左右偏轉(zhuǎn)。當(dāng)勵磁繞組通過直流電流后，磁極產(chǎn)生的磁通，經(jīng)氣隙、鋼盤，氣隙回到相鄰的磁極而閉合。被試電動機(jī)帶動鋼盤旋轉(zhuǎn)切割磁力線，在鋼盤中產(chǎn)生渦流，此渦流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩（制動轉(zhuǎn)矩），則磁極將受到與此制動轉(zhuǎn)矩大小相等方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使磁極順電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一角度，并與平衡鐘隨之偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相平衡，于是指針在刻度盤上指示轉(zhuǎn)矩值，改變勵磁電流，即可改變制動轉(zhuǎn)矩，而被試電動機(jī)負(fù)載也隨之改變。渦流測功機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，運(yùn)行穩(wěn)定，但輸入鋼盤的大部分由渦流損耗

31、轉(zhuǎn)換成熱能，此熱量主要散發(fā)在周圍空氣中，一部分被鋼盤及軸承吸收，將使鋼盤、軸承等溫度升高。因此，渦流測功機(jī)運(yùn)行時要采取散熱措施。此外，當(dāng)轉(zhuǎn)速很小時制動轉(zhuǎn)矩很小，所以渦流測功機(jī)不能測量低速電動機(jī)轉(zhuǎn)矩和電機(jī)的堵轉(zhuǎn)矩。2加載及轉(zhuǎn)矩測量測功機(jī)是一臺定、轉(zhuǎn)子均可轉(zhuǎn)動的異步電機(jī)。它既可以做異步電動機(jī)運(yùn)行，也可以作測功機(jī)用。作為測功機(jī)用時，定子繞組施加直流電壓產(chǎn)生恒定磁場，當(dāng)被試電動機(jī)拖動異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩，異步電機(jī)處于制動狀態(tài)。若在異步電機(jī)定子上配備測力裝置，即可測得被試電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，該測功機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是無電刷以及不需要外接電阻負(fù)載。當(dāng)改變施加在測功機(jī)上直流勵磁電壓時，電磁轉(zhuǎn)矩就隨

32、著變化，即被試電動機(jī)的負(fù)載大小就發(fā)生改變。在測功機(jī)的下部安裝一電阻應(yīng)變式壓力傳感器，根據(jù)壓力傳感器輸出力的大小即可得出力矩值。3轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)速的測量可采用永磁直流測速發(fā)電機(jī)和光電編碼器。測速發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是信號處理簡單，但存在安裝不方便、線性度、對稱性較大的缺陷。本組件采用光電碼盤，即在測功機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝一光柵，兩邊各有一發(fā)射管和接收管，根據(jù)接收管收到的脈沖周期用單片機(jī)進(jìn)行處理，即可測得轉(zhuǎn)速。它具有和轉(zhuǎn)軸無機(jī)械接觸、安裝方便、讀數(shù)精度高等優(yōu)點(diǎn)。4導(dǎo)軌導(dǎo)軌的作用是安裝電機(jī)。為了實(shí)驗(yàn)時機(jī)組安裝方便和快速的要求，被試電機(jī)均設(shè)計成相同的中心高。電機(jī)的底腳采用了與普通電機(jī)不同的特殊結(jié)構(gòu)形式。在機(jī)組安裝時，各電機(jī)之間通過聯(lián)軸器同軸聯(lián)接，被試電機(jī)的底腳安放在電機(jī)導(dǎo)軌上，只要旋緊兩只底腳螺釘，不需做調(diào)整，就能準(zhǔn)確保證各電機(jī)之間的同心度，達(dá)到快速安裝的目的。5MS曲線測繪電機(jī)的MS曲線測繪指電機(jī)轉(zhuǎn)速從0額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)矩