实训一 单相电容起动异步电动机世界大学城.docx
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实训一单相电容起动异步电动机世界大学城
实训一单相电容起动异步电动机
一.实验目的
用实验方法测定单相电容起动异步电动机的技术指标和参数。
二.预习要点
1.单相电容起动异步电动机有哪些技术指标和参数?
2.这些技术指标怎样测定?
参数怎样测定?
三.实验项目
1.测量定子主、副绕组的实际冷态电阻。
2.空载试验、短路试验、负载试验。
四.实验设备及仪器
1.实验台主控制屏
2.电机导轨及校正直流发电机M01
3.交流电压表、电流表、功率、功率因数表(MEL-001D)。
4.单相电容起动异步电动机(M05)。
5.电机起动电容(35uF)
6.直流电压、毫安、安培表(NMEL-06A)。
7.直流电机仪表、电源(MMEL-18)(位于实验台主控制屏的下部)
8.三相可调电阻器900Ω(NMEL-03)。
9.开关板(NMEL-05B)。
10.电机起动箱(NMEL-09)
五.实验方法
被试电机为单相电容起动异步电动机M05。
1.分别测量定子主、副绕组的实际冷态电阻
测量方法见实验一,记录当时室温。
数据记录于表3-16。
表3-15室温0C
主绕组
副绕组
I(mA)
U(V)
R(Ω)
2.空载试验
按图3-10接线,起动电容为35μF。
单相电容起动异步电动机不同校正直流发电机M01同轴联接。
a.起动电压前,把交流电压调节旋钮退至零位,然后接通电源,逐渐升高电压,使电机起动旋转,观察电机旋转方向。
并使电机旋转方向符合要求。
b.调节调压器让电机降压空载起动,在额定电压下空载运转使机械损耗达稳定。
保持电动机在额定电压下空载运行15分钟,使机械损耗达到稳定后再进行试验。
c.从1.1倍额定电压开始逐步降低直至可能达到的最低电压值,即功率和电流出现回升时为止,其间测取7~9组数据,记录每组的电压U0、电流I0、功率P0于表3-14中。
表3-16
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
UO(V)
53
45
65
42
100
IO(A)
2.8
0.9
0.8
0.8
0.45
PO(W)
41
37
46
33
24
由空载试验数据计算电机参数见实验
。
3.负载试验
测量接线同图3-10。
其中直流电机采用M01,作校正测功机使用。
R采用NMEL-03的电阻串并联,阻值为2250Ω。
Rf为NMEL-09的3000Ω电阻。
a.合上交流电源,调节调压器使之逐渐升压至额定电压,并在试验中保持此额定电压不变。
b.合上直流电机励磁电源,调节励磁电阻Rf,使励磁电流If=130mA,并合上负载开关S,调节负载电阻R,使电动机在1.1~0.25倍额定功率范围内测取6~8组数据,记录定子电流I、输入功率P1、转矩T2、转速n于表3-17中。
表3-17UN=220V
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
I(V)
1.157
1.145
1.144
1.151
1.153
P1(W)
76.2
73.4
72.4
73.3
73.7
T2(N.m)
n(r/min)
1481
1486
1486
1486
1486
六.实验报告
1.由实验数据计算出电机参数。
2.由负载试验计算出电机工作特性:
P1、I1、η、cosφ、S=f(P2)。
3.算出电动机的起动技术数据。
4.确定电容参数的选择。
七.思考题
1.由电机参数计算出电机工作特性和实测数据是否有差异?
是由哪些因素造成的?
2.电容参数该怎样决定?
电容怎样选配?
实训二三相同步电动机
一.实验目的
1.掌握三相同步电动机的异步起动方法。
2.测取三相同步电动机的V形曲线。
3.测取三相同步电动机的工作特性。
二.预习要点
1.三相同步电动机异步起动的原理及操作步骤。
2.三相同步电动机的V形曲线是怎样的?
怎样作为无功发电机(调相机)?
3.三相同步电动机的工作特性怎样?
怎样测取?
三.实验项目
1.三相同步电动机的异步起动。
2.测取三相同步电动机输出功率P2≈0时的V形曲线。
3.测取三相同步电动机输出功率P2=0.5倍额定功率时的V形曲线。
4.测取三相同步电动机的工作特性。
四.实验设备及仪器
1.实验台主控制屏。
2.电机导轨及转速测量。
3.交流电压表、电流表、功率、功率因数表。
4.同步电机励磁电源(含在主控制屏左下方,NMEL-19)。
5.直流电机仪表、电源(含在主控制屏左下方,MMEL-18)
6.三相可调电阻器900Ω(NMEL-03)。
7.三相可调电阻器90Ω(NMEL-04)。
8.旋转指示灯及开关板(NMEL-05B)。
9.三相同步电机M08。
10.直流并励电动机M03。
五.实验方法
被试电机为凸极式三相同步电动机M08
1.三相同步电动机的异步起动
实验线路图如图4-5。
R的阻值选择为同步发电机励磁绕组电阻的10倍(约90欧姆),选用NMEL-04中的90Ω电阻。
开关S选用NMEL-05,并处于断开状态。
交流电压表、电流表、功率表的选择同实验4.2。
同步电机励磁电源(NMEL-19)固定在控制屏的右下部。
a.把功率表电流线圈短接,把交流电流表短接,先将开关S闭合于励磁电流源端,启动励磁电流源,调节励磁电流源输出大约0.7A左右,然后将开关S闭合于可变电阻器R(图示左端)。
b.把调压器退到零位,合上电源开关,调节调压器使升压至同步电动机额定电压220伏,观察电机旋转方向,若不符合则应调整相序使电机旋转方向符合要求。
c.当转速接近同步转速时,把开关S迅速从左端切换闭合到右端,让同步电动机励磁绕组加直流励磁而强制拉入同步运行,异步起动同步电动机整个起动过程完毕,接通功率表、功率因数表、交流电流表。
2.测取三相同步电动机输出功率P2≈0时的V形曲线
a.按1方法异步起动同步电动机。
使同步电动机输出功率P2≈0。
b.调节同步电动机的励磁电流If并使If增加,这时同步电动机的定子三相电流亦随之增加,直至电流达同步电动机的额定值,记录定子三相电流和相应的励磁电流、输入功率。
c.调节同步电动机的励磁电流If使If使逐渐减小,这时定子三相电流亦随之减小,直至电流过最小值,记录这时的相应数据,
d.继续调小同步电动机的励磁电流,这时同步电动机的定子三相电流反而增大直到电流达额定值,在这过励和欠励范围内读取9~11组数据。
数据记录于表4-12。
表4-12n=1500r/min;U=220V;P2≈0
序号
三相电流(A)
励磁电流(A)
输入功率(W)
IA
IB
IC
If
PI
PII
P
0.147
0.162
0.155
0.7
29.1
7.17
1.133
0.126
0.124
0.8
23.6
11.6
0.192
0.207
0.200
0.6
35.3
1.17
0.240
0.252
0.244
0.5
41.1
3.61
0.087
0.098
0.105
0.9
16.3
17.91
表中I=(IA+IB+IC)/3
P=PⅠ+PⅡ
3.测取三相同步电动机输出功率P2≈0.5倍额定功率时的V形曲线。
a.按1方法异步起动同步电动机,合上开关S2,调节直流发电机的负载电阻(电动机M01作发电机使用,实验时,需保持直流电机的励磁电流If为130mA),使同步电动机输出功率改变,输出功率按下式计算:
P2=0.105nT2
式中n——电机转速,r/min;
T2——由直流发电机的电枢电流.转矩表读出,N·m
b.使同步电动机输出功率接近于0.5倍额定功率且保持不变,调节同步电动机的励磁电流If使If增加,这时同步电动机的定子三相电流亦随之增加直到电流达同步电动机的额定电流,记录定子三相电流和相应的励磁电流、输入功率。
c.调节同步电动机的励磁电流If,使If逐渐减小,这时定子三相电流亦随之减小直至电流达最小值,记录这时的相应数据,继续调小同步电动机的励磁电流,这时同步电动机的定子三相电流反而增大直到电流达额定值,在过励和欠励范围内读取9~11组数据并记录于表4-13中。
表4-13n=1500r/min;U=220V;P2≈0.5PN
表中I=(IA+IB+IC)/3
P=PⅠ+PⅡ
4.测取三相同步电动机的工作特性
a.按1方法异步起动同步电动机,按3方法改变负载电阻,使同步电动机输出功率改变。
b.同时调节同步电动机的励磁电流使同步电动机输出功率达额定值时,且功率因数为1。
c.保持此时同步电动机的励磁电流恒定不变,逐渐减小负载,使同步电动机输出功率逐渐减小直至为零,读取定子电流、输入功率、功率因数、输出转矩、转速,共取6~7组数据并记录于表4-14中。
表4-14U=UN=220V;If=A;n=1500r/min
表中I=(IA+IB+IC)/3
P=PⅠ+PⅡ
P2=0.105nT2
六.实验报告
1.作P2≈0时同步电动机的V形曲线I=f(If),并说明定子电流的性质。
2.作P2≈0.5倍额定功率时同步电动机的V形曲线I=f(If),并说明定子电流的性质。
3.作同步电动机的工作特性曲线:
I、P、cosφ、T2、η=f(P2)
七.思考题
1.同步电动机异步起动时先把同步电动机的励磁绕组经一可调电阻组成回路,这可调电阻的阻值调节在同步电动机的励磁绕值的10倍约90欧姆,这电阻在起动过程中的作用是什么?
若这电阻为零时又将怎样?
2.在保持恒功率输出测取V形曲线时输入功率将有什么变化?
为什么?
3.对这台同步电动机的工作特性作一评价。
实训三直流他励电动机机械特性
一.实验目的
了解直流电动机的各种运转状态时的机械特性
二.预习要点
1.改变他励直流电动机械特性有哪些方法?
2.他励直流电动机在什么情况下,从电动机运行状态进入回馈制动状态?
他励直流电动机回馈制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况?
3.他励直流电动机反接制动时,能量传递关系,电动势平衡方程式及机械特性。
三.实验项目
1.电动及回馈制动特性。
2.电动及反接制动特性。
3.能耗制动特性。
四.实验设备及仪器
1.实验台主控制屏。
2.电机导轨及转速表
3.三相可调电阻900Ω(NMEL-03)
4.三相可调电阻90Ω(NMEL-04)
5.旋转指示灯及开关板(NMEL-05B)
6、直流电压、电流、毫安表(NMEL-06A)
7.电机起动箱(NMEL-09)
8.直流电机仪表、电源(含在主控制屏左下方,MMEL-18)
五.实验方法及步骤
1.电动及回馈制动特性
接线图如图5-1
M为直流发电机M01作电动机使用(接成他励方式)。
G为直流并励电动机M03(接成他励方式),UN=220V,IN=1.1A,nN=1600r/min;
直流电压表V1为MMEL-18中220V可调直流稳压电源自带,V2的量程为300V(NMEL-06A);
直流电流表mA1、A1分别为MMEL-18中220V可调直流稳压电源自带毫安表、安倍表;
mA2、A2分别选用量程为200mA、5A的毫伏表、安培表。
R1选用900Ω欧姆电阻(NMEL-03)
R2选用180欧姆电阻(NMEL-04中两90欧姆电阻相串联)
R3选用3000Ω磁场调节电阻(NMEL-09)
R4选用2250Ω电阻(用NMEL-03中两只900Ω电阻相并联再加上两只900Ω电阻相串联)
开关S1、S2选用NMEL-05B中的双刀双掷开关。
按图5-1接线,在开启电源前,检查开关、电阻等的设置;
(1)开关S1合向“1”端,S2合向“2”端。
(2)电阻R1至最小值,R2、R3、R4阻值最大位置。
(3)直流励磁电源船形开关和220V可调直流稳压电源船形开关须在断开位置。
实验步骤。
a.按次序先按下绿色“闭合”电源开关、再合励磁电源船型开关和220V电源船形开关,使直流电动机M起动运转,调节直流可调电源,使V1读数为UN=220伏,调节R2阻值至零。
b.分别调节直流电动机M的磁场调节电阻R1,发电机G磁场调节电阻R3、负载电阻R4(先调节相串联的900Ω电阻旋钮,调到零用导线短接以免烧毁熔断器,再调节900Ω电阻相并联的旋钮),使直流电动机M的转速nN=1600r/min,If+Ia=IN=0.55A,此时If=IfN,记录此值。
c.保持电动机的U=UN=220V,If=IfN不变,改变R4及R3阻值,测取M在额定负载至空载范围的n、Ia,共取5-6组数据填入表中。
表5-1UN=220伏IfN=A
Ia(A)
-0.2
-0.16
-0.15
n(r/min)
1550
1600
1620
d.折掉开关S2的短接线,调节R3,使发电机G的空载电压达到最大(不超过220伏),并且极性与电动机电枢电压相同。
e.保持电枢电源电压U=UN=220V,If=IfN,把开关S2合向“1”端,把R4值减小,直至为零(先调节相串联的900Ω电阻旋钮,调到零用导线短接以免烧毁熔断器)。
再调节R3阻值使阻值逐渐增加,电动机M的转速升高,当A1表的电流值为0时,此时电动机转速为理想空载转速,继续增加R3阻值,则电动机进入第二象限回馈制动状态运行直至电流接近0.8倍额定值(实验中应注意电动机转速不超过2100转/分)。
测取电动机M的n、Ia,共取5-6组数据填入表5-2中。
表5-2UN=220伏IfN=A
Ia(A)
n(r/min)
因为T2=CMφI2,而CMφ中为常数,则T∝I2,为简便起见,只要求n=f(Ia)特性,见图5-2。
2.电动及反接制动特性。
在断电的条件下,对图5-1作如下改动:
(1)R1为NMEL-09的3000Ω磁场调节电阻,R2为NMEL-03的900Ω电阻,R3不用,R4不变。
(2)S1合向“1”端,S2合向“2”端(短接线拆掉),把发电机G的电枢二个插头对调。
实验步骤:
a.在未上电源前,R1置最小值,R2置300Ω左右,R4置最大值。
b.按前述方法起动电动机,测量发电机G的空载电压是否和直流稳压电源极性相反,若极性相反可把S2含向“1”端。
c.调节R2为900Ω,调节直流电源电压U=UN=220V,调节R1使If=IfN,保持以上值不变,逐渐减小R4阻值,电机减速直至为零,继续减小R4阻值,此时电动机工作于反接制动状态运行(第四象限);
d.再减小R4阻值,直至电动机M的电流接近0.8倍IN,测取电动机在第1、第4象限的n、I2,共取5-6组数据记录于表5-3中。
表5-3R2=900ΩUN=220VIfN=A
I2(A)
n(r/min)
为简便起见,画n=f(Ia),见图5-3。
3.能耗制动特性
图5-1中,R1用3000Ω,R2改为360欧(采用MEL-04中只90Ω电阻相串联),R3采用MEL-03中的900欧电阻,R4仍用2250Ω电阻。
操作前,把S1俣向“2”端,R1、R2置最大值,R3置最大值,R4置300欧(把两只串联电阻调至零位,并用导线短接,把两只并联电阻调在300欧位置),S2合向“1”端。
按前述方法起动发电机G(此时作电动机使用),调节直流稳压电源使U=UN=220伏,调节R1使电动机M的If=IfN,调节R3使发电机G的If=80mA,调节R4并先使R4阻值减小,使电机M的能耗制动电流Ia接近0.8IaN数据,记录于表5-4中。
表5-4R2=360ΩIfN=mA
调节R2的180Ω,重复上述实验步骤,测取Ia、n,共取6-7组数据,记录于表5-5中。
表5-5R2=180ΩIfN=mA
当忽略不变损耗时,可近似为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩T=CMΦIa,他励电动机在磁通Φ不变的情况下,其机械特性可以由曲线n=f(Ia)来描述。
画出以上二条能耗制动特此曲线n=f(Ia),见图5-4。
六.实验注意事项
调节串并联电阻时,要按电流的大小而相应调节串联或并联电阻,防止电阻过流烧毁熔断丝。
七.实验报告
根据实验数据绘出电动机运行在第一、第二、第四象限的制动特性n=f(Ia)及能耗制动特性n=f(Ia)。
八.思考题
1.回馈制动实验中,如何判别电动机运行在理想空载点?
2.直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变,试问电磁转矩的方向是否也不变?
为什么?
3.M,G实验机组,当电动机M从第一象限运行到第四象限,其转向反了,而电磁转矩方向不变,为什么?
作为负载的G,从第一到第四象限其电磁矩方向是否改变?
为什么?
实训四步进电动机实验
一.实验目的
1.加深了解步进电动机的驱动电源和电机的工作情况。
2.步进电动机基本特性的测定。
二.预习要点
1.了解步进电动机的驱动电源和工作情况
2.步进电动机有基本特性?
怎样测定?
三.实验项目
1.单步运行状态
2.角位移和脉冲数的关系
3.空载实跳频率的测定
4.空载最高连续工作频率的测定
5.转子振荡状态的观察
6.定子绕组中电流和频率的关系
7.平均转速和脉冲频率的关系
四.实验设备及仪器
1.实验台主控制屏。
2.电机导轨及测速表
3.直流电压、电流、毫安表(NMEL-06A)
4.三相可调电阻器90Ω(NMEL-04A)
5.步机电机驱动电源(NMEL-10)
6.步进电机M10
7.双踪示波器
五.实验方法及步骤
1.驱动波形观察
不接电机。
a.合上控制电源船形开关,分别按下“连续”控制开关和“正转/反转”、“三拍/六拍”,“启动/停止”开关,使电机处于三拍正转连续运行状态。
b.用示波器观察电脉冲信号输出波形(CP波形),改变“调频”电位器旋钮,频率变化范围应不小于5HZ~1KHZ,可从频率计上读出此频率。
c.用示波器观察环形分配器输出的三相A、B、C波形之间的相序及其与CP脉冲波形之间的关系。
d.改变电机运行方式,使电机处于正转、六拍运行状态,重复C的实验。
(注意,每次改变电机运行,均需先弹出“启动/停止”开关,再按下“复位”按钮,再重新起动。
)
e.再次改变电机运行方式,使电机处于反转状态,重复C的实验。
2.步进电机特性的测定和动态观察。
按图6-1接线,注意接线不可接错,且接线时需断开控制电源。
a.单步运行状态
接通电源,按下述步骤操作:
按下“单步”琴键开关,“复位”按钮,“清零”按钮,最后按下“单步”按钮。
每按一次“单步”按钮,步进电机将走一步距角,绕组相应的发光管发亮,不断按下“单步”按钮,电机转子也不断作步进运行,改变电机转向,电机作反向步进运动。
b.角位移和脉冲数的关系
按下“置数”琴键开关,给拔码开关预置步数,分别按下“复位”、“清零”按钮(操作以上步骤须让电机处于停止状态),记录电机所处位置。
按下“启动/停止”开关,电机运转,观察并记录电机偏转角度,填入表6-1。
再重新预置步数,重复观察并记录电机偏转角度,填入表6-1,并利用公式计算电机偏转角度与实际值是否一致。
表6-1
序号
预置步数
实际转子偏转角度
理论电机偏转角度
1(3拍)
120
240*1.5
120*3
2(6拍)
120
122*1.5
120*1.5
进行上述实验时,若电机处于失步状态,则数据无法读出,须调节“调频”电位器,寻找合适的电机运转速度(可观察电机是否能正常实现正反转),使电机处于正常工作状态。
c.空载突跳频率的测定
电机处于连续运行状态,按下“启动/停止”开关,调节“调频”电位器旋钮使频率逐渐提高。
弹出“启动/停止”开关,电机停转,再重新起动电机,观察电机能否运行正常,如正常,则继续提高频率,直至电机不失步启动的最高频率,则该频率为步进电机的空载突跳频率,记为Hz。
d.空载最高连续工作频率的测定。
步进电机空载连续运转后,缓慢调节“调频”电位器旋钮,使电机转速升高,仔细观察电机是否不失步,如不失步,则继续缓慢提高频率,直至电机停转,则该频率为步进电机最高连续工作频率,记为Hz。
e.转子振荡状态的观察。
步进电机脉冲频率从最低开始逐步上升,观察电机的运行情况,有无出现电机声音异常或电机转子来回偏转,即出现步进电机的振荡状态。
f.定子绕组中电流和频率的关系。
电机在空载状态下连续运行,用示波器观察取样电阻R波形,即为控制绕组电流波形,改变频率,观察波形的变化。
g.平均转速和脉冲频率的关系
电机处于连续运行状态,改变“调频”旋钮,测量频率f(由频率计读出)与对应的转速n,则n=f(f),填入表6-2中。
表6-2
序号
f(Hz)
n(r/min)
1
2
3
4
5
六.实验报告
对上述实验内容进行总结,并加以分析
1.步进电机处于三拍、六拍不同状态时,驱动波形的关系。
2.单步运行状态:
步距角=
3.角位移和脉冲数关系:
4.空载突跳频率:
5.空载最高连续工作频率:
6.平均转速和脉冲频率的特性n=f(f)
七.思考题
1.影响步进电机步距的因素有哪些?
采用何种方法步距最小?
2.平均转速和脉冲频率的关系怎样?
为什么特别强调是平均转速?
八.注意事项。
步进电机驱动系统中控制信号部分电源和功放部分电源是不同的,绝不能将电机绕组接至控制信号部分的端子上,或将控制信号部分端子和电机绕组部分端子以任何形式连接。
实训五直流伺服电机实验
一.实验目的
1.通过实验测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻ra
2.掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法
二.预习要点
1.对直流伺服电动机有什么技术要求
2.直流伺服电动机有几种控制方式
3.直流伺服电动机的机械特性和调节特性
三.实验项目
1.用伏安法测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻ra
2.保持Uf=UfN=220V,分别测取Ua=220V及Ua=110V的机械特性n=f(T)
3.保持Uf=UfN=220V,分别测取T2=0.8N.m及T2=0的调节特性n=f(Ua)
4.测测空载始动电压
四.实验设备及仪器
1.实验台主控制屏
2.电机导轨及校正电机、转速转矩测量(NMEL-13C)
3.直流并励电动机M03(作直流伺服电机)
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