三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性.docx

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RS=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RS=36Ω时，测定电动状态与反接制动状态下的机械特性。
3、RS=36Ω，定子绕组加直流励磁电流I1=0.6IN及I2=IN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
序 号
型 号
名 称
数 量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1件
2
DJ23
校正直流测功机
1件
3
DJ17
三相线绕式异步电动机
1件
4
D31
直流电压、毫安、安培表
2件
5
D32
交流电流表
1件
6
D33
交流电压表
1件
7
D34-3
单三相智能功率、功率因数表
1件
8
D41
三相可调电阻器
1件
9
D42
三相可调电阻器
1件
10
D44
可调电阻器、电容器
1件
11
D51
波形测试及开关板
1件

2、屏上挂件排列顺序
D33、D32、D34-3、D51、D31、D44、D42、D41、D31
3、RS=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。S1、S2、、S3选用D51挂箱上的对应开关，并将S1合向左边1端，S2合在左边短接端（即线绕式电机转子短路），S3合在2'位置。R1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，R2选用D44上1800Ω阻值，RS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，R3暂不接。直流电表A2、A4的量程为5A，A3量程为200mA，V2的量程为1000V，交流电压表V1的量程为150V，交流电流表A1量程为2.5A。
(2) 确定S1合在左边1端，S2合在左边短接端，S3合在2'位置，M的定子绕组接成星形。把R1、R2阻值置最大，将控制屏左侧三相调压器旋钮向逆时针方向旋到底，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Ua、Ia、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 RS=0Ω If= mA
Ua(V)

Ia(A)

n(r/min)

I1(A)

（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Ua、Ia、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 RS=0Ω
Ua(V)

Ia(A)

n(r/min)

I1(A)

4、RS=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Ua、Ia值，将S3合向1'端与“电枢电源”接通。测量此时电机MG的Ua，Ia，n及A1表的I1值，调高“电枢电源”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Ua，Ia，n及A1表的I1值，共取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 RS=36Ω If = mA
Ua(V)

Ia(A)

n(r/min)

I1(A)

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（RS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If=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= 0.6IN=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Ua，Ia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=IN=0.6A。重复上述操作步骤，测取电机MG的Ua，Ia及n值，共取10-11组数据记录于表6-10中。
表6-9 RS=36Ω I=0.36A If = mA
Ua（V）

Ia（A）

n（r/min）

表6-10 RS=36Ω I=0.6A If = mA
Ua（V）

Ia（A）

n（r/min）

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R2阻值，使A3表If=100mA，将R1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R1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R1阻值，使电机转速下降直至n=100r/min，在其间测量电机MG的Ua0、Ia0及n值，共取10-12组数据记录于表6-11中。
表6-11
Ua0（V）

Ia0（A）

n（r/min）

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）；
Ua——测功机MG的电枢端电压（V）；
Ia——测功机MG的电枢电流（A）；
Ra——测功机MG的电枢电阻（Ω），可由实验室提供；
P0——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P0=f（n）。