实验三--三相同步电动机

1、实验三 - 三相同步电动机作者：日期：实验报告实验名称：三相同步电动机小组成员：许世飞许晨光杨鹏飞 王凯征一实验目的1掌握三相同步电动机的异步起动方法。2测取三相同步电动机的V 形曲线。3测取三相同步电动机的工作特性。二预习要点1三相同步电动机异步起动的原理及操作步骤。2三相同步电动机的V 形曲线是怎样的？怎样作为无功发电机（调相机）？3三相同步电动机的工作特性怎样？怎样测取？三实验项目1三相同步电动机的异步起动。2测取三相同步电动机输出功率P2 0时的 V 形曲线。3测取三相同步电动机输出功率P2 =0.5 倍额定功率时的V 形曲线。4测取三相同步电动机的工作特性。四实验设备及仪器1实验台主

2、控制屏；2电机导轨及转速测量；3功率、功率因数表（ NMCL-001）；4同步电机励磁电源（含在主控制屏左下方，NMEL-19）；5直流电机仪表、电源（含在主控制屏左下方，NMEL-18）；6三相可调电阻器900（ NMEL-03）；7三相可调电阻器90（ NMEL-04）；8旋转指示灯及开关板（NMEL-05A）；9三相同步电机 M08；10直流并励电动机M03。五实验方法被试电机为凸极式三相同步电动机M08。1三相同步电动机的异步起动实验线路图如图3-1 。实验开始前， MEL-13 中的“转速控制”和“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”旋钮逆时针到底。R 的阻值选择为同步发

3、电机励磁绕组电阻的10 倍（约 90 欧姆），选用 NMEL-04中的 90 电阻。开关 S 选用 NMEL-05。AU交A流VIf电V源G输出 W同选用 NMEL-04步电的90 电阻R12机励选用 NMEL-05磁电的双刀双掷开关S源图4-5 三相同步电动机接线图（ MCL-II 、MEL-IIB ）图 3-1 三相同步电动机接线图（ MCL-11、MEL-11B）同步电机励磁电源（ NMEL-19）固定在控制屏的右下部。a把功率表电流线圈短接，把交流电流表短接，先将开关S 闭合于励磁电流源端，启动励磁电流源，调节励磁电流源输出大约0.7A 左右，然后将开关S 闭合于可变电阻器 R（图示左

4、端）。b把调压器退到零位，合上电源开关，调节调压器使升压至同步电动机额定电压 220 伏，观察电机旋转方向，若不符合则应调整相序使电机旋转方向符合要求。c当转速接近同步转速时，把开关S 迅速从左端切换闭合到右端，让同步电动机励磁绕组加直流励磁而强制拉入同步运行，异步起动同步电动机整个起动过程完毕，接通功率表、功率因数表、交流电流表。2测取三相同步电动机输出功率P2 0时的 V 形曲线a按 1 方法异步起动同步电动机。使同步电动机输出功率P20。b调节同步电动机的励磁电流I f 并使 I f 增加，这时同步电动机的定子三相电流亦随之增加，直至电流达同步电动机的额定值，记录定子三相电流和相应的励磁

5、电流、输入功率。c调节同步电动机的励磁电流I f 使 I f 使逐渐减小，这时定子三相电流亦随之减小，直至电流过最小值，记录这时的相应数据，d继续调小同步电动机的励磁电流，这时同步电动机的定子三相电流反而增大直到电流达额定值，在这过励和欠励范围内读取9 11 组数据。数据记录于表3-1 。表 3-1n=1500rmin； U=220V； P2 0序号三相电流（ A)励磁电流输入功率（ W）（ A)IAIBICIIfP1P2P10.0960.0960.0960.0960.7527.8123.0250.8320.110.110.110.110.721.1225.8246.9430.1270.127

6、0.1270.1270.6514.1128.4542.5640.1460.1460.1460.1460.6031.5531.5550.1720.1720.1720.1720.55035.1635.1660.3480.3480.3480.3480.2-47.158.7111.6170.4060.4060.4060.4060.1-61.266.645.4480.440.440.440.440.03-67.571.43.990.1210.1210.1210.1210.716.9328.1645.09100.0940.0940.0940.0940.829.3823.0652.44110.0890.08

7、90.0890.0890.944.8517.1161.96120.1090.1090.1090.109159.4911.8971.38130.1430.1430.1430.1431.173.616.8380.44140.1810.1810.1810.1811.287.72087.72150.2240.2240.2240.2241.3103.30103.3160.2650.2650.2650.2651.4117-6.4110.6170.3070.3070.3070.3071.5131.5-10.3121.2180.3480.3480.3480.3481.6145.6-13.8131.8190.3

8、90.390.390.391.7159.6-17.4142.2200.4490.4490.4490.4491.85182.03-36146.03210.0870.0870.0870.0870.7932.8321.2354.06表中I=(IP=P+PA + IB + IC) 33测取三相同步电动机输出功率P2 0.5 倍额定功率时的V 形曲线。a按 1 方法异步起动同步电动机，调节测功机“转矩设定”旋钮使之加载，使同步电动机输出功率改变，输出功率按下式计算：P 2 = 0.105nT 2式中n电机转速， r min； T 2由转矩表读出， N·m。b使同步电动机输出功率接近于0.5 倍

9、额定功率且保持不变，调节同步电动机的励磁电流I f 使 I f 增加，这时同步电动机的定子三相电流亦随之增加直到电流达同步电动机的额定电流，记录定子三相电流和相应的励磁电流、输入功率。c调节同步电动机的励磁电流If ，使 I f 逐渐减小，这时定子三相电流亦随之减小直至电流达最小值，记录这时的相应数据，继续调小同步电动机的励磁电流，这时同步电动机的定子三相电流反而增大直到电流达额定值，在过励和欠励范围内读取 9 11 组数据并记录于表3-2 中。表3-2n=1500rmin；U=220V； P2 0.5P N序号三相电流（A)励磁电输入功率（W）流（ A)IAIBICIIfP1P2P10.18

10、30.1830.1830.1830.8588.2537.76126.0120.2160.2160.2160.2160.6559.735.8995.5930.2280.2280.2280.2280.652.1752.71104.8840.2450.2450.2450.2450.5545.2755.72100.9950.2870.2870.2870.2870.4531.0562.693.6560.340.340.340.340.3515.5771.0186.5870.3510.3510.3510.3510.3312.4472.5484.9880.2030.2030.2030.2030.765.03

11、47.14112.1790.1940.1940.1940.1940.7571.8344.3116.13100.1870.1870.1870.1870.878.7341.54120.27110.1860.1860.1860.1860.992.0136.35128.36120.1970.1970.1970.1971106.931.96138.86130.220.220.220.221.1122.125.74147.84140.2530.2530.2530.2531.213720.77157.77150.2870.2870.2870.2871.3152.416.14168.54160.3250.32

12、50.3250.3251.4167.611.89179.49170.350.350.350.351.46177.39186.3表中 I=(IA+I B+I C)3P = P+ P4测取三相同步电动机的工作特性a按 1 方法异步起动同步电动机，按3 方法改变负载电阻，使同步电动机输出功率改变，输出功率按下式计算：P 2 = 0.105nT 2式中n电机转速， r min；T2由直流发电机的电枢电流转矩表读出，N·mb同时调节同步电动机的励磁电流使同步电动机输出功率达额定值时，且功率因数为 1。c保持此时同步电动机的励磁电流恒定不变，逐渐减小负载,使同步电动机输出功率逐渐减小直至为零，读

13、取定子电流、输入功率、功率因数、输出转矩、转速，共取 67 组数据并记录于表3-3 中。表 3-3U=UN=220V； I f =A； n=1500r min序 同步电动机输入同步电动机输出号IAIBICIIfP1P2P（W） coT2(NPn(W（%）（ A（ A（ A（ A（ A（ W（ Ws.m)）)）10.30.30.30.31.119050.240.10.5789.737.32454545458557584820.30.30.30.31.118547.232.10.5586.637.1936363636887872588730.30.30.30.31.117743.220.10.57

14、8.735.74222282828599540.30.30.30.31.116737.205.10.4570.834.44030303038.89777753850.20.20.20.21.115732.189.10.46333.19848484848.17828360.20.20.20.21.114727.175.10.3555.131.42676767678.769392599670.20.20.20.21.113722.159.10.347.229.53494949498.36898549480.20.20.20.21.111713.131.0.0.231.523.92191919198

15、.88464968990.20.20.20.21.11099.8119.0.0.1523.619.84080808088.250593254610.10.10.10.11.197.5.1102.0.0.115.715.340939393938458639563910.10.10.10.11.180.080.50.0.046.37.8191888885778528810.10.10.10.11.184.084.60.0.034.725.5792797979798699845171表中I=(IP=P+PA + IB + IC) 3P2=0.105nT2P2100%P1六实验报告分析1作 P20时同

16、步电动机的V 形曲线 I =f(If ) ，并说明定子电流的性质。P=0的V型曲线0.50.450.40.350.30.250.20.150.10.05000.20.40.60.811.21.41.61.82定子电流的性质： 在输出功率为 0 的状态下，电动机从电源吸收的功率用于定子铜损耗和机械损耗。 当励磁电流很小时， 定子电流 I 相对于 U的相位处于滞后状态，此时同步电动机相当于电阻电感负载， 从电源吸收滞后的无功功率； 当励磁电流逐渐增大时， 定子电流逐渐减小， 直至与电压同相位， 此时处于正常励磁状态；当励磁电流继续增大时，定子电流随之增大，电动机处于过励磁状态。2作 P20.5 倍

17、额定功率时同步电动机的V 形曲线 I =f(If ) ，并说明定子电流的性质。P=0.5倍额定功率时的 V型曲线0.40.350.30.25I 0.20.150.10.05000.20.40.60.811.21.41.6If定子电流：当励磁电流很小时， 定子电流是相位滞后于电压的正弦交流电， 同步电动机从电源吸收的功率除了用于定子铜损耗和机械损耗之外， 其余转化为机械功率；当励磁电流增大时， 定子电流随之减小， 定子电流与电压的相位差逐渐减小直至为 0，此时同步电动机处于正常励磁状态；当励磁电流继续增大时，定子电流随之增大， 电动机处于过励磁状态， 此时电动机从电网中吸收超前的无功功率，对于改

18、善电网的功率因数有很大好处。3作同步电动机的工作特性曲线：I 、 P、cos、 T2、 =f(P 2 )1009080率 70效 60/率 50功输出功率出 40输30效率2010000.050.10.150.20.250.30.350.4I分析：由图中可以看出，当定子电流增大时，输出功率随之增大，且系统效率逐渐提高。当定子电流逐渐增大时，功率因数基本保持1 不变，这是由于调节了励磁电流，使得电动机的定子电流和电压处于同相位；定子电流很小、输出功率很小的时候，功率因数略小于 1，这是由于当输出功率增大时，各条 V 型曲线逐渐向右上方移动，使得功率因数为 1 的点连成一条向右上方倾斜的曲线， 在这种情况下， 由于我们保持励磁电流不变，当输出功率很小时，功率因数会略小于1。由于输出转矩正比与输出功率，故图中没有画出输出转矩与定子电流的关系曲线。七思考题1同步电动机异步起动时先把同步电动机的励磁绕组经一可调电阻组成回