電機系統(tǒng)實驗指導書

1、電機學實驗指導書電氣信息工程學院2017 年 07 月、八前言1、電機實驗是學習研究電機理論的重要環(huán)節(jié)， 其目的在于通過實驗驗證和 研究電機理論，使學生掌握電機實驗的方法和基本技能，培養(yǎng)學生嚴肅認真事 實求是的科學作風。所設(shè)置的實驗項目均為驗證性實驗。2、本實驗主要介紹電氣自動化和電力系統(tǒng)自動化中常用的直流電機、變壓 器、異步電機的相關(guān)實驗和實驗原理，學生可以掌握實驗方法， 學會選擇儀表， 測取實驗數(shù)據(jù)等基本實驗研究技能。 通過實驗， 加深對電機學理論知識的理解。3、本實驗指導書可作為電氣工程及其自動化和自動化等強電方向?qū)I(yè)的輔助教材和參考書。4、本次修訂工作主要針對電機學教學大綱并結(jié)合教儀設(shè)

2、備進行了必要的調(diào)整。本實驗課程的說明實驗一實驗二實驗三實驗四目錄他勵直流電機的工作特性與調(diào)速性能測定（I）他勵直流電機的工作特性與調(diào)速性能測定（n）單相變壓器空載、短路和負載實驗三相異步電動機工作特性1724- I本實驗課程的說明1、電機學實驗是將課堂上所講電機理論進一步深化的必備環(huán)節(jié)，通過 實驗驗證和電機理論相結(jié)合，能使學生掌握電機實驗的分析方法和基本技 能，培養(yǎng)學生解決問題能力。2、電機實驗課是電機學和其相近課程的重要組成部分，本實驗講 義只側(cè)重于掌握實驗方法， 并運用課堂上學到的電機理論知識來分析研究實 驗中的各種問題，得出必要的結(jié)論，從而達到培養(yǎng)學生在電機這門學科中具 備分析問題和解決

3、問題的初步能力。3、所設(shè)置的實驗項目類型均為驗證性實驗。- 3 -實驗他勵直流電機的工作特性與調(diào)速性能測定（I ）方法。、實驗類型驗證性實驗二、實驗?zāi)康呐c要求1學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項。2認識在直流電機實驗中所用的電機、儀表、變阻器等部件及使用3熟悉他勵電動機（即并勵電動機按他勵方式）的接線、起動、改變電機方向與調(diào)速的方法。三、實驗內(nèi)容與任務(wù)1了解電機系統(tǒng)教學實驗臺中的直流穩(wěn)壓電源、渦流測功機、變阻器、 多量程直流電壓表、電流表、毫安表及直流電動機的使用方法。2用伏安法測直流電動機和直流發(fā)電機的電樞繞組的冷態(tài)電阻。3直流他勵電動機的起動，調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向。四、實驗條件1直流電動機

4、電樞電源（NMEL-18/1 )2直流電動機勵磁電源（NMEL-18/2 )3可調(diào)電阻箱（ NMEL-03/4 ）4電機導軌及測功機、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測量（ NMEL-13 ）5. 直流電壓、電流表6直流并勵電動機 M03五、實驗原理、方法和手段電機拖動系統(tǒng)運動方程式描述了系統(tǒng)的運動狀態(tài)，系統(tǒng)的運動狀態(tài)取決 于作用在原動機轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。 直流電動機的機械特性是指電動機在電 樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行 時，電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系nf 仃em)由電機的電路原理可得機械特性的表達式:U_R Tn Ce CeCT_emn 0T emno稱為理想空載轉(zhuǎn)速。六

5、、實驗步驟1.由實驗指導人員講解電機實驗的基本要求，實驗臺各面板的布置及使用方法，注意事項。2.在控制屏上按次序懸掛 NMEL-13、NMEL-03/4組件，并檢查NMEL-13和渦流測功機的連接。3.用伏安法測電樞的直流電阻，接線原理圖見圖1-1。R:可調(diào)電阻箱(NMEL-03/4 )中的單相可調(diào)電阻 R1。V :直流電壓表-7 -A :直流安培表(1)經(jīng)檢查接線無誤后，直流電動機電至最大，直流電壓表量樞電源調(diào)至最小，Ri調(diào)程選為300V檔，直流電流表量程選為2A檔。(2)依次按下主控制屏綠色 閉合”按鈕開關(guān)，使直流電動機電樞電源 的船形開關(guān)處于“ON,建立直流電源，并調(diào)節(jié)直流電源至 110

6、V輸出。調(diào)節(jié)Ri使電樞電流達到0.2A (如果電流太大，可能由于剩磁的作用使 電機旋轉(zhuǎn)，測量無法進行，如果此時電流太小，可能由于接觸電阻產(chǎn)生較大 的誤差)，改變電壓表量程為20V，迅速測取電機電樞兩端電壓 Um和電流la。將電機轉(zhuǎn)子分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二周，同樣測取Um、la，填入表1-1。(3)增大R (逆時針旋轉(zhuǎn))使電流分別達到 0.15A和0.1A，用上述方 法測取六組數(shù)據(jù)，填入表1-1。取三次測量的平均值作為實際冷態(tài)電阻值Ra=Ra2Ra2Ra3(4)計算基準工作溫度時的電樞電阻由實驗測得電樞繞組電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值，冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準工作溫度時的電樞繞組電阻

7、值:Raref=Ra235ref235 a式中Raref換算到基準工作溫度時電樞繞組電阻。(Q)Ra電樞繞組的實際冷態(tài)電阻。(Q)Qef基準工作溫度，對于E級絕緣為750C。4.直流電動機的起動實驗開始時，將NMEL- 13轉(zhuǎn)速控制圖1-2直流他勵電動機接線圖直流 電動 機電 樞電 源& 實際冷態(tài)時電樞繞組的溫度。(°C)和轉(zhuǎn)矩控制”選擇開 關(guān)撥向轉(zhuǎn)矩控制”，” 轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕逆時針旋到底。(1)按圖1-2接線，檢查電機導軌和NMEL-13的連接線是否接好，電 動機勵磁回路接線是否牢靠。(2)將直流電動機電樞電源調(diào)至最小，直流電動機勵磁電源調(diào)至最大。(3)合上控制屏的漏

8、電保護器，按次序按下綠色閉合”按鈕開關(guān)，分 別使直流電動機勵磁電源船形開關(guān)和直流電動機電樞電源船形開關(guān)處于“ON位置，此時，電動機電樞電源的綠色工作發(fā)光二極管亮， 指示直流電壓已建立，調(diào)節(jié)旋鈕，使電動機電樞電源輸出220V電壓。5調(diào)節(jié)他勵電動機的轉(zhuǎn)速(1) 分別改變電動機電樞電源和勵磁電流，觀察轉(zhuǎn)速變化情況。(2) 調(diào)節(jié)”轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕，改變轉(zhuǎn)矩，注意轉(zhuǎn)矩不要超過I.IN.m,以上兩種情況可分別觀察轉(zhuǎn)速變化情況。6改變電動機的轉(zhuǎn)向?qū)⒅绷麟妱訖C電樞電源調(diào)至最小，”轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕逆時針調(diào)到底,先斷開電動機電樞電源，再斷開勵磁電源，使電動機停機，將電樞或勵磁回路的兩端接線對調(diào)后，再按前述

9、起動電機，觀察電動機的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速表的讀數(shù)。七、實驗結(jié)果記錄與實驗數(shù)據(jù)分析序號Um (V)la ( A )R ( Q)Ra平均(Q)Raref ( Q)1Ra11Ra1Ra12Ra132Ra21Ra2Ra22Ra233Ra31Ra3Ra32Ra330C表1-1室溫表中 Ra1= ( Ra1l + Ra12+Ra13)/3Ra2= ( Ra21 + Ra22+Ra23)/3Ra3= ( Ra31 + Ra32+Ra33)/3八、實驗過程中的注意事項1 .直流他勵電動機起動時，須將勵磁電源調(diào)到最大，先接通勵磁電源,使勵磁電流最大，同時必須將電樞電源調(diào)至最小，然后方可接通電源，使電 動機正常起動，起動

10、后，將電樞電源調(diào)至 220V，使電機正常工作。2直流他勵電機停機時，必須先切斷電樞電源，然后斷開勵磁電源。同時，必須將電樞電源調(diào)回最小值，勵磁電源調(diào)到最大值，給下次起動作好 準備。3測量前注意儀表的量程及極性，接法。九、實驗預(yù)習與思考題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直流電動機起動時，勵磁電源和電樞電源應(yīng)如何調(diào)節(jié)？為什么？若 勵磁回路斷開造成失磁時，會產(chǎn)生什么嚴重后果？3直流電動機調(diào)速及改變轉(zhuǎn)向的方法。十、實驗報告要求1畫出直流并勵電動機電樞串電阻起動的接線圖。2曲線圖應(yīng)用記錄儀器描記出的曲線圖，這些指標的變化趨勢形象生 動、直觀明了。- 9 -實驗二 他勵直流電機的

11、工作特性與調(diào)速性能測定、實驗類型驗證性實驗二、實驗?zāi)康呐c要求了解直流電動機的各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)時的機械特性。三、實驗內(nèi)容與任務(wù)1電動及回饋制動特性。2電動及反接制動特性。3能耗制動特性。四、實驗條件1電機導軌及轉(zhuǎn)速表2可調(diào)電阻( NMEL-03/4 )3開關(guān)板( NMEL-05 )4直流電壓、電流、毫安表5直流電動機電樞電源( NMEL-18/1 )6直流電動機勵磁電源( NMEL-18/2 )7直流發(fā)電機勵磁電源( NMEL-18/3 )五、實驗原理、方法和手段電機拖動系統(tǒng)運動方程式描述了系統(tǒng)的運動狀態(tài)， 系統(tǒng)的運動狀態(tài)取決于作用在原動機轉(zhuǎn)軸上的各種轉(zhuǎn)矩。 直流電動機的機械特性是指電動機在電樞電壓

12、、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機處于穩(wěn)態(tài)運行時，電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系nf (Tem )由電機的電路原理可得機械特性的表達式:UR Tn Ce CeS_emn 0T emno稱為理想空載轉(zhuǎn)速。六、實驗步驟1電動及回饋制動特性接線圖如圖2-1a。G為直流并勵電動機M為直流發(fā)電機M01作電動機使用（接成他勵方式）。M03 (接成他勵方式),UN=220V, IN=1.1A ,nN=1600r/mi n;直流電壓表V的量程為300V;直流電流表A的量程為5A ；R1用（NMEL-03/4中R2的兩組電阻并聯(lián)再與 R3的兩組電阻并聯(lián)相串 聯(lián)）。開關(guān)S1、S2選用NMEL-05

13、B中的雙刀雙擲開關(guān)。按圖2-1a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“2端，S2合向“3端0(2) R2阻值至最大位置，直流發(fā)電機勵磁電源、直流電動機勵磁電源 調(diào)至最大，直流電動機電樞電源調(diào)至最小。(3) 直流電動機勵磁電源船形開關(guān)、直流發(fā)電機勵磁電源船形開關(guān)和直流電動機電樞電源船形開關(guān)須在斷開位置。直發(fā)枷昭遵圖2-1a直流他勵電動機機械特性接線圖直壷復(fù)電機CS:實驗步驟。a.按次序先按下綠色 閉合”電源開關(guān)、再合直流電動機勵磁電源、直流發(fā)電機勵磁電源船型開關(guān)和直流電動機電樞電源船形開關(guān)，使直流電動機M 起動運轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)直流電機電樞電源，使 Un=220伏。b分別調(diào)節(jié)直

14、流電動機 M的勵磁電源，發(fā)電機G勵磁電源、負載電阻Ri,使直流電動機 M 的轉(zhuǎn)速 nN=1600r/min, lf+la=lN=0.55A，此時 lf=lfN，記錄此值。c.保持電動機的U=Un=220V, lf=lfN不變，改變Ri及直流發(fā)電機勵磁電源，測取M在額定負載至空載范圍的n la，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表2-1 中。d.折掉開關(guān)S2的短接線，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機勵磁電源，使發(fā)電機G的空 載電壓達到最大（不超過 220伏），并且極性與電動機電樞電壓相同。e.保持電樞電源電壓 U=Un=220V , If=IfN，把開關(guān)S2合向“4”，把Ri 值減小，直至為零。再調(diào)節(jié)直流發(fā)電機勵磁電源使勵磁電

15、流逐漸減小，電動 機M的轉(zhuǎn)速升高，當Ai表的電流值為0時，此時電動機轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn) 速，繼續(xù)減小直流發(fā)電機勵磁電流，則電動機進入第二象限回饋制動狀態(tài)運 行直至電流接近 0.8倍額定值（實驗中應(yīng)注意電動機轉(zhuǎn)速不超過 2100轉(zhuǎn)/分）。測取電動機M的n la,共取5-6組數(shù)據(jù)填入表2-2中。因為T2=CM）I2,而CM）中為常數(shù)，則T X |2,為簡便起見，只要求n=fIa） 特性，見圖 5-2。2.電動及反接制動特性。接線圖如圖 2-1b。3.能耗制動特性接線圖如圖 2-1b, Ri用NMEL-03/4中的R2兩組電阻并聯(lián)，R2用NMEL-03/4中的R3兩組電阻并聯(lián)。操作前，把 S1 合向

16、“1端”，直流發(fā)電機勵磁電源及直流電動機勵磁電源調(diào)至最大值，直流電動機電源電源調(diào)至最小值，Ri置360, R2置300歐，S2-11合向“4端。按前述方法起動發(fā)電機 G (此時作電動機使用)，調(diào)節(jié)直流電動機電樞 電源使U=Un=220伏，調(diào)節(jié)直流電動機勵磁使電動機 M的lf=lfN，調(diào)節(jié)直流 發(fā)電機勵磁電源使發(fā)電機 G的lf=80mA，調(diào)節(jié)R2并先使R2阻值減小，使電 機M的能耗制動電流la接近0.4IaN數(shù)據(jù)，記錄于表2-4中。調(diào)節(jié)Ri至180Q,重復(fù)上述實驗步驟，測取la、n共取6-7組數(shù)據(jù)，記 錄于表2-5中。當忽略不變損耗時，可近似為電動機軸上的輸出轉(zhuǎn)矩等于電動機的電磁 轉(zhuǎn)矩T=CM&

17、gt;I a,他勵電動機在磁通 不變的情況下，其機械特性可以由曲線n=f (la)來描述。畫出以上二條能耗制動特此曲線n=f (la)。fM電動 機勵 破電A直流電朋機圖2-1b直流他勵電動機機械特性接線圖M直流發(fā)電機la (A)n (r/min )Un=220 伏|fN =A表2-3|a (A)n (r/min)R2=180 Q|fN =mA七、實驗結(jié)果記錄與實驗數(shù)據(jù)分析la ( A)n (r/min )表2-1Un=220 伏|fN =A表2-2|2 (A)n (r/min)R2=9OO QUn=220VIfN= A|a (A)n (r/min)表2-4R2=36O Q|fN =mA表2-

18、5八、實驗過程中的注意事項調(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 電阻過流燒毀熔斷絲。九、實驗預(yù)習與思考題1 .改變他勵直流電動機械特性有哪些方法?2他勵直流電動機在什么情況下，從電動機運行狀態(tài)進入回饋制動狀 態(tài)？他勵直流電動機回饋制動時，能量傳遞關(guān)系，電動勢平衡方程式及機械 特性又是什么情況?3他勵直流電動機反接制動時，能量傳遞關(guān)系，電動勢平衡方程式及機械特性。十、實驗報告要求根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出三相繞線轉(zhuǎn)子異步電機運行在三種狀態(tài)下的機械特性。17 -實驗三 單相變壓器空載、短路和負載實驗、實驗類型驗證性實驗二、實驗?zāi)康呐c要求1通過空載和短路實驗測定變壓器的變比和參數(shù)。2

19、通過負載實驗測取變壓器的運行特性。三、實驗內(nèi)容與任務(wù)1空載實驗測取空載特性UO=f(I O)，PO=f(U O)。2短路實驗測取短路特性UK=f(I K)，PK=f(I) 。3負載實驗保持 U1=U1N，cos 2=1 的條件下，測取 U2=f(I2)。四、實驗條件1交流電壓表、電流表、功率、功率因數(shù)表2可調(diào)電阻箱( NMEL-03/4 )3開關(guān)( NMEL-05 )4單相變壓器五、實驗原理、方法和手段單相變壓器由于結(jié)構(gòu)簡單，適合大批量的現(xiàn)代化生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)品 質(zhì)量和效益。 相同容量的單相變壓器比三相變壓器三相變壓器的供應(yīng)商用鐵 減少 20%，用銅減少 10%。尤其是采用卷鐵芯結(jié)構(gòu)時，變壓

20、器的空載損耗可下降 15%以上，這將使單相變壓器的制造成本和使用成本同時下降，從而獲 得最佳的壽命周期成本。六、實驗步驟1空載實驗實驗線路如圖 3-1。實驗時，變壓器低壓線圈2Ui、2U2接電源，高壓線圈1U1、1U2開路。A、 V1、 V 2分別為交流電流表、交流電壓表。其中用一只電壓表，交替觀察變壓器的原、副邊電壓讀數(shù)。W 為功率表，需注意電壓線圈和電流線圈的同名端，避免接錯線。a.未上主電源前，將調(diào)壓器旋鈕逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底。并合理選擇各 儀表量程。b合上交流電源總開關(guān)，即按下綠色 閉合”開關(guān)，順時針調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋 鈕，使變壓器空載電壓 U0=1.2UN。C.然后，逐次降低電源電壓，在1.

21、20.5Un的范圍內(nèi)；測取變壓器的U0、 |0、Po,共取67組數(shù)據(jù)，記錄于表3-1中。其中U=Un的點必須測，并在該 點附近測的點應(yīng)密些。為了計算變壓器的變化，在 UN 以下測取原邊電壓的 同時測取副邊電壓，填入表 3-1 中。e.測量數(shù)據(jù)以后，斷開三相電源，以便為下次實驗作好準備。2. 短路實驗實驗線路如圖 3-2。（每次改接線路時，都要關(guān)斷電源）實驗時，變壓器T的高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。A、V、W分別為交流電流表、電壓表、功率表，選擇方法同空載實驗。a.未上主電源前，將調(diào)壓器調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)到底。b 合上交流電源綠色 閉合”開關(guān)，接通交流電源，逐次增加輸入電壓, 直到短路電流等

22、于1.1IN為止。在0.51.1In范圍內(nèi)測取變壓器的UK、Ik、Pk， 共取67組數(shù)據(jù)記錄于表3-2中，其中IK=|N的點必測。并記錄實驗時周圍 環(huán)境溫度（OC ）。3負載實驗實驗線路如圖3-3所示。變壓器T低壓線圈接電源，高壓線圈經(jīng)過開關(guān) S接到負載電阻R上。R選用NMEL-03/4的Ri電阻。開關(guān)S采用NMEL-05的雙刀雙擲開關(guān)，電壓 表、電流表、功率表（含功率因數(shù)表）的選擇同空載實驗。a.未上主電源前，將調(diào)壓器調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)到底，S斷開，負載電阻Ui=Un。值調(diào)節(jié)到最大。b合上交流電源，逐漸升高電源電壓，使變壓器輸入電壓c在保持Ui=Un的條件下，合下開關(guān)S,逐漸增加負載電流，即減

23、小負載電阻R的值，從空載到額定負載范圍內(nèi)，測取變壓器的輸出電壓U2和電流12。d.測取數(shù)據(jù)時，|2=0和|2=|2N必測,共取數(shù)據(jù)67組，記錄于表3-3中。圖3-3負載實驗接線圖控屛相流涌出 主制三S電輸七、實驗結(jié)果記錄與實驗數(shù)據(jù)分析表3-1序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)U0 (V)I0 (A)PO (W)U1U1。1U2cos 21234567表3-2室溫0 = OC序 號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)u (V)I (A)P (W)cos k123456表3-3序號1234567U2 (V)I2 (A)COS 2=1 Ui=Un八、實驗過程中的注意事項1.在變壓器實驗中，應(yīng)注意電壓表、電流表、功率表的合理布置。2.

24、短路實驗操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化。九、實驗預(yù)習與思考題1.變壓器的空載和短路實驗有什么特點？實驗中電源電壓一般加在哪 一方較合適?2在空載和短路實驗中，各種儀表應(yīng)怎樣聯(lián)接才能使測量誤差最小?3如何用實驗方法測定變壓器的鐵耗及銅耗?十、實驗報告要求1計算變比由空載實驗測取變壓器的原、副方電壓的三組數(shù)據(jù)，分別計算出變比,然后取其平均值作為變壓器的變比 KoK=U1u1 .1U2/U2u1.2u22繪出空載特性曲線和計算激磁參數(shù)(1)繪出空載特性曲線 Uo=f(lo), Po=f(Uo), cos o=f(Uo)。式中：cos oPo-#(2)計算激磁參數(shù)從空載特性曲線上查出對應(yīng)于 Uo

25、=Un時的Io和Po值，并由下式算出激磁參數(shù)rmPolOZmUo1 oXmjzm rm3. 繪出短路特性曲線和計算短路參數(shù)(1)繪出短路特性曲線UK=f(lK)、P K=f(lK)、cos K =f(lK)o(2)計算短路參數(shù)。從短路特性曲線上查出對應(yīng)于短路電流 Ik=|N時的UK和PK值，由下式算出實驗環(huán)境溫度:ZkUk匚KPkXkQZk2 ' 2rK折算到低壓方ZkrK2，XkXkK2由于短路電阻rK隨溫度而變化，因此,算出的短路電阻應(yīng)按國家標準換-21 -算到基準工作溫度750C時的阻值。rK75oC234.5 75 rK 234.5Z K75 CJrK75 CX K式中:234

26、.5為銅導線的常數(shù)，若用鋁導線常數(shù)應(yīng)改為22 &Uk阻抗電壓100%UKrLTa 100%UnUkxIk = In時的短路損耗p©1 N rK75 C100%4. 利用空載和短路實驗測定的參數(shù)，畫出被試變壓器折算到低壓方的 “r”型等效電路。5. 變壓器的電壓變化率 AU(1)繪出cos 2=1和外特性曲線U2=f(|2),由特性曲線計算出I2=I2N時的電壓變化率AUU 瞠土 100%U 20- 23 -實驗四 三相異步電動機工作特性、實驗類型驗證性實驗二、實驗?zāi)康呐c要求通過實驗掌握異步電動機的起動和調(diào)速的方法。三、實驗內(nèi)容與任務(wù)1異步電動機的直接起動。2異步電動機星形三角

27、形()換接起動。3自耦變壓器起動。4繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器起動。5繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器調(diào)速。四、實驗條件1直流電動機電樞電源( NMEL-18/1 )2電機導軌及測功機、矩矩轉(zhuǎn)速測量組件( NMEL-13 )3交流電壓表、電流表、功率、功率因數(shù)表4可調(diào)電阻箱( NMEL-03/4 )5開關(guān)( NMEL-05 )6三相鼠籠式異步電動機 M047繞線式異步電動機 M09五、實驗原理、方法和手段三相異步電動機主要有由定子和轉(zhuǎn)子，軸承組成。定子主要由鐵心，三 相繞組，機座，端蓋組成。定子鐵心一般由 0.350.5 毫米厚表面具有絕緣層 的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的

28、內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子 繞組。三相繞組由三個在空間互隔 120°電角度、隊稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞 組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。其作 用是通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機 機座一般用鋼板焊成，微型電動機的機座采用鑄鋁件，其作用是固定定子鐵 心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護、散熱等作用。封閉式電機的機座外面 有散熱筋以增加散熱面積，防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動 機內(nèi)外的空氣可直接對流，以利于散熱。端蓋主要起固定轉(zhuǎn)子，支撐和防護 作用。轉(zhuǎn)子主要由鐵心和繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵心所用材料與定子一樣，由 0.5

29、毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置 轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型 異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動機（轉(zhuǎn)子直徑 在 300400 毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組 分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。 （ 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽 中的多根導條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組的外形像 一個鼠籠， 故稱籠型繞組。 小型籠型電動機采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組， 對于 100KW 以上的電動機采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。鼠籠轉(zhuǎn)子分為：阻抗型轉(zhuǎn)子、單 鼠籠型轉(zhuǎn)子、雙鼠籠型轉(zhuǎn)子、深槽式

30、轉(zhuǎn)子幾種，起動轉(zhuǎn)矩等特性各有不同。（2）繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞 組，一般接成星形，三個出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個集流環(huán)上，再通過電刷與外120度電路聯(lián)接。三相異步電動機的工作原理：當電動機的三相定子繞組（各相差 電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電 磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。六、實驗步驟1. 三相籠型異步電動機直接起動試驗。按圖4-1接線，電機繞組為接法。起動前，把轉(zhuǎn)矩

31、轉(zhuǎn)速測量實驗箱（NMEL-13 ）中”轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕逆 時針調(diào)到底， 轉(zhuǎn)速控制”轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)撥向 轉(zhuǎn)矩控制”檢查電機 導軌和NMEL-13的連接是否良好。a把三相交流電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)到底，合上綠色閉合”按鈕開關(guān)。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓達電機額定電壓 220伏，使電機起動旋轉(zhuǎn)。（電機 起動后，觀察NMEL-13中的轉(zhuǎn)速表，如出現(xiàn)電機轉(zhuǎn)向不符合要求，則須切 斷電源，調(diào)整次序，再重新起動電機。）b 斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉(zhuǎn)后，接通三相交流電源, 使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。C斷開三相交流電源，將調(diào)壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔 中，將測功機定轉(zhuǎn)子堵住。

32、d.合上三相交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，觀察電流表，使電機電流達23 倍額定電流，讀取電壓值UK、電流值IK、轉(zhuǎn)矩值TK，填入表中，注意試驗 時，通電時間不應(yīng)超過10秒，以免繞組過熱。對應(yīng)于額定電壓的起動轉(zhuǎn)矩 Tst和起動電流I比按下式計算:Tst（y）2TKI K式中Ik:起動試驗時的電流值,Tk:起動試驗時的轉(zhuǎn)矩值,N.m;1st（仏）IkUk式中Uk：起動試驗時的電壓值,Un：電機額定電壓，V;2. 星形一一三角形（）起動-29 -按圖4-2接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關(guān)S 選用 NMEL-05 。UAA0IC圖4-2異步電動機星形-三角形起動實驗接線圖主控 制屛 三相電源輸岀a.起動前，把三相調(diào)壓器退到零位，三刀雙擲開關(guān)合向右邊（丫）接法。合上電源開關(guān)，逐漸調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓升高至電機額定電壓Un=220V，斷開電源開關(guān)，待電機停轉(zhuǎn)。b.待電機完全停轉(zhuǎn)后，合上電源開關(guān)，觀察起動瞬間的電流,然后把S合向左邊（接法），電機進入正常運行，整個起動過程結(jié)束，觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。3.自耦變壓器降壓起動按圖4-1接線。電機繞組為接法。a.先把調(diào)壓器退到零位，合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使輸出電壓達110伏，斷開電源開關(guān)，待電機停轉(zhuǎn)。b待電機