三相异步电动机的起动与调速实验报告1机械制造电气技术_高等教育-工学.pdf

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 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 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 C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、星形一一三角形（Y-勾换接起动。（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 序号 型号 名 称 数量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 件 2 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1 件 3 DJ17 二相线绕式异步电动机 1 件 4 DJ23 校正直流测功机 1 件 5 D31 直流电压、毫安、安培表 1 件 6 D32 数/模交流电流表 1 件 7 D33 数/模交流电压表 1 件 8 D43 三相可调电抗器（可选）1 件 9 D51 波形测试及开关板 1 件 10 DJ17-1 起动与调速电阻箱 1 件 11 DD05 测功支架、测功盘及弹簧秤（50N）1 套 2、屏上挂件排列顺序 D33、D32、D51、D31、D43 3、二相鼠龙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绕 13 圈，留有一定的 长度便于和弹簧秤相连。用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 23 倍额定电流，读取电压值 UK、电流值|K,转矩值TK(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 1st和起动转矩 Tst按下式计算：TK F(|)1st(料 K u K Tst(荐)TK 1 K 式中|K起动试验时的电流值，A；TK起动试验时的转矩值，N m。表 4-8 测量值 计算值 UK(V)IK(A)F(N)TK(N m)Ist(A)T N m)教师新征验项目类型验证实验地点红楼实验组编号学号罗育浩学院电气信息学院专业自动化实验时间年月日下午温度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异步电动机有哪些起动方法和起动技术指步电动机转子绕组串入可变电阻器起动必做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实验设备序号型号名称导测速发电机及转速表三相鼠笼异步电动机二相线绕式异步电动机校正直流测功机直流电压毫安安培阻箱屏上挂件排列顺序测功支架测功盘及弹簧秤件套二相鼠龙式异步电机直接起动试验图异步电动机直接起动按图接线电机绕组为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电流表用上的指针表把交流调压器220 1.85 1.85 4、星形一一三角形(Y-勾起动 a 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(勾正常运行，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 1 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。教师新征验项目类型验证实验地点红楼实验组编号学号罗育浩学院电气信息学院专业自动化实验时间年月日下午温度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异步电动机有哪些起动方法和起动技术指步电动机转子绕组串入可变电阻器起动必做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实验设备序号型号名称导测速发电机及转速表三相鼠笼异步电动机二相线绕式异步电动机校正直流测功机直流电压毫安安培阻箱屏上挂件排列顺序测功支架测功盘及弹簧秤件套二相鼠龙式异步电机直接起动试验图异步电动机直接起动按图接线电机绕组为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电流表用上的指针表把交流调压器 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。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 UK=220 V Rst(Q)0 2 5 15 IK 1.9 1.5 1.25 1.1 F(N)Ist(A)1.9 1.5 1.25 1.1 教师新征验项目类型验证实验地点红楼实验组编号学号罗育浩学院电气信息学院专业自动化实验时间年月日下午温度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异步电动机有哪些起动方法和起动技术指步电动机转子绕组串入可变电阻器起动必做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实验设备序号型号名称导测速发电机及转速表三相鼠笼异步电动机二相线绕式异步电动机校正直流测功机直流电压毫安安培阻箱屏上挂件排列顺序测功支架测功盘及弹簧秤件套二相鼠龙式异步电机直接起动试验图异步电动机直接起动按图接线电机绕组为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电流表用上的指针表把交流调压器Tst(N m)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 If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 0Q、2Q、5 Q、15 Q),测相应的转速记录于表 4-10中。表 4-10 U=220V If=410 mA IF=A(T2=_ N m)rst(Q)0 2 5 15 n(r/mi n)1466 1452 1431 1395 五、实验报告 1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。答：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。笼型异步电动机 Y-起动：Y 型起动时，定子绕组线电压 Us,相电压为Us/、3此时起动的线电流为 ISY US/3*Zs,直接起动时，线电流是相电流的-.3倍，即Ist.3Us/Zs,故 Y-起动时线电流只有直接起动时的 1/3。Y-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1/3，起动转矩只有直接起动的 1/3，只能用于空载或 轻载起动。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。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。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 cos 护较低（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UN。（直接法起动）直接起动的起动电流为：教师新征验项目类型验证实验地点红楼实验组编号学号罗育浩学院电气信息学院专业自动化实验时间年月日下午温度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异步电动机有哪些起动方法和起动技术指步电动机转子绕组串入可变电阻器起动必做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实验设备序号型号名称导测速发电机及转速表三相鼠笼异步电动机二相线绕式异步电动机校正直流测功机直流电压毫安安培阻箱屏上挂件排列顺序测功支架测功盘及弹簧秤件套二相鼠龙式异步电机直接起动试验图异步电动机直接起动按图接线电机绕组为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电流表用上的指针表把交流调压器1st UN*IK 竺*1.85 1.85A UK K 220（2）外施电压为 UN 3。（Y-起动）Y-起动时起动电流为 lstv=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，贝 U 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：T _ 3npU；R；_ St 2 f（Rs RQ2（Xs X；。）2 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。教师新征验项目类型验证实验地点红楼实验组编号学号罗育浩学院电气信息学院专业自动化实验时间年月日下午温度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异步电动机有哪些起动方法和起动技术指步电动机转子绕组串入可变电阻器起动必做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实验设备序号型号名称导测速发电机及转速表三相鼠笼异步电动机二相线绕式异步电动机校正直流测功机直流电压毫安安培阻箱屏上挂件排列顺序测功支架测功盘及弹簧秤件套二相鼠龙式异步电机直接起动试验图异步电动机直接起动按图接线电机绕组为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电流表用上的指针表把交流调压器