成都理工大學(xué)電機(jī)學(xué)實驗報告(袁禮3201206050506)

本科生實驗報告實驗課程 電機(jī)學(xué) 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 學(xué)生姓名 袁禮 學(xué)生學(xué)號 3201206050506 指導(dǎo)教師 黃洪全 實驗地點 6C603 實驗成績 二O—五年五月 二O—五年六月電機(jī)學(xué)實驗報告摘要電機(jī)學(xué)實驗是在系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了電機(jī)理論知識后，通過實際實驗去掌握一些方法，如異步電機(jī)的啟動和調(diào)速方法，測繪各種異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩~轉(zhuǎn)差曲線以及三項異步電機(jī)在各種運行狀態(tài)下的機(jī)械特性以及直流他勵電機(jī)的機(jī)械特性等。關(guān)鍵詞：調(diào)速；機(jī)械特性；M-S曲線實驗一三相異步電動機(jī)的起動與調(diào)速實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗掌握異步電動機(jī)的起動和調(diào)速的方法。預(yù)習(xí)要點1．復(fù)習(xí)異步電動機(jī)有哪些起動方法和起動技術(shù)指標(biāo)。2．復(fù)習(xí)異步電動機(jī)的調(diào)速方法。實驗項目1．異步電動機(jī)的直接起動。異步電動機(jī)星形——三角形（Y-△）換接起動。3．自耦變壓器起動。4．繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器起動。5．繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入可變電阻器調(diào)速。實驗設(shè)備及儀器1．MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏（含交流電壓表）。2．指針式交流電流表。電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量（MEL-13、MEL-14）。4?電機(jī)起動箱（MEL-09）。鼠籠式異步電動機(jī)（M04）。繞線式異步電動機(jī)（M09）。實驗方法

1.5.1．三相籠型異步電動機(jī)直接起動試驗。按圖3-5接線，電機(jī)繞組為△接法。起動前，把轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量實驗箱（MEL-13）中“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器旋鈕逆時針調(diào)到底，“轉(zhuǎn)速控制”、“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制”，檢查電機(jī)導(dǎo)軌和MEL-13的連接是否良好。儀表的選擇：交流電壓表為數(shù)字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。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(dá)電機(jī)額定電壓220伏，使電機(jī)起動旋轉(zhuǎn)。（電機(jī)起動后，觀察MEL-13中的轉(zhuǎn)速表，如出現(xiàn)電機(jī)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(jī)。）斷開三相交流電源，待電動機(jī)完全停止旋轉(zhuǎn)后,接通三相交流電源，使電機(jī)全壓起動，觀察電機(jī)起動瞬間電流值。注：按指針式電流表偏轉(zhuǎn)的最大位置所對應(yīng)的讀數(shù)值計量。電流表受起動電流沖擊，電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數(shù)，但用它可和下面幾種起動方法的起動電流作定性的比較。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(jī)堵特孔中，將測功機(jī)定轉(zhuǎn)子堵住。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(jī)電流達(dá)2~3倍額定電流，讀取電壓值U、電流值I、轉(zhuǎn)矩值T，填入表中，注意試驗時，通電時KKK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T和起動電流I比按下式計算:STT=（-^）2tSTIKK式中I:起動試驗時的電流值，A；kT:起動試驗時的轉(zhuǎn)矩值，N.mKUI=（卡）ISTUKK式中U:起動試驗時的電壓值，V；K

U：電機(jī)額定電壓，V；N表測量值計算值U(V)KI(A)KT(N.m)KT(N.m)stI(A)st152.61.4420.791.6412.0762■星形一一三角形（丫-厶）起動按圖3-6接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關(guān)S選用MEL-05。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（Y）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(jī)額定電壓U=220V,斷開N電源開關(guān)，待電機(jī)停轉(zhuǎn)。b待電機(jī)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(jī)進(jìn)入正常運行，整個起動過程結(jié)束，觀察起動瞬間電流C主控制屏三相交流電源輸出WVU表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。C主控制屏三相交流電源輸出WVU3■自耦變壓器降壓起動a.先把調(diào)壓器退按圖3-5a.先把調(diào)壓器退到零位，合上電源開 圖3-6異步電機(jī)星形-三角形起動關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器旋鈕，使輸出電壓達(dá)110伏，斷開電源開關(guān)，待電機(jī)停轉(zhuǎn)。b待電機(jī)完全停轉(zhuǎn)后，再合上電源開關(guān)，使電機(jī)就自耦變壓器，降壓起動,觀察電流表的瞬間讀數(shù)值，經(jīng)一定時間后，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使輸出電機(jī)達(dá)電機(jī)額定電壓U=220伏，整個起動過程結(jié)束。N4．繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)繞組串入可變電阻器起動。調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電阻采用MEL-09的繞線電機(jī)起動電阻（分0,2,5,15,^五檔）,MEL-13中“轉(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)速控制”，“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器旋鈕順時針調(diào)節(jié)到底。起動電源前，把調(diào)壓器退至零位，起動電阻調(diào)節(jié)為零。合上交流電源，調(diào)節(jié)交流電源使電機(jī)起動。注意電機(jī)轉(zhuǎn)向是否符合要求。c在定子電壓為180伏時，逆時針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器到底，繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)動緩慢（只有幾十轉(zhuǎn)），讀取此時的轉(zhuǎn)矩值I和I。ststd.用刷形開關(guān)切換起動電阻，分別讀出起動電阻為2Q、5Q、15Q的起動轉(zhuǎn)矩T和起動電流I，填入表3-9中。stst注意：試驗時通電時間不應(yīng)超過20秒的以免繞組過熱。表2 U=180伏R(Q)st02515T(N.m)st1.721.041.851.62I(A)st2.071.821.571.15．繞線式異步電動機(jī)繞組串入可變電阻器調(diào)速。實驗線路同前。MEL-13中“轉(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器逆時針到底，“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器順時針到底。MEL-09繞線電機(jī)起動電阻”調(diào)節(jié)到零。合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出電壓至U=220伏，使電機(jī)空載起動。N調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”電位器調(diào)節(jié)旋鈕，使電動機(jī)輸出功率接近額定功率并保持輸出轉(zhuǎn)矩T不變，改變轉(zhuǎn)子附加電阻，分別測出對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，記錄于表3-102中。

R(Q)st0R(Q)st02515n(r/min)139313481273953表3中U=220伏T=1N.m216實驗分析根據(jù)這次實驗我學(xué)到了籠型異步電動機(jī)的啟動。它可以分為直接啟動，降壓啟動（自耦變壓器降壓啟動，星形——三角形（Y-A）起動，繞線式異步電動機(jī)繞組串入可變電阻器調(diào)速）兩種。直接起動最為簡單，當(dāng)電網(wǎng)有足夠容量可才用這種辦法，在實驗中可以看到I(A)KTK1.601.86轉(zhuǎn)矩大，產(chǎn)生的電流也大，但一般要求要有小的啟動電流，這種辦法不好。對于降壓啟動的方法，自耦變壓器降壓啟動將讓啟動電流減小到1/（k*k）倍，Y-△啟動電流可減小到1/3，繞線式異步電動機(jī)繞組串入可變電阻器可將啟動電流減小到原來的K倍。其中R越大，啟動電流越小。如上一個實驗表2。實驗二異步電機(jī)的M-S曲線測繪實驗?zāi)康挠帽倦姍C(jī)教學(xué)實驗臺的測功機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)功能測繪各種異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩~轉(zhuǎn)差曲線，并加以比較。預(yù)習(xí)要點1．復(fù)習(xí)電機(jī)M-S特性曲線。2．M-S特性的測試方法。實驗項目圖5-6異步電機(jī)的機(jī)械特性鼠籠式異步電機(jī)的M-S曲線測繪測。圖5-6異步電機(jī)的機(jī)械特性繞線式異步電動機(jī)的M-S曲線測繪。2.4實驗原理異步電機(jī)的機(jī)械特性的圖5-6所示。

在某一轉(zhuǎn)差率S時，轉(zhuǎn)矩有一最大值T，稱為異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，S稱為mmm臨界轉(zhuǎn)差率。T是異步電動機(jī)可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩T>T，電動mzm機(jī)將承擔(dān)不了而停轉(zhuǎn)。起動轉(zhuǎn)矩T是異步電動機(jī)接至電源開始起動時的電磁轉(zhuǎn)st矩，此時S=1（n=0）。對于繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)附加電阻，便能改變T，從而可改變起動特性。st異步電動機(jī)的機(jī)械特性可視為兩部分組成，即當(dāng)負(fù)載功率轉(zhuǎn)矩TWT時，機(jī)zN械特性近似為直線，稱為機(jī)械特性的直線部分，又可稱為工作部分，因電動機(jī)不論帶何種負(fù)載均能穩(wěn)定運行；當(dāng)S三S時，機(jī)械特性為一曲線，稱為機(jī)械特性的m曲線部分，對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或恒功率負(fù)載而言，因為電動機(jī)這一特性段與這類負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的配合，使電機(jī)不能穩(wěn)定運行，而對于通風(fēng)機(jī)負(fù)載，則在這一特性段上卻能穩(wěn)定工作。在本實驗系統(tǒng)中，通過對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測，動態(tài)調(diào)節(jié)施加于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，轉(zhuǎn)矩隨之下降的負(fù)載，使電機(jī)穩(wěn)定地運行了機(jī)械特性的曲線部分。通過讀取不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩，可描繪出不同電機(jī)的M-S曲線。實驗設(shè)備1．MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏。2.電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量（MEL-13、MEL-14）。3?電機(jī)起動箱（MEL-09）。三相鼠籠式異步電動機(jī)M04。三相繞線式異步電動機(jī)M09。實驗方法1．鼠籠式異步電機(jī)的M-S曲線測繪主控制屏三相交流電源輸出圖5-7鼠籠式異步電機(jī)的M-S測繪接線圖被試電機(jī)為三相鼠籠式異步電動機(jī)M04主控制屏三相交流電源輸出圖5-7鼠籠式異步電機(jī)的M-S測繪接線圖G為渦流測功機(jī)，與M04電機(jī)同軸安裝。按圖5-7接線，其中電壓表采用指針式或數(shù)字式均可，量程選用300V檔,電流表采用數(shù)字式，可選0.75A量程檔。起動電機(jī)前，將三相調(diào)壓器旋鈕逆時針調(diào)到底，并將MEL-13中“轉(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)速控制”，并將“轉(zhuǎn)速設(shè)定”調(diào)節(jié)旋鈕順時針調(diào)到底。實驗步驟：（1） 按下綠色“閉合”按鈕開關(guān)，調(diào)節(jié)交流電源輸出調(diào)節(jié)旋鈕，使電壓輸出為220V，起動交流電機(jī)。觀察電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，是之符合要求。（2） 逆時針緩慢調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器經(jīng)過一段時間的延時后，M04電機(jī)的負(fù)載將隨之增加，其轉(zhuǎn)速下降，繼續(xù)調(diào)節(jié)該電位器旋鈕電機(jī)由空載逐漸下降到200轉(zhuǎn)/分左右（注意：轉(zhuǎn)速低于200轉(zhuǎn)/分時，有可能造成電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。）（3） 在空載轉(zhuǎn)速至200轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)，測取8-9組數(shù)據(jù)，其中在最大轉(zhuǎn)矩附近多測幾點，填入表2-1。表2-1 U=220V Y接法N序 號123456789轉(zhuǎn) 速(r/min)74100120130140150160170195轉(zhuǎn)矩（N.m）0.50.490.470.460.460.460.450.440.43（4）當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到200轉(zhuǎn)/分時，順時針回調(diào)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”旋鈕，轉(zhuǎn)速開始上升，直到升到空載轉(zhuǎn)速為止，在這范圍內(nèi)，讀出8-9組異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)速n填入表2-2。表2-2 U=220V Y接法N序 號123456789轉(zhuǎn) 速（r/min）200300400500600800100012001400轉(zhuǎn)矩（N.m）0.420.410.410.420.430.470.510.520.342．繞線式異步電動機(jī)的M-S曲線測繪被試電機(jī)采用三相繞線式異步電動機(jī)M09,Y接法。按圖5-8接法，電壓表和電流表的選擇同前，轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電阻采用MEL-04中兩只90Q電阻相并聯(lián)（最大值為45Q）。MEL-13的開關(guān)和旋鈕的設(shè)置同前，調(diào)壓器退至零位。

調(diào)壓器旋鈕，使電壓升至180V，電機(jī)開始起動至空載轉(zhuǎn)速。逆時針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”旋鈕，M09的負(fù)載隨之增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降，繼續(xù)逆時針調(diào)節(jié)該旋鈕，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降至200轉(zhuǎn)/分左右。在空載轉(zhuǎn)速至200轉(zhuǎn)/分范圍時，讀取8-9組繞線電機(jī)轉(zhuǎn)矩T、轉(zhuǎn)速n記錄于表2-3。表2-3 U=180V Y接法 R=OQS序 號123456789轉(zhuǎn) 速(r/min)142612001000800700600500400250轉(zhuǎn)矩（N.m）0.441.461.751.821.811.81.781.761.73（2）繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電阻調(diào)到2Q（斷開電源，用萬用表測量，三相需對稱），重復(fù)以上步驟，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。表2-4 U=180V Y接法 R=2QS序 號123456789轉(zhuǎn) 速（r/min）142612001000800700600500400250轉(zhuǎn)矩（N.m）0.441.431.882.112.172.212.242.252.273）繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)電阻調(diào)到5Q（斷開電源，用萬用表測量，三相需對稱），重復(fù)以上步驟，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。表2-5U=180V Y接法 RS=5QS序 號123456789轉(zhuǎn) 速(r/min)142612001000800700600500400250轉(zhuǎn)矩（N.m）0.341.121.581.871.982.062.112.182.242.7實驗分析通過這次實驗可以看到，表2-1中可知在在空載轉(zhuǎn)速至200轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速都沒有怎么變化；由表2-2可知轉(zhuǎn)速開始上升到空載轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速升高轉(zhuǎn)矩降低；由表2-2，2-3對比可知，當(dāng)外接電阻不變時，電壓變小，對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速都要減??；由表2-4，2-5對比可知當(dāng)電壓不變時，外接電阻增大對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速反而減小。由M-S曲線可知，最后一組實驗使電機(jī)運行在機(jī)械特性穩(wěn)定的部分。2.8思考題電機(jī)的降速特性和升速特性曲線不重合的原因何在？因為有遲滯回線的影響，在降速和聲速時，由于是鐵磁材料的原因，在外磁場變化時，有一部分磁場被鐵磁材料吸收了，這時降速特性和升速特性曲線不重合。實驗三直流他勵電動機(jī)機(jī)械特性實驗?zāi)康牧私庵绷麟妱訖C(jī)的各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)時的機(jī)械特性3．2預(yù)習(xí)要點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。3.3實驗項目1．電動及回饋制動特性。2．電動及反接制動特性。3．能耗制動特性。實驗設(shè)備及儀器1．MEL系列電機(jī)系統(tǒng)教學(xué)實驗臺主控制屏。電機(jī)導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)速表（MEL-13、MEL-14）3?三相可調(diào)電阻900Q（MEL-03）4?三相可調(diào)電阻90Q（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）電機(jī)起動箱（MEL-09）實驗方法及步驟3.5.1電動及回饋制動特性接線圖如圖5-1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R2直流電機(jī)勵磁電源NHL可調(diào)直流穩(wěn)壓電源R2直流電機(jī)勵磁電源NHL圖5-1直流他勵電動機(jī)機(jī)械特性測定接線圖M為直流并勵電動機(jī)M12（接成他勵方式），U=220V,I=0.55A,n=1600r/min,NNNP=80W；勵磁電壓U=220V,勵磁電流IV0.13A。NffG為直流并勵電動機(jī)M03（接成他勵方式），U=220V,I=1.1A,n=1600r/min;NNN直流電壓表V為220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶，V的量程為300V（MEL-06）；12直流電流表mA、A分別為220V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源自帶毫安表、安倍表；11mA、A分別選用量程為200mA、5A的毫伏表、安培表（MEL-06）22R選用900Q歐姆電阻（MEL-03）1R選用180歐姆電阻（MEL-04中兩90歐姆電阻相串聯(lián)）2R選用3000Q磁場調(diào)節(jié)電阻（MEL-09）3R選用2250Q電阻（用MEL-03中兩只900Q電阻相并聯(lián)再加上兩只900Q電4阻相串聯(lián)）開關(guān)S、S選用MEL-05中的雙刀雙擲開關(guān)。12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)S合向“1”端，S合向“2”端。12（2） 電阻R至最小值，R、R、R阻值最大位置。2 3 4（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。實驗步驟。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起動運轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)直流可調(diào)電源，使V讀數(shù)為U=2201N伏，調(diào)節(jié)R阻值至零。2分別調(diào)節(jié)直流電動機(jī)M的磁場調(diào)節(jié)電阻R，發(fā)電機(jī)G磁場調(diào)節(jié)電阻R、13負(fù)載電阻R（先調(diào)節(jié)相串聯(lián)的900Q電阻旋鈕，調(diào)到零用導(dǎo)線短接以免燒毀熔斷4器，再調(diào)節(jié)900Q電阻相并聯(lián)的旋鈕），使直流電動機(jī)M的轉(zhuǎn)速n=1600r/min,NI+I=I=0.55A，此時1=1，記錄此值。faN ffN保持電動機(jī)的U=U=220V，1=1不變，改變R及R阻值，測取M在額定N ffN 4 3負(fù)載至空載范圍的n、I，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表中。a表5-1 U=220伏 I二0.076ANfNI(A)a0.290.210.170.150.130.12n(r/min)160016301640165516901695

折掉開關(guān)S的短接線，調(diào)節(jié)R，使發(fā)電機(jī)3圖5-2直流他勵電動機(jī)電動及回饋制動特性G的空載電壓達(dá)到最大（不超過220圖5-2直流他勵電動機(jī)電動及回饋制動特性保持電樞電源電壓U=U=220V，I=I，把N ffN開關(guān)S合向“1”端，把R值減小，直至為零（先2 4調(diào)節(jié)相串聯(lián)的900Q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)R阻值使阻值逐漸3增加，電動機(jī)M的轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)A表的電流值為10時，此時電動機(jī)轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速，繼續(xù)增加R阻值,則電動機(jī)進(jìn)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3（實驗中應(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、I，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表5-2中。a表5-2 U=220伏 I= 0.078AN fNI(A)a0-0.12-0.24-0.28-0.38-0.40n(r/min)172918101885191020002030因為T二CM屮I，而CM屮中為常數(shù)，則T*I，為簡便起見，只要求n=f（I）222a特性，見圖5-2。3.5.2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）R為MEL-09的3000Q磁場調(diào)節(jié)電阻，R為MEL-03的900Q電阻，R1 2 3電動及反接制動特性不用，R不變。電動及反接制動特性4（2）S合向“1”端，S合向“2”端（短接線拆掉），把發(fā)12電機(jī)G的電樞二個插頭對調(diào)。實驗步驟：在未上電源前，R置最小值，R置300Q左右，R置最大1 2 4值。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S含向“1”端。2C.調(diào)節(jié)R為900Q，調(diào)節(jié)直流電源電壓U=U=220V，調(diào)節(jié)R2 N 1

使I=I，保持以上值不變，逐漸減小R阻值，電機(jī)減速直至為零，繼續(xù)減小RffN44阻值，此時電動機(jī)工作于反接制動狀態(tài)運行（第四象限）；再減小R阻值，直至電動機(jī)M的電流接近0.8倍I，測取電動機(jī)在第1、4N第4象限的n、I，共取5-6組數(shù)據(jù)記錄于表5-3中。2表5-3 R=900Q U=220VI=0.24A2NfNI(A)20.130.290.300.350.400.440.42n(r/min)0-210-322-525-1000-1375-1490為簡便起見，畫n=f（I），見圖5-3。a3?能耗制動特性圖5-1中，R用3000Q，R改為360歐（采用圖5-4直流他勵電動機(jī)能耗制動特性圖5-4直流他勵電動機(jī)能耗制動特性MEL-04中只90Q電阻相串聯(lián)），R采用MEL-03中的3900歐電阻，R仍用2250Q電阻。4操作前，把S俁向“2”端，R、R置最大值，112R置最大值，R置300歐（把兩只串聯(lián)電阻調(diào)至零4位，并用導(dǎo)線短接，把兩只并聯(lián)電阻調(diào)在300歐位置），S合向“1”端。2按前述方法起動發(fā)電機(jī)G（此時作電動機(jī)使用），調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源使U=U=220伏，調(diào)節(jié)R使電動機(jī)M的I=I，調(diào)節(jié)R使發(fā)N 1 ffN 3電機(jī)G的I=80mA，調(diào)節(jié)R并先使R阻值減小，使電機(jī)M的能耗制動電流I接近f 4 4 a0.8I數(shù)據(jù)，記錄于表5-4中。aN表5-4 R=360Q I= 80mA2 fNI(A)a-0.31-0.21-0.180.13n(r/min)-1423-910-801-558調(diào)節(jié)R的180Q，重復(fù)上述實驗步驟，測取I、n,共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄2a于表5-5中。表5-5 R=180Q I= mA2 fNI(A)a-0.34-0.37-0.24-0.190.180.220.20n(r/min)-862-962-614-462-1792-1682-1748當(dāng)忽略不變損耗時，可近似為電動機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩等于電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T=CM0I，他勵電動機(jī)在磁通①不變的情況下，其機(jī)械特性可以由曲線n=f（I）aa來描述。畫出以上二條能耗制動特此曲線n=f（I），見圖5-4。a實驗注意事項調(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。實驗分析1，電動及回饋制動：發(fā)電機(jī)工作時的電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，這樣不但限制了轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高，而且又把機(jī)車下坡時的位能轉(zhuǎn)換為電能而回饋給電網(wǎng)，節(jié)省了能量。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動機(jī)的減速和停止都是通過逐漸減小運行頻率來實現(xiàn)的，在變頻器頻率減小的瞬間，電動機(jī)的同回饋制動原理框圖步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變，或者說，它的轉(zhuǎn)速變化是有一定時間滯后的，這時會出現(xiàn)實際轉(zhuǎn)速大于給定轉(zhuǎn)速，從而產(chǎn)生電動機(jī)反電動勢高于變頻器直流端電壓的情況，這時電動機(jī)就變成發(fā)電機(jī)，非但不消耗電網(wǎng)電能，反而可以通過變頻器專用型能量回饋單元向電網(wǎng)送電，這樣既有良好的制動效果，又將動能轉(zhuǎn)變化為電能，向電網(wǎng)送電而達(dá)到回收能量的效果。電動及反接制動：反接制動的關(guān)鍵仍是采用了雙向雙刀開關(guān)Q,注意開關(guān)上下觸點為交叉接線。當(dāng)雙向雙刀開關(guān)合在圖中上方位置時，電動機(jī)正常運行，電磁轉(zhuǎn)矩屬于拖動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)雙向雙刀開關(guān)合向圖中下方位置時,電機(jī)處于反接制動狀態(tài)。因為開關(guān)Q剛剛合向下邊瞬間由于慣量的存在,轉(zhuǎn)速不會突變,勵磁也并沒改變,電勢也暫不改變,只是電樞電源反接使電樞電流反向,從而使轉(zhuǎn)矩反向成為反接制動轉(zhuǎn)矩。因而使轉(zhuǎn)速迅速下降,若在轉(zhuǎn)速下降到0的瞬間斷開電源,則電機(jī)將立即停轉(zhuǎn),如果轉(zhuǎn)速沒有斷開電源則電機(jī)將反向轉(zhuǎn)動。能耗制動：能耗制動的關(guān)鍵是采用了雙向雙刀開關(guān)Q。當(dāng)開關(guān)Q合在圖中上邊位置時電機(jī)作電動機(jī)運行,即電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速同方向,屬于拖動轉(zhuǎn)矩。而當(dāng)開關(guān)Q合向圖中下邊位置時，電機(jī)作發(fā)電機(jī)運行。因為開關(guān)剛剛合向下邊瞬間,由于慣量的存在,轉(zhuǎn)速不會突變；勵磁接線并沒改變磁場也沒改變,故電勢也暫時不變,故電機(jī)作發(fā)電機(jī)運行,發(fā)電機(jī)運行時,電磁轉(zhuǎn)矩為制動作用的轉(zhuǎn)矩,因此將使轉(zhuǎn)速盡快降低,與其同時電勢也隨之減小，制動作用減弱。最后轉(zhuǎn)子達(dá)到停轉(zhuǎn)。適當(dāng)減少限流電阻R,可以增強(qiáng)制動作用,減少制動時間。實驗四直流發(fā)電機(jī)實驗?zāi)康?．掌握用實驗方法測定直流發(fā)電機(jī)的運行特性，并根據(jù)所測得的運行特性評定該被試電機(jī)的有關(guān)性能。2．通過實驗觀察并勵發(fā)電機(jī)的自勵過程和自勵條件。預(yù)習(xí)要點什么是發(fā)電機(jī)的運行特性？對于不同的特性曲線，在實驗中哪些物理量應(yīng)保持不變，而哪些物理量應(yīng)測取。做空載試驗時，勵磁電流為什么必須單方向調(diào)節(jié)？并勵發(fā)電機(jī)的自勵條件有哪些？當(dāng)發(fā)電機(jī)不能自勵時應(yīng)如何處理？如何確定復(fù)勵發(fā)電機(jī)是積復(fù)勵還是差復(fù)勵？實驗項目4.3.1他勵發(fā)電機(jī)⑴空載特性：保持n=n使1=0,測取Uo二f(I)。Nf外特性：保持n=n使If=I，測取U=f(I)。N fN調(diào)節(jié)特性：保持n=n，使U=U，測取I=f(I)。NNf4.3.2并勵發(fā)電機(jī)(1)觀察自勵過程(2)測外特性：保持n=n，使R二常數(shù)，測取U=f(I)。N f24.3.3復(fù)勵發(fā)電機(jī)積復(fù)勵發(fā)電機(jī)外特性：保持n=n，使R二常數(shù)，測取U二f(I)。Nf實驗設(shè)備及儀器MEL系列電機(jī)教學(xué)實驗臺主控制屏(MEL-I、MEL-IIA、B)。電機(jī)導(dǎo)軌及測功機(jī)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量組件(MEL-13)或電機(jī)導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)速表。3.直流并勵電動機(jī)M03。直流復(fù)勵發(fā)電機(jī)M01。5．直流穩(wěn)壓電源（位于主控制屏下部）。6.直流電壓、毫安、安培表（MEL-06）。7．波形測試及開關(guān)板（MEL-05）。8?三相可調(diào)電阻900Q（MEL-03）。9?三相可調(diào)電阻90Q（MEL-04）。10.電機(jī)起動箱（MEL-09）。實驗說明及操作步驟4.5.1他勵發(fā)電機(jī)G：直流發(fā)電機(jī)M01,P=100W,U=200V,I=0.5A,N=1600r/minNNNNM：直流電動機(jī)M03,按他勵接法S、 S：雙刀雙擲開關(guān),位于MEL-0512R:電樞調(diào)節(jié)電阻100Q/1.22A，位于MEL-09。1R:磁場調(diào)節(jié)電阻3000Q/200mA，位于MEL-09。f1R:磁場調(diào)節(jié)變阻器，采用MEL-03最上端900Q變阻器，并采用分壓器接法。f2R:發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻，采用MEL-03中間端和下端變阻器，采用串并聯(lián)接法,2阻值為2250Q（900Q與900Q電阻串聯(lián)加上900Q與900Q并聯(lián)）。調(diào)節(jié)時先調(diào)節(jié)串聯(lián)部分，當(dāng)負(fù)載電流大于0.4A時用并聯(lián)部分，并將串聯(lián)部分阻值調(diào)到最小并用導(dǎo)線短接以避免燒毀熔斷器。mA、A：分別為毫安表和電流表，位于直流電源上。11U、U：分別為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源和電機(jī)勵磁電源。12V、mA、A:分別為直流電壓表（量程為300V檔），直流毫安表（量程為200mA222檔），直流安倍表（量程為2A檔）4.5.1.1空載特性打開發(fā)電機(jī)負(fù)載開關(guān)S，合上勵磁電源開關(guān)S,接通直流電機(jī)勵磁電源，21調(diào)節(jié)R，使直流發(fā)電機(jī)勵磁電壓最小，mA讀數(shù)最小。此時，注意選擇各儀表的f22量程。調(diào)節(jié)電動機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻R至最大，磁場調(diào)節(jié)電阻R至最小，起動可調(diào)1f1直流穩(wěn)壓電源（先合上對應(yīng)的船形開關(guān)，再按下復(fù)位按鈕，此時，綠色工作發(fā)光二極管亮，表明直流電壓已正常建立），使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。b.從數(shù)字轉(zhuǎn)速表上觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，若電機(jī)反轉(zhuǎn)，可先停機(jī)，將電樞或勵磁兩端接線對調(diào)，重新起動，則電機(jī)轉(zhuǎn)向應(yīng)符合正向旋轉(zhuǎn)的要求。調(diào)節(jié)電動機(jī)電樞電阻R至最小值，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源調(diào)至220V，再調(diào)節(jié)1電動機(jī)磁場電阻R，使電動機(jī)（發(fā)電機(jī)）轉(zhuǎn)速達(dá)到1600r/min（額定值），并在f1以后整個實驗過程中始終保持此額定轉(zhuǎn)速不變。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)磁場電阻R，使發(fā)電機(jī)空載電壓達(dá)V=1.2U（240V）為止。f20N在保持電機(jī)額定轉(zhuǎn)速（1600r/min）條件下，從U=1.2U開始，單方向調(diào)ON節(jié)分壓器電阻R，使發(fā)電機(jī)勵磁電流逐次減小，直至I=0。f2 f2每次測取發(fā)電機(jī)的空載電壓U和勵磁電流If,只取7-8組數(shù)據(jù)，填入表1-2O2中，其中U=U和If=O兩點必測，并在U=U附近測點應(yīng)較密。ON 2 ON表1-2 n=n=1600r/minNU(V)O2442312202101501005025I(A)f2139.3125.3110.398.056.228.310.504.5.1.2外特性a.在空載實驗后，把發(fā)電機(jī)負(fù)載電阻R調(diào)到最大值（把MEL-03中間和下端2的變阻器逆時針旋轉(zhuǎn)到底），合上負(fù)載開關(guān)S。2b?同時調(diào)節(jié)電動機(jī)磁場調(diào)節(jié)電阻R，發(fā)電機(jī)磁場調(diào)節(jié)電阻R和負(fù)載電阻f1f2R，使發(fā)電機(jī)的n=n,U=U(200V),I=I(0.5A),該點為發(fā)電機(jī)的額定運行點，2NNN其勵磁電流稱為額定勵磁電流I=A.f2Nc在保持n=n和I=1不變的條件下，逐漸增加負(fù)載電阻，即減少發(fā)電機(jī)Nf2f2N負(fù)載電流，在額定負(fù)載到空載運行點范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機(jī)的電壓U和電流I，直到空載(斷開開關(guān)S)，共取6-7組數(shù)據(jù)，填入表1-3中。其中額定和空載兩2點必測。表1-3 n=n=1600r/minI=INf2f2NU(V)184165140120112I(A)0.450.800.3440.2902454.5.1.3調(diào)整特性斷開發(fā)電機(jī)負(fù)載開關(guān)S，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)磁場電阻R，使發(fā)電機(jī)空載電壓達(dá)2f2額定值(U=200V)N在保持發(fā)電機(jī)n=n條件下，合上負(fù)載開關(guān)S，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R，逐次增N22加發(fā)電機(jī)輸出電流I，同時相應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流I，使發(fā)電機(jī)端電壓保持額f2定值U=U，從發(fā)電機(jī)的空載至額定負(fù)載范圍內(nèi)每次測取發(fā)電機(jī)的輸出電流I和勵N磁電流I，共取5-6組數(shù)據(jù)填入表1-4中。f2表1-4n=n=1600r/min,U=U=200VNNI(A)0.50.4150.3810.2730.1830.1120.100.100.100.1050.105I(A)0.1053f259575233OL 口圖1-4直流并勵發(fā)電機(jī)接線圖4.5.2并勵直流發(fā)電機(jī)4.5.2.1觀察自勵過程斷開主控制屏電源開關(guān)，即按下紅色按鈕，鑰匙開關(guān)撥向“關(guān)”按圖1-4接線R、R：電動機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻，位于MEL-09。1f1A、mA：直流電流表、毫安表，位于可調(diào)直流電源和勵磁電源上。11mA、A：直流毫安表、電流表位于MEL-06。22R:MEL-03中二只900Q電阻相串聯(lián)，并調(diào)至最大。f2R:采用MEL-03中間端和下端變阻器，采用串并聯(lián)接法，阻值為2250Q。2S、S:位于MEL-0512V、V:直流電壓表，其中V位于直流可調(diào)電源上，V位于MEL-06。1212斷開S、S，按前述方法（他勵發(fā)電機(jī)空載特性實驗b）起動電動機(jī)，調(diào)12節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=n，用直流電壓表測量發(fā)電機(jī)是否有剩磁電壓，N若無剩磁電壓，可將并勵繞組改接他勵進(jìn)行充磁。合上開關(guān)S，逐漸減少R，觀察電動機(jī)電樞兩端電壓，若電壓逐漸上升,1f2說明滿足自勵條件，如果不能自勵建壓，將勵磁回路的兩個端頭對調(diào)聯(lián)接即可。4.5.2.2外特性在并勵發(fā)電機(jī)電壓建立后，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻R到最大，合上負(fù)載開關(guān)S,22調(diào)節(jié)電動機(jī)的磁場調(diào)節(jié)電阻R，發(fā)電機(jī)的磁場調(diào)節(jié)電阻R和負(fù)載電阻R，使發(fā)f1f22電機(jī)n=n,U=U，1=1。NNN保證此時R的值和n=n不變的條件下，逐步減小負(fù)載，直至1=0，從額f2N定到負(fù)載運行范圍內(nèi)，每次測取發(fā)電機(jī)的電壓U和電流I,共取6-7組數(shù)據(jù)，填入表1-5中，其中額定和空載兩點必測。表1-5 n=n=1600r/minR=ANf2U(V)20017315012310576510I(A)0.010.220.330.480.360.280.150.02656464564.5.2.3復(fù)勵發(fā)電機(jī)（1）積復(fù)勵和差復(fù)勵的判別a?接線如圖1-5所示R、R：電動機(jī)電樞調(diào)節(jié)電阻和磁場調(diào)節(jié)電阻，位于MEL-09。1f1A、mA：直流電流、毫安表11V、A、mA:直流電壓、電流、毫安表，采用MEL-06組件。222R:采用MEL-03中兩只900Q電阻串聯(lián)。f2R:采用MEL-03中四只900Q電阻串并聯(lián)接法，最大值為2250Q。2S、S:單刀雙擲和雙