三相永磁同步电机实验
永磁同步电机实训报告
永磁同步电机实训报告永磁同步电机实训报告一、实训目的二、实训设备三、实训内容1. 永磁同步电机的工作原理2. 永磁同步电机的特点3. 永磁同步电机的控制方法四、实训过程1. 实验前准备2. 实验一：永磁同步电机启动控制实验3. 实验二：永磁同步电机转速控制实验五、实训总结一、实训目的：本次永磁同步电机实训旨在通过学习永磁同步电机的工作原理和特点，了解永磁同步电机的控制方法，并通过实际操作，掌握永磁同步电机启动和转速控制技术。
二、实训设备：本次永磁同步电机实训所用设备为一台永磁同步电机，一台变频器以及相关接线和测试仪器。
三、实训内容：1. 永磁同步电机的工作原理：永磁同步电机是一种利用定子上与转子上的稀土永磁体产生的恒定磁场与旋转磁场作用，实现转矩传递和能量转换的电机。
当定子上的三相交流电流流过定子绕组时，会在定子上产生一个旋转磁场，而转子上的永磁体则会产生一个恒定的磁场。
当两者相互作用时，就会产生一个旋转力矩，使得转子开始旋转。
2. 永磁同步电机的特点：永磁同步电机具有高效、高功率密度、高精度、低噪音等特点。
由于永磁体的存在，使得永磁同步电机不需要外部励磁，因此具有较好的稳态性能和动态性能。
3. 永磁同步电机的控制方法：永磁同步电机可以通过改变定子上的三相交流电压来控制其速度和力矩。
常用的控制方法包括：直接转换法、间接转换法、空间向量PWM 控制法等。
四、实训过程：1. 实验前准备：(1) 连接变频器：将变频器与永磁同步电机连接，并按要求进行参数设置。
(2) 接线：根据实验要求进行接线，并将测试仪器连接到相应的接口。
(3) 实验器材检查：对实验所用的器材进行检查，确保其正常工作。
2. 实验一：永磁同步电机启动控制实验(1) 按照实验要求，设置变频器参数。
(2) 将永磁同步电机启动，观察其启动过程，并记录相关数据。
(3) 改变变频器输出频率，观察永磁同步电机的转速变化情况。
3. 实验二：永磁同步电机转速控制实验(1) 按照实验要求，设置变频器参数。
三相同步电机试验方法
三相同步电机试验方法一、转速-负载特性试验方法：1.实验目的：通过测量同步电机在不同负载条件下的转速，了解其负载特性，包括转速-扭矩特性和转速-功率特性。
2.实验仪器和设备：3.实验步骤：（1）将负载装置连接到同步电机的轴上，并设置所需的负载条件。
（2）通电使同步电机开始运行，同时使用转速表测量转速。
（3）在运行过程中，将负载逐步增加，分别记录转速、电流和电压。
（4）根据测量数据绘制转速-扭矩曲线和转速-功率曲线。
4.实验注意事项：（1）确保负载装置和电机轴正常耦合，防止发生脱落或滑动。
（2）在测量电流和电压时，要保持测量仪器的准确性，避免误差。
（3）在增加负载时，要逐渐增加，以避免电机过载。
二、定子电流-磁极励磁特性试验方法：1.实验目的：通过测量同步电机在不同定子电流下的磁极励磁特性，了解励磁线圈的工作状态和磁链的变化。
2.实验仪器和设备：3.实验步骤：（1）将同步电机接通三相交流电源，并设置定子电流为初始值。
（2）通过电流表测量定子电流大小，通过电压表测量励磁电压。
（3）逐渐增加定子电流，同时记录电流值和电压值。
（4）根据测量数据绘制定子电流-磁极励磁特性曲线。
4.实验注意事项：（1）在增加定子电流时，要逐渐增加，并注意电流的稳定性。
（2）在测量电压时，要保持测量仪器的准确性，避免误差。
（3）在实验过程中，要注意电机和电源的安全运行，避免电流过大造成设备损坏或人身伤害。
三、短路试验方法：1.实验目的：通过短路试验，了解同步电机的短路特性，包括短路电流和短路阻抗等。
2.实验仪器和设备：3.实验步骤：（1）将同步电机接通三相交流电源，并设置适当的电压和频率。
（2）将短路装置连接到电机绕组上，使电机发生短路。
（3）通过电流表和电压表测量短路电流和短路电压，并记录数据。
（4）根据测量数据计算短路阻抗。
4.实验注意事项：（1）短路试验可能导致电机或设备损坏，因此在进行短路试验前必须确保安全措施完善。
三相正弦波永磁同步电机实验
永磁同步电机实验指导书目录1．三相永磁同步电机交流伺服装置 (3)2．安川交流伺服驱动常用实验参数 (6)3．安川伺服驱动器sigma软件的使用 (7)4．JOG方式实验 (11)5．转矩与速度关系的实验 (13)6．PI参数对电机运动特性影响的实验 (16)7．运动控制卡软件操作实验 (19)8．电子齿轮实验 (20)9．开环增益与跟随误差之间关系的实验 (22)10．进给速度与跟随误差之间关系的实验 (24)11．前馈补偿与跟随误差之间关系的实验 (28)三相永磁同步电机交流伺服实验装置1 实验装置结构三相永磁同步电机交流伺服系统的结构图如图1-1,。
图1-1 三相永磁同步电机实验装置结构图2 交流伺服电机型号安川交流伺服电机型号为：SGMGH-09ACA61，SGMGH后面第一+第二位“09”的意思是额定输出功率为0.85KW；第三位“A”的意思电压为200V；第四位“C”的意思是17位增量式编码器；第五位“A”的意思是标准规格；第六位“6”是轴端规格为平直、带键，带螺纹孔；第七位“1”的意思是不带制动器。
3 伺服电机与驱动器的接口及配线4 驱动器IO口图1-3 驱动器IO口介绍安川交流伺服驱动常用实验参数安川伺服驱动器sigma软件的使用1．计算机开始菜单，点击SigmaWin+English Edition菜单，打开如图2-1，Connect 窗口。
图2-1 Connect窗口2．选择图2-1中Axis NO. 下面的“0”，再点击Connect按钮，这样Sigma 软件就跟驱动器通过串口连接起来。
图2-2 Sigma Win 窗口3．打开图2-2 SigmaWin 窗口中的Parameters(U)菜单，双击Edit Parameters(U)菜单，出现图2-3，读入伺服驱动器参数。
等伺服启动器参数传送完后，就出现如图2-4，Pn参数编辑窗口。
修改参数后，通过图2-4中的Write按钮写进伺服驱动器，并给启动器重先上电，这样新写进去的参数才能有效。
三相同步发电机的运行特性实验报告
三相同步发电机的运行特性实验报告一、实验目的1. 掌握三相同步发电机的空载、短路及零功率因数负载特性的实验求取法。
2.学会用实验方法求取三相同步发电机对称运行时的稳太参数。
二、实验内容：1.空载实验：在n=nN，I=0的条件下，测取同步发电机的空载特性曲线Uo=f(If)。
2.三相短路实验：在n=n N，U=0的条件下，测取同步发电机的三相短路特性曲线I k=f(I f).3..求取零功率因数负载特性曲线上的一点，在n=nN；U=UN；cosØ≈0的条件下，测取当I=IN 时的If值。
三、实验仪器及其接线1.实验仪器如下图所示：2.实验室实际接线图如下图所示：图1 实验室实际接线图四、实验线路及操作步骤：1. 空载实验实验接线图如图2所示图2 实验接线图实验时启动原动机（直流电动机），将发电机拖到额定转速，电枢绕组开路，调节励磁电流使电枢空载电压达到120%U N值左右，读取三相线电压和励磁电流，作为空载特性的第一点。
然后单方向逐渐减小励磁电流，较均匀地测取8到9组数据，最后读取励磁电流为零时的剩磁电压，将测量数据记录于表1中。
表1 空载实验数据记录 n=no=1500转/分 I=0（1）表1中U 0=3AC BC AB U U U ++ U 0*=NU U 0 I f =I ´f +ΔI f0 I I fofI f =* I f0为U 0= U N 时的I f 值，在本实验室中取U N =400V,I N =3.6A 。
（2）若空载特性剩磁较高，则空载特性应予以修正，即将特曲线的的直线部分延长与横轴相交，交点的横坐标绝对植ΔI f0即为修正量，在所有试验测得的励磁电流数据上加上ΔI f0，即得通过坐标原点之空载校正曲线。
如图3所示。
图3 空载特性曲线校正2.短路实验实验线路图如图2所示。
在直流电动机不停机状态下，并且，发电机励磁电流等于零的情况下，这时合上短路开关K 2，将电枢三相绕组短路，将机组转速调到额定值并保持不变，逐步增加发电机的励磁电流I f ，使电枢电流达到（1.1-1.2）倍额定值，同时量取电枢电流和励磁电流，然后逐步减小励磁电流直到降为0为止。
同步电机 实验
第4章同步电机实验一三相同步发电机的运行特性一．实验目的1.用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。
2.由实验数据计算同步发电机在对称运行时的稳态参数。
二．预习要点1.同步发电机在对称负载下有哪些基本特性？2.这些基本特性各在什么情况下测得？3.怎样用实验数据计算对称运行时的稳态参数？三．实验项目1．测定电枢绕组实际冷态直流电阻。
2．空载试验：在n=n N、I=0的条件下，测取空载特性曲线U0=f（I f）。
3．三相短路实验：在n=n N、U=0的条件下，测取三相短路特性曲线I K=f（I f）。
4．纯电感负载特性：在n=n N、I=I N、cosϕ≈0的条件下，测取纯电感负载特性曲线。
5．外特性：在n=n N、I f=常数、cosϕ=1和cosϕ=0.8（滞后）的条件下，测取外特性曲线U=f（I）。
6．调节特性：在n=n N、U=U N、cosϕ=1的条件下，测取调节特性曲线I f=f（I）。
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。
2．电机导轨及测功机，转矩转速测量（NMEL-13、MEL-14）。
3．功率、功率因数表（或在主控制屏，或采用单独的组件NMEL-20）。
4．同步电机励磁电源（含在主控制屏左下方，NMEL-19）。
5．三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）。
6．三相可调电阻器90Ω（NMEL-04）。
7．旋转指示灯及开关板（NMEL-05B）。
8．三相可调电抗（NMEL-08A，含在主控制屏右下方）。
9．三相同步电机M08。
10．直流并励电动机M03。
五．实验方法及步骤1．测定电枢绕组实际冷态直流电阻。
被试电机采用三相凸极式同步电机M08。
R f用NMEL-09中的3000Ω磁场调节电阻。
R st采用NMEL-03中90Ω与90Ω电阻相串联，共180Ω电阻。
R L采用NMEL-03中三相可调电阻。
X L采用NMEL-08中三相可变电抗。
S1、S2采用NMEL-05中的三刀双掷开关。
三相同步发电机的并联运行实验报告
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.掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。
2.掌握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.用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。
2.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。
3.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。
→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4-1U=220V （Y ）f f0I =I = 0.85 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 2P 0≈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：1.发电机的频率和电网的频率相同。
2.发电机和电网的电压大小相等，相位相同。
3.发电机和电网的相序相同。
不满足这些条件将产生：1.频率不同，引起系统功率下降，进而导致系统解列。
2.电压不同，引起系统损耗加大。
相位不同不但会使有功和无功的冲击外，还会有一个电磁力矩冲击，会导致传动部分冲击。
3.相序不同.将会发生短路，造成人身伤亡和损坏设备事故。
2. 三相同步发电机与电网并联的方法有哪些？答：1.直接并网，2.有电动机带动至电网电压和频率时并网。
3.发电机先做电动机，再转向发电机状态。
3. 实验的体会和建议答：熟悉了三相同步发电机并网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，明白了三相同步发电机投入电网并联条件的重要性。
永磁同步电机参数测量试验方法(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】永磁同步电机参数测量实验一、实验目的1. 测量永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、转子磁链以及转动惯量。
二、实验内容1. 掌握永磁同步电机dq 坐标系下的电气数学模型以及机械模型。
2. 了解三相永磁同步电机内部结构。
3. 确定永磁同步电机定子电阻、交轴电感、直轴电感、反电势系数以及转动惯量。
三、拟需实验器件1. 待测永磁同步电机1台；2. 示波器1台；3. 西门子变频器一台；4. 测功机一台及导线若干；5. 电压表、电流表各一件；四、实验原理1. 定子电阻的测量采用直流实验的方法检测定子电阻。
通过逆变器向电机通入一个任意的空间电压矢量U i (例如U 1)和零矢量U 0,同时记录电机的定子相电流,缓慢增加电压矢量U i 的幅值,直到定子电流达到额定值。
如图1所示为实验的等效图,A 、B 、C 为三相定子绕组,U d 为经过斩波后的等效低压直流电压。
I d 为母线电流采样结果。
当通入直流时，电机状态稳定以后，电机转子定位，记录此时的稳态相电流。
因此，定子电阻值的计算公式为：1,2a dbcd I I I I I ===- (1) 23d s d U R I = (2)图1 电路等效模型 2． 直轴电感的测量在做直流实验测量定子电阻时,定子相电流达到稳态后,永磁转子将旋转到和定子电压矢量重合的位置,也即此时的d 轴位置。
测定定子电阻后,关断功率开关管,永磁同步电机处于自由状态。
向永磁同步电机施加一个恒定幅值,矢量角度与直流实验相同的脉冲电压矢量(例如U 1),此时电机轴不会旋转(ω=0),d 轴定子电流将建立起来，则d 轴电压方程可以简化为：d d d q q d di u Ri L i L dt ω=-+d d d d di u Ri L dt =+ (3)对于d 轴电压输入时的电流响应为：()(1)d R t L U i t e R -=- (4)利用式(4)以及测量得到的定子电阻值和观测的电流响应曲线可以计算得到直轴电感值。
相永磁同步电动机试验
异步起动三相永磁同步电动机的起动电流和起动转矩较大，试验时将涉及到危险的电流、电压和机械力，所以应对被试电机的安装及运转情况进行检查，对所有试验应采取安全防护措施，以保证各项试验顺利进行。
所有试验应由有相关知识和有经验的人员操作。
6.1.2 被试电机施以额定频率的电压，电压的变化范围从125%的额定电压开始逐步降低，其中应包括100%额定电压的测点。
随电压降低，电流逐渐减小。
当电流出现拐点后，应继续降低电压，直至电流回升到超过100%额定电压时的电流值出现，取10 至12 个电压点（大致均匀分布）。
但在电流出现拐点处，测点应适当加密。
在每个电压点，测取I0、U0、P0，并应测取θ 0或R0，根据温度与电阻成比例关系，利用试验开始前测得的绕组初始端电阻R1、初始温度θ 1及测取的每点温度，可确定每个电压点处的端电阻R0。
当按B法（见10.2.2条）测定电机效率时，必须测取每点的θ 0或R0；6 6.3 空载反电动势测定空载反电动势测定为永磁同步电动机特有的试验项目。
可用反拖法和最小电流法测定，推荐采用反拖法。
6.3.1 反拖法（发电机法）用原动机与被试电动机机械连接。
原动机拖动被试电动机在同步转速下作为发电机空载运行。
分别测量被试电动机的出线端电压电动机铁心的温度和环境温度。
6.3.2 最小电流法电动机在额定电压、额定频率下空载运转达到稳定，调节电动机的外加端电压。
使其空载电流最小，此时的外加端电压可近似认为电动机的空载反电动势。
分别测量被试电动机的出线端电压U ， ab 环境温度。
7 堵转试验7.1 堵转时的电流、转矩和功率的测定堵转试验在电机接近实际冷状态下进行。
试验前，应尽可能事先用低电压确定对应于最大堵转电流和最小堵转转矩的转子位置。
试验时，应将转子堵住。
电机在堵转状态下，转子振荡较大，应考虑采取措施减小波动。
试验时，可以先将电源电压调整到额定值的20%以下，接入被试电机，保持额定频率，尽快升高电源电压，并在电气稳定后，迅速同时读取电压、电流、输入功率和转矩的稳定读数。
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实验三三相永磁同步电机实验
一、实验目的
1、掌握三相永磁同步电机结构特点
2、掌握三相永磁同步电机工作原理
3、掌握三相永磁同步电机运行特性
二、预习要点
1、三相永磁同步电机的工作原理
2、三相永磁同步电机的运行特性
三、实验项目
1、测量定子绕组的冷态电阻。
2、速度—频率n=f（f）测试
3、压频—转矩特性的测定
4、测取三相永磁同步电机在工频下的工作特性。
四、实验方法
1
序号型号名称数量
1 HK01 电源控制屏1件
2 HK02 实验桌1件
3 HK03 涡流测功系统导轨1件
4 HK91 三相永磁同步电机控制箱1件
5 HK91 三相永磁同步电机1件
2、屏上挂件排列顺序
HK91
3、测量定子绕组的冷态直流电阻。
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3-1。
直流电源用主控屏上电枢电源先调到50V。
开关S选用D51挂件上的双刀双掷开关，R用1800Ω可调电阻。
图3-1 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%，约为50毫安，因而直流电流表的量程用200mA档，直流电压表量程用20V档。
按图3-1接线。
把R调至最大位置，合上开关S，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，再读取电压值。
调节R使A表分别为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3-1中。
表3-1 室温℃
绕组Ⅰ绕组Ⅱ绕组ⅢI（mA）
U（V）
R（Ω）
R平均（Ω）
4、速度—频率n=f（f）测试
(1) 按图3-2接线。
电机绕组为Y接法，直接与涡流测功机同轴联接。
图3-2 速度—频率n=f（f）测试接线图
(2) 按下控制屏上的“启动”按钮，把交流调压器调至电压380V，首先按下变频器上的PU/EXT按钮，调节左侧旋钮使频率显示为零，然后按下RUN使电机运转起来，然后调节变频器左侧旋钮既可调节频率从而改变转速。
观察电机旋转方向，每10H Z记录电机转速，（涡流测功机不加载）将得到的数据记录表3-2中。
表3-2
序号 1 2 3 4 5 6 f(H Z) 0 10 20 30 40 50 n(r/min)
5、压频—转矩特性的测定
(1) 测量接线图同图3-2,调节变频频率为10 Hz，调节涡流测功机加载，达到额定转矩
T N= 1.15N.m并保持不变。
然后调节变频器旋钮，测取不同频率对应的电压值将数据记录于表3-3中。
表3-3
序号 1 2 3 4 5
f(H Z) 10 20 30 40 50 U（V）
（2）涡流测功机不加载，同样测取不同频率下的对应得电压关系。
将数据记录表3-4中。
序号 1 2 3 4 5
f(H Z) 10 20 30 40 50 U（V）
比较带负载与不带负载时的压频特性曲线。
6、测取三相永磁同步电机在工频下的工作特性
（1）测量接线图同图3-3，同轴联接测功电机。
图3-3 三相永磁同步电机在工频下的工作特性
(2) 合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压并保持不变。
(3) 调节测功机，使同步电机的定子输出功率逐渐上升，直至1.2倍额定功率。
(4) 从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取同步电机的定子电流、输入功率、转速等数据记录于表3-5。
表3-5 U 1=U 1N =380V （Y ） 序 号 I 1L (A)
I 1L *U 1(W)
P Ⅰ(W)
P 1=3P Ⅰ(W)
n(r/min)
T 2(N·m)
P 2(W) cosφ1 η(%)
1 2 3 4 5 6 8 9 10
五、实验报告
1、计算基准工作温度时的相电阻
由实验直接测得每相电阻值，此值为实际冷态电阻值。
冷态温度为室 温。
按下式换算到基准工作温度时的定子绕组相电阻：
式中 ｒ1ref —— 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω；
C
ref C
ref r r θθ++=23523511
ｒ1c ——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；
θref ——基准工作温度，对于E级绝缘为75℃；
θc ——实际冷态时定子绕组的温度，℃；
2、作速度—频率n=f（f）曲线
3、作压频—转矩特性曲线
4、作工作特性曲线P1、I1、η、cosφ1=f(P2)。
六、思考题
1、由空载、短路实验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？
2、从短路实验数据我们可以得出哪些结论？
3、由直接负载法测得的电机效率和用损耗分析法求得的电机效率各有哪些因素会引起误差？。