电机与拖动实验报告.
北京联合大学
实验报告
课程（项目）名称：电机与拖动（实验）
学院：自动化学院专业：电气工程与自动化班级：电气1101B 学号： 2011100334116 姓名：蔡万良实验地点：实验楼0121 同组人姓名：黄鹍鹏、葛宁波、耿煦文、雷飞
成绩：
2013年12月1日
实验项目一并励直流电动机的认识实验与特性测试
一.实验目的
1.通过直流电机认识实验，了解实验中所用设备和仪表的使用及安全操作规程；
2.学会并励直流电动机的接线和操作方法，掌握并励直流电动机的起动、调速和实现反转的方法；
3.通过测取并励直流电动机工作特性和机械特性，掌握测试电机的基本技能和方法，树立工程意识；
4.从运行的角度理解机电能量转换的原理，深入理解工作特性和机械特性的内涵，为熟练掌握和灵活运用电动机奠定基础。
二.实验任务
1. 了解实验室概况，熟悉电源与实验设备布局，常用设备、仪表的使用及安全操作规程；
2. 并励直流电动机的起动、调速与反转；
3. 测取一台直流并励电动机的工作特性和机械特性。保持U=U
N 和I
f
=I
fN
不变，
测取n、T
2、η=f（I
a
）和n=f（T
2
）；
4. 明确电动机机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩T的关系。
三.实验设备与装置
1. DD03-4型导轨、涡流测功机及光码盘测速系统，1台；
2. D55-4型智能电机特性测试及控制系统，1台；
3. DJ15型直流并励电动机1台；
4. D31型直流电压表、毫安表、电流表，1件；
5. D44型可调电阻器、电容器，1件；
6. 连接导线，约10根。
四.实验内容与方法
1.并励直流电动机的认识实验--并励直流电动机的起动、调速与反转
1）接线图
实验线路接线图如图3-1所示。并励直流电动机的电枢绕组和励磁绕组并联,由同一直流电源供电。
图3－1并励直流电动机实验线路图
R 1、R 2：电枢回路调节电阻和励磁回路调节电阻，均位于D44部件。选择电阻值，
R 1=180Ω；R 2=1800Ω。
B ：涡流测功机，安装于电机导轨。 U ：光码盘测速系统。
I s ：涡流测功机励磁电流调节，位于涡流测功机控制箱D55-4。 A 、mA 、V ：直流电流表、毫安表、电压表。
2）实验准备及测试步骤如下：
（1）将直流并励直流电动机M 的电枢串联起动电阻R 1调至最大值，励磁调节电阻R 2调至最小值；
（2）将测功机控制箱D55-4的控制方式开关，指向转矩控制模式，调节涡流测功机的控制旋钮为最小（电动机空载），闭合测功机的电源开关并将数字显示清零； （3）起动电动机。电机电源的电压调节旋钮置最小，接通电枢电源开关，逐步增加电源电压，观察电动机的起动过程（应按其规定的方向旋转），逐步调节电枢电源的电压为220V ；
（4）改变电枢端电压调速。M 起动正常后，保持此时的I f 和T 2不变，调节电枢串联电阻R 1，由最大值逐步减小至零，测取电动机电枢端电压U a ，转速n 及电枢电流值I a 记录于表3-1。
（5）改变励磁电流调速。直流电动机运行后，M 的电枢串联电阻R 1和励磁调节电阻R 2调至零，保持电动机M 的U=U N ，记下此时的T 2值（电机未施加负载转矩）。逐次增加励磁调节电阻阻值R 2直至n ＝1.2n N ，每次测取电动机的n 、I f 和I a ，共取 7－8组记录于表3－2中。
注意：导线连接要牢固，严禁励磁回路开路，电动机转速不得超过1.2n
N
。
（6）改变电动机的转向。将电枢绕组或励磁绕组中的任意一个绕组的两端对
调。起动电动机（注意：电枢串联起动电阻R
1调至最大值，励磁调节电阻R
2
调至
最小值），观察转向变化并记录（从电动机轴端视顺时针或逆时针）。
2.并励直流电动机的特性测试
1）直流并励电动机工作特性和机械特性实验线路，可参考图3-1所示接线。2）将直流并励直流电动机M的电枢串联起动电阻R
1
调至最大值，励磁调节电阻
R 2调至最小值，接通电源开关，起动电动机。M起动正常后，将其电枢串联电阻R
1
调至零，调节电枢电源的电压为220V。
3）闭合测功机开关并将数字显示清零，在转矩模式下调节涡流测功机控制旋钮，
逐步增加电机负载转矩，同时调节励磁电阻R
2，使电动机达到额定运行点：U＝U
N
，
I a ＝I
aN
，n＝n
N
，此时电动机M的励磁电流I
f
即为额定励磁电流I
fN
。记录额定点数
据：U
N 、I
fN
、I
aN
、n
N
、电动机的输出转矩T
2
=T
N
和输出功率P
2
=P
N
。
5）保持U＝U
N ，I
f
=I
fN
，从额定运行点开始，逐次减小电动机负载，直至电动机
空载。测取电动机的电枢电流I
a ，转速n和输出转矩T
2
、输出功率P
2
，共取数据
9-10组，记录于表3-3中。
五.现象分析与实验数据处理
1.对电动机认识实验中的起动过程、电动机的转速变化、旋转方向的改变等现象进行说明与分析，明确使用电动机的注意事项。
答:电机启动后，随着逐步增加电源电压，电动机的转速逐渐增大，直到电枢电源的电压为220V时，转速停止变化。
然后，保持此时的I
f 和T
2
不变，调节电枢串联电阻R
1
，由最大值逐步减小至零，
观察到电动机的转速逐渐增大，直到R
1
=0，转速停止变化。
R 1=0，R 2=0，U ＝U N ＝218.1V 时，逐次增加励磁调节电阻阻值R 2直至n ＝1.2n N ，此时，因电阻变大，励磁电流I f 逐渐减小，电动机的转速逐渐增大，而电枢电流I a 稍有增加。
改变电动机的转向：之前电动机旋转方向一直不变，从负载方向看，是逆时针。当将电枢绕组或励磁绕组中的任意一个绕组的两端对调后，变成顺时针方向，如果同时对调两个绕组两端，那么转动方向不改变。
2.并励直流电动机的特性测试，据测量数据计算I 、P 1、η、Δn 并填入表中。
输入电流： I=I a +I fN 电动机输入功率： P 1=UI
电动机效率： 计算转速变化率：
绘制出并励电动机的工作特性和机械特性n 、T 、η＝f （I a ）及n ＝f （T ）曲线(忽略T 0时, T ≈T 2)。对实验数据和特性进行分析，说明结论，撰写完成实验报告。
n ＝f （I a ）曲线
T ＝f （I a ）曲线
%
1001
2?=P P
η%n n n %n N N 1000?-=?
η＝f（I a）曲线
n＝f（T）曲线
六.结论
1、并励直流电机工作特性曲线图，在误差允许的范围内，与理论上的直流电机工作特性曲线图相吻合。
2、并励直流电机机械特性曲线图，在误差允许的范围内，与理论上的直流电机机械特性特性曲线图相吻合。
七.有关实验问题探讨、方法建议与感悟
（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）、为了不让电枢电流一开始就很大，在实验前应该先把1R调至最大，保证在开启电源的时候电枢电流较小，不至于烧坏电机。2R调至最小，保证在开启电源的时候，有足够大的励磁电流产生走够大的磁场，使得电机启动。
（5）、在实验接线环节，应现串联后并联，防止电路接线错误。
（6）、当报警器蜂鸣时，应当立即关闭电源，防止事故发生。
（7）、在实验中，电机也不能超负荷运行，如果电机超负荷运行，反电动势立即减小，使得电枢电流立即增大，同时产生的电磁转矩小于负载转矩，电机必将立即减速甚至停止运转，导致电枢电流进一步增大，很可能会烧毁电枢绕组和换
向器。在实验时我们必须小心谨慎地严格按规则操作实验仪器。
1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？
工作特性：电动机输入电源----电流在定子与转子之间产生电磁感应-----电磁同极排斥-----推动转子（定子是固定的）------转动做功-----传动带动其它设备.
机械特性：电动机的转速n 随转矩T而变化的特性【n=f(T)】称为机械特性。
）为什么是略微下降？是否会出现上翘现
2.并励电动机的速率特性n＝f（I
a
象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
3.如何改变电动机的旋转方向？为什么？
励磁电流不变，电枢端电压不变，转速下降之后，反电动势减小，电枢电流会变大，电磁转矩变大。
4.当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，会引起电动机转速如何变化？为什么？电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速如何变化？为什么？
电磁转矩与电枢电流成正比，减小电枢端电压，电枢励磁电流也会下降，电动机在新的转速下保持恒速运行。转速不变时，反电动势与励磁电流成正比，减小励磁电流，反电动势会减小，电枢电流变大，电动机会加速，直到比较高的转速，保持恒速运行。
5.他励（或并励）直流电动机调速的原理是什么？方法有几种？各有何特点？
直流电动机调速的原理是：
方法：
a、改变电枢电压调速；转速特性为一组平行下移的直线，特点是空载转速随电枢电压的下降而减小。
b、电枢回路串电阻调速；转速特性为一组空载转速不变的直线，特点是所串电阻要消耗功率，电机转速随所串电阻的增加而下降。
c、改变磁通调速；弱磁调速的特点是电动机转速只能向上调高而不能向下调低，当然也可以采用两种方法同时进行的调速。
6.并励电动机在负载运行中，当励磁回路断线时是否一定会出现“飞车”？为什么？
不一定会出现“飞车”。若并励直流电动机在运行中励磁绕组断开，励磁电流为0，主磁通迅速下降到剩磁磁通，此时电动机仍接有额定电压，感应电动势很小，将会使电枢电流迅速增大并超过额定值。若电动机空载，转速迅速上升会造成“飞车”；若电动机负载，磁通很小使电动机产生的电磁转矩克服不了负载转矩，电动机会停转，使电枢电流过大烧坏电动机绕组
八.参考资料
[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
九.评语
实验项目二三相变压器极性及联结组的测定
一.实验目的
1.熟悉三相变压器的联接方法和极性检查法；
2.掌握确定三相变压器联结组标号的方法。
二.实验项目
1.三相变压器的极性测定；
2.校验确定三相变压器联结组标号。
三.实验设备仪器
1.三相变压器 SG-4/0.38，4KVA，一次侧380/220V，二次侧110/55V，1台；
2.DDSZ-1型电机及电气技术实验装置，三相可调交流电源0~450V，10A；
3.万用表MF-47，1个；
4.导线若干。
四.实验内容及方法
1.测定三相变压器的极性
1）确定三相变压器的高、低压绕组
用万用表电阻挡测量12个出线端通断情况及阻值的大小，并记录于表3-4。
2）验证高、低压绕组的对应关系（即找中心柱及同柱关系）
=220V考虑) 找中心柱：AX（U1、U2）相施加50%的额定电压（按相电压U
Nφ
测量各相电压并记录于表3-5。
同柱关系：确定哪两个绕组属于绕在同一铁心柱上的同相绕组，与AX相同柱的绕
组感应电势为最大。
实验分析：由同柱关系可知，在同一铁心柱的线圈，感应电动势最大，因为通过
其的磁通量最多，产生的感应电动势最大。
实验结果：根据以上分析和实验数据可知，UAX 和Uax是同柱关系，同理可知
UBY 和Uby 、UCZ 和Ucz 是同柱关系
3）验证高压绕组相间极性（首末端）
按实验图3-2接线，将Y 、Z （V2、W2）两点用导线相连，步骤如下： ①AX 相施加50%的额定电压（注意：按相电压U N φ=220V 考虑）。 ②测量U BY 、U CZ 、U BC ，并记录于表3-6。 ③若满足U BC =U BY -U CZ 则BC 为同名端。
同理，施压于BY(V1V2)端，将X 、Z （U2、W2）两点用导线相连，判别式满足相减关系，AC 为同名端。
实验分析：为了使三相变压器正确联接，必须对三相变压器三个原绕组的
极性于以正确的判别，由图3-5可知，三相变压器的三相绕组是分别绕于三个铁芯柱上。而每相的原、付绕组是绕在同一铁芯柱上的，并且每相的绕法是一致的，按图3-5的绕法，三相变压器三个原边绕组的同名端为Ａ、Ｂ、Ｃ（即U1，V1，W1），且Ａ、Ｂ、Ｃ定为三相原绕组的相头，Ｘ、Ｙ、Ｚ（即U2，V2，W2）为三相原绕组的相尾。在Ａ相的原绕组ＡＸ上加一个单相交流电压，则在ＢＹ和ＣＺ上有感应出电动势。采用判别原、付绕组极性的方法，用导线把不同的原绕组的相尾Ｘ、Ｙ短接，并在ＡＸ绕组上加单相交流电压，测量ＡＢ端电压，U BC =U BY -U CZ ，即Ａ、Ｂ为三相变压器原绕组的同名端，用同样的方法可以测出C 端。
高压侧极性测定简化图
C
B A
实验结果：根据实验原理，实验数据符合相应标记测量值要求U
BY -U
CZ
≈ U
BC，
U
AX -U
CZ
≈U
AC
即高压侧三个接线柱首端分别为A，B，C。末端
分别为X，Y，Z.
误差分析：由于实验仪器系统误差和人为读数视觉误差必然导致测量结果
与理论结果有所偏差，测量数据结果接近期望值。
4）测定一次、二次（原、副边）绕组极性（同名端）
①一次、二次绕组极性测定线路，按实验图3-3接线；
②调节三相可调交流电源输出为50%U
N （线电压U
N
=380V）；
③注意实验设备的布局，便于安全操作与测试观察，接线牢固、可靠；
④测如下数据，并记录于表3-7；
⑤用相应的判别式，计算并判断低压绕组各相首末端。
实验分析：
测原副边极性，接线图同图3-6，高压线圈施加低电压后，测出各极间电压如
上表所示。若则与同相，说明原副边极性相同。当
时，表示和反相位，说明原副边不同极性，则副线圈的标
记和两两对调。
实验结果:
根据实验原理，实验数据符合相应标记测量值要求即低压侧对应的三个接线柱首端分别为a，b，c。末端分别为x，y，z.
误差分析：
由于实验仪器系统误差和人为读数视觉误差必然导致测量结果与理论结果有所偏差，测量数据结果接近期望结果。
绕组的判别：
根据以上判断，三相变压器有六个绕组，共有12个接线端，其中，三个原方（高压）绕组分别标以A，X，B；Y；C，Z 。三个副方（低压）绕组分别标为a，x，b；y，c，z 。
图3-2 相间极性测定线路 图3-3 一次、二次绕组极性测定线路
2. 校验联结组标号 要求： 把三相变压器联接为Y ，y0，并校验之。 1）把三相变压器联接为Y ，y0，再用导线将Aa （U1、u1）连起来。实验图如3-4所示。 2）调节三相交流电源输出为50%U N （190V ）加在高压侧，用电压表分别测量以下各量，并记录于表3-8中。
3）将测量值与计算值相比较
ab
Cc Bb ab Bc U K U U K K U U )1(12-==+-=
式中K 为变压器变比。
若实测电压与计算值相同，则表示的联结组标号为Y ，y0。 表3-8 Y ，y0三相变压器联结组
测定 单位：V
的
两点重合，以便根据几何关系得出某联结组的校核计算式:
ab
Cc Bb ab Bc U K U U K K U U )1(12-==+-=
而公式中的K 线压之比为 ab
AB
U U K =
实验结果：由实验数据作得向量图三相变压器联接为Y ，y0
由实验数据得K=190.9/55.74=3.42，再根据上述理论值计算公式可得：
=135.16
误差分析：由于实验仪器系统误差和人为读数视觉
误差必然导致测量结果与理论结果有所偏差，测量数据结果接近期望结果。
五.数据处理（现象分析） 如上所写。 六.结论
1.相间极性的判别方法：为了使三相变压器正确联接，必须对三相变压器三个原绕组的极性于以正确的判别，由图3-5可知，三相变压器的三相绕组是分别绕于三个铁芯柱上。而每相的原、付绕组是绕在同一铁芯柱上的，并且每相的绕法是一致的，按图3-5的绕法，三相变压器三个原边绕组的同名端为Ａ、Ｂ、Ｃ（即U1，V1，W1），且Ａ、Ｂ、Ｃ定为三相原绕组的相头，Ｘ、Ｙ、Ｚ（即U2，V2，W2）为三相原绕组的相尾。在Ａ相的原绕组ＡＸ上加一个单相交流电压，则在ＢＹ和ＣＺ上有感应出电动势。采用判别原、付绕组极性的方法，用导线把不同的原绕组的相尾Ｘ、Ｙ短接，并在ＡＸ绕组上加单相交流电压，测量ＡＢ端电压，UBC =UBY-UCZ ，即Ａ、Ｂ为三相变压器原绕组的同名端，用同样的方法可以测出C 端。
2.一次、二次绕组极性判别方法：测原副边极性，接线图同图3-6，高压线圈施
加低电压后，测出各极间电压如上表所示。若
则
与
同相，
说明原副边极性相同。当时，表示和反相位，说明原副边不同极性，则副线圈的标记
和
两两对调。
3.将联结组实测的电压与校核公式的计算值进行分析比较并得出结论。实验结果存在一定的误差，来源于测量仪器系统误差和人为读数误差。
七.有关实验问题探讨、方法建议与感悟
1.何谓三相变压器的联结组？联结组标号Y，y0的含义是什么？
常见的连接方法有星形和三角形两种。以高压绕组为例，星形连接是将三相绕组的末端连接在一起结为中性点，把三相绕组的首端分别引出，画接线图时，应将三相绕组竖直平行画出，相序是从左向右，电势的正方向是由末端指向首端，电压方向则相反。画相量图时，应将B相电势竖直画出，其它两相分别与其相差120°按顺时针排列，三相电势方向由末端指向首端，线电势也是由末端指向首端。三角形连接是将三相绕组的首、末端顺次连接成闭合回路，把三个接点顺次引出，三角形连接又有顺接、倒接两种接法。画接线图时，三相绕组应竖直平行排列，相序是由左向右，顺接是上一相绕组的首端与下一相绕组的末端顺次连接。倒接是将上一相绕组的末端与下一相绕组的首端顺次连接。画相量图时，仍将B相竖直向上画出，三相接点顺次按顺时针排列，构成一个闭合的等边三角形，顺接时三角形指向右侧，倒接时三角形指向左侧，每相电势与电压方向与星形接线相同。也就是说，相量图是按三相绕组的连接情况画出的，是一种位形图。其等电位点在图上重合为一点，任意两点之间的有向线段就表示两面三刀点间电势的相量，方向均由末端指向首端。连接三相绕组时，必须严格按绕组端头标志和接线图进行，不得将一相绕组的首、末端互换，否则会造成三相电压不对称，三相电流不平衡，甚至损坏变压器。连接组标号是表示变压器绕组的连接方法以及原、副边对应线电势相位关系的符号。连接组标号由字符和数字两部分组成，前面的字符自左向事依次表示高压、低压绕组的连接方法，后面的数字可以是0——11之间的整数，它代表低压绕组线电势对高压绕组线电势相位移的大小，该数字乘以30°即为低压边线电势滞后于高压边红电势相位移的角度数。这种相位关系通常用“时钟表示法”加以说明，即以原边线电势相量做为时钟的分针，并令其固定指向12位置，以对应的副边线电势相量做为时针，它所指的时数就是连接组标号中的数字，也就是所谓的地基连结组。
Y，y0连接组的含义：原、副绕组都是星形连接，且原、副绕组都以同极性端做为首端，所以原、副绕组对应的相电势是同相位。
2.如何确定三相变压器中心柱上的绕组？
三相交压器有二套原、付绕组，为了使三相对称，一般是每相原付绕组套在同一铁芯上。利用此特点，可以用实验方法找出结构封闭．出线凌乱的三相变压器的三相原、付绕组的对应关系。首先，可以用万用表测出同一绕组的两个出线端，再根据六个绕组的电阻值大小区别出高压绕组（电阻头）和低压绕组(电阻小)，然后通过给某极原绕组加一交流电压．万用表测三个付绕组感应电动势，其中感应电动势最高的一个绕组即为加突流电压的一相原绕组的付绕组，可以用同样方法找出第二相绕组，剩下的即为第三相绕组。
3.使用三相调压器时应注意什么？
⑴在接通电源前，必须检查线路，以避免原、副方短路。
1
⑵在Y/y接法时，先要检查副方线电压是否对称，相电压是否为线电压的
3 (3)在Y/Δ接法时，副方首先应接成开口三角形，用电压表检查开口处电压是否为零，为零时方可接成闭口三角形进行实验，否则应检查错误接法，改正后再进行实验。
八.参考资料
[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
九.评语
实验项目三三相异步电动机的起动与制动
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.实验任务
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
1.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；
2.DD03-4型导轨、涡流测功机及光码盘测速系统,1台；
3.DJ16型三相鼠笼异步电动机，100W，220V（Δ），0.5A，1420r/min ，1台；
4.D38型交流电压表，1件；
5.D37型交流电流表，1件；
6.D31型直流电压、毫安、安培表，1件；
7.D44型可调电阻器、电容器，1件；
8.D51型波形测试及开关板，1件；
9.其他备件万用表、秒表、电气控制实验箱、连接导线。
四、实验内容及方法
1.三相异步电动机定子绕组的测定
观察异步电动机的结构，测量定子绕组的冷态直流电阻。
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3-10，并作分析比较。
1）三相鼠笼式异步电机直接起动
①按图3-5接线，电动机直接起动时电机绕组为Δ接法,及三刀双掷开关
合向左边。注意: 选择电流表的量程为(4~7I
)。
N
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，三刀双掷开关合向左边，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3-10。
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60%和40%时，电动机的瞬间起动电流，记录实验数据于表3-10，以作比较。
星形——三角形(Y-Δ)起动：
①按图3-5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3-10，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3-5 三相鼠笼式异步电机起动电路接线图
3. 三相异步电动机的制动
按实验参考线路图3-6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3-11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
I f =1.0~1.5I
N
。
2）启动控制屏，合上开关Q
1
，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3-11。
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3-11。改变直流励磁电流，可测出电动机不同的能耗制动时间。
五.数据处理（现象分析）
绕线型异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。
线绕型异步电动机在转子串电阻启动时，启动电流减小而启动转矩反而增大。转子电路内串联电阻有两种作用：由于转子电路的电阻增大，使转子阻抗增大，转子的绕组的启动电流减小，因而定子的启动电流也相应减小；适当选择变阻器图3-6 异步电动机能耗制动参考实验线路
的阻值，可是启动转矩增大，这时虽然转子电流减小，但转子的功率因数显著增大，所以转矩也增大。
转子绕组串入电阻，其转子阻值增加，使得电动机的转速增加。
六.结论
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。
七.有关实验问题探讨、方法建议与感悟
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。
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）改变定子直流励磁电流大小，可调节制动转矩，电流越大制动越明显。（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。
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？
按结构不同，分为笼型异步电动机和绕线转子异步电动机；两种异步电动机主要去在于转子结构不同，绕线型转子为三组对称绕阻，常连接成星形，三条出线通过轴上的三个集线环及压在其上的三个电刷把电路引出，而笼型绕组由槽内的导条和端环构成多相对称闭合绕组，有铸铝和插铜条两种结构，其结构接单、制造方便、常用于中小型电动机。
2.实验前复习三相异步电动机的各种起动方法。
鼠笼式三相异步电动机起动直接起动和降压起动，而降压起动又分为定子串电阻起动、星-三角起动和自耦变压器起动；绕线式三相异步电动机的启动分为转子串频敏电阻器起动、转子串电阻分级起动两种形式。
3.异步电动机的制动方法有哪些？各有何特点？
分为反接制动、能耗制动和回馈制动三种形式：
反接制动又分为定子两相反接制动和转子反向的反接制动，前一种形式如果频繁起动会严重发热，所以其起动两次的时间间隔收到限制，后一种形式主要应用于位能行负载的制动，反接制动制动停车转矩大，制动停车快，但是停车不准
确，容易变成电机反转；
回馈制动也主要用于位能性负载的制动，达到反相启动的目地；
能耗制动制动停车准确，但制动转矩逐渐减小，停车时间长。
八.参考资料
[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
九.评语
电机与拖动许晓峰课后答案
电机与拖动许晓峰课后 答案 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
第一章 直流电动机 答：电枢绕组为单叠绕组时，运行时去掉一个或相邻两个电刷，并联支路数 减少一半，电枢电流将减少一半。 电枢绕组为单波绕组时，并联支路数不受影响，电枢电流不变，但每个电刷通过的电流将增大，致使换向困难 答：感应电动势（参见图）。 电刷两端得到总的感应电动 势为零。 答：由Tem=CT ΦIa 知：对于已制造好的直流电机，其电磁转矩与电枢电流 和气隙磁通的乘积成正比。可用左手定则判断电枢导体的受力方向，从而确定电磁转矩的实际方向。对于直流发电机而言，电磁转矩为制动转矩，与转子转向相反；而对于直流电动机而言，电磁转矩为驱动性质，与转子转向相同。 答：并励直流发电机正转时能自励，反转时则不能自励。如果把并励绕组两 头对调，且电枢反转，此时能自励。 答：换向元件里合成电动势∑e 为零时, 换 向元件里的换向电流随时间线 性变化，这种换向称为直线换向。直线换向时不产生火花。 换向过程 中换向元件里的合成电动势大于零，使换向电流变化延缓，不再是线性的，出现了电流延迟现象，这时的换向称为延迟换向。延迟换向时电刷下产生电火花。 解：额定电流： A A U P I N N N 48.4323010103=?== 额定负载时的输入功率： kW kW N N P P 76.1185.0101===η 图 题图
1.17 解：额定负载时的输入功率： kW kW N N P P 48.2083 .0171===η 额定电流： 解：（1）绕组节距计算 4 15154 24222121=-=-=== =-=±=y y p Z y y y y k ε （2）绕组展开图如图所示（采用右行短距绕组） （3）并联支路数如下： 422===a ，p a 54141921=+=±=εp Z y 解：（1）绕组节距计算 54141921=+=±=εp Z y 图 题图
电机与拖动简答题
电机与拖动简答题
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
1. 三相异步电动机有机械制动和电气制动两类方法。 2.三相绕线式异步电动机通常采用在转子绕组中串接变阻器或频敏变阻器起动方法。 3.主磁通：在铁心内通过的磁通。 4.漏磁通：在部分铁心和铁心周围的空间存在的少量分散的磁通。 5. 直流发电机的励磁方式有：他励；自励（包括并励，串励和复励）。 6.单相罩极式异步电动机的特点：起动转矩小，电动机转向不可改变。 7.常用的控制电机有：伺服电机、测速电机、自整角电机、旋转变压器、力矩电机。 8. 软磁材料可用于制造电机铁心;硬磁材料可用于制造永久磁铁. 9.直流电动机的固有机械特性:当直流电动机的电枢电压和磁通均为额定值，且电枢没有串联电阻时的机械特性。 10.直流并励发电机自励的条件是什么？ 答：直流并励发电机自励的条件是：1）电机必须有剩磁，如果电机已经失磁，可用其他直流电源激励一次，以获得剩磁。2）励磁绕组并联到电枢的极性必须正确，否则绕组接通后，电枢中的电动势不但不会增大，反而会下降，如出现这种情况，可将励磁绕组与电枢出线端的连接对调，或者将电枢反转。3）励磁回路中的电阻要小于临界值。 11.直流电动机的调速方法有几种，各有何特点？ 答：直流电机调速方法有三种（以他励直流电动机为例）：（1）改变电枢端电压：转速特性为一组平行下移的直线，特点是空载转速随电枢电压的下降而减小。（2）在电枢回路中串电阻：转速特性为一组空载转速不变的直线，特点是所串电阻要消耗功率，电动机转速随所串电阻的增加而下降。（3）改变所串的励磁回路的电阻值：弱磁调速的特点是电动机转速只能上升而不能下降。 12.何为电枢反应？电枢反应的性质是由什么决定的?电枢反应对气隙磁场有什么影响？对电机运行有什么影响？ 答：电枢磁势的基波对励磁磁势的基波的影响称为电枢反应。电枢反应的性质取决于负载的性质和电机内部的参数。电枢反应使气隙磁场波形畸变，并呈去磁性。电枢反应对直流发电机影响其端电压，对直流电动机影响其电磁转矩和转速。 13.变压器并联运行的条件有哪些? 哪一个条件要求绝对严格？变压器为什么要并联运行? 答：（1）并联运行的条件是：各台变压器的额定电压与变比相等；各台变压器的连接组别必须相同；各台变压器的短路阻抗的百分数要相等。（2）其中连接组别相同这一条必须严格遵守。（3）变压器并联运行时，可以根据负载的变化投入相应的容量和台数，提高变压器的运行效率。如果某台变压器发生故障需要检修时，可以把它从电网中切除，其它变压器继续运行，保证电网的正常供电。并联运行还可以减少备用容量。 14.直流电动机为什么不能直接起动？如果直接起动会引起什么样的后果？ 答：起动瞬间转速n=0，反电动势E a=C eΦn=0，最初起动电流 () N N a a I U E R =-。若直接起动，由于R a 很小，当直接起动时，起动电流可能增大到额定电流的十多倍使换向恶化，严重时产生
电机与拖动基础试题及答案
第二部分??直流电动机的电力拖动 一、填空题： 1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。 （U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem 2、直流电动机的起动方法有____ ___。（降压起动、电枢回路串电阻起动） 3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。 （2） 4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速） 5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。（降压或电枢回路串电阻；弱磁） 1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（??）（F ） 2、直流电动机串多级电阻起动。在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。（??） （T ） 3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（??） （T ） 4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（??） （F ） 5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（??） （T ） 三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2） （1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。 2、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3） （1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。 3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2）（1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。 4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2）（1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。 5、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I 1和I 2，那么：（2）（1）I 1I 2。 四、简答题： 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？（电动机的机械特性与负 载的转矩特性必须有交点，且在交点处，满足em L dT dT dn dn ） 2、何谓电动机的充分利用？(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 一台他励直流电动机数据为：P N =，U N =110V ，I N =，n N =1500r/min ，电枢回路电阻R a =Ω，求：（1）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，电枢电流I a =60A 时转速是多少？（2） U=U N 条件下，主磁通减少15%，负载转矩为T N 不变时，电动机电枢电流与转速是多少？（3）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，负载转矩为，转速为（—800）r/min ，电枢回路应串入多大电阻？
电机与拖动基础试题库及答案
《电机及其应用》自测题 一、填空题 1、变压器的作用是将某一等级的交流( )变换成另一等级的交流( )。 2、变压器一次电势和二次电势之比等于( )和( )之比。 3、电力变压器中的变压器油主要起( )、( )和( )作用。 4、电力变压器的分接开关是用来改变变压器电压( )的装置，以便达到调节副边( )的目的。 5、变压器的额定电压和额定电流均指变压器的( )电压和( )电流。 6、变压器空载时的损耗主要是由于( )的磁化所引起的( )和( )损耗。 7、在测试变压器参数时，须做空载试验和短路试验。为了便于试验和安全，变压器的空载试验一般在( )加压；短路试验一般在
( )加压。 8、变压器铁芯饱和程度愈高，其励磁电抗Xm就愈( )。 9、若将变压器低压侧参数折算到高压侧时，其电势(或电压)应( )、电流应( )、电阻(或电抗)应( )。10、三相组式变压器各相磁路( )，三相芯式变压器各相磁路( )。 11、三相变压器组不能采用( )连接方法，而三相芯式变压器可以采用。 12、变压器并联运行的条件是( )、( )、( )。 13、当三相变压器接成星形(Y)时，其线电压是相电压的( )倍，线电流与相电流( )。 14、当三相变压器接成三角形(D)时，其线电压与相电压( )，线电流是相电流的( )倍。 15、变压器在运行时，当( )和( )损耗相等时，效率最高。 16、有两台变压器，额定电压分别为10kV／和／，两台变压器的变比差值△K为( )，若其它条件满足并联运行，根据计算结果，
这两台变压器( )并联运行。 17、三绕组变压器的额定容量是指( )。 18、自耦变压器与同容量的两绕组变压器比较，它的空载电流( )。 19、自耦变压器适用于一、二次侧( )相差不大的场合，一般在设计时，变比Ka( )。 20、电焊变压器实际上是一台( )的降压变压器，它的外特性( )，短路电流( )。 21、整流变压器的容量一般取一、二次绕组容量的( )，又称为( )。 22、单相绕组的感应电势与( )、( )和( )成正比。 23、线圈的短距系数表示了短距线圈比整距线圈产生的电势( )的程度。 24、线圈的分布系数表示线圈分布放置后，其合成电势比线圈集中放置时电势( )的程度。 25、主极磁场非正弦分布引起的( )，对相电势的大小影响( )，主要影响了电势的( )。
电机与拖动试题参考答案
学年度第一学期 自动化系《电机与电力拖动基础》期末考试试卷（） 年级专业自动化班级学号姓名 注：1、共120分钟，总分100分 2、此试卷适用自动化专业本科 一、选择题（每小题2分，共20分） 1．他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3） （1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。 2．直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2） （1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。 3．他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（2） （1）I1
①电源电压；②气隙大小；③定、转子铁心材质；④定子绕组的漏阻抗。 7．三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会：② ①升高；②下降一直到停转；③②下降至零后再反向旋转；④下降到某一稳定转速。 8．三相异步电动机能画出像变压器那样的等效电路是由于：② ①它们的定子或原边电流都滞后于电源电压；②气隙磁场在定、转子或主磁通在原、副边都感应电动势；③它们都有主磁通和漏磁通；④它们都由电网取得励磁电流。 9．三相异步电动机的与固有机械特性相比，人为机械特性上的最大电磁转矩减小，临界转差率没变，则该人为机械特性是异步电动机的：（3） （1）定子串接电阻的人为机械特性；（2）转子串接电阻的人为机械特性；（3）降低电压的人为机械特性。 10．一台三相异步电动机拖动额定转矩负载运行时，若电源电压下降10%，这时电动机的电磁转矩：（1） （1）T em =T N ;(2) T em =0.81 T N ;(3) T em =0.9T N 。 二、填空题：（共20分） 1、（4分）他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。 （U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem ） 2、（2分）三相变压器的联结组别不仅与绕组的_______和_______有关，而且还与三相绕组的_______有关。 （绕向；首末端标记；联结方式） 3.当s 在_______范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_______；在_______范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为_______。（0～１；反电动势；－∞～０；制动转矩） 4.三相异步电动机根据转子结构不同可分为___ ____和__ _____两类。（笼型异步电动机和绕线型异步电动机） 5.一台6极三相异步电动机接于50H Z 的三相对称电源；其s=0.05，则此时转子转速为_______r/min ，定子旋转磁势相对于转子的转速为_______r/min 。（950；50） 6. 对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩_______，最大转矩_______。（增大；不变） 7. 三相异步电动机的过载能力是指______。 (N m T T /) 8. 拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其转差率s 在_______范围内时，电动机都能稳定运行。 (m s 0) 9. 三相异步电动机拖动恒转矩负载进行变频调速时，为了保证过载能力和主磁通不变，则U 1应随f 1按_______规律调节。 (正比)
电机与拖动基础》第三版(林瑞光)课后习题答案
1-1.在直流电动机的电枢绕组中为什么也有感应电动势其方向与电流方向有什么关系在直流发电机空载即电枢电流为零时，是否电磁转矩为什么 答：不管有没有外部电源，只要是电枢绕组磁通发生变化，均会产生感应电动势。虽然直流电动机通入直流电以后才会旋转，但是在旋转过程中电枢绕组同样会切割定子磁场磁力线，符合电磁感应原理（楞次定律/右手定则）就会在电枢中感应出电动势。就是这个电势抵消部分外加电源电压，抑制了直流电动机电流，它与电流方向相反。如果没有这个感应电动势，电动机电流就=直流电源电电压/电枢绕组的直流电阻，这时候电枢绕组只是相当于一个发热的电阻丝。直流发电机空载时没有电流，则电磁转矩为零。因为f=Bli i=0 则f=0,电动机和发电机只是工作状态不同。 1-2.直流电机机座中的磁通是恒定不变还是大小正负交变还是旋转的而电枢铁芯中的磁通又是什么性质 答：机座（定子磁极）中的磁通是大小方向保持不变的。电枢铁芯中的磁通在空间上是不变的，相对转子是旋转的，也可以理解为正负交变的，不同电机不同。 1-3. 直流电机的电枢铁芯为什么必须采用硅钢片迭成而机座和主磁极可以采用整块的铁为什么有的主磁极也采用薄钢板迭成 答：电枢铁芯旋转，电枢铁芯内的磁场是交变的，为了减小铁耗，故要用硅钢片迭成。机座和主极中的磁场是恒定的，故可采用整块的铁。 但是，由于电枢齿槽的影响，电枢旋转时主磁极极靴表面磁场发生脉动，引起附加损耗，为了降低表面损耗，主磁极有时采用薄钢板迭成 1-4. 直流电机各个主磁极的励磁线圈为什么都互相串联成一条支路而不采用并联的方式答：这是电机制造工艺方便考虑，励磁线圈串联接法，绕组是头尾相接，这样只需要用一根线连接，电机内部空间有限，对大电机及多极电机更显优点，因为这种电机励磁线圈导线都较粗一般都是用矩形线。小容量电机励磁线圈串联并联就无所谓了。 1-5. 什么是电机的可逆原理接在直流电源上运行的直流电机，如何判别它是运行在发电状态还是运行在电动状态 答：从原理上讲,一台直流电机既可作为电动机,把电能转换为机械能,也可作为发电机,把机械能转换为电能，这就是其可逆性。 当Ea>U，T与转速n反向，发电机。当Ea （一）填空题： 1. 当s在0～1范围内，三相异步电动机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为驱动转矩，电动势的性质为反电动势；在 -∞～0范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动转矩，电动势的性质为电源电动势。 2. 三相异步电动机根据转子结构不同可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两类。 3. 一台六极三相异步电动机接于50H z的三相对称电源，其s=，则此时转子 转速为950r/min，定子旋转磁动势相对于转子的转速为50r/min，定子旋转磁动势相对于转子旋转磁动势的转速为0r/min。 4. 一个三相对称交流绕组，2p=2，通入f=50H z的对称交流电流，其合成磁动 势为圆形旋转磁动势，该磁动势的转速为3000r/min。 5. 一个脉动磁动势可以分解为两个幅值和转速相同而转向相反的旋转磁动势。 6. 为消除交流绕组的五次谐波电动势，若用短距绕组，其节距y应选为4/5τ，此时基波短距系数为。 7. 三相异步电动机等效电路中的附加电阻为是模 拟总机械功率的等值电阻。 8. 三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在 （二）判断题： 1. 不管异步电动机转子是旋转还是静止，定子旋转磁动势和转子旋转磁动势之间都是相对静止的。（√） 2. 三相异步电动机转子不动时，经由空气隙传递到转子侧的电磁功率全部转化为转子铜损耗。（√） 3. 改变电流相序，可以改变三相旋转磁动势的转向。（√） 4. 通常，三相笼型异步电动机定子绕组和转子绕组的相数不相等，而三相绕线转子异步电动机的定、转子相数则相等。（√） 5. 三相异步电动机转子不动时，转子绕组电流的频率与定 子电流的频率相同。（√） （三）选择题： 1. 若在三相对称绕组中通入i u=I m sinωt，i v=I m sin(ωt+120o)， i w=I m sin(ωt-120o)的三相电流，当ωt=210o时，其三相基波合成磁动势的幅值位于： （③） ① u相绕组轴线上；② v相绕组轴线上； ③ w相绕组轴线上；④在三相绕组轴线之外的某一位置。 2. 三相异步电动机的空载电流比同容量变压器大的原因是：（③） ①异步电动机是旋转的；②异步电动机的损耗大； ③异步电动机有气隙；④异步电动机有漏抗。 3. 三相异步电动机空载时气隙磁通的大小主要取决于：（①） 《电机与拖动》参考答案 2-1 （1） 切削功率: W FV P s m d n V r j j j n n L f f 38009.1*2000/9.1215.0*6067.241*22*602min /67.2412*5.1*21450321========= ππ （2） 电动机输出功率：W P P L 6.52129 .0*9.0*9.038003212===ηηη （3） 系统总飞轮转矩： 22222222 322212 22212212 22.55.425.03.05.05.32*5.1*295.1*27.2225.3m N j j j GD j j GD j GD GD GD d c b a =+++=+++=+++= （4） 电动机电磁转矩： M N j j j FD T T L .29.349 .0*9.0*9.0*2*5.1*22/15.0*20002/3213213212====ηηηηηη （5） 不切削时的电动机电磁转矩： 忽略损耗时的电动机电磁转矩 M N j j j FD T .252 *5.1*22/15.0*20002/'3212=== 传动机构阻转矩：M N T T T .29.92529.34'220=-=-= 加速时电动机转矩：M N dt dn GD T T .19800*375 55.429.937520=+=+= 2-2 （a ） 减速dt dn GD T T L 3752=- （b ） 减速dt dn GD T T L 3752=-- （c ） 加速dt dn GD T T L 3752=+ （d ） 减速dt dn GD T T L 3752=-- 第二部分 直流电动机的电力拖动 一、填空题： 1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。 （U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem 2、直流电动机的起动方法有____ ___。（降压起动、电枢回路串电阻起动） 3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。 （2） 4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。（理想空载转速） 5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。（降压或电枢回路串电阻；弱磁） 1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。（ ）（F ） 2、直流电动机串多级电阻起动。在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。（ ） （T ） 3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（ ） （T ） 4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（ ） （F ） 5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（ ） （T ） 三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2） （1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。 2、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3） （1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。 3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2）（1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。 4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2）（1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。 5、他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I 1和I 2，那么：（2）（1）I 1I 2。 四、简答题： 1、电力拖动系统稳定运行的条件是什么？（电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点，且在交点处，满足em L dT dT dn dn <） 2、何谓电动机的充分利用？(所谓电动机的充分利用是指电动机无论在额定转速下运行,还是调速过程中处于不同转速下运行,其电枢电流都等于额定值。) 一台他励直流电动机数据为：P N =7.5kW ，U N =110V ，I N =79.84A ，n N =1500r/min ，电枢回路电阻R a =0.1014Ω，求：（1）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，电枢电流I a =60A 时转速是多少？（2） U=U N 条件下，主磁通减少15%，负载转矩为T N 不变时，电动机电枢电流与转速是多少？（3）U=U N ，Φ=ΦN 条件下，负载转矩为0.8T N ，转速为（—800）r/min ，电枢回路应串入多大电阻？ 解：（1）0.068N a N e N N U R I C n -Φ== （2）N T 不变时，em T 不变，即T N N T a C I C I Φ=Φ （3）不计空载转矩时，em L T T =，故： 解得： 2.69B R =Ω 第五部分 异步电动机 一、填空题： 1、当s 在_______范围内，三相异步电机运行于电动机状态，此时电磁转矩性质为_______；在_______范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为_______。（0～１；反电动势；－∞～０；制动转矩） ————————————————————————————— 1-13 已知直流电机的极对数p=2，槽数z=22，元件数及换向片数s=k=22，试画出单迭绕组 展开图、磁极和电刷位置，并画出并联支路图。 答： 此电机绕组是单迭所以1k y y == 不是整距绕组，采用省铜且有利于换向的短距绕组 1225222z y p εε= ±=-=? 根据参数画出展开图，并作出并联支路图如下 1-19 某四极直流电机，电枢槽数z=36，单迭绕组，每槽导体数为6，每极磁通2.2*10e-2Wb ， 电枢电流Ia=800A ，问此时电磁转矩为多少？如改为单波绕组，保持支路电流不变，其电磁转矩为多少？ 解： 电机内的总导体数N=6Z=36*6=216，单迭绕组时：a=p=2 []22216 2.210800605.0422 3.14162 M a a pN T C I I N m a π-?=Φ= Φ=???=??? 改为单波绕组时，1a '=，若要保持支路电流不变， []800 2221400222a a a I I a i a A a '''=?==??=? []22216 2.210400605.0422 3.14161M a a pN T C I I N m a π-?'''=Φ=Φ=???=?'?? 1-21 某他励直流电动机额定电压U N =220V ，额定电流I N =10A ，额定转速n N =1500r/min ， 电枢回路总电阻R a =0.5Ohm ，试求： (1) 额定负载时的电磁功率和电磁转矩； (2) 保持额定时励磁电流及总负载转矩不变而端电压降为190V ，则稳定后的电枢电流 与转速为多少？（电枢反应忽略不计）。 解： (1) ()()[]220100.5102150M N a a N N a N P P E I U I R I W ==?=-?=-??= []215060 13.68722 3.1416150060 N N N N N P P T N m n π?= ===?Ω?? (3) 励磁电流不变时磁通不变，总负载转矩也不变，所以[]10Z a N M T I I A C = ==Φ 不变， []190105 15001290.70/min 220105 a N N a N N aN N N a E U I R n n n r E U I R '-?-?=? =?=?=-?-? 1-22 某并励直流电动机额定电压U N =220V ，额定电流I N =75A ，额定转速n N =1000r/min ， 电枢回路总电阻R a =0.26Ohm ，额定时励磁回路总电阻R fn =91Ohm ，铁耗及附加损耗p Fe +p delta =600W ，机械损耗P Ohm =198W ，电枢反应去磁作用不。试求： (1) 额定运行时的电磁转矩T 与输出转矩T N ； (2) 理想空载转速； (3) 实际空载电流I 0及实际空载转速。 解： (1)[]0600198798Fe p p p p W Ω?=++=+= 第二章 直流电动机的电力拖动 2.1 答：由电动机作为原动机来拖动生产机械的系统为电力拖动系 统。一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源几部分组成。电力拖动系统到处可见，例如金属切削机床、桥式起动机、电气机车、通风机、洗衣机、电风扇等。 2.5 答：电动机的理想空载转速是指电枢电流I a =0时的转速， 即 。实际上若I a =0，电动机的电磁转矩T em =0，这 时电动机根本转不起来，因为即使电动机轴上不带任何负载,电机本身也存在一定的机械摩擦等阻力转矩（空载转矩）。要使电动机本身转动起来，必须提供一定的电枢电流I a0（称为空载电流），以产生一定的电磁转矩来克服这些机械摩擦等阻力转矩。由于电动机本身的空载摩擦阻力转矩很小，克服它所需要的电枢电流I a0及电磁转矩T 0很小，此所对应的转速略低于理想空载转速，这就是实际空载转速。实际空载转速为简单地说，I a =0是理想空载，对应的转速n 0称为理想空载转速；是I a = I a0实际空载，对应的转速n 0’的称为实 际空载转速，实际空载转速略低于理想空载转速。 Φ=N e N C U n 0T C C R C U I C R C U n N T e a N e N a N e a N e N 0 200ΦΦΦΦ-=-=' 2.7答：固有机械特性与额定负载转矩特性的交点为额定工作点，额 定工作点对应的转矩为额定转矩，对应的转速为额定转速。理想空载转速与额定转速之差称为额定转速降，即： 2.8 答：电力拖动系统稳定运行的条件有两个，一是电动机的机械 特性与负载的转矩特性必须有交点；二是在交点（T em =T L ）处， 满足 ，或者说，在交点以上（转速增加时）,T em 电机及拖动试题(一) 一、单项选择题 1、在直流电机的公式E a=C eΦn以及T e=C TΦI a中，Φ指的是( ) A、每极合成磁通量 B、所有磁极总磁通量 C、主磁通每极磁通量 D、每对极合成磁通量 2、造成他励直流电动机固有机械特性是一条略微下垂的直线原因是 （） A、负载转矩 B、电源电压 C、气隙磁通 D、电枢电阻降压 3、一台50Hz三相感应电动机的转速n=720r/min,则该电机的极数以及同步转速为（） A、4极，1500r/min B、6极，1000r/min C、8极，750r/min D、10极，600r/min 4、一台50Hz三相感应电动机的拖动额定恒转矩负载运行时，若电源电压下降10%，则此时电动机的电磁转矩T a为（） A、T aN B、0.81T aN C、0.9T aN D、＞T aN 5、在三相感应电动机等效电路中，其中附加电阻（1-s)/(sR2＇)上所消耗的电功率等于（） A、输出功率P2 B、输入功率P1 C、电磁功率P m D、总机械功率PΩ 6、一台绕线式感应电动机，在恒定负载下，以转差率s运行，当转子边串入电阻R=2R2＇（R已折算到定子边0,测得转差率将为（）A、等于原先的转差率s B 、三倍等于原先的转差率s C、两倍等于原先的转差率s D、无法确定 7、如果有一台三相感应电动机运行在转差率s=0.25的工况下，此时通过气隙传递的功率有（） A、25%的转子铜耗 B、75%是转子铜耗 C、75%是输出功率 D、全机械功率 8、三相感应电动机与电磁转矩的大小成正比的是（） A、电磁功率 B、输出功率 C、输入功率 D、全机械功率 9、电机气隙应取尽可能小的主要目的是（） A、减小附加损 B、提高功率因素 C、减小电机体积 D、提高运行可靠性 10、不能作为降低鼠笼型异步电动机堵转电流的方法是（） A、降低电源电压 B、定子边串接电抗 C、定子绕组接法 D、绝缘等级 11、绕线式异步电动机转子串电阻调速的机械特性所具有的特点是 （）A、串接电阻越大，堵转转矩越小B、最大转矩提高 C、转差率与转子总电阻成正比 D、串接电阻越大，堵转转矩越小 12、已知一台直流电动机的额定数据如下：额定功率P N=160KW，额定电压U N=220V，额定效率ηN=90%，额定转速ηN=1500r/min，则该电机的额定电流为（） A、0.539安 B、0.08安 C、727安 D、808安 13、一台他励直流电动机的额定功率P N=20KW，额定电压U N=220v, 1.他励直流电动机的固有机械特性是指在U=UN、Φ= ΦN，电枢回路不串电阻的条件下，n 和Tem的关系。 2. 直流电动机的起动方法有降压起动、电枢回路串电阻起动。 3. 如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是能耗制动瞬间电枢电流的2倍。 4. 当电动机的转速超过理想空载转速时，出现回馈制动。 5. 拖动恒转矩负载进行调速时，应采用降压或电枢回路串电阻调速方法，而拖动恒功率负载时应采用弱磁调速方法。 （二）判断题： 1. 直流电动机的人为特性都比固有特性软。（×） 2. 直流电动机串多级电阻起动，在起动过程中，每切除一级起动电阻时，电枢电流都将突变。（√） 3. 提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。（√） 4. 他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。（×） 5. 他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。（√）（三）选择题： 1. 电力拖动系统运行方程工中的GD2反映了：（②） ①旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意义； ②系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量； ③系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。 1.他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化， 那么这条人为特性一定是:（③） ①串电阻的人为特性；②降压的人为特性； ③弱磁的人为特性。 3. 直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（②） ①为了使起动过程平稳；②为了减小起动电流； ③为了减小起动转矩。 4当电动机的电枢回路铜耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于（②） ①能耗制动状态；②反接制动状态；③回馈制动状态。 5. 他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么：（②） ① I1 第一章 1 . 1 一台直流电动机的数据为:额定功率N P =25 kW ,额定电压N U =220 V ,额定转速 N n =1 500 r /min,额定效率N η =86 .2 %。试求: ( 1 )额定电流N I ; ( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。 解：（1）直流电动机的:额定功率 N N N N I U P η= A U P I N N N N 83.131862 .022010253 =??== η （2） KW P P N N N 29862 .025 1== =η 1 . 2 一台直流发电机的数据为:额定功率N P =12 kW ,额定电压N U =230 V ,额定转速 N n =1 450 r /min,额定效率N η=83 .5 %。试求: ( 1 )额定电流N I ; ( 2 )额定负载时的输入功率N P 1 。 解：（1）直流发电机的:额定功率 N N N I U P = A U P I N N N 17.52230 10123=?== （2）KW P P N N N 37.14835 .012 1== =η 1 . 3 一台直流电机,已知极对数p= 2 ,槽数Z 和换向片数K 均等于22 ,采用单叠绕组。 ( 1 )计算绕组各节距; ( 2 )求并联支路数。 解：（1）第一节距 54 2 42221=-=±= εp Z y ,为短距绕组。 单叠绕组的合成节距及换向器节距均为1,即1==K y y 第二节距41512=-=-=y y y (2) 并联支路数等于磁极数,为4。 1 . 4 一台直流电机的数据为:极数 2 p=4 ,元件数S=120 ,每个元件的电阻为0 . 2 Ω。当转速为1 000 r /min 时,每个元件的平均感应电动势为10 V ,问当电枢绕组为单叠或单波绕组时,电刷间的电动势和电阻各为多少? 解：当电枢绕组为单叠绕组时, 绕组并联支路数等于磁极数,为4,每一条支路串联的元件数为30, 换向器上放置4个电刷,假设一个电刷短路一个元件, 每一条支路有一个元件被短路,则电刷间的电动势为 a E =29?10=290V ; 每一条支路的电阻为 Ω=?=8.52.029R ,4条并联支路的电阻,即电刷间的电阻为 Ω=== 45.14 8 .54R R a 当电枢绕组为单波绕组时, 绕组并联支路数为2,每一条支路串联的元件数为60, 换向 器上可以放置4个电刷,至少短路4个元件,则电刷间的电动势为 V E a 5801058=?= 每一条支路的电阻为 Ω=?=6.112.058R 电刷间的电阻为 Ω===8.52 6.112R R a 1 . 5 已知一台直流电机的极对数p= 2 ,元件数S= Z = K=21 ,元件的匝数c N =10 ,单波绕组,试求当每极磁通Φ=1 . 42 × 2 10-Wb,转速n =1 000 r /min 时的电枢电动势为多少? 解：单波绕组并联支路对数a=1, 电枢总导体数420102122=??==C SN N 电枢电动势 V n a pN E a 8.198********.11 604202602=?????=Φ=- 1 . 6 一台直流电机,极数 2 p=6 ,电枢绕组总的导体数N=400 ,电枢电流a I =10 A ,气隙每极磁通Φ=0 . 21 Wb 。试求采用单叠绕组时电机的电磁转矩为多大?如把绕组改为单波绕组, 《电机与拖动基础》试题库及答案 第一部分直流电机 一、填空题： 1、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻) 2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。（E a〈U；E a〉U） 3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______绕组。（叠绕组；波绕组；叠） 4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。（相反；相同） 5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。（2p；2） 6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。（每极气隙磁通量；电枢电流） 7、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用） 二、判断题 1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。（）（F） 2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。（）（T） 3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。（F） 4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。（）（F） 三、选择题 1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。（1） （1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组 2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）（3） （1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。 3、如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（）。（2） （1）20%；（2）大于20%；（3）小于20%。 四、简答题 1、直流发电机的励磁方式有哪几种？ （他励；自励（包括并励，串励和复励）） 2、如何确定换向极的极性，换向极绕组为什么要与电枢绕组相串联？ （使换向极产生的磁通与电枢反应磁通方向相反。对于直流发电机而言，换向极性和电枢要进入的主磁极性相同；而对于直流电动机，则换向极极性和电枢要进入的主磁极极性相反。 电机与拖动公式集 第二章 折算后二次绕组电流、电压、电动势 22'I I k = 22'U kU = 22'E kE = 折算后二次绕组 2 2 000X Z R = - 222'X k X = 2'L L Z k Z = 低压空载试验 励磁阻抗模100 U Z I = 励磁电阻 002 P R I = 励磁电抗2 2 00 0X Z R = - 高压短路试验 cu S P P = 227575 75 S s s Z R X = + 2 1 s s P R I = 2 2 s s s X Z R =- 铜线绕组75234.575234.5s s R R θθ +=+ 铝线绕组7522875228s s R R θθ +=+ 227575 75 S s s Z R X = + 电压调整率1221(cos sin ) *100%N R s s N I V R X U ??=+ 效率2 2 20N N S s s P P βληβλβ= ++ 产生最大效率的条件：2 0S p P β=即Fe C u P P = 产生最大效率时的负载系数0m ax s p p β= 理想运行条件 （1）两台变压器的功率比 11::: I II LI LII SI SII S S I I Z Z == (2) ::I II N I N II S S S S = ::LI LII N I N II I I I I = (3)总负载和总负载功率 L L I L I I I I == I I I S S S =+ 第三章 同步转速：1060f n p = 转差率：00 n n s n -= 电磁转矩的大小：22cos T m T C I ?=Φ 槽距角：.360p z α= 极距：2z p τ= 每极每相槽数：2z q pm = 额定功率因素：3N N N N P U I λ= 定子电路的电动势平衡方程式 11111()U E R jX I E Z I ? ? ? ? ? =-++=-+ 每相绕组中的感应电动势E1在数值上为 11114.44w m E k N f =Φ 忽略R1和X1，1 111 4.44m w U k N f Φ= 22s N E s E = 21N f s f =电机与拖动第五章自测题答案
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