实验四  三相异步电动机的起动与调速

指导老师：段延喜

小组成员：袁悦伟          谢海胜         朱宇衍 

              090701226       090404326     090701231

一．实验目的

通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。

二．预习要点

1．复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。

2．复习异步电动机的调速方法。

三．实验项目

1．异步电动机的直接起动。

2．异步电动机星形——三角形（Y-△）换接起动。

3．自耦变压器起动。

4．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。

5．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。

四．实验设备及仪器

1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（含交流电压表）。

2．指针式交流电流表（NMEL-17）。

3．电机导轨及测功机、转矩转速测量（NMEL-13）。

4．电机起动箱（NMEL-09）。

5．鼠笼式异步电动机（M04）。U_N=220伏, I_N=0.48A，△型接线

6．绕线式异步电动机（M09）。U_N=220V，I_N=0.55A，Y型接线

五．实验方法

1．三相笼型异步电动机直接起动实验。

对应于额定电压的起动转矩T_ST和起动电流I比按下式计算：

式中I_k：起动实验时的电流值，A；

    T_K：起动实验时的转矩值，N.m；

式中U_K：起动实验时的电压值，V；

     U_N：电机额定电压，V；

5．绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速。

实验线路同前(如图3-7，电机为M09绕线式异步电动机，额定参数为：U_N=220V(Y型接线)，I_N=0.55A，P_N=100W，n_N=1420r/min。电机定子绕组Y形接法。MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”电位器逆时针到底，“转速设定”电位器顺时针到底。MEL-09“绕线电机起动电阻”调节到零。

a．合上电源开关，调节调压器输出电压至U_N=220伏，使电机空载起动。

b．调节“转矩设定”电位器调节旋钮，使电动机输出功率接近额定功率并保持输出转矩T₂不变，改变转子附加电阻，分别测出对应的转速，记录于表3-10中。

表3-10             U=220伏           T₂=       0.62      N.m

 

第二篇：三相异步电动机的起动与调速实验报告

      暨南大学本科实验报告专用纸

课程名称      《电机与拖动基础》         成绩评定           

实验项目名称  三相异步电动机的起动与调速指导教师张新征    

验项目类型    验证    实验地点  红楼302  

实验组编号  3    学号 2011052536  姓名  罗育浩                 

学院    电气信息学院    专业   自动化   

实验时间 2014年 6 月 12  日  下午   温度 28  ℃湿度  %    

一、实验目的

    通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。

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、异步电动机的调速方法。

三、实验项目

    1、直接起动（必做）

    2、星形——三角形(Y-Δ)换接起动。（必做）

    3、自耦变压器起动。（选做）

    4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。（必做）

    5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。（必做）

四、实验方法

1、  实验设备

    2、屏上挂件排列顺序

     D33、D32、D51、D31、D43

  

 3、三相鼠笼式异步电机直接起动试验

 

图4-5  异步电动机直接起动

    (1) 按图4-5接线。电机绕组为Δ接法。异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接校正直流测功机DJ23。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)。

(5)安装DD05步骤：

   断开电源开关，将调压器调至零位，除去圆盘上的堵转手柄，然后用细线穿过圆盘的小孔，在圆盘外的细线上应打一小结卡住。将细线在圆盘外凹槽内绕1~3圈，留有一定的长度便于和弹簧秤相连。用内六角扳手将圆盘固定在电机左侧的联接轴上，将测功支架装在与实验操作人员面对着导轨的另一侧，用偏心螺丝固定，最后用细线将弹簧秤与测功支架相连即可。

    (6)合上开关，调节调压器，使电机电流为2～3倍额定电流，读取电压值U_K、电流值I_K，转矩值T_K(圆盘半径乘以弹簧秤力)， 试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。对应于额定电压时的起动电流I_St和起动转矩T_St按下式计算：

 

   

式中  I_K——起动试验时的电流值，A；

      T_K­——起动试验时的转矩值，N·m。

 

  表4-8

4、星形——三角形(Y-Δ)起动

 

图4-6 三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动

    (1) 按图4-6接线。线接好后把调压器退到零位。

    (2)三刀双掷开关合向右边(Y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，使电机旋转，然后断开电源开关，待电机停转。

    (3) 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其它起动方法作定性比较。

5、自耦变压器起动或用控制屏上调压器。

（1）用D43上的自耦调压器

1) 按图4-7接线。电机绕组为Δ接法(DJ16或WDJ24)。

    2)三相调压器退到零位，开关S合向左边。自耦变压器选用D43挂箱。

    3) 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压220伏，断开电源开关，待电机停转。

    4) 开关S合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动( 自耦变压器抽头输出电压分别为电源电压的40%、60%和80%)并经一定时间

 

图4-7  三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动

再把S合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。 观察起动瞬间电流以作定性的比较。

（2）用控制屏上的调压器

1) 按照图4-8接线。电机选用DJ16三相鼠笼式异步电动机(按星形接法)。

2) 将控制屏左侧调压旋钮逆时针旋转到底，使输出电压为零。开关S合向右边。

3)      按下“启动”按钮，接通交流电源，缓慢旋转控制屏左侧的调压旋钮，使三相调压输出端输出电压达分别到额定电压值的40％、60％、80％进行启动，观察每次起动瞬间电流以作定性的比较。

图4-8使用控制屏上的自耦调压器启动

   6、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动

电机定子绕组Y形接法

 

图4-９线绕式异步电机转子绕组串电阻起动

    (1) 按图4-９接线。电机为DJ17线绕式异步电动机。

    (2)转子每相串入的电阻可用DJ17-1起动与调速电阻箱。

    (3) 调压器退到零位，为了便于安装DD05，把电动机放在一合适的位置且不与测速发电机相连，然后按照安装DD05的步骤安装好。

    (4) 接通交流电源，调节输出电压(观察电机转向应符合要求)，在定子电压为180伏，转子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。

(5) 试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。数据记入表4-9中。

 表4-9       U_K=220 V

    7、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速

    (1) 实验线路图同图4-8。同轴联接校正直流电机MG作为线绕式异步电动机M的负载，MG的实验电路参考图2-6接线。电路接好后，将M的转子附加电阻调至最大。

    (2) 合上电源开关，电机空载起动， 保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转子附加电阻调至零。

    (3)合上励磁电源开关，调节校正直流测功机的励磁电流I_f为校正值(100mA)，再调节校正直流测功机负载电流，使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩T₂不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻分别为0Ω、2Ω、5Ω、15Ω)， 测相应的转速记录于表4-10中。

表 4-10     U=220V    I_f=  410   mA   I_F=   A（T₂=      N·m）

五、实验报告

1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。

        答：

l  笼型异步电动机直接起动：

    优点是操作简单、起动设备简单；缺点是起动电流流 大，会引起电网电压波动。 

l  笼型异步电动机Y-Δ起动：

    Y型起动时，定子绕组线电压Us,相电压为此时起动的线电流为,直接Δ起动时，线电流是相电流的倍，即,故Y-Δ起动时线电流只有直接Δ起动时的1/3。

    Y-Δ起动优点是起动电流小、设备体积小、成本低、寿命长、检修方便、动作可靠；缺点是起]动电压只有全电压的，起动转矩只有直接起动的1/3，只能用于空载或轻载起动。

l  笼型异步电动机电枢串电阻起动：

起动时，由于串接在电枢绕组的电阻分压，使得电枢绕组上的电压减少了，相应的起动电流也就减小了。其优点是起动电流冲击小，运行可靠，起动设备构造简单；缺点是起动时电能损耗较多。

l  绕线式异步电动机转子串电阻起动：

    采用绕线转子异步电机转子串电阻起动，其优点是既可以限制起动时转子和定子的电流，还能增大起动转矩，减少起动时间；缺点是结构比较复杂、造价高。 

l  绕线式异步电动机转子串接频敏变阻器起动：

    频敏变阻器的特点是其电阻值随转速的升高而降低，能够使电动机平滑起动。其优点是结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便；缺点是cosφ₂较低（与串电阻相比），起动转矩的增加受到限制。

    2、由起动试验数据求下述三种情况下的起动电流和起动转矩：

    (1) 外施额定电压U_N。(直接法起动)

       直接起动的起动电流为：

         

    (2) 外施电压为         。(Y-Δ起动)

        Y-Δ起动时起动电流为Ist_Y=0.6A

  3、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。

     答：线绕式异步电动机转子绕组所串电阻越大，起动电流越小，起动转矩则变大。

4、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。

   答：线绕式异步电动机转子绕组串入电阻时，当电阻越大，则转速越低。

六、思考题

1、起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？

答：起动转矩公式为：

                  

当电机的各个参数不变时，起动电流和外施电压成正比；当电源的频率不变及电机的各个参数不变时，起动转矩和外施电压的平方成正比。

2、起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？

  不相符。上式是一个近似的表达式，实际的异步电动机是一个复杂的研究对象，并不能全面描述起动转矩。