北理珠電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)北京理工大學(xué)珠海學(xué)院信息學(xué)院2014年目 錄實(shí)驗(yàn)一 直流電機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)二 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)9實(shí)驗(yàn)四 交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究21實(shí)驗(yàn)五 三相異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究24實(shí)驗(yàn)一 直流電機(jī)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”的組成及其工作原理。2進(jìn)一步了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要組成單元的原理及其基本調(diào)試方法。3分析“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”的起、制動(dòng)控制及其過(guò)渡過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1“實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”的接線與靜態(tài)調(diào)試。2“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”的靜態(tài)特性研究。3“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系

2、統(tǒng)”的正、反向起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程和抗干擾性的實(shí)驗(yàn)研究。4“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的”抗干擾性研究。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體及其主控電路、轉(zhuǎn)速變換電路（DD02）、電流檢測(cè)及變換電路（DD06）、電壓檢測(cè)及變換單元（DD09）以及負(fù)載控制器單元（DD07）。2給定掛箱(DSG01)3調(diào)節(jié)器掛箱I(DSA01)4調(diào)節(jié)器掛箱II(DSA02)5觸發(fā)電路掛箱II(DST02)6IPM主電路掛箱(DSM02)7鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) + 磁粉制動(dòng)器 + 旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)組。8慢掃描雙蹤示波器、頻率計(jì)、數(shù)字萬(wàn)用表等測(cè)試儀器9微機(jī)及打印機(jī)（存儲(chǔ)、演示、打印實(shí)驗(yàn)波形，可無(wú)，但相應(yīng)內(nèi)容省略）。四、

3、實(shí)驗(yàn)電路的組成“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”與實(shí)驗(yàn)六相比，只是增加了一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR），以組成轉(zhuǎn)速電流負(fù)反饋閉環(huán)（外環(huán)），其組成框圖71 轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖圖如圖71所示，具體接線見(jiàn)附圖27。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法（一）實(shí)驗(yàn)電路的連接與檢查。1前已指出，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所使用的單元環(huán)節(jié)，與實(shí)驗(yàn)六基本相同，只是增加了一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR，以組成轉(zhuǎn)速閉環(huán)。ASR的調(diào)試要點(diǎn)和方法見(jiàn)調(diào)節(jié)器掛箱II（DSA01）使用說(shuō)明。2按附圖27連接系統(tǒng)，“狀態(tài)切換”置“交流調(diào)速”檔 ；給定單元（DG01）的極性開(kāi)關(guān)、階躍開(kāi)關(guān)撥向上方，并置正、負(fù)給定為0；負(fù)載給定置0；經(jīng)實(shí)

4、驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查認(rèn)可后，閉合總電源，檢查各指示燈狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)異常后開(kāi)始以下步驟。3按實(shí)驗(yàn)六方法，檢查各控制環(huán)節(jié)及其輸入、出極性，并正確整定ASR、ACR的限幅值U *i m 、U ctm；完成三相正弦脈寬控制器（SPWM）的參數(shù)整定；依次調(diào)整并鎖定電流、電壓和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的反饋系數(shù)、；依次完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟。（二）系統(tǒng)靜態(tài)特性測(cè)試1分別完成有、無(wú)“低頻補(bǔ)償”的變頻調(diào)速系統(tǒng)在高、低給定時(shí)的系統(tǒng)靜態(tài)特性，數(shù)據(jù)錄于表71。表71轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U *nU*n U*nnom （V）U*n（12）U*n nom （V）無(wú)低頻補(bǔ)償TG（N.m）0TG1TGnomT

5、G3TGmTGb0TG1TGnomTG3TGmTGbT*Gn（rmin）n0(S0)n1(S1)nnom(Snom)n3(S3)nm(Sm)0n0( S0 )n1 ( S1 )n2 ( S2 )n3 ( S3 ) nm( S m )0S帶低頻補(bǔ)償TG（N.m）0TG1TGnomTG3TGmTGb0TG1TGnomTG3TGmTGbT*Gn（rmin）n0(S0)n1(S1)nnom(Snom)n3(S3)nm(Sm)0n0( S0 )n1 ( S1 )n2 ( S2 )n3 ( S3 ) nm( S m )0STGm （N.m）圖72 轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的靜特性固有特性

6、人工特性（高速） 人工特性（低速）2按表71數(shù)據(jù)在圖72中分別繪制有、無(wú)“低頻補(bǔ)償”在高、低給定時(shí)“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”的四條靜態(tài)特性 S = f（T*G）曲線。（三）系統(tǒng)起、制動(dòng)及直接正、反轉(zhuǎn)控制1置正、反向給定分別至U*nU*nm= ±8V；極性開(kāi)關(guān)撥向上方，階躍開(kāi)關(guān)撥向下方；各PI調(diào)節(jié)器取計(jì)算參數(shù)；AGR（DA06）取Rf2030 K，并調(diào)節(jié)輸入電位器RP2使比例系數(shù)kp1，取電容Cf0.1F ；按表71將負(fù)載調(diào)至 TGTG nom ，檢查無(wú)誤后閉合交流電路。2通過(guò)階躍開(kāi)關(guān)空載、正向起動(dòng)電機(jī)至空載轉(zhuǎn)速 no，用雙蹤示波器分別測(cè)轉(zhuǎn)速變換（DD02）和電流檢測(cè)

7、及變換單元（DD06）的輸出端，觀察轉(zhuǎn)速 n 和定子電流 Is 的波形；協(xié)調(diào)兩個(gè)調(diào)節(jié)器的參數(shù)和頻率給定動(dòng)態(tài)校正（DA06）單元的反饋電容Cf，并反復(fù)起、制動(dòng)直至系統(tǒng)穩(wěn)定、過(guò)渡過(guò)程曲線滿意；完成“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”在積分給定時(shí)的正、反向空載起、制動(dòng)至 no以及直接正反轉(zhuǎn)的過(guò)渡過(guò)程實(shí)驗(yàn)。認(rèn)真臨摹最滿意的一組正向空載起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的轉(zhuǎn)速 n 和定子電流 Is 的波形，繪于圖73a；最后將階躍開(kāi)關(guān)撥向下方，直至電機(jī)停止。a） 積分給定時(shí)的空載正向起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程曲線 b） 突加給定時(shí)的正向起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程曲線b空載突加給定 帶載突加給定圖73 轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型交流變頻調(diào)速系

8、統(tǒng)正向起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程曲線3“給定及給定積分器（G I R）單元”由積分輸出“U*n2” 改為階躍輸出“U*n1” ；階躍起動(dòng)電機(jī)到額定轉(zhuǎn)速直至穩(wěn)定，調(diào)節(jié)負(fù)載給定 ，使負(fù)載轉(zhuǎn)矩TG TGnom ；重復(fù)步驟 2 ，完成“轉(zhuǎn)速閉環(huán)的電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，空載和帶載時(shí)的突加給定起、制過(guò)渡過(guò)程實(shí)驗(yàn)，同時(shí)用雙蹤示波器分別觀察空載和帶載時(shí)，突加給定起、制動(dòng)以及直接正反轉(zhuǎn)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 和定子電流 I s 的波形，認(rèn)真臨摹兩組（空載、帶載）正向階躍起、制動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程曲線，繪于圖73b）。4*通過(guò)左下面板的微機(jī)接口電路（DD01），接好微機(jī)系統(tǒng)，演示、存儲(chǔ)、打印步驟 2、3 的過(guò)渡過(guò)程曲線，供撰寫(xiě)

9、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和分析、研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。（未配置微機(jī)時(shí)可采用“存儲(chǔ)示波器”，或省略此項(xiàng)內(nèi)容。）5階躍開(kāi)關(guān)撥向下方，停止電機(jī)，并分析、討論之。（四）突加負(fù)載時(shí)的抗干擾性研究1任意設(shè)定某個(gè)給定U*n（或U*nm）；將DD07模式選擇開(kāi)關(guān)置到2檔 ，但保持在恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下負(fù)載轉(zhuǎn)矩TGTGnom；接好雙蹤示波器，準(zhǔn)備觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速n和定子電流Is的波形。2閉合主電路，階躍起動(dòng)電機(jī)到給定轉(zhuǎn)速直至穩(wěn)定運(yùn)行。圖74 轉(zhuǎn)速閉環(huán)的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)突加、突卸負(fù)載時(shí)的過(guò)渡過(guò)程曲線 3先后將模式選擇開(kāi)關(guān)由2檔切換到恒轉(zhuǎn)矩檔或切回2檔（適當(dāng)選擇不同間隔時(shí)間），以實(shí)現(xiàn)突加、突卸負(fù)載。由雙蹤示波器觀察系統(tǒng)在突加和突卸負(fù)載時(shí)的電

10、機(jī)轉(zhuǎn)速n和定子電流I s的變化，并臨摹較滿意的一組繪于圖74。4*通過(guò)左下面板的微機(jī)接口電路（DD01），接好微機(jī)系統(tǒng)，演示、存儲(chǔ)、打印突加和突卸負(fù)載時(shí)的過(guò)渡過(guò)程曲線，供撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和分析、研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。（未配置微機(jī)時(shí)可采用“存儲(chǔ)示波器”，或省略此項(xiàng)內(nèi)容。）5*如果需要，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可通過(guò)DA01單元的微分開(kāi)關(guān)SM（撥向下方），實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。本單元轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的RC參數(shù)按通用性配置，不盡完美。若欲調(diào)整，必須從DSA01掛箱內(nèi)部本單元的電路板中變更，務(wù)請(qǐng)注意。 6實(shí)驗(yàn)完畢，將階躍開(kāi)關(guān)撥向下方，待電機(jī)停轉(zhuǎn)后，依次切除交流電路、主電路和控制電路，最后斷開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)。實(shí)驗(yàn)二 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直

11、流調(diào)速系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”的組成及其工作原理。2熟悉“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”及其主要單元環(huán)節(jié)的調(diào)試。3分析、研究“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”的靜特性及其特點(diǎn)。 4分析、研究“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”在突加給定起動(dòng)過(guò)渡過(guò)程曲線和系統(tǒng)在突加、突卸負(fù)載時(shí)的抗擾性以及參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1系統(tǒng)的單元調(diào)試及靜態(tài)參數(shù)的整定。2“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”的靜特性測(cè)試。3“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”突加給定起動(dòng)過(guò)渡過(guò)程研究。4“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”突加、突卸負(fù)載時(shí)的抗擾性研究。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體（主控箱）

12、及其主控電路、轉(zhuǎn)速變換電路（DD02）、電流檢測(cè)及變換電路（DD06）、同步變壓器（DD05）、負(fù)載控制器單元（DD07）等以及、平波電抗器（DD11）。2可控硅主電路掛箱（DSM01） 和觸發(fā)電路掛箱（DST02）DT04。3給定單元掛箱（DSG01） DG014調(diào)節(jié)器掛箱（DSA01）DA01、DA02、DA03。5直流電動(dòng)機(jī)+磁粉制動(dòng)器+旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)組。6慢掃描雙蹤示波器、數(shù)字萬(wàn)用表等測(cè)試儀器7微機(jī)及打印機(jī)（存儲(chǔ)、演示、打印實(shí)驗(yàn)波形，可無(wú)，但相應(yīng)內(nèi)容省略）。四、實(shí)驗(yàn)電路的組成“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)”是不可逆直流調(diào)速中，應(yīng)用最普遍、最基本的典型實(shí)例，也是各種可逆和不可逆的直流調(diào)速系統(tǒng)的基本

13、組成部分，系統(tǒng)的組成框圖如圖21所示，接線電路見(jiàn)附圖12。主要由“DG01” 、“DA01” 、“DA03”、 “DT04” 、“DSM01” 以及電流檢測(cè)（DD06）、轉(zhuǎn)速變換器（DD02）等基本環(huán)節(jié)組成。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法（一）實(shí)驗(yàn)路的連接與檢查。圖21 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成 1本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所使用的單元環(huán)節(jié)，與實(shí)驗(yàn)一基本相同，只是增加了一個(gè)“電流調(diào)節(jié)器ACR（DA03）”單元以組成電流內(nèi)環(huán)，其調(diào)試要點(diǎn)和方法見(jiàn)調(diào)節(jié)器掛箱（DSA01）使用說(shuō)明。2按附圖12連接系統(tǒng)。負(fù)載模式選擇為恒轉(zhuǎn)矩模式，負(fù)載給定為零；確保各給定和反饋極性正確合理，反饋系數(shù)、調(diào)至最大；“工作模式我把”置“直流調(diào)速

14、”檔。3調(diào)節(jié)器ASR、ACR接成1 : 1的比例狀態(tài)（RnRi = R040k）；正、負(fù)給定置0V；切斷轉(zhuǎn)速和電流負(fù)反饋（轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器接線端子Un和Ui的反饋輸入改為接地）。4經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師檢查認(rèn)可后，打開(kāi)總電源（左下面板），檢查各指示燈狀態(tài)，確認(rèn)無(wú)異常后開(kāi)始以下步驟。（二）靜態(tài)參數(shù)的整定1主要單元環(huán)節(jié)的檢查、調(diào)整及其參數(shù)整定1）閉合控制電路（電源控制與故障指示（CTD）控制電路按鈕ON），主電路保持分?jǐn)?，將給定單元的階躍開(kāi)關(guān)S2撥向上方；依次使正、負(fù)給定U *n±0.5、±2V，測(cè)量ASR、ACR的輸入、輸出，檢查比例特性；取U *n±2V， Cn Ci 2

15、F，用萬(wàn)用表分別測(cè)量ASR、ACR的輸出并整定其限幅。2）檢查并調(diào)整“觸發(fā)器單元GT1”和“直流調(diào)速系統(tǒng)主電路”，整定觸發(fā)零位：用雙蹤示波器檢查“雙路晶閘管移相觸發(fā)器”斜率、相位、雙窄脈沖輸出；檢查主電路接線，確認(rèn)觸發(fā)電路和主電路正常后，整定系統(tǒng)零位，即微調(diào)“DT04”單元的偏置電位器，使U *n0時(shí)，觸發(fā)角90°。2電流內(nèi)環(huán)靜態(tài)參數(shù)整定1） 給定及給定積分器（DG01）單元的階躍輸出端U*n1由引向轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的U*n端改為直接直接引向電流調(diào)節(jié)器的U*I輸入端，（即暫且去掉ASR，注意！U*n1端不得與ASR的U*n端和ACR的U*i端同時(shí)相接）；電流調(diào)節(jié)器ACR接成PI調(diào)節(jié)器（取

16、Ri = R040k、Ci 2F）。檢查無(wú)誤后閉合主電路。2）負(fù)載給定為0，給定單元的極性開(kāi)關(guān)S1撥向下方，緩慢增大給定直至U*nU*im；（U*im為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的下限幅）待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，同時(shí)調(diào)節(jié)電流反饋和負(fù)載轉(zhuǎn)矩直至 Id Idm1.5Idnom（設(shè)電流過(guò)載倍數(shù) 1.5 ，若 不同，系數(shù)應(yīng)隨之變更），整定電流反饋系數(shù)U*imIdm，并鎖定之。系統(tǒng)重新穩(wěn)定運(yùn)行后，減小給定U*n至0，電機(jī)停止后切除主電路。3轉(zhuǎn)速外環(huán)靜態(tài)參數(shù)整定1）閉合控制電路，將勵(lì)磁電流整定至額定值，恢復(fù)“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”（即恢復(fù)ASR的給定輸入引自給定單元的階躍輸出端U*n1，ACR的輸入U(xiǎn)*i引自AS

17、R的輸出），將ASR接成 PI 調(diào)節(jié)器（取 R n = R040k、C n2F）。經(jīng)檢查無(wú)誤后閉合主電路。2）給定單元的極性開(kāi)關(guān)S1撥向上方，逐步增加給定使U*n=U*nm=+8V，電機(jī)升速至某值穩(wěn)定后。調(diào)節(jié)（減?。┺D(zhuǎn)速反饋直至nnnom，以完成轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)U*nmnnom的整定，并鎖定之。3）減小給定U*n至0，電機(jī)停止后切除主電路。負(fù)載給定為零。（三）轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性研究“轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)”的二個(gè)調(diào)節(jié)器（ASR、ACR）都是 PI調(diào)節(jié)器，無(wú)論是內(nèi)環(huán)（電流環(huán)）還是外環(huán)（轉(zhuǎn)速環(huán)）都是無(wú)靜差系統(tǒng)。理論上，無(wú)靜差系統(tǒng)的靜特性是一條平行于橫坐標(biāo)的直線，即偏差UnU*n

18、Un0。實(shí)際并非盡然，內(nèi)、外閉環(huán)都存在誤差，即Un0，故靜特性也不是一條平行于橫坐標(biāo)的直線。因此，有必要測(cè)試其靜特性，并分析產(chǎn)生偏差的原因。1按實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)、計(jì)算之阻、容（Rn、Cn、Ri、Ci），設(shè)定DA01、DA03兩個(gè)單元的參數(shù)，檢查無(wú)誤后閉合主電路。2增大給定并恒定至U*n=U*nm=+8V、nnnom；穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)負(fù)載給定，電樞電流在0 Idm 之間分別讀取電流 Id 和轉(zhuǎn)速 n 五組數(shù)據(jù)錄于表21；負(fù)載給定為零，減小給定并恒定于12U*n，調(diào)節(jié)負(fù)載給定，在0 Idm 之間分別讀取電流 Id 和轉(zhuǎn)速 n 五組數(shù)據(jù)錄于表21。表21 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)靜特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U*n（V）U*n1

19、/2U*nId（A）0Idm0Idmn（rmin）3減小給定電壓 U *n 至 0，電機(jī)停止后，切除主電路。4根據(jù)表21 數(shù)據(jù)分別繪制高、低速兩條靜特性n = f（Id）于圖22。圖22 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性高速 低速5分析雙閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的特點(diǎn)，并與實(shí)驗(yàn)一“帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)”及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，得出相應(yīng)結(jié)論。（四）轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加給定時(shí)的起動(dòng)過(guò)渡過(guò)程1先置給定U*n=U*nm=+8V，再置階躍開(kāi)關(guān)S2于下方（端）。保持 ASR、ACR 為 PI 調(diào)節(jié)器，參數(shù)同前。負(fù)載給定為零，使機(jī)組接近空載。檢查無(wú)誤后閉合主電路。圖23 突加給定起動(dòng)

20、的過(guò)渡過(guò)程曲線空載 帶載2由階躍開(kāi)關(guān)S2進(jìn)行高速、空載、突加給定時(shí)的過(guò)渡過(guò)程實(shí)驗(yàn)，通過(guò)雙蹤示波器觀察電流Id和轉(zhuǎn)速n的過(guò)渡過(guò)程曲線，反復(fù)變更 RC阻容值，直至滿意，并認(rèn)真臨模最滿意的一組曲線于圖23。 3階躍開(kāi)關(guān)S2撥向下方，待電機(jī)停轉(zhuǎn)后，將轉(zhuǎn)速給定設(shè)定為 12 U *n 。重新階躍起動(dòng)進(jìn)行低速、空載、突加給定時(shí)的過(guò)渡過(guò)程實(shí)驗(yàn)，通過(guò)雙蹤示波器觀察電流Id和轉(zhuǎn)速n的過(guò)渡過(guò)程曲線。4階躍開(kāi)關(guān)S2撥向下方，電機(jī)停止后負(fù)載給定為零；階躍起動(dòng)電機(jī)到額定轉(zhuǎn)速直至穩(wěn)定運(yùn)行后，調(diào)節(jié)負(fù)載給定，使電樞電流Id Idnom；爾后重復(fù)步驟 2、3 ，完成帶載突加給定起動(dòng)時(shí)的過(guò)渡過(guò)程實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)雙蹤示波器觀察電流Id和

21、轉(zhuǎn)速n的過(guò)渡過(guò)程，并認(rèn)真臨模高速時(shí)的一組曲線于圖23。5分析比較圖23討論空載和帶載起動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的異同。6通過(guò)左下面板的微機(jī)接口電路（DD01），接好微機(jī)系統(tǒng)，演示、存儲(chǔ)、打印相應(yīng)過(guò)渡過(guò)程曲線，供撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和分析、研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。（未配置微機(jī)時(shí)可采用“存儲(chǔ)示波器” ，或?qū)⒋隧?xiàng)內(nèi)容省略。）7階躍開(kāi)關(guān)S2撥向下方。待電機(jī)停轉(zhuǎn)后，切除主電路，分?jǐn)嘭?fù)載開(kāi)關(guān)SG。（五）轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)突加負(fù)載時(shí)的抗擾性研究1接好雙蹤示波器準(zhǔn)備觀察電流Id和轉(zhuǎn)速n的過(guò)渡過(guò)程曲線；閉合主電路，階躍起動(dòng)到給定轉(zhuǎn)速直至穩(wěn)定運(yùn)行。2設(shè)定負(fù)載在恒轉(zhuǎn)矩模式下為額定轉(zhuǎn)矩，模式選擇在2檔與恒轉(zhuǎn)矩檔之間切換可實(shí)現(xiàn)負(fù)載的突加

22、和突卸，反復(fù)切換（適當(dāng)保持時(shí)間間隔），由雙蹤示波器觀察突加和突卸負(fù)載時(shí)的電流和轉(zhuǎn)速的過(guò)渡過(guò)程曲線并臨模于圖24。圖24 突加和突卸負(fù)載時(shí)的過(guò)渡過(guò)程曲線3分析、討論圖24的過(guò)渡過(guò)程曲線，得出正確結(jié)論。4*通過(guò)左下面板的微機(jī)接口電路（DD01），接好微機(jī)系統(tǒng)，演示、存儲(chǔ)、打印相應(yīng)過(guò)渡過(guò)程曲線，供撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和分析、研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。（未配置微機(jī)時(shí)可采用“存儲(chǔ)示波器” ，或?qū)⒋隧?xiàng)內(nèi)容省略。）5本實(shí)驗(yàn)臺(tái)還可利用DA01單元的微分開(kāi)關(guān)SM（撥向下方），實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。若改變微分反饋，可調(diào)節(jié)電位器RPd。6實(shí)驗(yàn)完畢，將階躍開(kāi)關(guān)S2撥向下方，待電機(jī)停轉(zhuǎn)后，依次切除主電路、控制電路和總電源。六、思考題1電

23、流環(huán)對(duì)于系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)各有什么作用？2轉(zhuǎn)速和電流閉環(huán)各自對(duì)負(fù)載擾動(dòng)和電網(wǎng)電壓波動(dòng)有否調(diào)節(jié)能力？3轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，在其它參數(shù)不變的條件下，若將電流反饋系數(shù) 減小一倍，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速n和電樞電流I d 各有何變化？為什么？4轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，在穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)下，其電流反饋或轉(zhuǎn)速反饋線突然斷開(kāi)，系統(tǒng)各發(fā)生什么變化？為什么？實(shí)驗(yàn)三 單相變壓器的實(shí)驗(yàn)研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉單相變壓器的組成及其銘牌數(shù)據(jù)。2通過(guò)空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)確定單相變壓器的參數(shù)。3通過(guò)負(fù)載試驗(yàn)測(cè)定單相變壓器的運(yùn)行特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1單相變壓器電壓比的實(shí)驗(yàn)測(cè)定。2單相變壓器的空載試驗(yàn)。3單相變壓器的短路試驗(yàn)。4單相變壓器的負(fù)載試驗(yàn)

24、。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體主電路。 2自耦變壓器（TT）。3數(shù)字萬(wàn)用表、單相功率表各1個(gè)，電壓、電流表各2塊等。四、實(shí)驗(yàn)電路的組成 圖41 單相自耦變壓器 圖42 “電壓比”的實(shí)驗(yàn)測(cè)定“單相變壓器”實(shí)驗(yàn)研究包括：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌半妷罕取睖y(cè)定；單相變壓器的空載試驗(yàn)；單相變壓器的短路試驗(yàn)；單相變壓器的負(fù)載試驗(yàn)等。所有“單相變壓器”實(shí)驗(yàn)，其“試驗(yàn)電源”都需由“單相交流調(diào)壓器”供電 ，這個(gè)“單相交流調(diào)壓器”采用的是“單相自耦變壓器T T” ， 如圖41所示。變壓器的鐵耗與“試驗(yàn)電源”的頻率及波形有關(guān)，“試驗(yàn)電源”的頻率應(yīng)接近受試變壓器的額定頻率（允許偏差不超過(guò)1%），電源波形應(yīng)為實(shí)際正弦波。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)

25、首先觀察單相變壓器的外形及其銘牌數(shù)據(jù)，這對(duì)于較大容量的變壓器以及油浸變壓器等尤為重要。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法（一）單相變壓器“電壓比K”的實(shí)驗(yàn)測(cè)定單相變壓器“電壓比K”的實(shí)驗(yàn)測(cè)定電路如圖42所示，圖中A、B分別與 “單相自耦變壓器TT” （圖41）的輸出端A、B相連。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)首先使“測(cè)試電源” 的輸出電壓為零即調(diào)節(jié)“單相自耦變壓器” ，使其輸出0。1由圖42所示，“測(cè)試電源”由“單相自耦變壓器” 的A、B端接至受試變壓器T（DP01）的低壓線圈（u1u2端），高壓線圈（U1U2端）開(kāi)路。2經(jīng)實(shí)驗(yàn)老師檢查無(wú)誤后，閉合交流主接觸器KM，接通“測(cè)試電源” 。3調(diào)節(jié)“測(cè)試電源”的輸出，使其電壓分別為

26、受試變壓器T的二次側(cè)額定電壓的30% 、40% 、50% 左右。4用“萬(wàn)用表”分三次讀取受試變壓器T的低壓線圈電壓U u1 u2和高壓線圈電壓U U1U2 ，錄于表41。5測(cè)試完畢，調(diào)節(jié)“測(cè)試電源”使其輸出為零，并切斷交流主接觸器KM。6按表41數(shù)據(jù)，取三次K值平均值，得電壓比K（K1K2K3）3，錄于表41。表41 單相變壓器“變比”的測(cè)定 K 序 號(hào)U u1 u2 （V）U U1U2 （V）變比 K U U1U2 U u1 u2123圖43 “空載”測(cè)試電路（二）單相變壓器的空載試驗(yàn)“單相變壓器” 的空載測(cè)試電路如圖43所示。圖中，受試變壓器T （DP01）的低壓線圈施加“測(cè)試電壓” ，即

27、“測(cè)試電源” 的A、B端接受試變壓器T（DP01）的低壓線圈（u1u2端），高壓線圈（U1U2端）開(kāi)路。變壓器空載電流 I 0 （2.5%10%）I NOM ，依此選擇交流電流表和功率表的電流量程。變壓器空載運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)甚低，一般在0.2以下，應(yīng)選低功率因數(shù)功率表測(cè)量功率，以減小測(cè)量誤差。1按圖43接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合交流主接觸器KM，接通“測(cè)試電源” 。（KM閉合前務(wù)必將“測(cè)試電源”調(diào)至輸出電壓最小或?yàn)榱?，以免電流表、功率表的電流線圈在KM閉合時(shí)，因電流沖擊而損壞。）圖44 空載特性曲線2調(diào)節(jié)“測(cè)試電源”的輸出，使受試變壓器T 的二次側(cè)電壓（U u1 u2）為額定輸出電壓的1.2倍（1

28、.2 UNOM ）。3逐次降低電壓，依次測(cè)量空載電壓U 0 （U u1 u2）、空載電流I 0 、空載損耗P 0 。在空載電壓U 0（1.2 0.5）UNOM 范圍內(nèi)，讀取67組數(shù)據(jù)（包括U 0 UNOM點(diǎn)，在該點(diǎn)附近測(cè)量間隔應(yīng)密一些），測(cè)量結(jié)果錄于表42。表42 單相變壓器的空載試驗(yàn) 序號(hào)項(xiàng)目1234567U 0 （V）I 0 （A）P 0 （W）4測(cè)試完畢，調(diào)節(jié)“測(cè)試電源”使其輸出為零，并切斷交流主接觸器KM。5變壓器的空載特性曲線，包括空載電流特性和空載損耗特性，即：I 0 = f（U 0） ； P 0 = f（U 0） 按此關(guān)系，根據(jù)表42數(shù)據(jù)，分別繪制變壓器的空載電流特性和空載損耗特

29、性曲線于圖44。根據(jù)空載特性曲線（圖44），即可查出額定電壓（U0U 1NOM）時(shí)的空載電流I 0和空載損耗P0 ，并由此按本文附錄之三的方法計(jì)算變壓器的勵(lì)磁參數(shù)，即勵(lì)磁電阻rm 、勵(lì)磁感抗X m 及其復(fù)數(shù)阻抗Z m 。（三）單相變壓器的短路試驗(yàn) “測(cè)試電源” 的輸出端A、B，接受試變壓器T（DP01）的一次側(cè)（U1U2端），受試變壓器T的二次側(cè)（u1u2端）經(jīng)電流表短接，如圖45所示。變壓器的短路電壓約為（5%10%）UNOM，為避免大的短路電流沖擊，在圖45 “短路”測(cè)試電路接通電源前，務(wù)必將“測(cè)試電源”調(diào)至輸出電壓最小或?yàn)榱恪?按圖45接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合交流主接觸器KM，接通“測(cè)試

30、電源” 。2調(diào)節(jié)“測(cè)試電源” 的輸出，緩慢增加電壓，使短路電流I K 上升到1.1 I NOM。3在短路電流I K （1.1 0.5 ）I NOM的范圍內(nèi)，依次測(cè)量短路功率P K 、短路電壓U K 及短路電流I K 共45組數(shù)據(jù)（包括I K I NOM），測(cè)量結(jié)果記錄于表43。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡快進(jìn)行，以免因繞組發(fā)熱引起溫升，使其電阻增加而帶來(lái)讀數(shù)偏差。4國(guó)家規(guī)定油浸變壓器的短路電阻值應(yīng)換算到 75°時(shí)的數(shù)值。因此，讀數(shù)后應(yīng)立即測(cè)量受試變壓器周?chē)沫h(huán)境溫度 t°并錄于表43。對(duì)于普通干式變壓器則可以免此換算。表43 單相變壓器變的短路試驗(yàn) t° 序號(hào)項(xiàng)目123456I K

31、 （A）U K （V）P K （W）圖46 短路特性曲線5測(cè)試完畢，調(diào)節(jié)“測(cè)試電源”使其輸出為零，并切斷交流主接觸器KM。6變壓器的短路特性曲線，包括短路電流特性和短路損耗特性，即：I k = f（U k）； P k = f（U k）按此關(guān)系，根據(jù)表43數(shù)據(jù)，分別繪制短路電流特性和短路損耗特性曲線在圖46中。由此按本文附錄之三的方法計(jì)算變壓器的短路參數(shù)，即短路電阻rk 、短路感抗X k 及其復(fù)數(shù)阻抗Z k 。（四）單相變壓器的負(fù)載試驗(yàn)變壓器的“負(fù)載試驗(yàn)”電路如圖47所示。如圖，受試變壓器T（DP01）的一次繞組（U1U2端）接測(cè)試電源A、B，二次繞組（u1u2端）經(jīng)刀開(kāi)關(guān)Q1（DP10），與負(fù)

32、載電阻 R L 或負(fù)載電感 X L 相連。負(fù)載電阻 R L也可改用燈泡負(fù)載。負(fù)載性質(zhì)的選擇各校按照實(shí)驗(yàn)要求自行確定。圖47 “負(fù)載”試驗(yàn)電路1按圖47接線，“測(cè)試電源”調(diào)至輸出電壓最小或?yàn)榱?；?fù)載電阻R L務(wù)必調(diào)至阻值最大，斷開(kāi)刀開(kāi)關(guān)Q1。2經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合交流主接觸器KM，接通“測(cè)試電源”電源。3調(diào)節(jié)“測(cè)試電源” 的輸出，緩慢增加電壓至U 1U 1NOM。4保持U 1U 1NOM恒定，閉合刀開(kāi)關(guān)Q1，減小負(fù)載電阻R L，即增大負(fù)載電流I 2，使負(fù)載電流從零（I 20 、U 2U2 0）至額定值（I 2NOM）的范圍內(nèi)，測(cè)量負(fù)載電流I 2和二次側(cè)電壓U 2，共讀取56組數(shù)據(jù)（包括I 2I N

33、OM點(diǎn)），錄于表44。表44 單相變壓器變的負(fù)載試驗(yàn) U 1U 1NOM V序號(hào)項(xiàng)目123456U 2 （V）I 2 （A）5測(cè)試完畢，調(diào)節(jié)“測(cè)試電源”使其輸出為零，并切斷交流主接觸器KM。6若需進(jìn)行非純電阻而功率因數(shù)一定的負(fù)載實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法和線路與純電阻負(fù)載時(shí)相同，此時(shí)二次側(cè)應(yīng)該增加一個(gè)電抗器與負(fù)載電阻并聯(lián)（或串聯(lián)）組成感性負(fù)載。7受試變壓器在純電阻負(fù)載下的外特性（即負(fù)載特性）為： U 1U 1NOM ； cos = 1 ； U 2 = f（I 2）按此關(guān)系，根據(jù)表44數(shù)據(jù)，在圖48中繪制受試變壓器在純電阻負(fù)載下的外特性。圖48 純電阻負(fù)載的外特性曲線根據(jù)“負(fù)載試驗(yàn)”數(shù)據(jù)，還可以計(jì)算單相變壓

34、器的運(yùn)行特性，即額定負(fù)載功率因數(shù)為1時(shí)，受試變壓器的電壓變化率 U 和效率以及功率因數(shù)為1時(shí)的效率特性 = f （P 2）。此處從略，如有需要可參考附錄之三的相關(guān)內(nèi)容。六、思考題41為什么要始終強(qiáng)調(diào)，在單相變壓器實(shí)驗(yàn)測(cè)試前，應(yīng)首先使“測(cè)試電源”的輸出電壓為零，測(cè)試開(kāi)始時(shí)再緩慢升壓？42在單相變壓器空載和短路試驗(yàn)中，各種儀表應(yīng)怎樣聯(lián)接，才能使測(cè)量誤差最小？43用試驗(yàn)方法如何測(cè)定變壓器的鐵損和銅耗？（參考附錄有關(guān)內(nèi)容。）44變壓器空載和短路時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？一般測(cè)試電源應(yīng)接在低壓側(cè)還是高壓側(cè)比較合適？為什么 ？實(shí)驗(yàn)四 交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉“轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)

35、速系統(tǒng)”的組成及其工作原理。2進(jìn)一步了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要組成單元的原理及其基本調(diào)試方法。3分析“轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”的起、制動(dòng)控制及其過(guò)渡過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1“實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”的接線與靜態(tài)調(diào)試。2“轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”的靜態(tài)特性研究。3“轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”正、反向起、制動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究。4“轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”的抗干擾性研究。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體（主控制箱）及其主控電路、轉(zhuǎn)速變換電路（DD02）、電流檢測(cè)及變換電路（DD06）、電壓檢測(cè)及變換電路（DD09）。2觸發(fā)電路掛箱II

36、(DST02)3IPM主電路掛箱(DSM02)4給定掛箱(DSG01)5調(diào)節(jié)器掛箱(DSA01)6調(diào)節(jié)器掛箱(DSA02)7控制器掛箱(DSC01) 8鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) +磁粉制動(dòng)器 +旋轉(zhuǎn)編碼器機(jī)組。9慢掃描雙蹤示波器、頻率計(jì)、數(shù)字萬(wàn)用表等測(cè)試儀器10微機(jī)及打印機(jī)（存儲(chǔ)、演示、打印實(shí)驗(yàn)波形，可無(wú)，但相應(yīng)內(nèi)容省略）。 四、實(shí)驗(yàn)電路的組成“轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)”是另一種形式的交流變壓變頻（VVVF）調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。其組成框圖如圖81所示，具體接線見(jiàn)附圖28。教材 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（第二版）陳伯時(shí)主編，機(jī)械工業(yè)出版社，1999年5月。第228頁(yè)關(guān)于“轉(zhuǎn)差頻率

37、控制的基本概念”中已經(jīng)指出：“直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)”中，其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出U*i代表了轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)，具有很好的調(diào)速特性。交流異步電動(dòng)機(jī)中，影響轉(zhuǎn)矩的因素很多，其電磁轉(zhuǎn)矩公式：TeCmmI2cosj2 式中，Cm np N1kN1。由此可見(jiàn)，交流異步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通m、轉(zhuǎn)子電流I2、轉(zhuǎn)子功率因素cosj2等都影響轉(zhuǎn)矩，而這些量又都與轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以控制交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩十分復(fù)雜。教材同時(shí)經(jīng)推導(dǎo)指出，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率S很小，因此轉(zhuǎn)差角頻率s也很小，一般為定子角頻率1的25，其電磁轉(zhuǎn)矩的近似關(guān)系式可寫(xiě)為：圖8-1 轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)組成框圖TeKm2msR2上式表明，在

38、轉(zhuǎn)差率S很小的范圍內(nèi)，只要維持氣隙磁通m恒定，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與其轉(zhuǎn)差角頻率近似成正比。于是，在異步電動(dòng)機(jī)中，通過(guò)控制s如同直流電機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到間接控制轉(zhuǎn)矩的目的。以控制轉(zhuǎn)差頻率代表控制轉(zhuǎn)矩，即“轉(zhuǎn)差頻率控制”的基本概念。根據(jù)轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律，圖81中引入了（DG04）單元，即函數(shù)信號(hào)給定（GF），轉(zhuǎn)向控制FR，當(dāng)不需要正、反轉(zhuǎn)控制時(shí)，可將其接12V。轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)通常采用電流源變頻器，使控制對(duì)象具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，也便于回饋制動(dòng)。與轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)一樣，本系統(tǒng)外環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)、內(nèi)環(huán)是電流環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出U *s代表轉(zhuǎn)矩給定。于是，函數(shù)

39、發(fā)生器（GF）按U *s的大小產(chǎn)生相應(yīng)的U *i1，再經(jīng)電流調(diào)節(jié)器ASR控制定子電流，以保持氣隙磁通m恒定。從而形成了在轉(zhuǎn)速外環(huán)內(nèi)的電流 頻率協(xié)調(diào)控制。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法實(shí)驗(yàn)前仿照前述實(shí)驗(yàn)每實(shí)驗(yàn)組自行編制、設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)步驟、方法和實(shí)驗(yàn)用表”，并事先提交實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)指導(dǎo)老師檢查、認(rèn)可。（一）實(shí)驗(yàn)電路連接、檢查及靜態(tài)參數(shù)整定，經(jīng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師檢查、認(rèn)可后完成以下實(shí)驗(yàn)。（二）轉(zhuǎn)速閉環(huán)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)特性測(cè)試（三）系統(tǒng)起、制動(dòng)及直接正、反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)（四）突加負(fù)載時(shí)的抗干擾性研究實(shí)驗(yàn)五 三相異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)控制。2分析、研究三相異步

40、電動(dòng)機(jī)的工作特性。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的名牌數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)電路的組成2三相“繞線轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的起、?？刂?。3三相“籠型轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的起、?？刂?。 4三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制。 5三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體主電路。2主電路掛箱、（DSM01、02） DM01、03單元。3給定單元掛箱（DSG01） DG01單元。4控制器掛箱（DSC01） DC04單元。5觸發(fā)驅(qū)動(dòng)掛箱（DST02） DT04單元。6功率器件掛箱、（DSP02、03） DP08、10單元。7三自耦變壓器（TT） 選擇采用。8三相“籠型轉(zhuǎn)子”和“繞線轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)（DD10

41、、11）。9數(shù)字萬(wàn)用表，電壓、電流表、功率表等。四、實(shí)驗(yàn)電路的組成“三相異步電動(dòng)機(jī)” 實(shí)驗(yàn)研究的基本內(nèi)容包括：熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、轉(zhuǎn)向控制、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性等。通常三相異步電動(dòng)機(jī)分“繞線轉(zhuǎn)子”和“籠型轉(zhuǎn)子” 異步電動(dòng)機(jī)兩大類。前者過(guò)載能力較低、價(jià)格較高，可實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速。后者則價(jià)格相對(duì)低廉、過(guò)載能力較高，但調(diào)速困難，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性研究有時(shí)要改變其定子的三相供電電壓，為此其“試驗(yàn)電源” 與“三相變壓器”實(shí)驗(yàn)一樣，需由“三相交流調(diào)壓器”供電 ，這個(gè)“三相交流調(diào)壓器”同樣可由“三相晶閘管交流調(diào)壓電路”組成，如圖61a）所示。也可以直接采

42、用“三相自耦變壓器T T” ， 如圖61b）所示。圖61b）三相自耦變壓器三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性主根據(jù)轉(zhuǎn)速 n 60 f12p ，其調(diào)速方法主要有 變頻調(diào)速 改變定子頻率，需要專用的變頻設(shè)備； 變極調(diào)速 改變定子極對(duì)數(shù)2p ，需要專用調(diào)速電機(jī)，如二速、三速電機(jī)等。此外，從改變供電電壓U1和轉(zhuǎn)差率S 出發(fā)，通常有定子串電阻和調(diào)壓調(diào)速以及串級(jí)調(diào)速等。本圖61a） 三相晶閘管交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)的特性研究將不討論這些調(diào)速方法，將在“交流調(diào)速系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)中討論。五、實(shí)驗(yàn)步驟與方法（一）熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的名牌數(shù)據(jù)觀察“三相異步電動(dòng)機(jī)”外形包括“繞線轉(zhuǎn)子”和“籠型轉(zhuǎn)子” 異步電動(dòng)機(jī)以及測(cè)速發(fā)電機(jī)。查看各臺(tái)電

43、機(jī)的銘牌，讀取相關(guān)數(shù)據(jù)錄于表61。表61 三相異步電動(dòng)機(jī)的名牌數(shù)據(jù)（額定值） 額定數(shù)據(jù)電 機(jī)型 號(hào)功 率（W）電 壓（V）電 流（A）轉(zhuǎn) 速（rpm）接線方式繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)永 磁（二）“繞線轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相“繞線轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)線路如圖61所示，圖中“繞線轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的“集電環(huán)” 與星形聯(lián)結(jié)的三聯(lián)電位器RP相聯(lián)。實(shí)驗(yàn)中三只電位器RP 必須同步調(diào)節(jié)，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)“功率器件單元（DSP02）”以配備有三只功率電位器，雖不能同步調(diào)節(jié)，但可通過(guò)“三相不控整流橋單元（DM03）” ，按圖61虛線框內(nèi)所示改用一只電位器即可（為什么？）。圖62 三相“繞線轉(zhuǎn)子

44、”異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)線路圖63 “星 三角”起動(dòng)線路實(shí)驗(yàn)時(shí)，先置起動(dòng)電位器RP致阻值最大，作好起動(dòng)準(zhǔn)備。起動(dòng)步驟為：接通交流主接觸器KM，并調(diào)節(jié)“試驗(yàn)電源”使其輸出電壓到受試三相“繞線轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓U1NOM，然后緩慢調(diào)節(jié)起動(dòng)電位器RP，減小起動(dòng)電阻直至阻值為零，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。欲停止電機(jī)，應(yīng)先緩慢增加電位器RP的阻值至最大，電機(jī)停止。起動(dòng)和停止過(guò)程中電位器RP都不可調(diào)節(jié)得太快，以防止因?yàn)檫^(guò)沖擊電流而燒壞電機(jī)。（三）“籠型轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相“籠型轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法通常有：“直接起動(dòng)” 、“星 三角” 起動(dòng)（或“星 三角” 起動(dòng)器）、“電抗器”降壓起動(dòng)和“自耦

45、變壓器”起動(dòng)等。除“直接起動(dòng)”外，這些起動(dòng)方法都是定子降電壓起動(dòng)，現(xiàn)以“星 三角”起動(dòng)方法討論之。對(duì)于定子繞組為“三角形聯(lián)結(jié)” 的“籠型轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)可采用“星 三角”起動(dòng)，其起動(dòng)主線路如圖6-3所示，控制電路如圖6-4所示，當(dāng)電機(jī)額定電壓為220V時(shí)，控制電路的端接L2；380V電機(jī)，控制電路的端接N。圖6-3中KM1、KM2為交流接觸器，KM2閉合時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組為“星形聯(lián)結(jié)” ，KM1閉合時(shí)為“三角形聯(lián)結(jié)”（請(qǐng)按線路自行分析）。起動(dòng)步驟為：1先接通交流主接觸器KM，并調(diào)節(jié)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，使其輸出電壓至受試三相“籠型轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓U1NOM。2按一下按鈕SUB3，異步電動(dòng)

46、機(jī)的定子繞組為“星形聯(lián)結(jié)”，電動(dòng)機(jī)便起動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升速且穩(wěn)定之（此時(shí)，施于電動(dòng)機(jī)定子的電壓為，為什么？）3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，在迅速按一下按鈕SB2，定子繞組“三角形聯(lián)結(jié)”，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)升速，直至起動(dòng)完畢。 圖6-4 星三角起動(dòng)控制電路“籠型轉(zhuǎn)子”異步電動(dòng)機(jī)的停止，有“自由停車(chē)” 、“機(jī)械抱閘” 、“反接制動(dòng)” 和“能耗制動(dòng)” 等。按一下按鈕SUB1或直接分?jǐn)嘟涣髦鹘佑|器KM，即可實(shí)現(xiàn)“自由停車(chē)” 。在電動(dòng)機(jī)軸伸端設(shè)置專門(mén)的電磁控制的“機(jī)械抱閘裝置”，電動(dòng)機(jī)通電時(shí)“機(jī)械抱閘裝置”自動(dòng)放松，斷電時(shí)則自動(dòng)抱緊，利用機(jī)械摩擦阻力而制動(dòng)。此時(shí)，采用“自由停車(chē)” 的同時(shí)，即實(shí)現(xiàn)“機(jī)械抱閘” 制動(dòng)?！胺唇?/p>

47、制動(dòng)” 和“能耗制動(dòng)” 通常由專門(mén)的電器控制線路實(shí)現(xiàn)，由有關(guān)“電器控制”課程討論，此處從略。（四）三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制圖65a)異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)主電路圖65b)異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制電路最簡(jiǎn)單的三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路如圖64所示。眾所周知，三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制只需互換其中兩相，如圖中采用三個(gè)按鈕、兩個(gè)接觸器及其輔助觸點(diǎn)組成電路。這種線路在普通需正、反轉(zhuǎn)的中、小容量設(shè)備中常被采用。對(duì)于中、小容量“籠型轉(zhuǎn)子” 異步電動(dòng)機(jī)，如圖常采用直接起動(dòng)方式。圖65a)中，輸入端A、B、C與DM00對(duì)應(yīng)輸出端聯(lián)結(jié)，其控制電路接線如圖6-5b)所示。當(dāng)電機(jī)額定電壓為220V時(shí)，控制電

48、路的端接C；380V電機(jī)，控制電路的端接N。起動(dòng)步驟為：接通交流主接觸器KM，并調(diào)節(jié)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)使其輸出電壓到受試電動(dòng)機(jī)的額定電壓U1NOM；再將按鈕SUB2按下電動(dòng)機(jī)便直接起動(dòng)至正向額定轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定運(yùn)行之。欲停止電機(jī)只需再按一下按鈕SUB1，若要電動(dòng)機(jī)直接反向旋轉(zhuǎn)，只需將SUB3按下即可，電動(dòng)機(jī)便自動(dòng)反轉(zhuǎn)。在SUB3按下后，待電機(jī)制動(dòng)至轉(zhuǎn)速接近為零時(shí)，立即將SUB1按下，這就實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的反接制動(dòng)。（五）三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定圖66 異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及其工作特性的測(cè)試線路三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)測(cè)定包括電機(jī)定子繞組冷態(tài)電阻的測(cè)定、空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)。三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)和工作特性的測(cè)試線路如圖66所

49、示。圖中輸入端A、B、C與“試驗(yàn)電源”圖61a)或b)的對(duì)應(yīng)輸出端聯(lián)結(jié)。先將“試驗(yàn)電源”的輸出置零并分?jǐn)嘟涣髦鹘佑|器KM。1異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的冷態(tài)電阻，可用伏安比較法測(cè)定，也可用伏安法或電橋法直接測(cè)定。（建議用書(shū)末附錄之一“伏安法比較法”測(cè)定）。2異步電動(dòng)機(jī)的空載試驗(yàn)線路按圖66接線，圖中功率表應(yīng)采用低功率因數(shù)表。測(cè)試步驟為： 先置“磁粉制動(dòng)器（DD06）轉(zhuǎn)矩為零，使電機(jī)處于空載狀態(tài)； 閉合交流主接觸器KM，并逐漸調(diào)節(jié)“試驗(yàn)電源” 的輸出至額定電壓，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)并保持其在額定電壓下空載運(yùn)轉(zhuǎn)直至穩(wěn)定； 調(diào)節(jié)“試驗(yàn)電源” 輸出，使受試電機(jī)定子繞組的外施電壓高達(dá)1.2UNOM ； 由1.2UNOM逐

50、漸減小，電動(dòng)機(jī)的電流也相應(yīng)減小，直至轉(zhuǎn)差率顯著增大，定子電流開(kāi)始回升（或基本不變）。其間讀取79組數(shù)據(jù)，每組包括三相空載電壓（U UV 、U V W 、U WU ）、三相空載電流（I U 、I V 、I W ）和兩瓦特表的功率（P1 、P2 ）。注意在UNOM附近多測(cè)試幾點(diǎn)，記錄于表62中； 按表62數(shù)據(jù)繪制空載特性I 0 f（U 0）、P 0 f（U 0） ，表中空載電壓U 0（U UV U V W U WU ）3 、空載電流I 0 （I U I V I W ）3 、空載功率P 0 （P1P2 ） 、功率因數(shù)cos0P 0 U 0 I 0 。（此項(xiàng)可在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中完成）表62 三相異步電動(dòng)機(jī)的空載試驗(yàn)數(shù)據(jù) 序號(hào)電 壓 （V）電 流 （A）功 率 （W）功率因數(shù)UUVUVWUWUU0I UI VI WI0P 1P 2P0cos 0123456783異步電動(dòng)機(jī)的短路試驗(yàn)線路仍按圖66接線，但要注意更換電壓表和電流表的量程，并將低功率因數(shù)表?yè)Q成高功率因數(shù)表。試驗(yàn)前先檢查電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，再堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子（防止制動(dòng)工具拋甩傷及周?chē)藛T）。測(cè)試步驟為： 先置“磁粉制動(dòng)器（DD06）轉(zhuǎn)矩為較大，使電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)為度； 閉合交流主接觸器KM，并逐漸調(diào)節(jié)“試驗(yàn)電源” 的輸出，緩慢增加施加在受