第一篇：电机拖动实验指导书
电机学实验指导书 华南农业大学工程学院 自动化系
2005.3 1 实验的基本要求
电机实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据 实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需 数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中 精力，及时认真做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。
一、实验前的准备
实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与 步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的 编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。
实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作 实验。
认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验 设备都是很重要的。
二、实验的进行
1、建立小组，合理分工
每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3 人组成，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据 准确可靠。
2、选择组件和仪表
实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程，然后依次排列组 件和仪表便于测取数据。
3、按图接线
根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先 接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。
4、起动电机，观察仪表
在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一定规范起动电机，观
察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常，即可正式开始实验。
5、测取数据
预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步 骤逐次测取数据。
6、认真负责，实验有始有终
实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可后，才允许拆线并把实验所用 的组件、导线及仪器等物品整理好。2
三、实验报告
实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析研究或分析讨 论后写出的心得体会。
实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。实验报告包括以下内容：
1)实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。
2)列出实验中所用组件的名称及编号，电机铭牌数据(PN、UN、IN、nN）等。3)列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程，电阻器阻值，电源 端编号等。
4)数据的整理和计算
5)按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm，曲线要用曲 线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。
6)根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合，可对某些问题 提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上，保持整洁。7)每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。实验安全操作规程
为了按时完成电机实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安 全操作规程：
1)实验时，人体不可接触带电线路。
2)接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。
3)学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其他同学
引起注意后方可接通电源。实验中如发生事故，应立即切断电源，经查清问题和妥善处理 故障后，才能继续进行实验。
4)电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路 回路存在，以免损坏仪表或电源。
5)总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指导人员来控制，其他人只能由指 导人员允许后方可操作，不得自行合闸。3 目 录
实验一 三相变压器………………………………………………………………4 实验二 三相变压器的联接组和不对称短路……………………………………11 实验三 单相变压器的并联运行…………………………………………………21 实验四 直流电机认识实验… … … … … … … … … … … … … … … … … 24 实验五 直流并励电动机… … … … … … … … … … … … … … … … … … 28 实验六 直流串励电动机… … … … … … … … … … … … … … … … … … 32 实验七 三相鼠笼异步电动机的工作特性………………………………………36 实验八 单相电容起动异步电动机………………………………………………45 实验九 直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性………………………48 实验十 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性………………………52 实验十一 三相异步电动机的正反转控制线路…………………………………57 实验十二 顺序控制线路…………………………………………………………60 实验十三 三相鼠笼式异步电动机的降压起动控制线路………………………63 实验十四 设计性实验……………………………………………………………67 实验十五 综合性实验……………………………………………………………67 4 实验一 三相变压器
一、实验目的
1、通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。
2、通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。
二、预习要点
1、如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。
2、三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？
3、如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。
4、变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？一般电源应加在哪一方比较合适？
三、实验项目
1、测定变比
2、空载实验
测取空载特性U0L=f(I0L)，P0=f(U0L), cosφ0=f(U0L)。
3、短路实验
测取短路特性UKL=f(IKL)，PK=f(IKL)，cosφK=f(IKL)。
4、纯电阻负载实验
保持U1=UN，cosφ2=1 的条件下，测取U2=f(I2)。
四、实验方法
1、实验设备
序号 型 号 名 称数 量 1 D33 交流电压表 1件 2 D32 交流电流表 1件 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1件 4 DJ12 三相心式变压器 1件 D42 三相可调电阻器 1件 6 D51 波形测试及开关板 1件
2、屏上排列顺序
D33、D32、D34－
3、DJ12、D42、D51
3、测定变比
图 1-1 三相变压器变比实验接线图 D D 0 1三相调压交流电源U V W a b c x y z X Y Z A B C U 1 V V U 2 5 实验线路如图1-1 所示，被测变压器选用DJ12 三相三线圈心式变压器，额定容量 PN=152/152/152W，UN=220/63.6/55V，IN=0.4/1.38/1.6A，Y/△/Y 接法。实验时只用高、低压两组线圈,低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零的位 置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源接通后，调节外施电压U=0.5UN＝ 27.5V 测取高、低线圈的线电压UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca，记录于表1-1 中。表1-1 高压绕组线电压(V)低压绕组线电压(V)变比(K)UAB Uab KAB UBC Ubc KBC UCA uca KCA 计算：变比 K：平均变比：
4、空载实验
图 1-2 三相变压器空载实验接线图
1)将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关”按钮, 在断电的条件下，按图1-2 接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。
2)按下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器的空载电压U0L=1.2UN。3)逐次降低电源电压，在(1.2～0.2)UN 范围内，测取变压器三相线电压、线电流和功 率。
4)测取数据时，其中U0=UN 的点必测,且在其附近多测几组。共取数据8-9 组记录于 表1-2 中。ca CA CA bc BC BC U U K U U = K = = ab AB AB U U K()3 1 AB BC CA K = K + K + K D D 0 1三相调压交流电源 U V W a b c x y z X Y Z A B C V 2 V 1 V 3 W 2 W 1 A 2 A 1 A 3 * * * * 6
5、短路实验
1)将三相交流电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图 1-3 接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
2)按下“开”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流 IKL=1.1IN。
表1-2 实 验 数 据计 算 数 据 U0L(V)I0L(A)P0(W)序 号
Uab Ubc Uca Ia0 Ib0 Ic0 P01 P02 U0L(V)I0L(A)P0(W)cosΦ0
图 1-3 三相变压器短路实验接线图 3)逐次降低电源电压，在1.1～0.2IN 的范围内，测取变压器的三相输入电压、电流及 功率。U V W A B C X Y Z x y z a c V2 V1 V3 W2 W1 A2 A1 A3 * * * * 7 4)测取数据时，其中IKL=IN 点必测，共取数据5-6 组。记录于表1-3 中。实验时记下 周围环境温度(℃)，作为线圈的实际温度。
6、纯电阻负载实验
1)将电源电压调至零值，按下“关”按钮，按图1-4 接线。变压器低压线圈接电源, 高压线圈经开关S 接负载电阻RL，RL 选用D42 的1800Ω变阻器共三只，开关S 选用D51 挂件。将负载电阻RL 阻值调至最大，打开开关S。
2)按下“开”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输入电压U1=UN。
3)在保持U1=U1N 的条件下，合上开关S，逐次增加负载电流，从空载到额定负载范 围内，测取三相变压器输出线电压和相电流。
4)测取数据时，其中I2=0 和I2=IN 两点必测。共取数据7-8 组记录于表1-4 中。表1-3 室温 ℃ 实验 数 据 计 算 数 据 UKL(V)IKL(A)PK(W)序 号
UAB UBC UCA IAK IBK ICK PK1 PK2 UKL(V)IKL(A)PK(W)cosΦK
图 1-4 三相变压器负载实验接线图 U V W a b c x y z X Y Z A B C U 1 V V U 2 A 1 A 2 A 3 S R L 8 OL OL a b c L ab bc ca L U I P P P P I I I I U U U U 3 cos 3 3 0 0 0 01 02 0 0 = = + + + = + + = φ
表1-4 U1=U1N= V； cosφ2=1 序 U2（V）I2（A）
号UAB UBC UCA U2 IA IB IC I2
五、注意事项
在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路实验时操 作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。
六、实验报告
1、计算变压器的变比
根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比。
2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数
(1)绘出空载特性曲线U0L =f(I0L)，P0=f(U0L)，cosφ0=f(U0L)表 1-1 中
(2)计算激磁参数
从空载特性曲线查出对应于U0L=UN 时的I0L 和P0 值，并由下式求取激磁参数。ca CA CA bc BC BC ab AB AB U U K U U K U K = U
=
= , , 9 2 ' 2 ' 2 ' K X X K r r K Z Z K K K K K K = = = 0 0 2 0 0 0 0 2 2 3 3 m L m L m m m r P I U U Z I I X Z r ϕ ϕ ϕ = = = = −
式中 0 0L 0 0 , I I 3 = = ϕ ϕ
L U U，P0 ——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率（注： Y 接法，以后计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相电流）。
3、绘出短路特性曲线和计算短路参数
(1)绘出短路特性曲线 UKL=f(IKL)，PK=f(IKL)，cosφK=f(IKL)式中
(2)计算短路参数
从短路特性曲线查出对应于IKL=IN 时的UKL 和PK 值，并由下式算出实验环境温度θ ℃时的短路参数
式中 , PK——短路时的相电压、相电流、三相短路 功率。
折算到低压方
换算到基准工作温度下的短路参数ｒK75℃和ZK75℃，计算短路电压百分数 1 2 3 3 cos 3 AB BC CA AK BK CK KL KL K K K K K KL KL U U U U I I I I P P P P U I φ
+ + + + = = = + = ； ； ' '2 '2 ' 2 ' 3 3 K K K KL KL K K K K K K X Z r I U I U Z I r P = − = = = ϕ ϕ ϕ , I I I 3 K KL N = = = ϕ ϕ KL K U U 10 KN N K C P I r ° = 75 3 2ϕ)100% cos 1(*2 2 0 2 * 2 2 0 2 × + + + = − ∗ N KN KN I P P I P P I P ϕ η 75 2 2 75 75 234.5 75 K C K 234.5 K C K C K r r Z r X θ θ ° ° ° + = + = + 75 75 100% 100% 100% N K C K N N K C Kr N N K KX N I Z u U u I r U u I X U ϕ ϕ ϕ ϕ ° ° = ×
= × = ×
计算 IK=IN 时的短路损耗
4、根据空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器的“T”型等效电路。
5、变压器的电压变化率
(1)根据实验数据绘出cosφ2=1 时的特性曲线U2=f(I2)，由特性曲线计算出I2=I2N 时的 电压变化率 20 2 20 u U U 100% U − Δ = ×
(2)根据实验求出的参数，算出I2=IN，cosφ2=1 时的电压变化率 2(cos sin)Kr KX Δu = β u ϕ + u ϕ
6、绘出被试变压器的效率特性曲线
(1)用间接法算出在cosφ2=0.8 时，不同负载电流时变压器效率，记录于表1-5 中。表1-5 cosφ2=0.8 P0= W PKN= W I2* P2(W)η 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 11 KN m P β = P0
式中 I*2PNcosφ2=P2 PN 为变压器的额定容量
PKN 为变压器IKL=IN 时的短路损耗 P0 为变压器的U0L=UN 时的空载损耗
(2)计算被测变压器η=ηmax 时的负载系数βm。实验二 三相变压器的联接组和不对称短路
一、实验目的
1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。
2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。
3、研究三相变压器不对称短路。
二、预习要点
1、联接组的定义。为什么要研究联接组。国家规定的标准联接组有哪几种。
2、如何把Y/Y-12 联接组改成Y/Y-6 联接组以及把Y/Δ-11 改为Y/Δ-5 联接组。
3、在不对称短路情况下，哪种联接的三相变压器电压中点偏移较大。
三、实验项目
1、测定极性
2、连接并判定以下联接组(1)Y/Y-12(2)Y/Y-6(3)Y/Δ-11(4)Y/Δ-5
3、不对称短路
(1)Y/Y0-12 单相短路(2)Y/Y-12 两相短路
4、测定Y/Y0 连接的变压器的零序阻抗。
四、实验方法
1、实验设备 12 序号 型号 名 称 数 量 1 D33 交流电压表 1 件 D32 交流电流表 1 件 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1 件 4 DJ11 三相组式变压器 1 件 5 DJ12 三相心式变压器 1 件 6 D51 波形测试，开关板 1 件 7 单踪示波器（另配）1 台
2、屏上排列顺序
D33、D32、D34-
3、DJ12、DJ11、D51
3、测定极性
(1)测定相间极性
被测变压器选用三相心式变压器DJ12，用其中高压和低压两组绕组，额定容量
PN=152/152W，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y 接法。测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z 标记。低压绕组标记用a、b、c、x、y、z。1)按图2-1 接线。A、X 接电源的U、V 两端子，Y、Z 短接。2)接通交流电源，在绕组A、X 间施加约50%UN 的电压。
3)用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，若UBC=│UBY-UCZ│，则首末端标记正确； 若UBC=│UBY+UCZ│，则标记不对。须将B、C 两相任一相绕组的首末端标记对调。4)用同样方法，将B、C 两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。2-1 测定相间极性接线图
(2)测定原、副方极性
1)暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图2-2 接线，原、副 方中点用导线相连。
2)高压三相绕组施加约50%的额定电压，用电压表测量电压UAX、UBY、UCZ、Uax、U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1三相调压交流电源 13 图 2-2 测定原、副方极性接线图
Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=UAx-Uax，则A 相高、低压绕组同相，并且首端A 与a 端点为同极性。若UAa=UAX+Uax，则A 与a 端点为异极性。3)用同样的方法判别出B、b、C、c 两相原、副方的极性。4)高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。
4、检验联接组
(1)Y/Y-12 图 2-3 Y/Y-12 联接组(α)接线图(ｂ)电势相量图
按图 2-3 接线。A、a 两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc 及UBc，将数据记录于表2-1 中。表2-1 实验 数 据 计 算 数 据 UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1三相调压交流电源 X Y Z A B c C b E a b E A B U V W A B C X Y Z x y z a b c D D 0 1 三相调压交流电源(b)ab L U U K AB = 14 ab AB L Bc ab L L Bb Cc L ab U K U U U K K U U K U = = − + = = − 1(1)2(1)(1)= 2 + + = = + Bc ab L L Bb Cc L ab U U K K U U K U 根据Y/Y-12 联接组的电势相量图可知： 为线电压之比
若用两式计算出的电压UBb，UCc，UBc 的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正
确，属Y/Y-12 联接组。(2)Y/Y-6 图 2-4 Y/Y-6 联接组
(α)接线图(ｂ)电势相量图 将Y/Y-12 联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a 两点用导线相联，如图2-4 所示。按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc 及UBc，将数据记录于表 2-2 中。根据 Y/Y-6 联接组的电势相量图可得 表 2-2 实验 数 据 计 算 数 据 UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc
(V)若由上两式计算出电压UBb、UCc、UBc 的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于Y/Y-6 ab L U U K AB = X Y Z B C b E a b E A B U V W A B C X Y Z x y a c D D 0 1三相调压交流电源 * * * * a c A z *(a)(b)15 联接组。
(3)Y/△-11 按图 2-5 接线。A、a 两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取UAB、Uab、UBb、UCc 及UBc，将数据记录于表2-3 中 图 2-5 Y/Δ-11 联接组(α)接线图(ｂ)电势相量图 表 2-3 实验 数 据 计 算 数 据 UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)根据Y/Δ-11 联接组的电势相量可得 若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc 的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属Y/Δ-11 联接组。
(4)Y/Δ-5 将Y/Δ-11 联接组的副方绕组首、末端的标记对调，如图2-6 所示。实验方法同前，测取UAB、Uab、UBb、UCc 和UBc，将数据记录于表2-4 中。根据Y/Δ-5 联接组的电势相量图可得
若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc 的数值与实测相同，则绕组联接正确，属于Y/ Δ-5 联接组。
5、不对称短路 ab L U U K AB = = = = 2 − 3 +1 Bb Cc Bc ab L L U U U U K K X Y Z B C b E a b U E A B V W A B C X Y Z a c D D 0 1三相调压交流电源 * * a A c * * * *(a)(b)= = = 2 + 3 +1 Bb Cc Bc ab L L U U U U K K 16 图 2-6 Y/Δ-5 联接组(α)接线图(ｂ)电势相量图 表 2-4 实验 数 据 计 算 数 据 UAB(V)Uab(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)UBb(V)UCc(V)UBc(V)(1)Y/Y0 连接单相短路 <1> 三相心式变压器
按图 2-7 接线。被试变压器选用三相心式变压器。将交流电压调到输出电压为零的位 置，接通电源，逐渐增加外施电压, 直至副方短路电流I2K≈I2N 为止，测取副方短路电流 I2K 和原方电流IA、IB、IC。将数据记录于表2-5 中。图2-7 Y/Y0 连接单相短路接线图 ab L U U K AB = U V W a b c X Y Z x y z A B C U 1 V V U 2 D D 0 1三相调压交流电源 A A A I2 K X Y Z B C b E A B U V W A B C X Y Z a c D D 0 1三相调压交流电源 * * * * a A c *(a)(b)* E a b 17 表2-5 I2K(A)IA(A)IB(A)IC(A)Ua(V)Ub(V)Uc(V)UA(V)UB(V)UC(V)UAB(V)UBC(V)UCA(V)<2> 三相组式变压器
被测变压器改为三相组式变压器，接通电源，逐渐施加外加电压直至UAB=UBC=UCA=220V，测取
副方短路电流和原方电流IA、IB、IC。将数据记录于表2-6 中。表 2-6 I2K(A)IA(A)IB(A)IC(A)Ua(V)Ub(V)Uc(V)UA(V)UB(V)UC(V)UAB(V)UBC(V)UCA(V)(2)Y/Y 联接两相短路 <1> 三相心式变压器
按图2-8 接线。将交流电源电压调至零位置。接通电源，逐渐增加外施
电压，直至I2K≈I2N 为止，测取变压器副方电流I2K 和原方电流IA、IB、IC 将数 据记录于表2-7 中。
图2-8 Y/Y 连接两相短路接线图 表 2-7 I2K(A)IA(A)IB(A)IC(A)Ua(V)Ub(V)Uc(V)UA(V)UB(V)UC(V)UAB(V)UBC(V)UCA(V)U V W a c X Y Z x y z A B C D D 0 1三相调压交流电源 A A A I2 K 18 <2> 三相组式变压器
被测变压器改为三相组式变压器，重复上述实验，测取数据记录于表2-8 中。表2-8 I2K(A)IA(A)IB(A)IC(A)Ua(V)Ub(V)Uc(V)UA(V)UB(V)UC(V)UAB(V)UBC(V)UCA(V)
6、测定变压器的零序阻抗(1)三相心式变压器
按图2-9 接线。三相心式变压器的高压绕组开路，三相低压绕组首末端串联后接到电
源。将电压调至零，接通交流电源，逐渐增加外施电压，在输入电流I0=0.25IN 和I0=0.5IN 的两种情况下，测取变压器的I0、U0 和P0，将数据记录于表2-9 中。图2-9 测零序阻抗接线图 表2-9 I0L(A)U0L(V)P0L(W)0.25IN= 0.5IN=(2)三相组式变压器
由于三相组式变压器的磁路彼此独立，因此可用三相组式变压器中任何一台单相变压
器做空载实验，求取的激磁阻抗即为三相组式变压器的零序阻抗。若前面单相变压器空载 实验已做过，该实验可略。
五、实验报告
1、计算出不同联接组的UBb、UCc、UBc 的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是 否正确。
2、计算零序阻抗 U V W a b c x y z V W D D 0 1三相调压交流电源 * * 19 Y/Y0 三相心式变压器的零序参数由下式求得：
式中： , P0——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率
分别计算 I0=0.25IN 和I0=0.5IN 时的Z0、r0、X0，取其平均值作为变压器的零序阻抗，电阻
和电抗，并按下式算出标么值：
式中 Nϕ I 和Nϕ U 为变压器低压绕组的额定相电流和额定相电压。
3、计算短路情况下的原方电流(1)Y/Y0 单相短路 副方电流, 0..2.= = = ⋅
I a I K I b I c 原方电流设略去激磁电流不计，则 式中K 为变压器的变比。将A I.、B I.、C I.计算值与实测值进行比较，分析产生误差的原因，并讨论Y/Y0 三相 组式变压器带单相负载的能力以及中点移动的原因。(2)Y/Y两相短路 副方电流, 0.2...I a = − I b = I K I C = 2 0 2 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 X Z r I P r I U I U Z L L = − = = = ϕ ϕ ϕ L L I I U U 0 0 0 0 , 3 = = ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ N N N N N N U I X X U I r r U I Z Z * 0 0 * 0 0 * 0 0 = = = K I I I K I I K B C K A 3 3 2 2...2..= = = − 20 原方电流, 0 2....= − = − = C K A B I K I I I 把实测值与用公式计算出的数值进行比较，并做简要分析。
4、分析不同连接法和不同铁心结构对三相变压器空载电流和电势波形的影响。
5、由实验数据算出Y/Y 和Y/Δ接法时的原方UAB/UAX 比值, 分析产生差别的原因。
六、附录
变压器联接组校核公式
（设 ab AB L ab L U = 1，U = K ×U = K）组别 UBb=UCc UBc UBc/UBb 12 −1 L K 2 − +1 L L K K >1 1 2 − 3 +1 L L K K 2 +1 L K >1 2 2 − +1 L L K K 2 + +1 L L K K >1 3 2 +1 L K 2 + 3 +1 L L K K >1 4 2 + +1 L L K K +1 L K >1 5 2 + 3 +1 L L K K 2 + 3 +1 L L K K =1 6 +1 L K 2 + +1 L L K K <1 7 2 + 3 +1 L L K K 2 +1 L K <1 8 2 + +1 L L K K 2 − +1 L L K K <1 9 2 +1 L K 2 − 3 +1 L L K K <1 10 2 − +1 L L K K −1 L K <1 2 − 3 +1 L L K K 2 − 3 +1 L L K K =1 21 实验三 单相变压器的并联运行
一、实验目的
1、学习变压器投入并联运行的方法。
2、研究并联运行时阻抗电压对负载分配的影响。
二、预习要点
1、单相变压器并联运行的条件。
2、如何验证两台变压器具有相同的极性。若极性不同，并联会产生什么后果。
3、阻抗电压对负载分配的影响。
三、实验项目
1、将两台单相变压器投入并联运行。
2、阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分配情况。
3、阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分配情况。
四、实验线路和操作步骤
1、实验设备
2、屏上排列顺序
D33、D32、DJ11、D41、D51 图 3-1 单相变压器并联运行接线图 序号 型 号 名 称 数 量 1 D33 交流电压表 1 件 2 D32 交流电流表 1 件 DJ11 三相组式变压器 1 件 4 D41 三相可调电阻器 1 件 5 D51 波形测试及开关板 1 件 U V W V 1 A 1 X 2 A 2 X 2 x R S 2 2 a A I2 1 x 1 a A I1 S 3 A I R L 22 实验线路如图3-1 所示。图中单相变压器1、2 选用三相组式变压器DJ11 中任意两台，变压器的高压绕组并联接电源，低压绕组经开关S1 并联后，再由开关S3 接负载电阻RL。由于负载电流较大，RL 可采用并串联接法(选用D41 的90Ω与90Ω并联再与180Ω串联，共225Ω阻值)的变阻器。为了人为地改变变压器2 的阻抗电压，在其副方串入电阻R(选 用D41 的90Ω与90Ω并联的变阻器)。
3、两台单相变压器空载投入并联运行步骤。(1)检查变压器的变比和极性。
1)将开关S1、S3 打开，合上开关S2。
2)接通电源，调节变压器输入电压至额定值,测出两台变压器副方电压
U1a1x 和U2a2x 若U1a1x=U2a2x，则两台变压器的变比相等，即K1=K2。
3)测出两台变压器副方的1a 与2a 端点之间的电压U1a2a，若U1a2a=U1a1x-U2a2x，则首端
1a 与2a 为同极性端，反之为异极性端。(2)投入并联
检查两台变压器的变比相等和极性相同后，合上开关S1，即投入并联。若K1 与K2 不 是严格相等，将会产生环流。
4、阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行。1)投入并联后，合上负载开关S3。
2)在保持原方额定电压不变的情况下，逐次增加负载电流，直至其中一台变压器的输 出电流达到额定电流为止。
3)测取I、I1、I2，共取数据4～5 组记录于表3-1 中。表 3-1 I1(A)I2(A)I(A)
5、阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行。
打开短路开关S2，变压器2 的副方串入电阻R，R 数值可根据需要调节（一般取5-10 Ω之间），重复前面实验测出I、I1、I2，共取数据5～6 组记录于表3-2 中。23 表 3-2 I1(A)I2(A)I(A)
五、实验报告
1、根据实验(2)的数据，画出负载分配曲线I1=f(I)及I2=f(I)。
2、根据实验(3)的数据，画出负载分配曲线I1=f(I)及I2=f(I)。
3、分析实验中阻抗电压对负载分配的影响。实验四 直流电机认识实验
一、实验目的
1、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。
2、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速 的方法。
二、预习要点
1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。
2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什 么严重后果?
3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励 磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?
4、直流电动机调速及改变转向的方法。
三、实验项目
1、了解DD01 电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。
2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。
3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。
四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 24
1、实验设备
序 号 型 号 名 称 数 量 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1 台 2 DJ23 校正直流测功机 1 台 3 DJ15 直流并励电动机 1 台 4 D31 直流数字电压、毫安、安培表 2 件 5 D42 6 D44 7 D51 8 D41 三相可调电阻器 1 件
可调电阻器、电容器 1 件 波形测试及开关板 1 件 三相可调电阻器 1 件
2、控制屏上挂件排列顺序
D31、D42、D41、D51、D31、D44
五、实验说明及操作步骤
1、由实验指导人员介绍DDSZ-1 型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。
2、用伏安法测电枢的直流电阻 图4-1 测电枢绕组直流电阻接线图
（1）按图4-1 接线，电阻R 用D44 上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31 直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。开关S 选用D51 挂箱。（2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。调节R 使电枢电流达到0.2A（如果 电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由 于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I。将电机分别旋转三 分之一和三分之二周，同样测取U、I 三组数据列于表4-1 中。
（3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A，用同样方法测取六组数据列于表4-1 中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值()3 1 a a1 a2 a3 R = R + R + R +2 5 0 V可调直流电枢电源 R V S 1 S 2 +0 1 1 60 60 tf P P f t N n S n = = N Δ
= 39 注意事项
<1> 在测量时，电动机的转子须静止不动。<2> 测量通电时间不应超过1 分钟。
(2)电桥法
用单臂电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥大致平衡的位置。然后按下电池按钮，接通电源，等电桥中的电源达到稳定后，方可按下检流计按钮接入检流计。测量完毕，应 先断开检流计，再断开电源，以免检流计受到冲击。数据记录于表7-3 中。电桥法测定绕组直流电阻准确度及灵敏度高，并有直接读数的优点。表7-3 绕 组 Ⅰ 绕 组 Ⅱ 绕 组 Ⅲ R（Ω）
5、判定定子绕组的首末端
先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意两相绕组串联，如图7-2 所示。将控制屏左侧调压器旋钮调至零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通交流电源。调节调压旋钮，并在绕组端施以单相低电压U=80～100V,注意电流不应超过额定值，测出 第三相绕组的电压，如
图 7-2 三相交流绕组首末端测定
测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-2(a)所示。反之，如测得电压近似为零，则两相绕组的末端与末端(或首端与首端)相联，如图4-2(b)所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。
6、空载实验
1)按图7-3 接线。电机绕组为Δ接法(UN=220V)，直接与测速发电机同轴联接，负载 电机DJ23 不接。
2)把交流调压器调至电压最小位置，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(如转向不符合要求需调整相序时，必须切 断电源)。
3)保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。A V U = 8 0～1 0 0 V Y B X A Z C U = 0 A V U = 8 0～1 0 0 V Y B X A Z C U = 0 40 图 7-3 三相鼠笼式异步电动机试验接线图
4)调节电压由1.2 倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大为止。在 这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。
5)在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据7～9 组记录于表7-4 中。
7、短路实验 1)测量接线图同图7-3。用制动工具把三相电机堵住。制动工具可用DD05 上的圆盘 固定在电机轴上，螺杆装在圆盘上。
2)调压器退至零，合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至短路电流到1.2 倍额 定电流，再逐渐降压至0.3 倍额定电流为止。
3)在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。表 7-4 序 U0L（V）I0L（A）P0（W）
号 UAB UBC UCA U0L IA IB IC I0L PⅠ PⅡ P0 cosφ0 V W W U V W A V V A A A M A R f V R L * * * * M G IF If +-2 2 0 V 励磁电源
表 7-5 序 UKL（V）IKL（A）PK（W）
号 UAB UBC UCA UKL IA IB IC IKL PⅠ PⅡ PK cosφK
4)共取数据5～6 组记录于表7-5 中。
8、负载实验
1)测量接线图同图7-3。同轴联接负载电机。图中Rf 用D42 上1800Ω阻值，RL 用D42 上1800Ω阻值加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
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)合上校正过的直流电机的励磁电源，调节励磁电流至校正值(50mA 或100mA)并保 持不变。
4)调节负载电阻RL（注：先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω 电阻），使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25 倍额定电流。
5)从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、直流电机的负载电流IF 等数据。6)共取数据8～9 组记录于表7-6 中。表 7-6 U1φ=U1N=220V（Δ）If= mA 序 I1L（A）P1（W）号 IA IB IC I1L PⅠ PⅡ P1 IF(A)T2(N·m)n(r/min)42
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； 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、作空载特性曲线：I0L、P0、cosφ0=f(U0L)
3、作短路特性曲线：IKL、PK=f(UKL)
4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。(1)由短路实验数据求短路参数 短路阻抗： 短路电阻： 短路电抗：
式中，PK——电动机堵转时的相电压，相电流，三相短 路功率（Δ接法）。转子电阻的折合值：
≈
式中r1C 是没有折合到75℃时实际值。定、转子漏抗：
≈ ≈
(2)由空载试验数据求激磁回路参数 空载阻抗 空载电阻 C ref ref C r r θ θ + + = 235 235 1 1 KL KL K K K I U I U Z = = 3 ϕ ϕ 2 2KL K K K K I P I r = P = ϕ 2 2 K K K X = Z − r 3 , IK KL K KL U =U = I ϕ ϕ '2 r K C r r1 − 1σ X ' 2σ X 2 K X L L I U I U Z 0 0 0 0 0 3 = = ϕ ϕ 2 0 0 2 0 0 0 3 L I P I r = P = ϕ 43 空载电抗
式中，P0——电动机空载时的相电压、相电流、三相空载 功率（Δ接法）。激磁电抗
激磁电阻
式中PFe 为额定电压时的铁耗，由图7-4 确定。2 0 U ' 0 P(2)0 ' 0 P = f U 2N U P m e c P F e O K 图 7-4 电机中铁耗和机械耗
5、作工作特性曲线P1、I1、η、S、cosφ1=f(P2)。由负载试验数据计算工作特性，填入表7-7 中。表 7-7 U1=220V(Δ)If = mA
序 电动机输入电动机输出 计 算 值
号(A)P1(W)T2(N·m)n(r/min)P2(W)S(%)η(%)cosφ1 2 0 2 0 0 X = Z − r 3 , I I0L 0 0 0 = = ϕ L ϕ U U 0 1σ X X X m = − 2 0 2 0 3 L Fe Fe m I P I r = P = ϕ 1ϕ I 44 计算公式为：
式中 ——定子绕组相电流，A； ——定子绕组相电压，V； S——转差率；
η——效率。
6、由损耗分析法求额定负载时的效率 电动机的损耗有： 铁 耗： PFe 机械损耗： Pmec 定子铜耗： 转子铜耗：
杂散损耗 Pad 取为额定负载时输入功率的0.5%。式中 Pem——电磁功率，W；
铁耗和机械损耗之和为：
为了分离铁耗和机械损耗，作曲线，如图7-4。
延长曲线的直线部分与纵轴相交于K 点，K 点的纵座标即为电动机的机械损耗Pmec，过K 点作平行于横轴的直线，可得不同电压的铁耗PFe。电机的总损耗 1ϕ I 1ϕ U 1 2 1 1 P 3I r CU ϕ = P Pem S CU 100 2 = em cu Fe P = P − P − P 1 1 1 2 0 0 ' 0 P P P P I r Fe mec ϕ = + = −
Σ = + + + + Fe cu cu ad mec P P P P P P 1 2 100% 0.105 3 cos 100% 1500 1500 3 3 3 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 = × = = × − = + + = = P P P nT U I
第二篇：电机拖动自动控制系统--实验总结
电力拖动自动控制系统实验总结
专业：电气工程及其自动化
姓名：常宇 学号：Z011142228
不得不说，这次的实验给我的感觉和上学期的电力电子实验挺像的，必须要用心去做才能学到东西，实验本身才会显得有意义，否则只会是消磨时间。
电力拖动自动控制系统的实验已经结束，在4次实验中，我们做了晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验、单闭环不可逆直流调速系统实验、双闭环可逆直流脉宽调速系统实验和三相SPWM、马鞍波、SVPWM变频调速系统实验。
电力拖动自动控制系统这门课程知识的实用性很强，因此实验就显得非常重要。
不得不说，在这四次实验中，让我印象深刻的是单闭环不可逆直流调速系统实验。这个实验可以说是我所花时间最多、个人认为最难的一次实验。第一次的实验没能成功是因为实验台的DJK04电机调速控制实验I模块损坏，第二次实验也是费尽千辛万苦才把实验顺利完成。虽然这个实验比较难、耗时长，但我却从中学习到了许多。我们第一次实验线路连接好但电机并不能转动，我们也正是利用老师传授的方法判断出了实验模块不能正常工作。即使没有成功做出实验预期的结果，我们依然收获了，我们通过自己的判断可以正确的分析线路的故障、排除故障。我感觉这比稀里糊涂的完成实验更有意义。
在这三次实验中，我们离不开丁老师的帮助。我十分赞成丁老师的这种教学方法，让同学们自己通过实验指导书自己做实验、自己发现问题、分析问题和解决问题，我认为这样才能真正的达到实验的目的，这样才能提高学生的操作动手能力、独立思考的能力。丁老师也能处处为学生着想，最后一次实验中老师就说过学校能为老师办公室安装空调，却不能为实验室装空调，让学生大热天的做实验。老师听完这一番话，我们真的非常感动。像丁老师这样能为学生着想的老师真的很少很少，我们在实验课后都统一认为丁老师是位好老师，是能处处为学生着想的老师。
非常感谢丁老师在实验过程中给予我们的帮助，悉心的教导和耐心的解答，使我们在实验过程中不断地学习到新的东西，这样的实验做起来才比较有意思，才不会让学生觉得无聊或者是应付了事，才能培养和提高我们专业的学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。
第三篇：电机及电力拖动
《电机及电力拖动》习题 第一章
直流电机
1.直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？
2.一直流电动机，已知PN=13kw，UN=220V，nN=1500r/min，η=0.85，求额定电流IN。3.一直流发电机，已知PN=90kw，UN=230V，nN=1450r/min，η=0.89，求额定电流IN。4.一台p对极的直流发电机，若将电枢绕组由单叠改为单波（导体数不变），问额定电压、额定电流和额定功率如何变化？
5.计算下列各绕组的节距y1、y2和绘制绕组展开图，安放主磁极和电刷，并求出支路对数。
1）单叠绕组2p=4，S=K=18； 2）单波绕组2p=4，S=K=19。
6.一台4极直流发电机，电枢绕组为单叠整距绕组，每极磁通φ=3.5×10
2wb，电枢总导体数N=152，求当转速n=1200r/min时的空载电动势E。若改为单波绕组，其他条件不变，则当空载电动势为210V时，发电机转速应为多少？若保持每条支路的电流I=50A不变，求电枢绕组为单叠和单波时，发电机的电磁转矩Tem各为多少？ 7.什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应的性质是什么？对电动机呢？
8.什么叫换向？为什么要改善换向？改善换向的方法有哪些？
9.说明装置换向极改善换向的原理，一发电机改作电动机或转向改变时，换相极绕组是否需要改接？为什么？
10.一台4极80kw、230V、930r/min的并励发电机，在75℃时的电枢回路电阻Ra=0.0259Ω，励磁绕组电阻Rf=22.8Ω，额定负载时励磁回路串入调节电阻Rpf=3.5Ω，电刷压降2ΔUb=2V，铁耗和机械损耗pfe+pΩ=2.3kw，附加损耗ps=0.05PN。求额定负载时，发电机的输入功率、电磁功率、电磁转矩和效率。
11.一台并励直流电动机，在额定电压UN=220V，额定电流IN=80A的情况下运行，75℃的电枢电阻Ra=0.01Ω,电刷接触压降2ΔUb=2V，励磁回路总电阻Rrf+Rpf=110Ω，附加损耗ps=0.01PN，效率η=0.85。求：（1）额定输入功率P1；（2）额定输出功率P2；（3）总损耗Σp；（4）电枢铜耗pcua；(5)励磁回路损耗pf；（6）电刷接触损耗pcub；（7）附加损耗ps；（8）机械损耗和铁耗pΩ+pFe。
12.什么叫发电机的外特性？他励发电机和并励发电机的外特性有什么不同？为什么？ 13.一台并励发电机，额定运行时情况正常，当转速降为1/2nN时，电枢电压U=0，试分析原因。
14.一台并励直流电动机，铭牌数据为PN=96kw，UN=440V，IN=255A，IfN=5A，nN=1550r/min，并已知Ra=0.078Ω。试求：（1）电动机的额定输出转距TN；
（2）电动机的额定电磁转距Tem；（3）电动机的理想空载转速n0。
15.电动机的工作特性是什么？试比较不同励磁方式对工作特性的影响。
第三章 的作用的？
变压器
1.变压器中主磁通与漏磁通的性质和作用有什么不同？在等效电路中是怎样反映它们2.试分析一次绕组匝数比原设计值减少时，铁心饱和程度、空载电流大小、铁心损耗、二次侧空载电压和电压比的变化。
3.励磁电抗Xm的物理意义如何？Xm大好还是小好？若将铁心抽出后Xm如何变化？若一次绕组匝数增加5%，而其余不变，则Xm大致如何变化？若铁心叠片松散、片数不足，则Xm及I0如何变化？如铁心硅钢片接缝间隙较大时，对Xm及I0有何影响？ 4.变压器空载运行时，一次侧加额定电压，为什么空载电流I0很小？如果接在直流电源上，一次侧也加额定电压，这时一次绕组的电流将有什么变化？铁心中的磁通有什么变化？二次绕组开路和短路时对一次绕组中电流的大小有无影响？
5.为什么变压器的空载损耗可以近似地看成是铁耗，短路损耗可以近似地看成是铜耗？负载时的实际铁耗和铜耗与空载损耗和短路损耗无差别，为什么？
6.一台50Hz单相变压器，如接在60Hz的电网上运行，额定电压不变，问空载电流、铁心损耗、漏抗、励磁阻抗及电压调整率有何变化？
7.一台单相变压器，额定电压为220v/110v，如果不慎将低压侧误接到220v电源上，变压器将发生什么现象？
8.有一台单相变压器，已知：SN=5000kvA，UN1/UN2=35kv/6.6kv，铁心的有效截面积SFe=1120cm，铁心中最大磁通密度Bm=1.45T，试求：高、低压绕组的匝数和电压比。9.一台单相变压器，额定容量为5kvA，高、低压绕组均有两个匝数相同的线圈，高、低压侧每个线圈的额定电压分别为1100v和110v，先将他们进行不同方式的联接。试问：可得几种不同的电压比？每种联接时的高、低压侧额定电流为多少？
10.两台单相变压器，电压为220v/110v，一次侧匝数相等，但空载电流I01=2 I02。今将两台变压器的一次绕组顺极性串联起来加440v电压，问两台变压器二次侧的空载电压各为多少？
11．一台单相变压器电压为220v/110v。当在高压侧加220v电压时，空载电流为I0，2主磁通为Φ。试问：（1）若U2与u1连在一起，在U1与u2端加330v电压，此时空载电流和主磁通各为多少？（2）若U2与u2连在一起，U1与u1端加110v电压，则空载电流和主磁通又各为多少？
12．有一台三相变压器，已知：SN=100kvA，UN1/UN2=66.3kv/0.4kv，联接组为Y,yn0因电源电压改为10kv，如果用改绕高压绕组的方法来满足电源电压的改变，而保持低压绕组每相为55匝不变，则新的高压绕组每相匝数应为多少？如果不改高压绕组匝数会产生什么后果？
13．有一台1000匝的铁心线圈接到110v、50Hz的交流电源上，由安培表和瓦特表的读数得知I1=0.5A、P1=10W，把铁心抽出后电流和功率就变为100A和10000W。若不计漏磁，试求：（1）两种情况下的参数和等效电路；（2）两种情况下电流的无功分量和有功分量；（3）两种情况下磁通的最大值。
14．有一台单相变压器，SN=100kvA，UN1/UN2=6000v/230v，f=50Hz，一、二次绕组的电阻和漏抗为R1=4.32Ω，R2=0.063Ω，X1=8.9Ω，X2=0.013Ω，试求：（1）折算到高压侧的短路参数Rk、Xk、Zk；（1）短路参数的标幺值；（3）求满载时，当cosφ2=
1、cosφ2=0.8（滞后）和cosφ
2=0.8（超前）等三种情况下的电压调整率，并对结果进行分析。
15．一台单相变压器，已知：R1=2.19Ω，X1=15.4Ω，R2=0.15Ω，X2=0.964Ω，Rm=1250Ω，Xm=12600Ω，N1=876匝，N2=260匝，U2=6000v，I2=180A，cosφ（滞后），试用近似等效电路和简化等效电路求U1和I1。
16．一台三相变压器，SN=750kvA，UN1/UN2=10000v/400v，Y,yn0接法，在低压侧作空载试验时得I0=60A，p0=3800w，在高压侧作短路试验时得Uk=440v，pk=10900w（Ik1=IN1）,室温20℃，试求：
（1）折算到高压侧的励磁阻抗和短
路阻抗；
（2）
*短路阻抗的标幺值Rk*、Xk*、Zk2=0.8
；
（3）计算满载及cosφ
*2=0.8（滞后）
时的ΔU、U2及ƞ；
（4）计算最大效率ƞ
max。17．变压器出厂前要进行“极性”试验，如图所示。将U1、u1 联结，在U1-U2端加电压，用电压表测U2-u2间电压。设变压器 的电压220v/110v，如果U1、u1为同名端，电压表的读数是多少？如U1、u1为非同名端，则电压表的读数又是多少？
18．试说明三相变压器组为什么不采用Y,y联结，而三相心式变压器又可用呢？为什么三相变压器中希望有一边接成三角形？
19．Y,d联结的三相变压器中，3次谐波在三角形联结时能形成环流，基波电动势能否在三角形中形成环流？Y,y联结的三相变压器组中，相电动势中有3次谢波，线电动势中有无3次谐波？为什么？
20．变压器的一、二次绕组按图示联结，试画出它们的线电势相量图，并判明其联结组别。
21．有一三相变压器，其一、二次绕组的同名端及端点标记如图所示，试把变压器接成Y,d7、D,y7、Y,y4、D,d4。
22．一台Y,d联结的三相变压器，在一次侧加额定电压空载运行，此时将二次侧的三角形联结打开一角测量开口处的电压，再将三角形闭合测量电流。试问：当此三相变压器是三相变压器组或三相心式变压器时，所测得的数值有无变化？为什么？
23．有两台Y,d联结的三相变压器并联运行,第一台为5600kVA，6000V/3050V，*Zk(1)=0.055，第二台为
*3200kVA，6000V/3000V，Zk(2)=0.055，试求：空载时两台变压器内的环流及其标幺值。
24．两台变压器并联运行，均为Y,d11联结，UN1/UN2=35kv/10.5kv。第一台为1250kvA，*Zk(1)=6.5%，第二台为
*2000kvA，Zk(2)=6%，试求：（1）总输出为
3250kvA时，每台变压器的负载为多少？（2）在两台变压器均不过载情况下，并联组的最大输出为多少？并联组的利用率是多少？
25．有一台5600kvA，6.6kv/3.3kv，Y,yn0
*联结的三相双绕组变压器，Zk=0.105。现将其改成9.9kv/3.3kv的降压自耦变压器，试求：（1）自耦变压器的额定容量；（2）额定电压下的稳态短路电流，并与原双绕组变压器稳态短路电流相比较。
第四章 三相感应电动机的基本原理
1.试述感应电动机的工作原理，为什么说感应电机是一种异步电机？
2.什么叫同步转速？它与那些因素有关？一台三相4极交流电动机，试分别写出电源频率f=50Hz与f=60Hz时的同步转速。
3.一三相交流电动机，电源频率f=50Hz，试分别写出当极数2p=2、4、6、8、10时的同步转速。
4.何谓转差率s？通常感应电动机的s值约为多少？
5.一台三相4极感应电动机，已知电源频率f=50Hz，额定转速nN=1450r/min，求转差率s。
6.有一个三相单层绕组，极数2p=4，定子槽数Z1=24，支路数a=1，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。
7.上题中，将定子槽数改为Z1=36，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。8.题6中，将极数改为2p=2，试画出绕组展开图，并计算基波绕组因数。
59.有一个三相双层叠绕组，极数2p=4，定子槽数Z1=24，节距y1=6τ，支路数a=1，试画出绕组展开图，并计算绕组因数。
10．题9中，若支路数改为a=2和a=4，试画出U相绕组的展开图。
11．试比较单层绕组与双层绕组各有什么优缺点？为什么容量稍大的电动机采用双层绕组？
12．一台三相感应电动机接在UN=380v，f=50Hz的电网上工作，定子绕组作三角形联结，已知每相电动势为额定电压的92%，定子绕组的每相串联匝数N1=312匝，绕组因数Kw1=0.96，试求每极磁通Φ1。
13．绕组中的谐波电动势是如何产生的？由交流绕组产生的旋转磁动势的基波和υ次谐波在绕组中感应的电动势的频率为多少？
14．若在对称的两相绕组中（两个绕组匝数、结构相同，在空间相隔90°电角度），通以对称的两相电流，iA=Imsinωt，iB=Imsinωt。试用解析法说明两相合成磁动势基波的性质。
15．一台三相感应电动机，极数2p=6，定子槽数Z1=36，定子绕组为双层叠绕组，节距5y1=6τ，每极串联匝数N1=72。当通入对称三相电流，每相电流的有效值为20A时，试求基波以及3、5、7次谐波的三相合成磁动势的幅值及转速。
第五章 三相感应电动机的运行原理
1． 与同容量的变压器相比较，感应电动机的空载电流大，还是变压器的空载电流大？为什么？
2． 感应电动机理想空载时，空载电流等于零吗？为什么？
3． 说明感应电动机工作时的能量传递过程，为什么负载增加时，定子电流和输入功率会自动增加？从空载到额定负载，电动机的主磁通有无变化？为什么？ 4． 什么叫做“单相量—多时轴”法？并说明感应电动机的时间相量图。
5． 分析说明图示得时—空相量图，这时定子相量与转子相量的相位关系说明什么问题？
6． 在分析感应电动机时，为什么要用一静止的转子来代替实际转动的转子？这时转子要进行哪些折算？如何折算？
7． 感应电动机的等效电路有哪几种？试说明T型等效电路中各个参数的物理意义？ 8． 一台三相感应电动机的输入功率为8.6kw，定子铜耗为425w、铁耗为210w，转差率s=0.034，试计算电动机的电磁功率、转子铜耗及机械功率。9． 一台三相感应电动机，额定数据如下：UnN=962r/min，三角形接法，已知cosφ
NN=380v，f
N=50Hz，P
N=7.5kw，=0.827，pcu1=470w，pFe=234w，p=45w，ps=80w，求：（1）电动机极数。（2）额定负载时的转差率和转子频率。（3）转子铜耗pcu2。（4）效率η。
110．笼型转子可以认为每个槽就是一相，每相槽数N2=2，试求笼型转子的绕组因数Kw1。
11．一台三相6极绕线型感应电动机，定转子绕组均采用星形接法，额定功率PN=250kw，额定电压UN1=500v，额定频率fN=50Hz，满载时的效率η=0.935，功率因数cosφ=0.9，定子每相电阻R1=0.0171Ω，每抗电流X1=0.088Ω，转子每相电抗X2=0.0745Ω，绕组因数Kw1=0.926，Kw2=0.957，定子槽数Z1=72，每槽导体数N1=16，每相并联支路数a=6，转子槽数Z2=90，每槽导体数N2=2，每相并联支路数a=1，空载电流I0=82.5A，试求：（1）额定负载时的定子电流。（2）忽略R1及Rm时的励磁电抗Xm。（3）转子阻和抗的折算值Rr2X。
12．一台三相绕线式感应电动机，UN=380v，fN=50Hz，星形接法，nN=1440r/min，已知=0.4Ω，X1=R1=Rr2X=1Ω，Xm=40Ω，Rm略去不计，定、转子有效匝数比为4，求：
（1）满载时的转差率。（2）由等效电路求出I1、I2和I0。（3）满载时转子每相电动势E2的大小和频率。（4）总机械功率P。（5）额定电磁转矩。
第六章
三相感应电动机的机械特性
1.何谓三相感应电动机的固有机械特性和人为机械特性？
2.三相笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流的4～7倍，为什么起动转矩只有额定转矩的0.8～1.2倍？
3.三相感应电动机能够在低于额定电压下运行吗？为什么？
4.绕线转子感应电动机在起动时转子电路中串入起动电阻，为什么能减小起动电流，增大起动转矩？
5.一台绕线式转子感应电动机，已知：PN=75kw，U1N=380V，nN=720r/min，I1N=148A，ηN=90.5%，cosφ=0.85，λm=2.4，E2N=213V，I2N=220A，试用机械特性的实用表达式绘制电动机的固有机械特性和转子串入0.0448Ω和人为机械特性。6.深槽式感应电动机和双笼型感应电动机为什么能改变起动性能？
7.笼型感应电动机的起动方法有哪几种？各有何优缺点？各适用于什么条件？ 8.一台三相感应电动机，已知UN=380V，IN=20A，Δ接法，cosφN=0.87，ηN=87.5%，nN=1450r/min，Ist/IN=7，Tst/TN=K=1.4，λm=2，试求：（1）电动机轴上输出的额定转矩TN。（2）若要保证能满载起动，电网电压不能低于多少伏？（3）若采用Y—Δ起动，Ist等于多少？能否半载起动？
9.一台绕线转子感应电动机，已知PN=11kw，nN=1435r/min，E2N=243V，I2N=110A，设起动时负载转矩为Tz=0.8TN，最大允许的起动转矩Tst1=1.87TN，切换转矩Tst2=TN，试用解析法求起动电阻的段数的每段的电阻值。
10.题9中的电动机，采用转子串不对称电阻方法起动，求各段电阻值（每次只短接一相的一段电阻，最后一级同时短接两段电阻）。
11.一台绕线转子感应电动机，已知PN=11kw，nN=715r/min，E2N=163V，I2N=4.72A，Tst1/TN=1.8，负载转矩Tz=98N·m，求4级起动时的每级起动电阻。
12.一台三相4级的绕线转子感应电动机，f1=50Hz，转子每相电阻Rr=0.02Ω，nN=1485r/min，负载转矩保持额定值不变，要求把转速下降到1050r/min，问转子每相中应串多大的电阻？
13.一台三相笼型感应电动机，在能耗制动时，定子绕组的接法如图所示，试决定等效的交流电流值。
14.题5的电动机，带动一位能负载，Tz=TN，今采用倒拉反接制动下放负载，要求下放转速为300r/min，问转子每相应串接多大电阻。
15.题5的电动机，若采用回馈制动下放负载，已知转子每相串入电阻为0.04Ω，负载转矩为0.8TN，求此时电动机的转速。
16.题5的电动机，用以起吊重物，当电动机转子转45转，重物上升1m，如要求带动额定负载的重物以8m/min的速度上升，求转子电路中应串接的电阻值。
17.绕线转子感应电动机PN=17kw，nN=970r/min，λm=2.5，E2N=230V，I2N=33A，若要求电动机有最短起动时间，试问其转子回路应串入多大的电阻。
七章
其他种类的感应电动机
1.为什么单相感应电动机没有起动转矩？单相感应电动机有哪些起动方法？ 2.一台三相感应电动机，定子绕组接成星形，工作中如果一相断线，电动机能否继续工作？为什么？
3.用什么方法可以改变分相式单相电动机的转向？为什么？
4.串励电动机为什么能交、直两用？单相串励电动机与值流串励电动机在结构上有什么区别？为什么？要改变单相串励电动机的转向，可采用什么方法？
第八章 同步电机的基本类型和基本结构
1.什么叫同步电机？怎样由其极数决定它的转速，试问75r/min，50Hz的同步电机是几极的？
2.比较汽轮发电机和水轮发电机的结构特点。3.为什么大容量的同步电机都采用旋转磁极式结构？ 4.旋转电枢式的同步电机与直流电机有什么相似处和差别？
第九章 同步发电机
1.一台旋转电枢式三相同步发电机，电枢以转速n逆时针方向旋转，主磁场对电枢是什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应磁动势对电枢的转向如何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组能感应出电动势吗？ 2.何谓同步发电机的电枢反应？电枢反应的性质主要决定于什么？试分析讨论同步发电机电枢反应为纯去磁作用、纯增磁作用、去磁兼交磁、纯交磁等五种情况。3.试分析对称稳定运行时同步发电机内部的磁通和感应电动势，并由此画出不及饱和时的相量图。
4.三相同步发电机对称稳定运行时，在电枢电流滞后和超前于励磁电动势E0的相位差大于90°的两种情况下（即90°＜φ＜180°和﹣90°＜ψ＜﹣180°，电枢磁动势Fad和Faq各起什么作用？
5.试述交轴和直轴同步电抗的意义。为什么同步电抗的数值一般较大，不可能做得很小？试分析下面几种情况对同步电抗有何影响？（1）电枢绕组匝数增加；（2）铁心饱和程度提高；（3）气隙加大；（4）励磁绕组匝数增加。
6.为什么要把同步发电机的电枢电流分解为它的直轴分量和交轴分量？如何分解法？有什么物理意义？如两个分量各等于100A，实际流过电枢绕组的电流为多少A？在什么情况下电枢电流只有直轴分量？在什么情况下只有交轴分量？当一同步发电机供给纯电阻负载时，电枢电流有哪些分量？
7.一台隐极三相同步发电机，定子绕组为Y联结，UN=400V，IN=37.5A，cosφN=0.85（滞后），Xt=2.38Ω（不饱和值），不计电阻，当发电机运行在额定情况下时，试求：（1）不饱和的励磁电动势E0；（2）功率角δN；（3）电磁功率PM；（4）过载能力Km。8.一台凸极三相同步发电机，星形联结，UN=400V，IN=6.45A，cosφN=0.8（滞后），每相同步电抗Xd=18.6Ω，Xq=12.8Ω，不计电阻，试求：（1）额定运行时的功率因数角δN及励磁电动势E0；（2）过载能力及产生最大电磁功率的功率角。
第十章 同步电动机和同步调相机
1.比较同步电动机和同步发电机的相量图。
2.同步电动机的功率因数受哪些因素影响而发生变化？试用相量图分析输出功率改变时，保持励磁不变，同步电动机的功率因数怎样变化？
3.改变励磁电流时，同步发电机和同步电动机的磁场发生什么变化？对电网有什么影响？
4.当转子转速等于同步转速时，为什么同步电机能产生转矩，而感应电动机不能产生转矩？为什么转子转速低于同步转速时，感应电机能产生转矩，而同步电机不能产生转矩？
5.从同步发电机过渡到电动机时，功率角δ、电流I、电磁转矩T的大小和方向有何变化？
5.一水电站供应一远距离用户，为改善功率因数添置一台调相机，此机应装在水电站内还是装在用户附近？为什么？ 6.一台三相隐极同步发电机，Y联结，UN=380V，IN=26.3A，Xt=5.8Ω，不计电阻，若输入功率为15kw时，试求：（1）cosφ=1时的功率角δ；（2）相电动势E0=250V时的功率因数。
7.某工厂自6000V的电网上吸取cosφ=0.6的电功率2000kw，今装一台同步电动机，容量为720kw，效率为0.9，求功率因数提高为0.8时，同步电动机的额定电流和cosφD。
8.某工厂变电所变压器的容量为2000kV·A，该厂电力设备的平均负载为1200kw，cosφ=0.65（滞后）。今欲新装一台500kw，cosφ=0.8（超前），η=95%的同步电动机，问当电动机满载使全厂的功率因数是多少？变压器过载否？
9.有一座工厂电源电压为6000V，厂中使用了许多台感应电动机，设其总输出功率为1500kw，平均效率为70%，功率因数为0.7（滞后），由于生产需要，又增添一台同步电动机。设当该同步电动机的功率因数为0.8（超前）时，已将全厂的功率因数调整到1，求此同步电动机承担多少视在功率（kV·A）和有功功率（kw）。
第十一章 拖动系统电动机的选择
1.电机的温升、温度以及环境温度三者之间有什么关系？电机铭牌上的温升值的含义是什么？
2.电机在实际使用中，电流、功率和温升能否超过额定值？为什么？
3.电机的工作方式有哪几种？试查阅国家标准—电机基本技术要求（GB755—81），说明工作制S3、S4、S5、S6、S7和S8的定义，并绘出负载图。
4.电机的容许温升取决于什么？若两台电机的通风冷却条件不同，而其它条件完全相同，他们的容许温升是否相同？
5.同一系列中，统一规格的电机，满载运行时，他们的稳定温升是否都一样？为什么？
第四篇：电机拖动论文
电机与拖动论文
班级：班班班班班班班班班班
姓名：某某某
学号：000000000000
异步电机的现状与发展
电能是国民经济中应用最广泛的能源，而电能的生产、传输、分配和使用等各个环节都依赖于各种各样的电机。电力拖动是国民经济各部门中采用最多最普遍的拖动方式，是生产过程电气化、自动化的重要前提。由此可见，电机及电力拖动在国名经济中起着极其重要的作用。
电机的分类
1、按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。
2、按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。
3、按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。
4、按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等用电动机）、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等用电动机）及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等用电动机）。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。
5、按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。
6、按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻。
电动机技术发展现状
电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能、经济指标等方面也都有了很大的改进和提高。而且随着自动控制系统和计算机技术的发展在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机。控制电动机具有高可靠性、好精确度、快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。
电动机的功能是将电能转换成机械能。它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。
在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动、液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单、调节性能好、耗损小、经济、能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。
纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式。19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用。但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动、制动、正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动。而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。
虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制，如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用，其电压等级、额定转速、单机容量的发展也受到了限制。所以在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展调速电动机。半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速、各种类型的变频调速、无换向器电动机调速等使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽、稳态精度高、动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良、维修费用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。
异步电机的发展
异步电机是一种交流电机，也叫感应电机，主要作电动机使用。异步电动机广泛应用于工农业生产中，例如机床、水泵、冶金、矿山设备与轻工业机械等都用它作为原动机，其容量从几千瓦到几千千瓦。日益普及的家用电器，例如在洗衣机、风扇、电冰箱、空调器中采用单向异步电动机，其容量从几瓦到几千瓦。在航天、计算机等高科技领域控制电机得到广泛应用。异步电机也可以作为发电机使用，例如小水电站、风力发电机也可采用异步电机。
异步电机之所以得到广泛应用。主要由于它有如下优点：结构简单、运行可靠、制造容易、价格低廉、坚固耐用，而且有较高的效率和相当好的工作特性。异步电机主要的缺点是目前尚不能经济的在较大范围内平滑调速以及它必须从电网吸收滞后的无功功率。虽然异步电机的交流调速已有长足进展，但成本较高，尚不能广泛使用。在电网负载中，异步电机所占比重较大，这个滞后的无功功率对电网是一个相当重的负担。它增加了线路损耗、妨碍了有功功率的输出。当负载要求电动机容量较大而电网功率因数又较低的情况下，最好采用同步电动机来拖动。
异步发电机的发展对发电机产业产生了较大的冲击力。主电容器是用来使发电机建立空载电压的电容器。一般是将它们联结成一组，并接于发电机出线端。附加电容器要根据实际负荷的大小进行投，所以它们必需分成若干组分别接入电路。附加电容器是用来使发电机由空载至满载，维持发电机额定电压不变的电容器。
2013年我国异步发电机行业面对新的发展形势，因为新进入企业不断增多、上游原材料价格持续上涨、发电机租赁行业发展的也相当不错。导致行业利润降低，因此我国异步发电机行业市场竞争也日趋激烈。必需并联恰当数值的励磁电容。固然受金融危机影响使得异步发电机行业近两年发展速度略有减缓。但跟着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退，我国异步发电机行业重新迎来良好的发展机遇。异步发电机在水轮机的驱动下，当其转速达到额定值时，利用其剩磁建立微小的剩磁电压。
异步电念头加上适量的电容器，便成为一台异步发电机，也就是将所需要的电容器。并接在异步电念头定子出线端即可。对于感性负荷则应将其附加，电容器并接在负荷之上，随负荷的投入而投入。面临这一现状，异步发电机行业业内企业要积极应对，注重培养立异能力，不断进步自身出产技术，加强企业竞争上风。于此同时异步发电机行业内企业还应全面掌握该行业的市场运行态势，不断学习该行业最新出产技术，了解该行业国家政策法规走向，把握同行业竞争对手的发展动态。只有如斯才能使企业充分了解该行业的发展动态及自身在行业中所处地位，并制定准确的发展策略以使企业在残酷的市场竞争中取得领先上风。
空载励磁和负载并联电容量的选择。准确选择空载励磁并联电容量很重要，假如电容量选择过大则造成空载电压太高，可能损坏设备，选得过小，空载电压又太低，选择空载励磁电容应使发电机产生的电压不超过铭牌划定的额定电压。自励式异步电机的选择和发电所要具备的前提，为了同时知足动力及照明负荷的用电，通常应选择“Y”型接法的异步电念头，以便于引出中性线。电念头转速的选择应略低于原念头转速，原念头转速一般比电念头同期转速高出5%～10%左右为宜。
在农村将异步电念头改为发电机的经验如下：发电机的励磁方式，发电机励磁方式有两种，一种叫他励方式，这种方式是电网供应励磁电流来建立磁场。为了降低造价，应选择容量在15kW以内，电压为 380/220V的异步电念头为宜。该剩磁电压加在接于定子出线真个电容器上，产生一个容性电流，该电流便成为发电机的励磁电流。电念头转子上必需有一定的剩磁。
第五篇：电机拖动论文
电机与拖动读书报告
1.电机的分类与介绍
1.1 电机的分类
（1）同步型电机：交流同步电机；永磁同步电机；无刷直流电机；步进电动机；开关磁阻电动机；
（2）异步型（感应型）电机：三相笼型转子异步电动机；单相异步电动机；三相绕线转子异步电动机；（3）排斥型电机。
下面具体介绍三相笼型转子异步电动机和单相异步电动机两种电机。
1.2 三相笼型转子异步电动机
结构组成图
1.2.1定子
电动机的静止部分称为定子，主要包括定子铁心、定子绕组和机座等。
（1）定子铁心
作用：磁路一部分；放置定子绕组。
材料：0.35~0.5mm硅钢片叠装
槽的类型：半闭口型（小 型）
半开口型（中大型）
开口型（高压型）（2）定子绕组
作用：产生旋转磁场
材料：高强度漆包线（小型）绝缘处理的铜条（大中型）
接法：星形或三角形（六个出线端）
（3）机座
作用：固定定子铁心，保护整台电机
材料：铸铁（中小型）钢板（大型）
1.2.2 转子
电动机的旋转部分为转子，由转子铁心、转子绕组、转轴及风叶等组成。
（1）转子铁心
作用：电动机磁路一部分
材料：0.5mm相互绝缘硅钢片（2）转子绕组
作用：产生感应电流和电动势，在旋转 磁场作用下产生电磁转矩
分类：a、笼型转子
结构：单笼型、双笼型、深槽式，其中单笼型又分铸铝和铜条转子。
1.2.3其他附件：
1、端盖
2、轴承和轴承盖
3、风扇和风罩
1.3 单相异步电动机
1.3.1 基本结构
（1）定子：电动机的定子由定子铁心和定子绕组构成，如图2-2所示。
（2）转子：转子由转子铁心、转子绕组和转轴构成，如图2-3所示。转子绕组一般有笼形转子和绕线式转子绕组两种。
（3）其他部件：单相异步电动机的其他部件还有机壳、前后端盖、风叶等。
1.3.2 工作原理
设磁极按逆时针方向旋转，形成一个旋转磁场，置于旋转磁场中的转子导条切割磁感应线，产生感应电动势，由于笼型转子绕组是闭合结构，所以转子绕组中产生感应电流。根据右手定则，可以判断出位于N极下的导条感应电流方向为进入纸面；而位于 S 极下的导条感应电流方向为穿出纸面。又因为载流导体在磁场中会受到电磁力的作用，根据左手定则可判断出位于 N 极下的导条受力方向向左；位于 S 极下的导条受力方向向右。这样，在笼型转子上就形成一个逆时针方向的电磁转矩，从而驱动转子跟随旋转磁场按顺时针方向转动起来。
若磁极按顺时针方向旋转，同理，转子也会改变方向朝顺时针方向转动。另外，磁场若加快旋转切割转子速度，转子上感应电流及电磁转矩将增大，则转子转速加快。
“异步”解释：异步电动机的转子转向与旋转磁场转向一致，如果转子与旋转磁场转速相等，则转子与旋转磁场之间没有相对运动，转子导条不再切割磁感应线，没有电磁感应，感应电流和电磁转矩为零，转子失去旋转动力，在固有阻力矩的作用下，转子转速必然低于旋转磁场转速，所以称其为异步电动机。
如果电动机转子与旋转磁场以相同的转速旋转，这种电动机称为同步电动机。异步电动机旋转磁场转速（也称同步转速 n0）与转子转速 n 之差称为转差，转差与同步转速 n0 的比值用“转差率” s 表示：
0
0
nnsn1.3.3 基本分类
（1）电阻起动式异步电动机（2）电容起动式异步电动机
（3）电容运转式异步电动机
（4）电容起动运转式异步电动机（5）罩极式电动机
2.异步电动机的起动方法
2.1 直接起动
直接起动，也就是全压起动，是一种最简单的起动方法也是三相异步电动机应用最多的一种起动方法。小功率电机常常采用这种起动方式然而对较大功率的电机而言，这种起停方式的缺点也是显而易见的。在这种起动方式下，起动电流约为标称电流的4-7倍;起动转矩约为标称转矩的1.02.0倍。其特点是:电机端子少(一般为三端子电机)，可带载起动、高电流峰值和大压降起动，设备简易。
直接起动是最简单的起动方式，起动时通过空开或接触器将电机直接接到电网上。具有起动设备简单，起动速度快的优点, 而且起动转矩比采用降压起动时大。在电网和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，鼠笼式异步电动机仍以直接起动为宜．因为操纵控制方便，而且比较经济。
其危害很大电网冲击大。过大的起动电流，会造成电网压降，影响其他用电设备的正常进行。还可能使欠压保护动作，造成用电设备的有害跳闸。同时过大的起动电流会使电机绕组发热，从而加速绝缘老化，影响电机寿命；机械冲击严重，过大的冲击力矩容量造成电机转子笼条、端环断裂和定于端部绕组绝缘磨损，导致绝缘击穿烧毁电机，转轴扭曲，联轴节、传动齿轮损伤和皮带撕裂等。
因此尽管直接起动方法简单．起动设备也简单，价格便宜，但为了限制电和机械的冲击，以及保证电网的供电质量，在某种场合，就得采取减压起动方式，或者在绕线式异步电动机的转子电路中串入阻抗进行起动。
图2.1为三相交流异步电动机直接起动的电路图。三相交流电源经由组合开关K，熔断器F1、F2、F3，交流接触器KM的主触点到电动机定子绕组，构成了主电路。
2.2 降压起动
降压起动通过降低起动时加在定子绕组上的电压来减小起动电流，起动结束后，再将定子绕组的两端电压恢复到额定值。降压起动虽然能减小起动电流，但是起动转矩也大大减小了，所以降压起动一般适用于中、大容量的异步电动机轻载货空载起动。
降压起动适用于容量大于或等于20Kw并带轻载的工况。由于轻载，故电动机起动时电磁转矩很容易满足负载要求。主要问题是起动电流大，电网难以承受过大的冲击电流，因此必须降低起动电流。
在研究起动时，可以用短路阻抗Rk+jRk来等效异步电动机。电机的起动电流（即流过Rk+jRk上的电流）与端电压成正比，而起动转矩与电机端电压的平方成正比，这就是说起动转矩比起动电流降得更快。降压之后在起动电流满足要求的情况下，还要校核起动转矩是否满足要求。
3.变频器
3.1 通用变频器 3.1.1 基本结构
主要包括三个部分：一是主电路接线端，包括接工频电网的输入端（R、S、T），接电动机的频率、电压连续可调的输出端（U、V、W）;二是控制端子，包括外部信号控制端子、变频器工作状态指示端子、变频器与微机或其他变频器的通信借口；三是操作面板，包括液晶显示屏和键盘。结构原理示意图如下：
通用变频器由主电路和控制电路组成，其基本构成如下图所示。其中，给异步电动机提供调压调频的店里变换部分称为主电路，主电路包括整流器、中间直流环节（又称平波电路）和逆变器等。
（1）整流器。电网侧的变流器为整流器，它的作用是把工频电源变成直流电源。三相交流电源一般需经过压敏电阻网络引入到整流桥的输入端。压敏电阻网络的作用是吸收交流电网浪通过电压，从而避免浪涌侵入，导致步电压而损坏变频器。整流电路按其控制方式可以是直流电压源，也可以是直流电流源。电压型变频器的整流电路属于不可控整流桥直流电压源，当电源线电压为380V时，整流器件的最大反向电压一般为1000V，最大整流电流为通用变频器额定电流的2倍。
（2）逆变器。负载侧的变流器为逆变器。与整流器的作用相反，逆变器是将直流功率变换为所需求频率的交流功率。逆变器最常见的结构形式是利用6个半导体主开关器件组成的三相桥式逆变电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和管断，可以得到任意频率的三相交流输出波形。
（3）中间直流环节。中间直流环节实际上是中间直流储能环节，另一个作用是承担对整流电路输出进行滤波，以减少电压或电流的波动。此外，由于异步电动机制动的需要，在直流中间电路中还设有制动电阻及其他辅助电路，这就是直流中间电路的作用。电压型变频器的直流中间电路的主要元器件是大容量电解电容，而电流型变频器则主要由大容量电感器组成。
控制电路常由运算电路，检测电路，控制信号的输入、输出电路，驱动电路和制动电路等组成。其主要任务是完成对逆变器的开完控制，对整流器的电压控制，以及完成各种保护功能等。
通用变频器中的制动电路是为了满足异步电动机制动的需要而设置的，对于大、小容量的通用变频器来说，为了阶跃能源，一般采用电源再生单元讲上述能量回馈给供电电源。而对于小容量通用变频器来说，则通常采用只懂电路，讲异步电动机反馈回来的能量在制动电路上消耗掉。
3.1.2 基本分类
通用变频器按其主电路结构形式可分为交-交变频器和交-直-交变频器，如果主电路中没有主流中间环节的称为交-交变频器。按其工作方式有电压型变频器和直流型变频器。按其工作方式有电压型变频器和之流行变频器；按其逆变器开关方式有PAM控制方式、PWM控制方式和高频载波SPWM控制方式三种；按其逆变器控制方式有U/f控制方式。转差频率控制方式、矢量控制方式、矢量转矩控制方式和直接转矩控制等。
3.2 西门子变频器（以440为例）
3.2.1 主要特性
（1）易于安装，参数设置和调试（2）易于调试
（3）牢固的 EMC 设计
（4）可由 IT（中性点不接地）电源供电（5）对控制信号的响应是快速和可重复的
（6）参数设置的范围很广，确保它可对广泛的应用对象进行配置（7）电缆连接简便
（8）具有多个继电器输出
（9）具有多个模拟量输出(0 － 20 mA)（10）6个带隔离的数字输入，并可切换为 NPN/PNP 接线（11）2个模拟输入：
♦ AIN1：0 － 10 V，0 － 20 mA 和-10 至 +10 V ♦ AIN2：0 － 10 V，0 － 20 mA（12）2 个模拟输入可以作为第 7 和第 8 个数字输入
（13）BiCo(二进制互联连接)技术
（14）模块化设计，配置非常灵活
（15）脉宽调制的频率高，因而电动机运行的噪音低（16）详细的变频器状态信息和全面的信息功能
（17）有多种可选件供用户选用：用于与 PC 通讯的通讯模块，基本操作面板(BOP)，高级操作面板(AOP)，用于进行现场总线通讯的PROFIBUS 通讯模块
3.2.2 基本结构
4.电机的选型
4.1 步进电机的选型
4.1.1 选择步进电机的几个原则
对步进电机的初步选型，主要考虑三方面的问题：第一，步进电机的步距角要满足进给传动系统脉冲当量的要求；第二，步进电机的最大静力矩要满足进给传动系统的空载快速启动力矩要求；第三，步进电机的启动矩频特性和工作矩频特性必须满足进给传动系统对启动力矩与启动频率、工作运行力矩与运行频率的要求。总之，应遵循以下原则：
(1)应使步距角和机械系统相匹配，以得到机床所需的脉冲当量。有时为了在机械传动过程中得到更小的脉冲当量，一是改变丝杠的导程，二是通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不能改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定的。
(2)．要正确计算机械系统的负载转矩，使电机的矩频特性能满足机械负载要求并有一定的余量，保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般来说，最大静力矩大的电机，其承受的负载力矩也大。
(3)应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。(4)合理确定脉冲当量和传动链的传动比。
4.1.2 计算折算到电机轴上的空载启动力矩和切削时的负载力矩(1)计算负载力矩
电机轴上的负载力矩一般由三部分组成，其一是由切削分力产生的切削负载力矩；其二是由导轨摩擦力产生的摩擦负载力矩；其三是由滚珠丝杠的预紧而产生的附加负载力矩。每种负载力矩的计算方法不同。
①切削负载力矩 Tc(N·m)的计算
TcFL 2i式中：F 为在切削状态下，滚珠丝杠的轴向负载力，N；L为电机每转一圈，机床执行部件在轴向移动的距离m；为进给传动系统的总效率，取0．90。
②摩擦负载力矩 Tu(N·m)的计算 TuFL 2i式中：F 为在不切削状态下，滚珠丝杠的轴向负载力(即为空载时的导轨摩擦力)。
③ 由滚珠丝杠的预紧而产生的附加负载力矩Tf(N·m)的计算
TfFL(102)
2i式中：F 为滚珠丝杠螺母副的预紧力；L为滚珠丝杠螺母副的基本导程;为滚珠丝杠螺母副的效率，取=0．98。
④折算到电机轴上的负载力矩(N·m)的计算 空载(快进)时 T=Tu+Tf 切削(工进)时 T=Tc+Tf(2)计算电机轴上的加速力矩Top(N·m)29.8n(JmJd)
Top60980t式中：n 为运动部件以最快速度运动时电机的最高转速；Jm为电机的转动惯量。；Jd 为机械系统折算到电机轴上的负载惯量；t为加速时间。
(3)计算折算到电机轴上的加速力矩
该加速力矩Tq 就是电机轴上所需的加速力矩。一般有二种情况，一是机床移动部件空载快速启动时，系统所需要的空载启动加速力矩Tq。二是在机床切削状态下，进给速度突然变化时，系统所需要的切削时的加速力矩Tq。
①空载启动加速力矩 TQ(N·m)的计算 Tq=Taq+cjT=Taq+Tu+Tf ②切削时的加速力矩 Tt(N·m)的计算 Tt=Tat+Tcj =Tat+Tc+Tf 4.2 直流力矩电机的选型
4.2.1 基本介绍
4.2.2 选用实例
在计算力矩电机各参数时个参数之间的关系如下：
电压与转速成正比，电流与转矩成正比，同一电压下转速与转矩成反比； 在不同电压下计算转速时计算方法如下：
按上表参数计算10V时空载转速： 计算方法如下：n运行电压最大空载转速=518r/min
峰值堵转电压运行电压峰值堵转转矩=0.01163N.m
峰值电压计算10V时堵转转矩：M27V转速100转时的转矩和电流：
M（1—）峰值堵转转矩=0.2915N.m 最大空载转速运行转速I（1—最大转速）峰值堵转电流=1.66A 最大空载转速已知转矩或电流计算转速：
（1—计算方法如下：n
已知电流/转矩）最大空载转速
峰值堵转转矩/电流
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