三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性

6-2 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性
一、实验目的
了解三相线绕式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。

二、预习要点
1、如何利用现有设备测定三相线绕式异步电动机的机械特性。

2、测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。

3、如何根据所测出的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。

三、实验项目
1、测定三相线绕式转子异步电动机在R S=0时，电动运行状态和再生发电制动状态下的机械特性。

2、测定三相线绕转子异步电动机在R S=36Ω时，测定电动状态与反接制动状态下的机械特性。

3、R S=36Ω，定子绕组加直流励磁电流I1=0.6I N及I2=I N时，分别测定能耗制动状态下的机械特性。

四、实验方法
1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序
D33、D32、D34-3、D51、D31、D44、D42、D41、D31 3、R S =0时的电动及再生发电制动状态下的机械特性。

图6-2 三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图
（1）按图6-2接线，图中M 用编号为DJ17的三相线绕式异步电动机，额定电压：220V,Y 接法。

MG 用编号为DJ23的校正直流测功机。

S 1、S 2、、S 3选用D51挂箱上的对应开关，并将S 1合向左边1端，S 2合在左边短接端（即线绕式电机转子短路），S 3合在2'位置。

R 1选用D44的180Ω阻值加上D42上四只900Ω串联再加两只900Ω并联共4230Ω阻值，R 2选用D44上1800Ω阻值，R S 选用D41上三组45Ω可调电阻(每组为90Ω与90Ω并联)，并用万用表调定在36Ω阻值，R 3暂不接。

直流电表A 2、A 4的量程为5A ，A 3量程为200mA ，V 2的量程为1000V ，交流电压表V 1的量程为150V ，交流电流表A 1量程为2.5A 。

(2) 确定S 1合在左边1端，S 2合在左边短接端，S 3合在2'位置，M 的定子绕组接成星形。

把R 1、R 2阻值置最大，将控制屏左侧三相调压器旋钮向逆时针方
电枢电源
向旋到底，即把输出电压调到零。

(3) 检查控制屏下方“直流电机电源”的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开位置。

接通三相调压“电源总开关”，按下“开”按钮，旋转调压器旋钮使三相交流电压慢慢升高，观察电机转向是否符合要求（若反向旋转，先关闭电源，然后在S1的左端交换任意两相的相序）。

若符合要求则升高到U=110V，并在以后实验中保持不变（观察交流电压表V1）。

接通“励磁电源”，调节R2阻值，使A3表为100mA并保持不变。

（4）接通控制屏右下方的“电枢电源”开关，在开关S3的2'端测量电机MG 的输出电压的极性，先使其极性与S3开关1'端的电枢电源相反（若极性相同，可以先关闭励磁电流，然后交换开关S3左端端子的顺序。

交换完成后要重新打开励磁电源）。

调节电枢电源的大小，使其与电压表V2的读数大致相等。

最后在R1阻值为最大的条件下将S3合向1'位置。

（5）调节“电枢电源”输出电压（变化范围40V~220V）或逐渐减小R1阻值（应先减小D42上串联的4只900Ω电阻，减至最小后需用导线短接），使电动机从接近于堵转到接近于空载状态，其间测取电机MG的U a、I a、n及电动机M 的交流电流表A1的I1值，共取8-9组数据录于表6-6中。

表6-6 U=110V R S=0ΩI f= mA
（6）当电动机接近空载而转速不能调高时，将S3合向2' 位置，调换MG电枢极性（在开关S3的两端换）使其与“电枢电源”同极性。

调节“电枢电源”电压值使其与MG电压值接近相等，将S3合至1'端。

保持M端三相交流电压U=110V，减小R1阻值至最小（注：D42上串联的4只900Ω电阻调至最小后应用导线短接）。

升高“电枢电源”电压或增大R2阻值（减小电机MG的励磁电流）使电动机M的转速超过同步转速n0（n0=1500r/min）进入回馈制动状态，在n0～1700r/min范围内测取电机MG的U a、I a、n及电动机M的定子电流I1值，共取
6-7组数据记录于表6-7中。

表6- 7 U=110V R S=0Ω
4、R S=36Ω时的电动及反转状态下的机械特性
（1）开关S2合向右端36Ω端。

开关S3拨向2'端，把MG电枢接到S3上的两个接线端对调，以便使MG输出极性和“电枢电源”输出极性相反。

把电阻R1、R2调至最大。

（2）保持电压U=110V不变，调节R2阻值，使A3表为100mA。

调节“电枢电源”的输出电压为最小位置。

在开关S3的2' 端检查MG电压极性须与1' 的“电枢电源”极性相反。

可先记录此时MG的U a、I a值，将S3合向1'端与“电
，I a，n及A1表的I1值，调高“电枢电源”枢电源”接通。

测量此时电机MG的U
a
输出电压（不要超过220V）或减小R1阻值，使电动机M的n逐渐下降，直至变为-1300r/min为止。

在该范围内测取电机MG的U
，I a，n及A1表的I1值，共
a
取11-12组记录于表6-8中。

减小R1阻值时，应先调节D42上的四个900Ω串联电阻，当把这个四个电阻调至零值位置后，应用导线短接，然后再继续减小R1中其他电阻的阻值。

（3）停机（先将S2合至2' 端，关断“电枢电源”再关断“励磁电源”，调压器调至零位，按下“关”按钮）。

表6-8 U=110V R S=36ΩI f = mA
5、能耗制动状态下的机械特性
（1）确认在“停机”状态下。

把开关S1合向右边2 端，S2合向右端（R S仍保持36Ω不变），S3合向左边2'端， R1用D44上180Ω阻值并调至最大，R2用D44上1800Ω阻值并调至最大，R3用D42上4只900Ω电阻通过两两并联+串联的方式组成大小为900Ω的电阻，并将阻值调至最大。

（2）开启“励磁电源”，调节R2阻值，使A3表I f=100mA，开启“电枢电源”，调节电枢电源的输出电压U=220V，再调节R3使电动机M的定子绕组流过I= 0.6I N=0.36A并保持不变。

（3）在R1阻值为最大的条件下，把开关S3合向右边1'端，减小R1阻值，使电机MG起动运转后转速约为1600r/min。

增大R1阻值或减小电枢电源电压（但要保持A4表的电流I不变）可以使电机转速下降。

在1600r/min至50r/min的范围内测取电机MG的U a，I a及n值，共取10-11组数据记录于表6-9中。

（4）停机。

[同4（3）]
（5）调节R3阻值，使电机M的定子绕组流过的励磁电流I=I N=0.6A。

重复上述操作步骤，测取电机MG的U a，I a及n值，共取10-11组数据记录于表6-10中。

表6-9 R S=36ΩI=0.36A I f = mA
表6-10 R S=36ΩI=0.6A I f = mA
6、绘制电机M-MG机组的空载损耗曲线P0=f(n)。

（1）拆掉三相线绕式异步电动机M定子和转子绕组接线端的所有插头，R1用 D44上180Ω阻值并调至最大，R2用 D44上1800Ω阻值并调至最大。

直流电流表A3的量程为200mA，A2的量程为5A，V2的量程为1000V，开关S3合向右边1'
端。

（2）开启“励磁电源”，调节R 2阻值，使A 3表I f =100mA ，将R 1阻值调至最大，然后开启“电枢电源”，使电机MG 起动运转，调高“电枢电源”输出电压及减小R 1阻值，使电机转速约为1700r/min ，逐次减小“电枢电源”输出电压或增大R 1阻值，使电机转速下降直至n=100r/min ，在其间测量电机MG 的U a0、I a0及n 值，共取10-12组数据记录于表6-11中。

表6-11
五、实验注意事项
调节串联的可调电阻时，要根据电流值的大小而相应选择调节不同电流值的电阻，防止个别电阻器过流而引起烧坏。

六、实验报告
1、根据实验数据绘制各种运行状态下的机械特性。

计算公式：
式中 T ——受试异步电动机M 的输出转矩（N ·m ）； U a ——测功机MG 的电枢端电压（V ）； I a ——测功机MG 的电枢电流（A ）；
R a ——测功机MG 的电枢电阻（Ω），可由实验室提供； P 0——对应某转速n 时的某空载损耗（W ）。

注：上式计算的T 值为电机在U=110V 时的T 值，实际的转矩值应折算为额定电压时的异步电机转矩。

2、绘制电机M —MG 机组的空载损耗曲线P 0=f （n ）。

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