电机与拖动实验报告三

实验项目三三相异步电动机的起动与制动

实验地点：实验楼0121电气传动实验室

同组人员：**

一、实验目的

熟悉三相异步电动机的基本结构和接线方法，掌握三相异步电动机的起动、制动方法和原理，了解不同起动、制动条件下的特点，学会应用电机的基本方法。

二、实验项目

1. 三相异步电动机绕组的测定。

2. 三相异步电动机的起动。

3. 三相异步电动机的制动。

三、实验设备仪表

实验设备仪器应根据实验要求及具体内容进行选择。本实验使用DDSZ-1型电机及电气技术实验装置电源控制屏，三相可调交流电源0~450V，10A；可调直流电源40~230V、3A；三相笼型异步电动机额定数据为：100W，220V（Δ），0.5A， 1420r/min 。主要仪器设备名称及规格数量参照下表选用。

表3-1 主要实验设备

其中，钳形表DT266是一种由标准9V电池驱动，LCD显示的数字万用表，可在不中断被测电路的情况下，用于起动电流的测量，其外形及说明如图3-1所示。

屏上挂件排列顺序：D38、D37、D31、D44、D51

四、实验原理（条件）

1、三相异步电动机起动与制动的最基本要求是：要产生足够大的电磁转矩，而电流必须限制在一定得许可范围。

2、起动性能：

（1）起动过程：初始瞬间n=0,s=1。

（2）起动电流：，甚至。对于经常起动的电动机，过大的起动电流将造成电动机的发热，影响电动机的寿命；过大的起动电流，会使线路压降增大，造成电网电压显著下降而影响接在同一电网的其他异步电动机的工作，有时甚至使它们停下来或无法带负载起动。

（3）起动转矩：虽然起动电流很大，但很小，并不大，一般。

（4）起动的方法：

鼠笼式异步电动机的起动方法：直接起动、降压起动和软起动。

【1】直接起动：方法简单，需要满足；（其中为电源总容量,为起动电动机容量）。

【2】降压起动的四种方法：

A、电阻减压或电抗减压起动：

起动过程中，在定子电路串联电阻或电抗，起动电流在电阻或电抗上将产生压降，降低了电动机定子绕组上的电压，起动电流也从而得到减小。

电阻减压或电抗减压起动具有起动平稳、运行可靠、构造简单等优点。

B、自耦减压起动：

自耦减压起动时利用自耦变变压器降低加到电动机定子绕组的电压，以减小起动电流。

自耦减压起动适用于容量较大的低压电动机作减压起动用。优点是电压抽头可供不同负载起动时选择；缺点是体积大，质量大，价格高，需维护检修。

C、星形-三角形（）起动：

星形-三角形（）起动的异步电动机，在运行时联结成三角形，每相绕组引出两个出线端，三相共引出6个出线端。

星形-三角形（）起动时：，（的同时也使）

D、延边三角形起动：

A、延边三角形起动法是利用电动机引出的9个出线端（即每相定子绕组多引出一个出线端）的一种联结法，能起到减压起动的目的。

B、延边三角形起动具有体积小、质量小、允许经常起动、节省有色金属与黑色金属等优点。

C、延边三角形起动缺点：电动机内部接线较为复杂。

【3】软起动。

三相绕线转子异步电动机的起动方法：转子串联电阻和转子串联频敏变阻器。

【1】转子串联电阻起动：既可限制定子电流，又能增大起动转矩，减少启动时间。

【2】转子串联频敏变阻器起动：结构简单、价格便宜、制造容易、运行可靠、维护方便、能自动操作等优点。

（5）三相异步电动机的制动：

回馈制动。

反接制动：

【1】转速反向的反接制动（又叫正接反转或者倒拉反转制动），其条件为：位能负载、转子串入较大电阻。

倒拉反转：

【2】定子两相反接制动：当异步电动机带动生产机械在电动状态下稳定运行时，为了迅速停车或反向，将定子两相反接，此时反向，n＞0，T＜0，T与n反向。

能耗制动：电动机脱离电网时，定子两相绕组内通入直流电，形成一固定磁场。

五、实验内容及方法

1. 三相异步电动机定子绕组的测定

1）测量定子绕组的冷态直流电阻

观察异步电动机的结构，测量定子绕组的冷态直流电阻，并记录室温。

图3-1 钳形表外形

将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁心的温度。当所测温度与冷却介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。

(1) 伏安法

测量线路图为图4-1。直流电源用主控屏上电枢电源先调到50V。开关S1、S2选用D51挂箱，R用D44挂箱上1800Ω可调电阻。

图4-1 三相交流绕组电阻测定

量程的选择：测量时通过的测量电流应小于额定电流的20%。三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为50Ω，因而若流过的电流为50毫安时二端电压约为2.5伏，依此选直流电压表量程。

按图4-1接线。把R调至最大位置，合上开关S1，调节直流电源及R阻值使试验电流不超过电机额定电流的20%，以防因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电流值，再接通开关S2读取电压值。读完后，先打开开关S2，再打开开关S1。

调节R使电流分别为50mA，40mA，30mA测取三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻值，记录于表4-1中。

表4-1 定子三相绕组电阻的测量室温 20 ℃

注意事项：

① 在测量时，电动机的转子须静止不动。

② 测量通电时间不应超过1分钟。

(2) 电桥法

用单臂电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥大致平衡的位置。然后按下电池按钮，接通电源，等电桥中的电源达到稳定后，方可按下检流计按钮接入检流计。测量完毕，应先断开检流计，再断开电源，以免检流计受到冲击。数据记录于表4-2中。

电桥法测定绕组直流电阻准确度及灵敏度高，并有直接读数的优点。

表4-2 绕组直流电阻的测定

2）确定定子绕组的首末端

用万用表测出各相绕组的两个出线端，将其中的任意两相绕组串联，如图4-2所示。调节调压旋钮，并在绕组端施以单相低电压（80~100V），注意电流不应超过额定值。

若测出另一相中的电压值有一定读数（记录数据），则表示两相绕组是末端与首端相连，如图4-2 a)所示。反之，若测出另一相中的电压近似为零，则表示相连接的两相绕组是末端与末端（或首端与首端）相连，如图4-2b)所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。

a） b）

图4-2 三相交流绕组首末端的测定

2.异步电动机的起动

观察并测试异步电动机直接起动与降压起动时的起动电压、电流，记录实验数据于表4-3，并作分析比较。

表4-3 异步电动机的起动测试

1）三相鼠笼式异步电机直接起动

① 按图4-3接线。电动机直接起动时电机绕组为Δ接法。注意: 选择电流表的量程为(4~7IN)

② 把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”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“关”按钮，切断三相交流电源)。

④再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“开”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，还可用DT266钳形表测量)，记录实验数据于表4-3。

图4-3 异步电动机直接起动

2）三相鼠笼式异步电机降压起动

三相鼠笼式异步电机降压起动可选择自耦降压起动或星形——三角形(Y-Δ)起动。

自耦变压器降压起动：分别测试当自耦变压器抽头输出电压分别为电动机额定电压的40%和70%时，电动机的瞬间起动电流，记录实验数据于表4-3，以作比较。

星形——三角形(Y-Δ)起动：

① 按图4-4接线。线接好后把调压器退到零位。

② 三刀双掷开关合向左边(Δ接法)。合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压220伏，打开开关S，待电机停转。

③三刀双掷开关合向右边，电动机Y接法起动，观察起动瞬间电流，并记录数据于表4-3，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且与其它起动方法作定性比较。

图4-4 三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动

3. 三相异步电动机的制动

按实验参考线路图4-5接线；测试并记录异步电动机自由停车与在不同的直流励磁电流条件下的能耗制动的时间（t），记录实验数据于表4-4并作分析比较。

1) 能耗制动直流电源用主控屏上电枢电源（先调到零位），R用D44挂箱上180Ω可调电阻（开始置最大），选用D51挂箱上开关，调节控制直流励磁电流为If=1.0~1.5IN。

2）启动控制屏，合上开关Q1，接通220V三相交流电源，使电动机M起动运转，待电动机运转稳定后，断开电源开关，测试并记录电动机自由停车时间于表4-4。

3）控制直流励磁电流为一定值。起动电动机M，待电动机运转稳定后，利用D51挂箱上开关，在断开三相交流电源的同时，定子绕组接通直流电源，观察并记录电动机M从能耗制动起至电动机停止旋转的能耗制动时间于表4-4。改变直流励磁电流，可测出电动机不同的能耗制动时间。

表4-4 异步电动机的制动测试

六、实验总结与收获

1、实验总结：

本次实验比较顺利，我总结在实验中的一些问题及其处理方法：

（1）实验前的预习和准备工作很重要，它决定了实验进程的快慢。

（2）在操作高压电时，我们特别要注意安全。特别要树立起安全第一的意识！

（3）在开启电源的时候要向周围同学提示打开电源的消息，实验仪上的电源开关必须关闭。

（4）当报警器蜂鸣时，应当立即关闭电源，防止事故发生。

（5）在课堂上老师再讲解与本次实验有关的理论知识点时，我认真听讲，做好笔记，认真分析，使得我对实验理论知识更加熟练，这是确保本次实验成功地前提。

2、实验收获：

通过本实验，我基本熟练理解和掌握到：

（1）在本次实验中所用设备和仪表的使用及安全操作规程；

（2）三相异步电动机绕组的测定方法。

（3）三相异步电动机的起动方法。

（4）三相异步电动机的制动方法。

（5）由可得，改变定子直流励磁电流大小，可调节制动转矩，越大制动越明显。

（6）本次实验使我们对三相异步电动机的起动与制动有了更深刻的了解，不同的起动方法可改变电机的起动电流使其限制在一定范围内。三相异步电机制动时接入直流电缩短了制动时间，同时通过实验也锻炼了自己的动手能力，这为我以后从事电机操作奠定了基础。

七、实验致谢

本次实验虽然比较成功，但是我在实验过程中也遇到很多问题；在实验过程中我们的指导老师窦老师总是尽职尽责、不厌其烦地为我们解决，在对我们组的原始记录数据也是认真检查，并对我们实验过程中所出现的问题进行提问；这样既让我们复习三相异步电动机的相关知识，又让我们提高了自己动手能力，在此我特别对窦老师表示感谢！

时间过得很快，一眨眼就到了本学期末了，《电机与拖动》这门课也要结束了。总结我们这学期的学习，我感觉我收获很大。窦老师真正地教会了我们最实用的东西，而不只是理论上的知识，这将给我们以后的学习和生活带来很大的方便。例如当我们走上我们各自的工作岗位以后，从事我们相关的专业工作时，我相信它一定会给我们带来很大的方便。

我很感谢我们的指导老师窦老师。给我们印象最深的还是：每当我们在平时的学习还是在实验过程中遇到任何我们自己解决不了的问题，窦老师不管是简单还是复杂，她都是不厌其烦、认认真真地为我们每一位同学解答，直到我们完全弄懂、单独会操作为止。

在此我谨代表我们自动化0810031101班全体同学，对窦老师表示衷心地感谢。

八、实验思考题

1、三相异步电动机的结构有几种形式？各有何特点？出线盒如何接线？

答: （1）三相异步电动机的结构有两种：鼠笼式和绕线式。

（2）笼型绕组由插入每个槽的导条和两端环组组成，结构简单，运行可靠，制造方便；绕线型由三相绕组星形相接，再接在转轴集电环上，通过集电环和电刷可在转子回路中接入附加电阻或其它控制设备，以便改善电动机启动、调速性能。

2、异步电动机的制动方法有哪些？各有何特点？

答：（1）异步电动机的制动方法有：回馈制动、能耗制动和反接制动。

（2）回馈制动、能耗制动和反接制动的特点：

回馈制动。

反接制动：

【1】转速反向的反接制动（又叫正接反转或者倒拉反转制动），其条件为：位能负载、转子串入较大电阻。接通电源，相反，，在重物的作用下使电机反向旋转。

倒拉反转：

能耗制动：电动机脱离电网时，定子两相绕组内通入直流电，形成一固定磁场。U=0，定子绕组内通入直流电产生固定磁场。其特点为：能耗小、平稳。但需要直流电源。

九、参考资料

[1] 窦晓霞.电机工程技术实践与实验.实践教学校内教材，2007.10

[2] 顾绳谷.电机及拖动基础（第3版）.北京：机械工业出版社，2004.1

第二篇：《电机与拖动实验》实验报告

网络教育学院

电机与拖动实验报告

学习中心：奥鹏教育

层次： 专升本

专业： 电气工程及其自动化

学号： 131407409339

学生： 刘佳佳

完成日期： 2015 年 3 月 10 日

实验报告一

实验名称：单相变压器实验

实验目的： 1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。

2、通过负载实验测取变压器的运行特性。

实验项目： 1、空载实验测取空载特性。

2、短路实验测取短路特性。

3、负载实验保持，的条件下，测取。

（一）填写实验设备表

（二）空载实验

1．填写空载实验数据表格

表1-1

2. 根据上面所得数据计算得到铁损耗、励磁电阻、励磁电抗、电压比

表1-2

（三）短路实验

1. 填写短路实验数据表格

表2 室温θ=25^OC

（四）负载实验

1. 填写负载实验数据表格

表3 =1 U₁=U_N=110V

（五）问题讨论

1. 什么是绕组的同名端？

答：铁心上绕制的所有线圈都被铁心中交变的主磁通所穿过在任意瞬间当变压器一个绕组的某一出线端为高电位时则在另一个绕组中也有一个相对应的出线端为高电位那么这两个高电位如正极性的线端称同极性端而另外两个相对应的低电位端如负极性也是同极性端。即电动势都处于相同极性的线圈端就称为绕组的同名端。

2. 为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始零位时方可合上电源开关或断开电源开关？

答：主要是为了防止在高压下合闸产生产生较大的冲击损坏设备。其次是因为既然需要调压器对负载进行调压，那么调压器后面的负载情况就是一个不确定因素，就不能事先预料在较高电压下负载可能情况。因此，就需要从低电压慢慢调高电压，观察负载的情况。而断开电源时，如果负载时隔较大的感性负载，那么在高压状况下突然停电会产生很高的感应电势。

3.实验的体会和建议

答：体会：安全在实验中非常重要要注意调压器的及时调零。实验数据记录间隔相同的一段数据。使得实验结果比较有普遍性。

建议：数据结果可以用图表显示。

实验报告二

实验名称：直流发电机实验

实验目的：掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。

实验项目：1、他励发电机的空载特性：保持，使，测取。

2、他励发电机的外特性：保持，使，测取。

3、他励发电机的调节特性：保持，使，测取。

（一）填写实验设备表

（二）空载特性实验

填写空载特性实验数据表格

表2-1 n=n_N=1600r/min

（三）外特性实验

填写外特性实验数据表格

表2-2 n=n_N=1600r/min I_f2=I_f2N

（四）调整特性实验

填写外特性实验数据表格

表2-3 n=n_N=1600r/min,U=U_N=200V

（五）问题讨论

1. 什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取？

答：发电机得运动特性有空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等。

直流发电机保持的速度旋转，负载电流时，改变励磁电流的大小，端电压将跟着变化。这个变化关系曲线被称为直流发电机的空载特性曲线，该曲线可以看出电机运行点的磁路饱和程度。

若保持直流发电机的转速，保持励磁回路电阻不变，调节直流发电机的负载电流，端电压随负载电流变化的关系被称为直流发电机的外特性。直流发电机的主要运行性能指标之一——电压调整率，可由曲线查得。采用不同的励磁方式，其外特性是不同的，他励直流发电机的，并励发电机的。并励发电机的外特性曲线比他励式下降程度大，是因为无论是他励式或并励式直流发电机都有电枢电阻压降的存在和电枢反应去磁的影响，使得端电压下降，但并励直流发电机的励磁绕组是并联在电枢两端，那么由于前述原因使电枢端电压下将而使得励磁电流将进一步下降，其结果就必然造成并励式直流发电机的端电压又进一步下降。所以并励式比他励式直流发电机的外特性曲线下降程度大。

流发电机保持的速度旋转，负载电流时，改变励磁电流的大小，端电压将跟着变化。这个变化关系曲线被称为直流发电机的空载特性曲线，该曲线可以看出电机运行点的磁路饱和程度。

2. 做空载试验时，励磁电流为什么必须单方向调节？

答：防止在电流换向时出现电流为零的时刻直流电动机时绝对不允许在电流为零的时候运行的

3. 实验的体会和建议

答：体会：通过这次实验让我掌握用实验方法测定直流发电机运行特性并知道了如何通过测得的运行特性评定该发电机的性能。

建议：可以用图示法表示更能形象的说明

实验报告三

实验名称：三相鼠笼异步电动机实验

实验目的： 1、握三相异步电机的负载试验的方法。

2、负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。

3、三相鼠笼型异步电动机的参数。

实验项目：1、定子绕组的冷态电阻。

2、定子绕组的首末端。

3、三相异步电动机的运行特性。

（一）填写实验设备表

（二）测量定子绕组的冷态直流电阻

填写实验数据表格

表3-1 室温 20 ℃

（三）测取三相异步电动机的运行特性

填写实验数据表格

表3-2

（四）问题讨论

1.如何判断出定子三相绕组的首末端？

答：1、先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意二相绕组串联。

2、将调压器调压旋钮退至零位，合上绿色“闭合”按钮开关，接通交流电源，调节交流电源，在绕组端施以单相低电压U=80~100V，注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压，如测得的电压有一定读数，表示两相绕组的未端与首端相联；反之，如测得电压近似为零，则二相绕组的末端与末端（或首端与首端）相连，用同样方法测出第三相绕组的首末端。

2. 三相笼型异步电动机的起动方法有几种？

答：1、直接启动。

2、降压启动：

（1）星形-三角形启动器起动。

（2）软启动器启动。

（3）自耦变压器启动。

（4）三相电阻降压启动。

3. 三相异步电动机的运行特性是指哪些特性？

答：异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量（转差率，转矩电流，效率，功率因数等）随输出功率变化的关系曲线。

一、转差率特性

随着负载功率的增加，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。

二、转矩特性

异步电动机的输出转矩：

转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降。

转矩曲线为一个上翘的曲线。（近似直线）

三、电流特性

空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。

四、效率特性

其中铜耗随着负载的变化而变化（与负载电流的平方正比）；铁耗和机械损耗近似不变；效率曲线有最大值，可变损耗等于不变损耗时，电机达到最大效率。

异步电动机额定效率载74-94%之间；最大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处。

五、功率因数特性

空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很低；

随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升高；

在额定功率附近，功率因数达到最大值。

如果负载继续增大，则导致转子漏电抗增大（漏电抗与频率正比），从而引起功率因数下降。

4. 实验的体会和建议

答：直接启动时，转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。当电动机在额定电压下启动时，启动电流为额定电流的5-7倍。一般来说额定功率为7.5KW以下的可以直接启动。直接启动要掌握好而定电流的计算。

降压启动，既要保证有足够的启动转矩，又要减少启动电流，还要避免时间过长。一边将启动电流限制在电动机额定电流的2-2.5倍范围内。启动时降低了电压，转矩减小，因此降压启动要在电动机轻载状态下进行。

实验报告四

实验名称：三相同步发电机的并联运行实验

实验目的：1、三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。

2、三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。

实验项目：1、确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

2、同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。

3、同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。

4、测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。

（一）填写实验设备表

（二）三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节

填写实验数据表格

表4-1 U=220V（Y） = A

（三）三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节

填写实验数据表格

表4-2 n=1500r/min U=220V W

（四）问题讨论

1.三相同步发电机投入电网并联运行有哪些条件？不满足这些条件将产生什么后果？

答：答：同步发电机投入电网并联运行时，要求不产生有害的冲击电流，合闸后转子能很快地拉入同步，并且转速平稳，不发生震荡，并列的条件是;

1. 发电机电压的有效值和电网电压的有效值相等。

2. 发电机电压的相位与电网电压相位相同。

3. 发电机频率和电网频率相等。

4. 发电机电压的相序和电网电压的相序一致

若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电压，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。

上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常三相同步发电机可以承受一些小的冲击电流。

并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。通常用电压表测量电网电压，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。再借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定合闸时刻。

2. 三相同步发电机与电网并联的方法有哪些？

答：同步发电机的并列方法有准同步和自同步法两种，准同步法是调整发电机至完全符合并联条件时，迅速合闸使发电机与电网并联。自同步法是将未加励磁的发电机由原电动机带到同步转速附近件就进行合闸，然后加以励磁，利用同步发电机的自整步作用将发电机自动拉入同步。

3. 实验的体会和建议

答: 通过本次实验，熟悉了三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法；知道了如何对三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。也明白了三相同步发电机投入电网并联条件了重要性。

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