小功率電動機(jī)機(jī)械特性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目 錄摘要.1關(guān)鍵詞.11 前言.12 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡介.22.1 原始資料.22.2 技術(shù)要求.22.3 主要內(nèi)容.23 直流電動機(jī)和三相異步電動機(jī)機(jī)械特性 .23.1 直流電動機(jī)機(jī)械特性 .23.2 三相異步電動機(jī)機(jī)械特性 .34 輔助實(shí)驗(yàn) .44.1 用伏安法測電樞的直流電阻 ra.44.2 負(fù)載電動機(jī)空載損耗實(shí)驗(yàn).65 直流電動機(jī)機(jī)械特性的測定.105.1 輸出轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn) .115.1.1 實(shí)驗(yàn)方案 .115.1.2 實(shí)驗(yàn)原理圖 .125.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) .145.1.4 數(shù)據(jù)處理 .155.2 空載轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn) .245.2.1 實(shí)驗(yàn)方案 .245.2.2 測試直流電動機(jī)的電樞電阻

2、 .155.2.3 測試空載轉(zhuǎn)矩 .165.2.4 數(shù)據(jù)處理 .185.3 直流電動機(jī)機(jī)械特性 .196 三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的測定 .206.1 輸出轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn) .206.1.1 實(shí)驗(yàn)方案 .206.1.2 實(shí)驗(yàn)原理圖 .216.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù) .216.2 空載轉(zhuǎn)矩測定 .226.2.1 實(shí)驗(yàn)方案 .226.2.2 空載實(shí)驗(yàn) .226.2.3 堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn) .246.2.4 負(fù)載實(shí)驗(yàn) .256.3 數(shù)據(jù)處理 .266.4 三相異步電動機(jī)機(jī)械特性 .267 結(jié)束語.27參考文獻(xiàn).28致謝.28附錄.29小容量電動機(jī)機(jī)械特性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)小容量電動機(jī)機(jī)械特性測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要：本設(shè)計(jì)是基

3、于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用直流電壓表和直流電流表所設(shè)計(jì)的測試裝置，設(shè)計(jì)出了測試系統(tǒng)輔助實(shí)驗(yàn)原理圖、測試直流電動機(jī)機(jī)械原理圖、測試交流電動機(jī)原理圖，根據(jù)設(shè)計(jì)出來的實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)果與電動機(jī)的機(jī)械特性相吻合。關(guān)鍵詞：直流電動機(jī)；交流電動機(jī)；機(jī)械特性；測試系統(tǒng)；small capacitymotor design of mechanical property test systemabstract: this design was based on the basis of traditional design, made a flexible use of dc voltmeter

4、 and dc ammeter designed test device, which designed test system assisted experimental principle diagram, testing for dc mechanical principle diagram, test ac motor principle chart, according to the design principle of the experiment of drawing out the results of the experiment, the mechanical prope

5、rties with motor coincide. keywords: dc motive:；ac motor；mechanical properties；testing system；1 前言隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致了對電動機(jī)需求的巨大增加。特別是應(yīng)用于家用電器和小型企業(yè)的各種中小型電機(jī)產(chǎn)量的大幅度提高，電動機(jī)機(jī)械特性測試所必不可少的內(nèi)容。目前常用的電動機(jī)機(jī)械特性的測量方法主要有測功法、轉(zhuǎn)矩儀法、發(fā)電機(jī)法等。本設(shè)計(jì)采用發(fā)電機(jī)法，而測功機(jī)法不適合電動機(jī)動態(tài)測試，轉(zhuǎn)矩儀測試系統(tǒng)價(jià)格昂貴且系統(tǒng)維護(hù)困難等缺點(diǎn)。采用發(fā)電機(jī)法測試電動機(jī)機(jī)械特性具有成本低、原理簡單、精度較高等特點(diǎn)，非常適合在實(shí)驗(yàn)室

6、測試和實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用推廣。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡介2.1 原始資料 用直流發(fā)電機(jī)pn=355w,un=220v,in=2.2a,nn=1500r/min，ufn=220v,ifn0.16a 作電動機(jī)的負(fù)載，設(shè)計(jì)一電動機(jī)械特性測試系統(tǒng)（被測電機(jī)功率小于該直流發(fā)電機(jī)功率） 。2.2 技術(shù)要求(1)用實(shí)驗(yàn)方法測出直流發(fā)電機(jī)的電樞回路電阻 ra 及其空載損耗與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 =f(n)。（2）用所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分別測出一臺直流電動機(jī)和一臺交流電動機(jī)的機(jī)械特性2.3 主要內(nèi)容根據(jù)原始資料及要求確定整體方案并進(jìn)行可行性分析；直流發(fā)電機(jī)的電樞回路電阻 ra 及其空載損耗 =f(n)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)；電動機(jī)機(jī)械特性曲線t=

7、f(n)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)；所用儀器儀表的選型；直流發(fā)電機(jī)的電樞回路電阻 ra及其空載損耗曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理；電動機(jī)機(jī)械特性曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理。3 直流電動機(jī)和三相異步電動機(jī)機(jī)械特性電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 與其電磁轉(zhuǎn)矩 tem 的關(guān)系。機(jī)械特性是描述電動機(jī)運(yùn)行性能的主要特性。()emnf t3.1 直流電動機(jī)機(jī)械特性直流電動機(jī)電樞電壓平衡方程為 aauei r（1） aadrrr（2） 式中 ra為電樞內(nèi)阻rad為電樞電路串聯(lián)的附加電阻由上兩式可得電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性方程為 （3）再由電磁轉(zhuǎn)矩公式代入轉(zhuǎn)速特性方程，即得機(jī)械特性方程為emtatc （4） 當(dāng)電源 u、磁通、電樞回路電阻 r

8、 為常數(shù)，直流電動機(jī)的機(jī)械特性方程式可改寫為 0emnntaeeurnicc2emeeturntcc c即轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 tem之間是線性關(guān)系。 圖 1 直流電動機(jī)機(jī)械特性figure1 dc motor mechanical properties3.2 三相異步電機(jī)的機(jī)械特性2 機(jī)械特性曲線在一定的電源電壓 u1和轉(zhuǎn)子電阻 r2下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 t 與轉(zhuǎn)差率 n 之間的關(guān)系曲線 t=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線 n=f(t)，稱為電動機(jī)的機(jī)械特性曲線，如圖 2 所示。 a o t n n0 tmax tq tn nn b c tn tq tmax t s sm 1 o (a) t=f(s

9、)曲線 (b) n=f(t)曲線 圖 2 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線figure2 three-phase asynchronous motor mechanical characteristic curve1）額定轉(zhuǎn)矩 tn ：額定轉(zhuǎn)矩 tn 是異步電動機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。2）最大轉(zhuǎn)矩 tm ：tm 又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，是電動機(jī)可能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。它反映了電動機(jī)的過載能力。3）起動轉(zhuǎn)矩 tst ：tst 為電動機(jī)起動初始瞬間的轉(zhuǎn)矩，即 n=0，s時(shí)的轉(zhuǎn)矩。4 輔助實(shí)驗(yàn)通過對電動機(jī)的機(jī)構(gòu)及其原理的分析，設(shè)計(jì)出了測試負(fù)載電動機(jī)電樞電阻ra 的實(shí)驗(yàn)原理圖和負(fù)載電動機(jī)空載時(shí)空載損耗與

10、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)原理圖，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，把實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪出負(fù)載電動機(jī)空載損耗與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 =f(n)。根據(jù)負(fù)載電動機(jī)空載的 =f(n)曲線，設(shè)計(jì)出測試直流電動機(jī)與交流電動機(jī)機(jī)械特性曲線的實(shí)驗(yàn)原理圖，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，利用負(fù)載電動機(jī)的 =f(n)曲線圖，對實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出直流電動機(jī)與交流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線。設(shè)計(jì)的測試系統(tǒng)測試電動機(jī)容量的范圍為100w500w?，F(xiàn)做測試系統(tǒng)的輔助實(shí)驗(yàn)（負(fù)載電動機(jī)電樞電阻 ra 和負(fù)載電動機(jī)空載時(shí) =f(n)的關(guān)系）4.1 用伏安法測電樞的直流電阻 ra4.1.1 實(shí)驗(yàn)圖設(shè)計(jì)如下圖 3 實(shí)驗(yàn)原理圖figure 3 experiment

11、al principle diagram4.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟如下1)按圖接線,電阻值為 1980 的滑變電阻器，電流表為直流、毫安、安培表量程為 5a。2)經(jīng)檢查無誤后接通電樞電源，并調(diào)至 220v。調(diào)節(jié)滑變電阻器調(diào)至最大，迅速測取電機(jī)電樞兩端電壓 u 和電流 i。將電阻器分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二，同樣測取 u、i 三組數(shù)據(jù)。取三次測量的平均值作為實(shí)際冷態(tài)電阻值ra=1/3（ra1+ra2+ra3） （5）測得數(shù)據(jù)與結(jié)果如下表 1表中：ra1=1/3（ra11+ ra12+ ra13）ra2=1/3（ra21+ ra22+ ra23） （6）ra2=1/3（ra31+ ra32+ ra33）

12、 （7）表 1 負(fù)載電動機(jī)的電樞電阻 ra 的數(shù)據(jù) table 1 load motor armature resistance of the data序號u（v）i（a）r（平均） （）ra（）1.9820.128ra11=15.482.0560.134ra12=15.3412.110.138ra13=15.28ra1=15.3792.6780.185ra21=14.7562.820.199ra22=14.1722.640.188ra23=14.04ra2=14.2313.65 續(xù)表 15.240.442ra31=11.8555.860.510ra32=11.4936.780.663ra33

13、=10.7ra3=11.353)直流儀表、轉(zhuǎn)速表和變阻器的選擇直流儀表、轉(zhuǎn)速表量程是根據(jù)電機(jī)的額定值和實(shí)驗(yàn)中可能達(dá)到的最大值來選擇，變阻器根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。a)壓量程的選擇如測量電動機(jī)兩端為 220v 的直流電壓，選用直流電壓為 1000v 量程檔。b)電流量程的選擇因?yàn)橹绷鞔畡?lì)電動機(jī)的額定電流為 2.2a，測量電樞電流的電表 a1 可選用直流電流表的 5a 量程檔.c)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 1600r/min，轉(zhuǎn)速表選用 1800r/min 量程檔。d)變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路選用 198

14、0。4.2 負(fù)載電動機(jī)空載損耗實(shí)驗(yàn)4.2.1 實(shí)驗(yàn)原理圖圖 4 實(shí)驗(yàn)原理圖figure4 experimental principle diagram4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟如下1）按圖 4 接線，圖中直流他勵(lì)電動機(jī) m 為校正直流測功機(jī)，其額定功率pn=335kw，額定電流 in=2.2a，額定轉(zhuǎn)速 nn=1500r/min，額定電壓 ufn=220v，額定勵(lì)磁電流 ifn0.16a。2）檢查接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否正確，電動機(jī)勵(lì)磁回路接線是否牢靠。然后將電動機(jī)電樞串聯(lián)起動電阻 r1、勵(lì)磁回路串聯(lián)起動電阻rf1調(diào)到最大。斷開開關(guān) s，并斷開控制屏下方右邊的電樞電源開關(guān)，并做好起動準(zhǔn)

15、備。3）開啟控制屏上的電源總開關(guān)，接通其下方左邊的勵(lì)磁電源開關(guān)，觀察電動機(jī) m 勵(lì)磁電流值，調(diào)節(jié) rf1是 if等于校正值 100ma 并保持不變，再接通控制屏右下方的電樞電源開關(guān)，使 m 起動。4）通過 v1直流電壓表調(diào)節(jié)電樞電源 u=220v，然后改變電樞回路中串接起動電阻的阻值，觀察此時(shí)電動機(jī)電樞繞組上的電壓、電樞電流和電動機(jī)此時(shí)的轉(zhuǎn)速，并記錄下來，按上述方法作八組數(shù)據(jù)，如下表 2。表 2 電樞回路中串接起動電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)table 2 the armature loop of string after starting resistance experiment data序號/項(xiàng)目12

16、345678ua（v）190.3192.1194.2195.4196.5197.7199.1200.2ia（a）0.1550.1550.1540.1540.1530.1540.1540.154n（r/min）14911506152215321540154915601569po（w）29.16829.2629.58329.7729.9329.9330.3430.5065）電樞回路不串電阻，降壓起動，將電樞回路串接電阻為 180 短接，通過 v1 直流電壓表降低電樞電源電壓起動，觀察此時(shí)電動機(jī)電樞繞組上的電壓、電樞電流和 電動機(jī)此時(shí)的轉(zhuǎn)速，并記錄下來，按上述方法作 17 組數(shù)據(jù)，如下圖表 3。表

17、3 電樞回路不串電阻降壓起動的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)table 3 the armature loop not string of resistance step-down start experiment data序號/項(xiàng)目ua（v）ia（a）n(n/min)po(w)1239.9249.930.1230.125301.2378.94.76.028360.250.129406.87.546470.280.131539.88.973580.340.134618.810.52690.310.136697.312.0371000.138774.713.5481100.140853.915.1329119.90.

18、143930.216.86710129. 90.141100718.00211139.90.145108819.72712149.90.145116721.4513159.70.146124523.0251415169.7179.50.1480.1501325140124.81726.618 續(xù)表 316189.60.151148228.31917199.80.153156230.256)直流儀表、轉(zhuǎn)速表和變阻器的選擇直流儀表、轉(zhuǎn)速表量程是根據(jù)電機(jī)的額定值和實(shí)驗(yàn)中可能達(dá)到的最大值來選擇，變阻器根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。a)電壓量程的選擇如測量電動機(jī)兩端為

19、220v 的直流電壓，選用直流電壓為 1000v 量程檔。b)電流量程的選擇因?yàn)橹绷鞔畡?lì)電動機(jī)的額定電流為 2.2a，測量電樞電流的電表 a1 可選用直流電流表的 5a 量程檔.，測量勵(lì)磁回路電流的電流表 a2 用直流電流表的1000ma 量程擋c)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min，轉(zhuǎn)速表選用 1800r/min 量程檔。d)變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路選用 180。4.2.3 處理數(shù)據(jù)，繪出直流電動機(jī)空載損耗與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 此處省略 nnnnnnnnnnnn 字。如需要完整說明書和設(shè)計(jì)圖紙等.請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另

20、提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過答辯4.3 數(shù)據(jù)分析和結(jié)論由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所畫出的他勵(lì)直流電動機(jī)串電阻的機(jī)械特性與不串電阻降壓起動的機(jī)械特性可以看出，直流電動機(jī)空載損耗隨著轉(zhuǎn)速的增高而增大。 而在數(shù)據(jù)處理時(shí)，去除了誤差比較大的數(shù)據(jù)，最后得出了比較完善的機(jī)械特性曲線。5 直流電動機(jī)機(jī)械特性的測定測出輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，再測出空載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，根據(jù) t=t0+t1就可以得到直流電動機(jī)機(jī)械特性。測試系統(tǒng)如圖圖 6 測試系統(tǒng)裝置figure6 test system device 設(shè)計(jì)說明：圖中電動機(jī)為發(fā)電機(jī)，其額定功率 pn=335kw，額定電流in=2.2a，額定轉(zhuǎn)速 nn=1500r/m

21、in，額定電壓 ufn=220v，額定勵(lì)磁電流ifn0.16a。rf1=180，r2=1800，電阻所選阻值是根據(jù)流過勵(lì)磁繞組和電樞繞組的最大電流來選擇的，根據(jù)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流 if0.16a,，直流電流表選擇01000ma,根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量選擇發(fā)電機(jī)電樞回路的直流電壓表的量程為01000v，直流電流表的量程為 01000ma。轉(zhuǎn)速測速儀的量程根據(jù)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇為 18000r/min。5.1 輸出轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)5.1.1 實(shí)驗(yàn)方案以被測直流電動機(jī)帶動負(fù)載發(fā)電機(jī)運(yùn)行，根據(jù)電動機(jī)的輸出功率等于發(fā)電機(jī)的輸入功率，可以得到輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。5.1.2 實(shí)驗(yàn)原理圖根據(jù)被測的電機(jī)的機(jī)械特性設(shè)計(jì)出了測試直

22、流電動機(jī)的機(jī)械特性，原理圖如下圖所示： 圖 7 實(shí)驗(yàn)原理圖figure 7 experimental principle diagram5.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1）按圖 11 接線，圖中直流他勵(lì)電動機(jī) g 為校正直流測功機(jī)，其額定功率pn=335w，額定電流 in=2.2a，額定轉(zhuǎn)速 nn=1500r/min，額定電壓 ufn=220v，額定勵(lì)磁電流 ifn0.16a。直流他勵(lì)電動機(jī) mg 為被測電機(jī)，其額定功率pn=185w，額定電流 in=1.2a，額定轉(zhuǎn)速 nn=1600r/min，額定電壓 ufn=220v，額定勵(lì)磁電流 ifn0.13a，勵(lì)磁電壓為 ufn=220v,絕緣等級為

23、 e。直流電流表選用量程為 03000ma 直流電壓表選用。rf1用 1800 阻值的變阻器作為直流他勵(lì)電動機(jī)勵(lì)磁回路串接的電阻。r1選用 180 阻值作為直流他勵(lì)電動機(jī)的起動電阻。2)檢查接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否正確，電動機(jī)勵(lì)磁回路接線是否牢靠。然后將被測電動機(jī)電樞串聯(lián)起動電阻 r1、勵(lì)磁回路串聯(lián)起動電阻 rf1調(diào)到最大，g 作為發(fā)電機(jī)。斷開開關(guān) s，并斷開控制屏下方右邊的電樞電源開關(guān)，并做好起動準(zhǔn)備。3)開啟控制屏上的電源總開關(guān)，接通其下方左邊的勵(lì)磁電源開關(guān)，觀察電動機(jī) m 勵(lì)磁電流值，調(diào)節(jié) rf1使 if1等于校正值 80ma 并保持不變，調(diào)節(jié) rf2 是if2 等于 10

24、0ma，再接通控制屏右下方的電樞電源開關(guān)，使 mg 起動。4)通過 v1直流電壓表調(diào)節(jié)電樞電源 u=220v，與此同時(shí)，注意觀察發(fā)電機(jī)電樞兩端電壓以及電樞電流，然后改變負(fù)載電阻 r2 的阻值（從大到?。?，記錄此時(shí)發(fā)電機(jī)的電樞電壓、電樞電流和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。如下表 3表 4 測試被測直流電動機(jī)帶負(fù)載時(shí)機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)table4 test are tested with load for dc mechanical property testing data序號/項(xiàng)目ua（v）ia（ma）n（r/min）o（w）t2(n*m)155.3608641.111.860.7531268.6530771

25、.513.500.6649378.8469871.415.2310.6050484.5436979.913.030.5817592.139399717.8910.5385698.8350106219.5310.50187103.9317111920.5210.46818107.7298115221.020.45059112.9267120122.8310.439310115.8249123222.9800.408411117243124023.0180.402612120224127123.6180.384713121.6215128623.8180.376214124.4198131324.

26、5130.361415127.5179134324.9010.34265)直流儀表、轉(zhuǎn)速表和變阻器的選擇直流儀表、轉(zhuǎn)速表量程是根據(jù)電機(jī)的額定值和實(shí)驗(yàn)中可能達(dá)到的最大值來選擇，變阻器根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。a)電壓量程的選擇如測量電動機(jī)兩端為 220v 的直流電壓，選用直流電壓為 1000v 量程檔。b)電流量程的選擇因?yàn)橹绷鞑?lì)電動機(jī)的額定電流為 1.2a，測量電樞電流的電表 a1 可選用直流電流表的 5a 量程檔.，勵(lì)磁回路電流表 a2 用直流電流表的 1000ma 量程擋。c)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 1600r/min，轉(zhuǎn)速表選用 1800r/min 量程檔

27、。d)變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路選用 1805.1.4 處理數(shù)據(jù)1.根據(jù)轉(zhuǎn)速查出發(fā)電機(jī)相對應(yīng)的空載損耗，如表 。2.由于發(fā)電機(jī)的輸入功率與被測直流電機(jī)輸出功率是相等的，于是得出如下關(guān)系：p1 出=t2*=p2 入=ua*ia+ia2ra+p。2 (11)式中 p1 出是被測直流電機(jī)的輸出功率 t2是被測直流電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 是被測電機(jī)的角速度，=2n/60 p2 入是發(fā)電機(jī)的輸入功率運(yùn)用上述公式，算的 t2，然后根據(jù) t2 與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，得出如下圖形圖 8 機(jī)械特性曲線圖 figure8 mechanical characterist

28、ic curve3.數(shù)據(jù)分析與結(jié)論通過數(shù)據(jù)顯示轉(zhuǎn)速越大，輸出轉(zhuǎn)矩越小，所以最好使電動機(jī)工作在7001100r/min 范圍內(nèi)，這樣能更好的利用電動機(jī)。5.2 空載轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)5.2.1實(shí)驗(yàn)方案 測出直流電動機(jī)的電樞電阻，使電動機(jī)處于空載狀態(tài)運(yùn)行，根據(jù) p0=p1-pcu，可以得到空載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。5.2.2測試直流電動機(jī)的電樞電阻 根據(jù)伏安法測出直流電動機(jī)的電阻，測試時(shí)使滑變電阻器分別處于上、中、下三個(gè)位置，得出的數(shù)據(jù)取平均值得到電樞電阻。(1)實(shí)驗(yàn)原理圖圖 9 實(shí)驗(yàn)原理圖figure9 experimental principle diagram（2）實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)1)按圖接線,電阻值為 1

29、800 的滑變電阻器，電流表為直流、毫安、安培表量程為 5a。2)經(jīng)檢查無誤后接通電樞電源，并調(diào)至 220v。調(diào)節(jié)滑變電阻器調(diào)至最大，迅速測取電機(jī)電樞兩端電壓 u 和電流 i。將電阻器分別旋轉(zhuǎn)三分之一和三分之二，同樣測取 u、i 三組數(shù)據(jù)。取三次測量的平均值作為實(shí)際冷態(tài)電阻值ra=1/3（ra1+ra2+ra3） (12)測得數(shù)據(jù)與結(jié)果如下表 5表中：ra1=1/3（ra11+ ra12+ ra13）ra2=1/3（ra21+ ra22+ ra23） (13)ra2=1/3（ra31+ ra32+ ra33） (14)3)直流儀表、轉(zhuǎn)速表和變阻器的選擇 直流儀表、轉(zhuǎn)速表量程是根據(jù)電機(jī)的額定值和

30、實(shí)驗(yàn)中可能達(dá)到的最大值來選擇，變阻器根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。4)壓量程的選擇如測量電動機(jī)兩端為 220v 的直流電壓，選用直流電壓為 1000v 量程檔。5)電流量程的選擇因?yàn)橹绷鞑?lì)電動機(jī)的額定電流為 2.2a，測量電樞電流的電表 a1可選用直流電流表的 5a 量程檔.6)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 1600r/min，轉(zhuǎn)速表選用 1800r/min 量程檔。7)變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路選用 1800。表 5 測試被測直流電動機(jī)的電樞電阻 table5 test are tested the arma

31、ture resistance dc machines序號u（v）i（a）r（平均） （）ra（）2.40.1152ra11=20.83312.433.1169ra12=020.813ra1=20.8222.484.1193ra13=20.8213.7730.1812ra21=20.8223.8810.1864ra22=20.82123.9580.1902ra23=20.810ra2=20.8189.2160.4454ra31=20.692100.4908ra32=20.37538.8130.4028ra33=20.315ra3=20.46120.75.2.3 測直流電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩電動機(jī)處于空

32、載狀態(tài)，根據(jù) p0=p1-pcu，可以得到空載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。（1）原理圖圖 10 他勵(lì)直流電動機(jī)空載損耗實(shí)驗(yàn)原理圖figure10 for dc excitation no-load loss experimental principle diagram （2）實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖如圖 14 所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下1)按圖接線，圖中直流他勵(lì)電動機(jī) m 為被測直流電機(jī)，其額定功率pn=185w，額定電流 in=1.2a，額定轉(zhuǎn)速nn=1600r/min，額定電壓 ufn=220v，額定勵(lì)磁電流 ifn0.13a。rf1 用 1800 阻值的變阻器作為直流他勵(lì)電動機(jī)勵(lì)磁回路串接的電阻。r1 選

33、用 d 180 阻值作為直流他勵(lì)電動機(jī)的起動電阻。2)檢查接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否正確，電動機(jī)勵(lì)磁回路接線是否牢靠。然后將電動機(jī)電樞串聯(lián)起動電阻 r1、勵(lì)磁回路串聯(lián)起動電阻rf1調(diào)到最大。斷開開關(guān) s，并斷開控制屏下方右邊的電樞電源開關(guān)，并做好起動準(zhǔn)備。3)開啟控制屏上的電源總開關(guān)，接通其下方左邊的勵(lì)磁電源開關(guān)，觀察電動機(jī) m 勵(lì)磁電流值，調(diào)節(jié) rf1是 if等于校正值 100ma 并保持不變，再接通控制屏右下方的電樞電源開關(guān)，使 m 起動。4)電樞回路不串電阻，降壓起動，將電樞回路串接電阻為 180 短接，通過 v1 直流電壓表降低電樞電源電壓起動，觀察此時(shí)電動機(jī)電樞繞組上的電

34、壓、電樞電流和電動機(jī)此時(shí)的轉(zhuǎn)速，并記錄下來。5）直流儀表、轉(zhuǎn)速表量程是根據(jù)電機(jī)的額定值和實(shí)驗(yàn)中可能達(dá)到的最大值來選擇，變阻器根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來選用，并按電流的大小選擇串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的接法。6）電壓量程的選擇如測量電動機(jī)兩端為 220v 的直流電壓，選用直流電壓為 1000v 量程檔。7）電流量程的選擇因?yàn)橹绷鞑?lì)電動機(jī)的額定電流為 1.2a，測量電樞電流的電表 a1可選用直流電流表的 5a 量程檔.，測量勵(lì)磁回路電流的電流表 a2用直流電流表的1000ma 量程擋8）電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 1600r/min，轉(zhuǎn)速表選用 1800r/min 量程檔。9）變阻器的選擇變阻器選用的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所需的阻

35、值和流過變阻器最大的電流來確定，電樞回路選用 180。表 6 電樞回路不串電阻，電樞電源降壓起動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)table6 armature loop not string of resistance, the armature power step-down start experimental data序號/項(xiàng)目ua（v）ia（a）n(n/min)o (w) to(n*m)12345678925.0234.3443.5253.8562.6171.3881.4591.73101.40.1210.1220.1240.1250.1260.1280.1300.1310.134217284.1362.14

36、52.8536.4614702.7792.2886.32.727 0.123.881 0.134.991 0.1326.408 0.13527.561 0.13468.798 0.136910.238 0.139212.662 0.152713.2156 0.1425.2.4 數(shù)據(jù)處理輸入功率用 p1表示，則輸入功率 p1的計(jì)算公式如下： p1=uaia (18)電樞銅損，就是指消耗在電樞電阻 ra 中的電功率，與電樞電流的平方成正比。即： cu,a=ia2ra (15)由于 p1=o+2+ cu,a ，而電動機(jī)是空載運(yùn)行,所以輸出功率為 0。則空載損耗功率 o 為 o=p1-cu,a (16

37、)則空載轉(zhuǎn)矩為t。=po/ (17)其中，=2n/60運(yùn)用上述公式計(jì)算出 po 與 to，如表。得出 to 與 n 的關(guān)系，如圖 15 所示：圖 11 被測直流電動機(jī)空載機(jī)械特性曲線圖figure11 tested for dc no-load mechanical properties curve5.3 直流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出直流電動機(jī)的總轉(zhuǎn)矩為t1=to+t2 (18)被測直流電機(jī)的機(jī)械曲線下圖下圖所示圖 12 被測直流電動機(jī)的機(jī)械特性曲線圖figure12 for dc being measured mechanical characteristics curve

38、數(shù)據(jù)分析與結(jié)論：通過數(shù)據(jù)顯示，轉(zhuǎn)速越高，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩就越小，轉(zhuǎn)速越低，電動機(jī)的就越高，其特性方程為 n=1600-42.78t1。特性方程的由來如下計(jì)算：n=n0-t1 (19) =ra/cect2=42.78 (20)其中， ce=(un-inra)/nn=0.12195 ct=9.55ce所以，要使電動機(jī)工作在 8001200r/min 范圍內(nèi)。6 交流電動機(jī)的機(jī)械特性的測定測出輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，再測出空載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，根據(jù) t=t0+t1就可以得到直流電動機(jī)機(jī)械特性。測試系統(tǒng)見圖 66.1 輸出轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)6.1.1 實(shí)驗(yàn)方案以被測直流電動機(jī)帶動負(fù)載發(fā)電機(jī)運(yùn)行，根據(jù)電動機(jī)的輸出功率等

39、于發(fā)電機(jī)的輸入功率，可以得到輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。6.1.2 實(shí)驗(yàn)原理圖圖 13 實(shí)驗(yàn)原理圖figure13 experimental principle diagram6.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)1）按圖接線，圖中直流他勵(lì)電動機(jī) g 為校正直流測功機(jī)，其額定功率pn=335w，額定電流 in=2.2a，額定轉(zhuǎn)速 nn=1500r/min，額定電壓 ufn=220v，額定勵(lì)磁電流 ifn0.16a。直流并勵(lì)電動機(jī) 3m 為被測交流電機(jī)，其額定功率pn=100w，額定電流 in=0.5a，額定轉(zhuǎn)速 nn=1420r/min，額定電壓 un=220v，頻率 f=50hz。直流電流表選用量程為 030

40、00ma 直流電壓表選用。rf2用 180阻值的變阻器作為直流他勵(lì)電動機(jī)勵(lì)磁回路串接的電阻。r2選用 1800 阻值作為直流他勵(lì)電動機(jī)的負(fù)載電阻。2）檢查接線是否正確，電表的極性、量程選擇是否正確，電動機(jī)勵(lì)磁回路接線是否牢靠。然后合上開關(guān) s，起動三相異步電動機(jī)，然后改變負(fù)載 r2。觀察此時(shí) v2 與 a4 的數(shù)值，并記錄下來。如下表 7：表 7 測試被測交流電動機(jī)帶負(fù)載時(shí)機(jī)械特性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)table 7 test are tested ac motor with load of the experimental data of mechanical properties序號/項(xiàng)目ua（v）i

41、a（ma）n（r/min）po（w）t2（n*m）113773142227.830.2652137.586141927.800.28323135.7119140526.6480.30864135134139926.530.323451333.9153138925.430.33576132.2179137625.380.35887131197136425.210.38118130202136125.130.3849127.7233133824.9020.417510124267130424.6720.454411120295126423.1360.476512104316110121.150.5

42、0726.2 空載轉(zhuǎn)矩測定6.2.1 實(shí)驗(yàn)方案 通過空載實(shí)驗(yàn)、堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)可以得到三相異步電動機(jī)的等效電路，再根據(jù)功率關(guān)系可以得到空載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系6.2.2 空載實(shí)驗(yàn) 電動機(jī)處于空載狀態(tài)，通過鐵心損耗與機(jī)械損耗的分離，可以得到勵(lì)磁參數(shù)。（1）實(shí)驗(yàn)原理圖 圖 14 三相異步電動機(jī)接線圖figure14 three-phase asynchronous motor wiring diagram （2）實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)1）按圖接線。電機(jī)繞組為 接法(un=220v)，直接與測速儀同軸聯(lián)接，不聯(lián)接校正直流測功機(jī)。2）檢查接線是否正確，檢查量程，電壓表選用 1000v 量程，電流表選用5a 量程，電動機(jī)勵(lì)

43、磁回路接線是否牢靠。3）把交流調(diào)壓器調(diào)至電壓最小位置，接通電源，逐漸升高電壓，使電機(jī)起動旋轉(zhuǎn)，觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。并使電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎D(zhuǎn)(如轉(zhuǎn)向不符合要求需調(diào)整相序時(shí)，必須切斷電源)。4）保持電動機(jī)在額定電壓下空載運(yùn)行數(shù)分鐘，使機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定后再進(jìn)行試驗(yàn)。 5） 調(diào)節(jié)電壓由 1.2 倍額定電壓開始逐漸降低電壓，直至電流或功率顯著增大為止。在這范圍內(nèi)讀取空載電壓、空載電流、空載功率。6）在測取空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，在額定電壓附近多測幾點(diǎn)，共取數(shù)據(jù) 78 組記錄于表中。 （3）數(shù)據(jù)處理由空載實(shí)驗(yàn)可以求得勵(lì)磁參數(shù)，以及鐵耗和機(jī)械損耗。實(shí)驗(yàn)是在轉(zhuǎn)子軸上不帶任何機(jī)械負(fù)載，轉(zhuǎn)速，電源頻率的情況下進(jìn)行的，用上面每

44、次記錄的電動機(jī)的端電壓、空載電流和空載功率，即可得到異步電動機(jī)的空載特性，如圖 15 所示。 圖 15 空載特性 圖 16 鐵耗和機(jī)械耗分離figure 15 no load characteristic figure 16 iron loss and mechanical loss空載時(shí)，電動機(jī)的輸入功率全部消耗在定子銅耗、鐵耗和轉(zhuǎn)子的機(jī)械損耗上。所以從空載功率中減去定子銅耗，即得鐵耗和機(jī)械耗之和，即 01tcufempppp（21） 機(jī)械損耗僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)而與端電壓無關(guān)，因此在轉(zhuǎn)速變化不大時(shí)，可以認(rèn)為是常數(shù)。 鐵耗在低電壓時(shí)可近似認(rèn)為與磁通密度的平方成正比。機(jī)械耗和鐵耗之和與端電壓的平方值

45、的曲線接近直線，如圖 16 所示，把曲線延長與縱坐標(biāo)交于點(diǎn)，由點(diǎn)作平行于橫坐標(biāo)的直線，此直線以下就表示與端點(diǎn)電壓無關(guān)的機(jī)械損耗，直線以上的部分即為不同電壓的鐵耗。 由曲線和上查得額定電壓時(shí)的和，可知 200022000/3/mfenrpizuixzr（22）式中；其中可由堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)確定，則勵(lì)磁電抗為 （23）623、堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)三相異步電動機(jī)出于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，可以認(rèn)為勵(lì)磁電路開路，根據(jù)電壓、電流和電抗的關(guān)系，可以得到短路參數(shù)（1）實(shí)驗(yàn)原理圖 如圖 14 （2）實(shí)驗(yàn)步驟1）測量接線圖同圖 24。電機(jī)繞組為 接法(un=220v)，用制動工具把三相電機(jī)堵住。制動工具可用盤固定在電機(jī)軸上，螺桿裝在圓盤上。2）

46、檢查接線是否正確，檢查量程，電壓表選用 1000v 量程，電流表選用5a 量程，電動機(jī)勵(lì)磁回路接線是否牢靠。3）調(diào)壓器退至零，按下啟動按鈕，接通交流電源。調(diào)節(jié)控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕使之逐漸升壓至短路電流到 1.2 倍額定電流，再逐漸降壓至 0.3 倍額定電流為止。 4）在這范圍內(nèi)讀取短路電壓、短路電流、短路功率。5）共取數(shù)據(jù) 56 組記錄于表中。 （3）數(shù)據(jù)處理異步電動機(jī)從堵轉(zhuǎn)(短路)試驗(yàn)可以求出等效電路中的和。 應(yīng)用每次記錄得到的端電壓、定子電流和功率，即可得短路特性曲線，如圖 21 所示。 圖 17 短路特性 figure17 short circuit characteristics根據(jù)堵

47、轉(zhuǎn)特性曲線，可查得對應(yīng)于的，求出堵轉(zhuǎn)阻抗、電阻和電抗，公式如下 2122212/3/kkkkkkkkkrrrpizuixxxzr（24） 進(jìn)而分別求，和，其中可直接用歐姆表量得，故有1r2r1x2x1r 21r =-kr r（25）對于大、中型異步電動機(jī)，由于，等效電路中的勵(lì)磁支路可近似認(rèn)為無窮大，在堵轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路可簡化，這樣可用下列簡化公式來確定、和。 12=x =/2kxx（26）624、負(fù)載實(shí)驗(yàn)以被測電動機(jī)帶動負(fù)載發(fā)電機(jī)運(yùn)行，通過轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率可以得到轉(zhuǎn)差率。 （1）實(shí)驗(yàn)原理圖圖 18 負(fù)載實(shí)驗(yàn)電路圖figure18 load experiment circuit diagram（2）實(shí)

48、驗(yàn)步驟1）測量接線圖如圖 22。電機(jī)繞組為 接法(un=220v).2）檢查接線是否正確，檢查量程，電壓表選用 1000v 量程，電流表選用5a 量程，電動機(jī)勵(lì)磁回路接線是否牢靠。3）按下啟動按鈕，接通交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之逐漸升壓至額定電壓并保持不變。4）合上開關(guān) s,然后改變負(fù)載 rl。待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，在額定電壓附近測取定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù) 5）取 68 組數(shù)據(jù)記錄于表中63、數(shù)據(jù)處理輸入功率 p1可以直接測量得到定子銅損耗 pcu1 21113cupi r（27）轉(zhuǎn)子銅損耗 pcu2 22223cupi r（28） 異步電動機(jī)的簡化等效電路如圖： 圖 19 異步電動機(jī)簡化等效電路figure19 simplified equivalent circuit of asynchronous motor 0121222002/2 n /60cucuppppppttp （29） 由以上公式可以確定 t0=f(n)的關(guān)系6.4 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線1 根據(jù)轉(zhuǎn)速查出發(fā)電機(jī)相對應(yīng)的空載損耗，如表。2 由于發(fā)電機(jī)的輸入功率與被測交流流電機(jī)輸出功率是相等的，于是得出如下關(guān)系：pm=t2*=p2 入=ua*ia+ia2ra+p。2 (30)式中：pem是被測直流電機(jī)的電磁功率 t2是被測交流電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 是被