电机及拖动实验指导书

北京科技大学实验报告
学院：自动化学院专业：自动化班级：自175 姓名：向卓学号：41723252
实验一：直流他励电动机在电动及回馈制动状态下的机械特性
一、实验目的
1、了解和测定他励直流电动机在电动及回馈制动状态下的机械特性
二、预习要点
1、图1-1中电阻R1、 R
2、R3及R4的作用
2、什么是电动机的额定状态？实验中如何调电动机的额定工作点？
3、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？
三、实验项目
1、直流电动机在电动状态下的机械特性
2、直流电动机回馈制动状态下的机械特性
四、实验方法
1
2、接线图
图1 他励直流电动机机械特性测定的实验接线图
按图1-1接线，图中M 用编号为DJ15的直流并励电动机(接成他励方式)，MG 用编号为DJ23的校正直流测功机，直流电压表V 1
、V 2的量程为1000V ，直流电流表A 1、A 3的量程为200mA ，A 2、A 4的量程为5A 。

R 1选用的1800Ω加上180Ω串联共1980Ω阻值； R 2选用900Ω并联900Ω共450Ω阻值； R 3选用1800Ω加上180Ω共1980Ω阻值； R 4选用1800Ω加上4个90Ω串联共2160Ω。

开关S1、S2选用D51上的双刀双掷开关。

电枢电源
3、电动及回馈制动状态下的机械特性
电动状态下机械特性测取数据范围为从额定工作状态到空载
直流电机上电顺序：先励磁后电枢
直流电机断电顺序：先电枢后励磁
五、实验步骤：
(1) 连接实验线路并设置电阻及开关初始状态：
R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置。

开关S1、S2选用D51挂箱上的对应开关，并将S1合向1电源端，S2合向2'短接端(见图1-1)。

(2) 电源通电
开机时需检查控制屏下方左、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“启动”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R2阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机M起动运转。

(3) 调节电动机M的额定工作点
调节“电枢电源”电压为 220V；调节R2阻值至零位置，调节R3阻值，使电流表A3为100mA。

同时调节电动机M的电阻R1阻值和电机MG 的负载电阻R4阻值（注意：调节负载电阻R4时，先调节D42上1800Ω阻值，调至最小后应用导线短接），使电动机M的电枢电流上升的同时电机转速一直维持在1600r/min，
直到电动机M的n=n
N =1600r/min，I
N
= Ia=1.2A，此时他励直流电动机的励磁电
流I
f 为额定励磁电流I
fN
，将此值填在表1-1中。

(4)测取电动机从额定点到空载点的机械特性曲线
保持U=U
N =220V ，I
f
=I
fN。

增大R4阻值，直至空载(空载点为开关S2 拨至中
间位置),在此区间测取电动机M在额定负载至空载范围的n、Ia数据。

共取8-9组数据记录于表1-1中。

注意：在增大负载电阻R4过程中先增大90Ω串联部分，Ia=0.5A以后，把D42上短接线拔掉继续增大电阻，直至空载。

(5) 测取电动机回馈制动的机械特性曲线
在确定S2处于中间位置的情况下，把R4调至零值位置(其中D42上1800Ω阻值调至零值后用导线短接)，再减小R3阻值，使MG的空载电压与电枢电源电压值接近相等 (在开关S2两端测)，把开关S2合向1'端。

从开关S2合向1'端到转速约为1900 r/min区间测取M的n、I
a
（电流值应由正到0到负值）
保持电枢电源电压U=U
N =220V，I
f
=I
fN
，调节R
3
阻值，使阻值增加，电动机转
速升高，当A
2
表的电流值为0A时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加
R
3
阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至转速约为1900 r/min，
从开关S2合向1'端到转速约为1900 r/min区间测取M的n、I
a
，数据记录于表1-2中。

(6) 停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关，并将开关S
2合向到2'端）。

表1-2 U N=220V I fN= 76.5 mA
序号9.10.11.12.13.14.15.16.17.
I a（A）0.16 0.10 0.05 0 -0.10 -0.21 -0.30 -0.40 -0.50 n（r/min）1709 1721 1735 1744 1768 1797 1823 1857 1900
六、实验结果
根据实验数据，绘制他励直流电动机运行电动和回馈制动状态状态下的机械特性n=f(Ia)(用同一座标纸绘出)。

图2 n=f(Ia)曲线图
七、思考题
1、回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点？
答：电动机在空载时，电枢电流为0，因此本实验当A2电流表的电流为0时是理想空载点。

2、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？
答：电磁转矩方向改变，第二象限，电磁转矩为负，此时相当于发电机，表示电机转子从轴上吸收功率。

3、为什么直流电动机的直流电机上电顺序是先励磁后电枢，断电顺序是先电枢后励磁，如果顺序反了会有什么后果？
答：电机启动时，励磁绕组必须先于电枢得电，否则电机无磁极建立，电枢不转且电流增大，会烧毁驱动元件及电枢线圈。

停机时，电枢转子必须先于励磁绕组失电，否则励磁失磁，会发生“飞车”事故。

实验二、三相异步电动机的起动及T-S曲线测绘
一、实验目的
1、通过实验掌握异步电动机的起动的方法。

2、了解三相异步电动机输出转矩特性。

二、预习要点
1、异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。

2、如何利用现有设备测定三相线绕式异步电动机的输出转矩特性。

3、如何根据所测出的数据计算被试电机的输出转矩特性。

三、实验项目
1、直接起动及星形——三角形(Y-Δ)转换起动。

2、测定三相鼠笼式异步电动机的T-S曲线
四、实验方法
1、实验设备
2、 接线图
图3 异步电动机直接起动及Y-Δ启动接线图
图4 三相鼠笼式异步电动机T －Ｓ测绘接线图
3、三相鼠笼式异步电机直接起动实验
(1) 按图2-1接线。

拨动S 开关，使异步电机定子绕组为Δ接法。

校正直流测功机DJ23不接线。

电流表用D32上的指针表。

(2) 把交流调压器退到零位，开启钥匙开关，按下“启动”按钮，接通三相交流电源。

(3) 调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“停止”按钮，切断三相交流电源)。

(4)再按下“停止”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按
下“启动”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流
V
U
V
W
A
Y
Z
C
A Y
A
C
X
S
值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量)。

记录启动电流值 I st = 2.1 （A ）。

4、星形——三角形(Y-Δ)起动
将S 开关拨到Y 接法侧。

合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S 合向左边，使电机(Δ)正常运行，整个起动过程结束。

观察起动瞬间电流表的显示值以与直接起动方法作定性比较。

记录启动电流值 I st = 0.8 （A ）。

5、鼠笼式异步电机与校正直流测功机空载损耗的测定。

（1）直流电机MG 电枢电阻R a = 10 Ω
（2）按图2-2接线，图中M 用编号为DJ16的三相鼠笼式异步电动机，按图2-1接线，并将图2-1中的S 开关拨到中间位置。

图2-2中MG 用编号为DJ23的校正直流测功机。

S 选用D51挂箱上的对应开关，并将S 断开。

R 1选用D44的180Ω阻值加上D42上四只900Ω串联再加两只900Ω并联共4230Ω阻值，R f1选用D44上1800Ω阻值。

（3）三相鼠笼式异步电动机与校正直流测功机同轴连接。

将R f1调至最小位置，R 1调至最大位置。

先开启励磁电源，然后接通电枢电源，调高电枢电源输出电压至220V ，调节R 1使电机MG 起动运转。

调节R f1的阻值，使电机转速为1500r/min ，逐次减小电枢电源输出电压或增大R 1阻值，使电机转速下降直至n=0r/min ，在其间测量电机每间隔100r/min MG 的U a0、I a0及n 值，共取16组数据记录于表2-1中。

6、鼠笼式异步电动机的T-S 曲线的测绘
(1) 使控制屏下方“直流电机电源”的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都在断开位置，把R 1、R
f1阻值置最大位置。

将控制屏左侧三相调压器旋钮向逆时针
方向旋到底，即把输出电压调到零，把交流侧的S开关拨到定子绕组接成三角形的情况。

(2)接通三相调压“电源总开关”，按下“启动”按钮，旋转调压器旋钮使三相交流电压慢慢升高，观察电机转向是否符合要求。

若符合要求则升高到U=127V，并在以后实验中保持不变。

（3）接通励磁电源。

接通控制屏右下方的“电枢电源”开关，将电枢电源电压调到220V，在R1阻值为最大的条件下将S闭合。

调节R1阻值，使转速调到1500r/min。

可调到1500r/min：
可调到1500r/min说明电机MG的输出电压的极性为正，记录1500r/min
时的U
a 、I
a
填入表2-2中。

然后将直流侧S断开，调换MG电枢极性（在开关S 的
两端换）使其与“电枢电源”反极性，把R
1、R
f1
阻值置最大位置，合上S开关。

调节R
1
阻值，使电动机从接近于堵转到接近于空载状态；测取转速从零到
1400r/min范围内电机MG的U
a 、I
a
、n值，数据记录于表2-2中。

不可调到1500r/min：
不能调到1500r/min说明电机MG的输出电压的极性负，调节R
1
阻值，测取
转速从零到1400r/min范围内电机MG的U
a 、I
a
、n值，数据记录于表3-2中。

当
电动机接近空载而转速不能调高时，将S断开，把R
1、R
f1
阻值置最大位置，调
换MG电枢极性（在开关S 的两端换）使其与“电枢电源”同极性。

将S闭合。

保持M端三相交流电压U=127V，减小R
1
阻值直至转速上升到1500转，此时测取
电机MG的U
a 、I
a
、n等值，数据记录于表2-2中。

六、实验报告
1、根据实验数据绘制鼠笼式异步电动机与线绕式异步电动机的T-S 曲线。

图5 S-T 曲线图
2、 绘制电机机组的空载损耗曲线P 0=f （n ）。

图6 Po=f(n)曲线图。