實驗三三相同步電動機(jī)

1、實驗報告實驗名稱：三相同步電動機(jī)小組成員：許世飛 許晨光 楊鵬飛 王凱征一實驗?zāi)康?掌握三相同步電動機(jī)的異步起動方法。2測取三相同步電動機(jī)的V形曲線。3測取三相同步電動機(jī)的工作特性。 二預(yù)習(xí)要點1三相同步電動機(jī)異步起動的原理及操作步驟。2三相同步電動機(jī)的V形曲線是怎樣的？ 怎樣作為無功發(fā)電機(jī)（調(diào)相機(jī)）？3三相同步電動機(jī)的工作特性怎樣？怎樣測?。?三實驗項目1三相同步電動機(jī)的異步起動。2測取三相同步電動機(jī)輸出功率P20時的V形曲線。3測取三相同步電動機(jī)輸出功率P2=0.5倍額定功率時的V 形曲線。4測取三相同步電動機(jī)的工作特性。 四實驗設(shè)備及儀器1實驗臺主控制屏；2電機(jī)導(dǎo)軌及轉(zhuǎn)速測量；3功率、功

2、率因數(shù)表（NMCL-001）；4同步電機(jī)勵磁電源（含在主控制屏左下方，NMEL-19）；5直流電機(jī)儀表、電源（含在主控制屏左下方，NMEL-18）；6三相可調(diào)電阻器900（NMEL-03）；7三相可調(diào)電阻器90（NMEL-04）；8旋轉(zhuǎn)指示燈及開關(guān)板（NMEL-05A）；9三相同步電機(jī)M08；10直流并勵電動機(jī)M03。五實驗方法被試電機(jī)為凸極式三相同步電動機(jī)M08。1三相同步電動機(jī)的異步起動實驗線路圖如圖3-1。實驗開始前，MEL-13中的“轉(zhuǎn)速控制”和“轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制”，“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕逆時針到底。R的阻值選擇為同步發(fā)電機(jī)勵磁繞組電阻的10倍（約90歐姆），選用NMEL-0

3、4中的90電阻。開關(guān)S選用NMEL-05。圖3-1 三相同步電動機(jī)接線圖（MCL-11、MEL-11B）同步電機(jī)勵磁電源（NMEL-19）固定在控制屏的右下部。a把功率表電流線圈短接，把交流電流表短接，先將開關(guān)S閉合于勵磁電流源端，啟動勵磁電流源，調(diào)節(jié)勵磁電流源輸出大約0.7A左右，然后將開關(guān)S閉合于可變電阻器R（圖示左端）。b把調(diào)壓器退到零位，合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使升壓至同步電動機(jī)額定電壓220伏，觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，若不符合則應(yīng)調(diào)整相序使電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向符合要求。c當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，把開關(guān)S迅速從左端切換閉合到右端，讓同步電動機(jī)勵磁繞組加直流勵磁而強(qiáng)制拉入同步運行，異步起動同步電動機(jī)整個

4、起動過程完畢，接通功率表、功率因數(shù)表、交流電流表。2測取三相同步電動機(jī)輸出功率P20時的V形曲線a按1方法異步起動同步電動機(jī)。使同步電動機(jī)輸出功率P20。b調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的勵磁電流If并使If增加，這時同步電動機(jī)的定子三相電流亦隨之增加，直至電流達(dá)同步電動機(jī)的額定值，記錄定子三相電流和相應(yīng)的勵磁電流、輸入功率。c調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的勵磁電流If使If使逐漸減小，這時定子三相電流亦隨之減小，直至電流過最小值，記錄這時的相應(yīng)數(shù)據(jù)，d繼續(xù)調(diào)小同步電動機(jī)的勵磁電流，這時同步電動機(jī)的定子三相電流反而增大直到電流達(dá)額定值，在這過勵和欠勵范圍內(nèi)讀取911組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄于表3-1。表3-1 n=1500rmin

5、； U=220V；P20序號三相電流（A)勵磁電流（A)輸入功率（W）IAIBICIIfP1P2P10.0960.0960.0960.0960.7527.8123.0250.8320.110.110.110.110.721.1225.8246.9430.1270.1270.1270.1270.6514.1128.4542.5640.1460.1460.1460.1460.6031.5531.5550.1720.1720.1720.1720.55035.1635.1660.3480.3480.3480.3480.2-47.158.7111.6170.4060.4060.4060.4060.1-6

6、1.266.645.4480.440.440.440.440.03-67.571.43.990.1210.1210.1210.1210.716.9328.1645.09100.0940.0940.0940.0940.829.3823.0652.44110.0890.0890.0890.0890.944.8517.1161.96120.1090.1090.1090.109159.4911.8971.38130.1430.1430.1430.1431.173.616.8380.44140.1810.1810.1810.1811.287.72087.72150.2240.2240.2240.2241

7、.3103.30103.3160.2650.2650.2650.2651.4117-6.4110.6170.3070.3070.3070.3071.5131.5-10.3121.2180.3480.3480.3480.3481.6145.6-13.8131.8190.390.390.390.391.7159.6-17.4142.2200.4490.4490.4490.4491.85182.03-36146.03210.0870.0870.0870.0870.7932.8321.2354.06表中 I = (IA + IB + IC)3P = P+ P3測取三相同步電動機(jī)輸出功率P20.5 倍額

8、定功率時的V形曲線。a按1方法異步起動同步電動機(jī)，調(diào)節(jié)測功機(jī)“轉(zhuǎn)矩設(shè)定”旋鈕使之加載，使同步電動機(jī)輸出功率改變，輸出功率按下式計算： P2 = 0.105nT2 式中 n電機(jī)轉(zhuǎn)速，rmin； T2由轉(zhuǎn)矩表讀出，N·m。b使同步電動機(jī)輸出功率接近于0.5倍額定功率且保持不變，調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的勵磁電流If使If增加，這時同步電動機(jī)的定子三相電流亦隨之增加直到電流達(dá)同步電動機(jī)的額定電流，記錄定子三相電流和相應(yīng)的勵磁電流、輸入功率。c調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的勵磁電流If，使If逐漸減小，這時定子三相電流亦隨之減小直至電流達(dá)最小值，記錄這時的相應(yīng)數(shù)據(jù)，繼續(xù)調(diào)小同步電動機(jī)的勵磁電流，這時同步電動機(jī)的定子

9、三相電流反而增大直到電流達(dá)額定值，在過勵和欠勵范圍內(nèi)讀取911組數(shù)據(jù)并記錄于表3-2中。表3-2 n=1500rmin； U=220V；P20.5PN序號三相電流（A)勵磁電流（A)輸入功率（W）IAIBICIIfP1P2P10.1830.1830.1830.1830.8588.2537.76126.0120.2160.2160.2160.2160.6559.735.8995.5930.2280.2280.2280.2280.652.1752.71104.8840.2450.2450.2450.2450.5545.2755.72100.9950.2870.2870.2870.2870.4531

10、.0562.693.6560.340.340.340.340.3515.5771.0186.5870.3510.3510.3510.3510.3312.4472.5484.9880.2030.2030.2030.2030.765.0347.14112.1790.1940.1940.1940.1940.7571.8344.3116.13100.1870.1870.1870.1870.878.7341.54120.27110.1860.1860.1860.1860.992.0136.35128.36120.1970.1970.1970.1971106.931.96138.86130.220.220

11、.220.221.1122.125.74147.84140.2530.2530.2530.2531.213720.77157.77150.2870.2870.2870.2871.3152.416.14168.54160.3250.3250.3250.3251.4167.611.89179.49170.350.350.350.351.46177.39186.3 表中 I = (IA + IB + IC)3 P = P+ P 4測取三相同步電動機(jī)的工作特性a按1方法異步起動同步電動機(jī)，按3方法改變負(fù)載電阻，使同步電動機(jī)輸出功率改變，輸出功率按下式計算： P2 = 0.105nT2 式中 n電機(jī)轉(zhuǎn)速

12、，rmin； T2由直流發(fā)電機(jī)的電樞電流轉(zhuǎn)矩表讀出，N·mb同時調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的勵磁電流使同步電動機(jī)輸出功率達(dá)額定值時，且功率因數(shù)為1。c保持此時同步電動機(jī)的勵磁電流恒定不變，逐漸減小負(fù)載, 使同步電動機(jī)輸出功率逐漸減小直至為零，讀取定子電流、輸入功率、功率因數(shù)、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，共取67組數(shù)據(jù)并記錄于表3-3中。表3-3 U=UN=220V； If= A； n=1500rmin序號同步電動機(jī)輸入同步電動機(jī)輸出IA（A）IB（A)IC（A）I（A）If（A）P1（W）P2（W）P（W）cosT2(N.m)Pn(W)（%）10.3450.3450.3450.3451.1819050.52

13、40.510.5789.77537.3284820.3360.3360.3360.3361.1818547.87232.8710.5586.62537.1988730.320.320.320.321.1817743.28220.2810.578.7535.7499540.3030.3030.3030.3031.18167.837.97205.7710.4570.87534.443850.2840.2840.2840.2841.18157.132.7189.810.46333.1928360.2670.2670.2670.2671.18147.727.69175.3910.3555.12531.

14、4299670.2490.2490.2490.2491.18137.322.68159.9810.347.2529.5349480.2190.2190.2190.2191.18117.813.84131.640.960.231.523.928990.2080.2080.2080.2081.18109.29.85119.050.930.1523.62519.8446100.1930.1930.1930.1931.1897.455.18102.630.90.115.7515.34639110.180.180.180.181.1880.57080.570.850.046.37.819288120.1

15、790.1790.1790.1791.1884.69084.690.840.034.7255.579171表中 I = (IA + IB + IC)3P = P+ PP2=0.105nT2六實驗報告分析1作P20時同步電動機(jī)的V形曲線I =f(If)，并說明定子電流的性質(zhì)。定子電流的性質(zhì)：在輸出功率為0的狀態(tài)下，電動機(jī)從電源吸收的功率用于定子銅損耗和機(jī)械損耗。當(dāng)勵磁電流很小時，定子電流I相對于U的相位處于滯后狀態(tài)，此時同步電動機(jī)相當(dāng)于電阻電感負(fù)載，從電源吸收滯后的無功功率；當(dāng)勵磁電流逐漸增大時，定子電流逐漸減小，直至與電壓同相位，此時處于正常勵磁狀態(tài)；當(dāng)勵磁電流繼續(xù)增大時，定子電流隨之增大，電

16、動機(jī)處于過勵磁狀態(tài)。2作P20.5倍額定功率時同步電動機(jī)的V形曲線I =f(If)，并說明定子電流的性質(zhì)。定子電流：當(dāng)勵磁電流很小時，定子電流是相位滯后于電壓的正弦交流電，同步電動機(jī)從電源吸收的功率除了用于定子銅損耗和機(jī)械損耗之外，其余轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率；當(dāng)勵磁電流增大時，定子電流隨之減小，定子電流與電壓的相位差逐漸減小直至為0，此時同步電動機(jī)處于正常勵磁狀態(tài)；當(dāng)勵磁電流繼續(xù)增大時，定子電流隨之增大，電動機(jī)處于過勵磁狀態(tài)，此時電動機(jī)從電網(wǎng)中吸收超前的無功功率，對于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)有很大好處。3作同步電動機(jī)的工作特性曲線：I、P、cos、T2、=f(P2)分析：由圖中可以看出，當(dāng)定子電流增大時，輸

17、出功率隨之增大，且系統(tǒng)效率逐漸提高。當(dāng)定子電流逐漸增大時，功率因數(shù)基本保持1不變，這是由于調(diào)節(jié)了勵磁電流，使得電動機(jī)的定子電流和電壓處于同相位；定子電流很小、輸出功率很小的時候，功率因數(shù)略小于1，這是由于當(dāng)輸出功率增大時，各條V型曲線逐漸向右上方移動，使得功率因數(shù)為1的點連成一條向右上方傾斜的曲線，在這種情況下，由于我們保持勵磁電流不變，當(dāng)輸出功率很小時，功率因數(shù)會略小于1。由于輸出轉(zhuǎn)矩正比與輸出功率，故圖中沒有畫出輸出轉(zhuǎn)矩與定子電流的關(guān)系曲線。七思考題1同步電動機(jī)異步起動時先把同步電動機(jī)的勵磁繞組經(jīng)一可調(diào)電阻組成回路，這可調(diào)電阻的阻值調(diào)節(jié)在同步電動機(jī)的勵磁繞值的10倍約90歐姆，這電阻在起動過程中的作用是什么？若這電阻為零時又將怎樣？這是由于在啟動時，勵磁繞組不能開路。所以用一個較大的電阻組成一個回路。若勵磁繞組開路，在大轉(zhuǎn)差時，氣隙旋轉(zhuǎn)磁場在勵磁繞組里感應(yīng)出較高的電動勢，有可能損壞他的絕緣。若沒有該電阻，勵磁繞組中感應(yīng)出的電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，有可能使電動機(jī)啟動不到接近同步速的轉(zhuǎn)速。2在保持恒功率輸出測取V形曲線時輸入功率將有什么變化？ 為什么？在V型曲線中，定子電流隨著勵磁電流的增大而先減小后增大。由于輸入功率與輸入電流成正比關(guān)系，則輸入功率將先減小后增大。從原理上講，當(dāng)定子電流減小時，電動機(jī)從電源中吸收滯后的無功功率逐