三相異步電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性實驗

電機及電氣技術實驗裝置三相異步電機在各種運行狀態(tài)下的機械特性實驗
一、實驗目的
理解三相線繞式異步電機在各種運行狀態(tài)下的機械特性。
二、預習要點
1、如何運用現(xiàn)有設備測量三相線繞式異步電機的機械特性。
2、測量各種運行狀態(tài)下的機械特性應注意哪些問題。
3、如何按照所測出的數(shù)值計算被試電機在各種運行狀態(tài)下的機械特性。
三、實驗項目
1、測量三相線繞式轉(zhuǎn)子異步電機在R_S=0時，電動運行狀態(tài)和再生發(fā)電限限制動作作狀態(tài)下的機械特性。
2、測量三相線繞轉(zhuǎn)子異步電機在R_S=36Ω時，測量電動狀態(tài)與反接限限制動作作狀態(tài)下的機械特性。
3、R_S=36Ω，定子繞組加直線DC勵磁電流（A）I₁=0.6I_N及I₂=I_N時，分別測量能耗限限制動作作狀態(tài)下的機械特性。
四、實驗方法
1、實驗設備

序 號	型 號	名 稱	數(shù) 量
1	DQ03-1	電機導軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)字顯露轉(zhuǎn)動速度表	1件
2	DQ19	校正直線DC測功機	1件
3	DQ11	三相線繞式異步電機	1件
4	DQ22	直線DC電壓（V）、mA毫安、安培表	2件
5	DQ44	交流ACAC電流（A）表	1件
6	DQ45	交流ACAC電壓（V）表	1件
7	DQ25	單三相智能功率（W）、功率（W）因數(shù)表	1件
8	DQ26	三相可調(diào)電阻器	1件
9	DQ27	三相可調(diào)電阻器	1件
10	DQ29	可調(diào)電阻器、電容器	1件
11	DQ31	波動線測量試驗及開關板	1件

2、屏上掛式模塊件排列順序
DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ22、DQ29、DQ27、DQ26、DQ22
3、R_S=0時的電動及再生發(fā)電限限制動作作狀態(tài)下的機械特性。

圖6-2 三相線繞轉(zhuǎn)子異步電機機械特性的接線圖
（1）按圖6-2接線，圖中M用編號為DQ11的三相線繞式異步電機，規(guī)格限定電壓（V）：220V,Y接法。MG用編號為DQ19的校正直線DC測功機。S₁、S₂、_、S₃選用DQ31箱式掛式模塊件上的對應開關，并將S₁合向左邊1端，S₂合在左邊短接端（即線繞式電機轉(zhuǎn)子短路），S₃合在2'位置。R₁選用DQ29的180Ω阻值加上DQ27上四只900Ω串聯(lián)再加兩只900Ω并聯(lián)共4230Ω阻值，R₂選用DQ29上1800Ω阻值，R_S選用DQ26上三組45Ω可調(diào)電阻(每組為90Ω與90Ω并聯(lián))，并用萬用表調(diào)定在36Ω阻值，R₃暫不接。直線DC電表A₂、A₄的測量范圍為5A，A₃測量范圍為200mA，V₂的測量范圍為300V。
(2) 確定S₁合在左邊1端，S₂合在左邊短接端，S₃合在2'位置，M的定子繞組接成星形的現(xiàn)象下。把R₁、R₂阻值置最大位置，將控制屏左側(cè)三相調(diào)壓器旋鈕向逆時針方向旋到底，即把輸出電壓（V）調(diào)到零。
(3) 查驗控制屏下方"直線DC電機電源"的"勵磁電源"開關及"電樞電源"開關全部須在斷開位置。接通三相調(diào)壓"電源總開關"，按下"開"按鈕，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器旋鈕使三相交流ACAC電壓（V）慢慢升高到U=110V，可以在以后實驗中保持不變。接通"勵磁電源" ，調(diào)動R₂阻值，使A₃表為100mA并保持不變。
（4）接通控制屏右下方的"電樞電源"開關，在開關S₃的2'端測量電機MG的輸出電壓（V）的極性，先使其極性與S₃開關1'端的電樞電源相反。在R₁阻值為最大的條件下將S₃合向1'位置。
（5）調(diào)動"電樞電源"輸出電壓（V）或R₁阻值，使電機從接近于堵轉(zhuǎn)到接近于空載狀態(tài)，其間測取電機MG的U_a、I_a、n及電機M的交流ACAC電流（A）表A₁的I₁值，共取8-9組數(shù)值錄于表6-6中。
表6-6 U=110V R_S=0Ω I_f= mA

Ua(V)
Ia(A)
n(r/min)
I1(A)

（6）當電機接近空載而轉(zhuǎn)動速度不能調(diào)高時，將S₃合向2' 位置，調(diào)換MG電樞極性（在開關S₃ 的兩端換）使其與"電樞電源"同極性。調(diào)動"電樞電源"電壓（V）值使其與MG電壓（V）值接近相等，將S₃合至1'端。保持M端三相交流ACAC電壓（V）U=110V，減小R₁阻值直至短路位置（注：DQ27上6只900Ω阻值調(diào)至短路后應用實驗連接線短接）。升高"電樞電源"電壓（V）或增大R₂阻值（減小電機MG的勵磁電流（A））使電機M的轉(zhuǎn)動速度超過同步轉(zhuǎn)動速度n₀而進入回饋限限制動作作狀態(tài)，在1700r/min～n₀界限內(nèi)測取電機MG的U_a、I_a、n及電機M的定子電流（A）I₁值，共取5-7組數(shù)值記錄于表6-7中。
表6- 7 U=110V R_S=0Ω

Ua(V)
Ia(A)
n(r/min)
I1(A)

4、R_S=36Ω時的電動及反轉(zhuǎn)性狀態(tài)下的機械特性
（1）開關S₂合向右端36Ω端。開關S₃撥向2'端，把MG電樞接到S₃上的兩個接線端對調(diào)，以便使MG輸出極性和"電樞電源"輸出極性相反。把電阻R₁、R₂調(diào)至最大。
（2）保持電壓（V）U=110V不變，調(diào)動R₂阻值，使A₃表為100mA。調(diào)動"電樞電源"的輸出電壓（V）為最小位置。在開關S₃的2' 端查驗MG電壓（V）極性須與1' 的"電樞電源"極性相反。可先記錄此時MG的U_a、I_a值，將S₃合向1'端與"電樞電源"接通。測量此時電機MG的U_a，I_a，n及A₁表的I₁值，減小R₁阻值（先調(diào)DQ27上四個900Ω串聯(lián)的電阻）或調(diào)高"電樞電源"輸出電壓（V）使電機M的n下降，直至n為零。把R₁的DQ27上四個900Ω串聯(lián)電阻調(diào)至零值位置后應用實驗連接線短接，繼續(xù)減小R₁阻值或調(diào)高電樞電壓（V）使電機反向運行。直至反向轉(zhuǎn)動速度n為1300r/min為止，在該界限內(nèi)測取電機MG的U_a，I_a，n及A₁表的I₁值。共取11-12組記錄于表6-8中。
（3）停機（先將S₂合至2' 端，關斷"電樞電源"再關斷"勵磁電源"，調(diào)壓器調(diào)至零位，按下"關"按鈕）。
表6-8 U=110V R_S=36Ω I_f = mA

Ua(V)

Ia(A)

n(r/min)

I1(A)

5、能耗限限制動作作狀態(tài)下的機械特性
（1）確認在"停機"狀態(tài)下。把開關S₁合向右邊2 端，S₂合向右端（R_S仍保持36Ω不變），S₃合向左邊2'端， R₁用DQ29上180Ω阻值并調(diào)至最大，R₂用DQ27上1800Ω阻值并調(diào)至最大，R₃用DQ27上900Ω與900Ω并聯(lián)再加上900Ω與900Ω并聯(lián)共900Ω阻值并調(diào)至最大。
（2）開啟"勵磁電源"，調(diào)動R₂阻值，使A₃表I_f=100mA，開啟"電樞電源"，調(diào)動電樞電源的輸出電壓（V）U=220V，再調(diào)動R₃使電機M的定子繞組流過I= 0.6I_N=0.18 A并保持不變。
（3）在R₁阻值為最大的條件下，把開關S₃合向右邊1'端，減小R₁阻值，使電機MG起動運行后轉(zhuǎn)動速度約為1600r/min，增大R₁阻值或減小電樞電源電壓（V）（但要保持A₄表的電流（A）I不變）使電機轉(zhuǎn)動速度下降，直至轉(zhuǎn)動速度n約為50r/min，其間測取電機MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數(shù)值記錄于表6-9中。
（4）停機。[同4（3）]
（5）調(diào)動R₃阻值，使電機M的定子繞組流過的勵磁電流（A）I=I_N=0.3 A。重復上述實操步驟，測取電機MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數(shù)值記錄于表6-10中。
表6-9 R_S=36Ω I=0.18 A I_f = mA

Ua（V）
Ia（A）
n（r/min）

表6-10 R_S=36Ω I=0.3 A I_f = mA

Ua（V）
Ia（A）
n（r/min）

6、測繪制作電機M-MG機組的空載損耗彎彎曲線P₀=f(n)。
（1）拆掉三相線繞式異步電機M定子和轉(zhuǎn)子繞組接線端的全部插頭，R₁用 DQ29上180Ω阻值并調(diào)至最大，R₂用 DQ29上1800Ω阻值并調(diào)至最大。直線DC電流（A）表A₃的測量范圍為200mA，A₂的測量范圍為5A，V₂的測量范圍為300V，開關S₃合向右邊1'端。
（2）開啟"勵磁電源"，調(diào)動R₂阻值，使A₃表I_f=100mA，查驗R₁阻值在最大位置時開啟"電樞電源"，使電機MG起動運行，調(diào)高"電樞電源"輸出電壓（V）及減小R₁阻值，使電機轉(zhuǎn)動速度約為1600r/min，逐次減小"電樞電源"輸出電壓（V）或增大R₁阻值，使電機轉(zhuǎn)動速度下降直至n=100r/min，在其間測量電機MG的U_a0、I_a0及n值，共取10-12組數(shù)值記錄于表6-11中。
表6-11

Ua0（V）

Ia0（A）

n（r/min）

五、實驗注意事項
調(diào)動串聯(lián)的可調(diào)電阻時，要按照電流（A）值的大小而相應選用調(diào)動不一樣電流（A）值的電阻，防止個別電阻器過流而引起燒壞。
六、實驗報告
1、按照實驗數(shù)值測繪制作各種運行狀態(tài)下的機械特性。
計算公式：

式中 T——受試異步電機M的輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）；
U_a——測功機MG的電樞端電壓（V）（V）；
I_a——測功機MG的電樞電流（A）（A）；
R_a——測功機MG的電樞電阻（Ω），可由實驗室提供；
P₀——對應某轉(zhuǎn)動速度n時的某空載損耗（W）。
注：上式計算的T值為電機在U=110V時的T值，實際的轉(zhuǎn)矩值應折算為規(guī)格限定電壓（V）時的異步電機轉(zhuǎn)矩。
2、測繪制作電機M—MG機組的空載損耗彎彎曲線P₀=f（n）。