三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性

三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性
一、实训目的
    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、实训项目
    1、测定三相线绕式转子异步电动机在R_S=0时，测定电动运行状态和再生发电制动（回馈制动）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=35Ω时，测定电动运行状态与反接制动状态下的机械特性。
    3、R_S=35Ω，定子绕组加直流励磁电流I₁=0.36A及I₂=0.6A时，分别测定能耗制动状态下的机械特性。
四、实训方法
    1、实训设备

序 号	型 号	名             称	数 量
1	DQ03-1	导轨、光电测速系统及转速表	1件
2	DQ19	校正直流测功机	1台
3	DQ11	三相线绕式异步电动机	1台
4	DQ22	直流数字电压、毫安、安培表	2件
5	GDQ25	交流参数表	1件
6	DQ27	三相可调电阻器	1件
7	DQ29	可调电阻器	1件
8	GDQ12	三相线绕式异步电动机转子专用电阻箱	1件

   2、屏上挂件排列顺序
   GDQ25、DQ22、DQ31C、DQ29、DQ27、DQ22
 
 
 
 

 
 
图4-2  三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图
3、R_S=0时的反转性状态下机械特性、电动状态机械特性及再生发电制动状态下机械特性。
（1）按图4-2接线，图中M用编号为DQ11的三相线绕式异步电动机，U_N=220V，Y接法。MG用编号为DQ19的校正直流测功机。S₁、S₂、S₃选用DQ31C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DQ29的180Ω阻值加上DQ27上四只900Ω串联再加两只900Ω并联共4230Ω阻值，R₂选用DQ29上1800Ω阻值，R_S选用GDQ12上35Ω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300V，交流电压表V₁的量程为300V，A₁量程为3A。
（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的情况下，把R₁、R₂阻值置最大位置，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“电源总开关”（空气开关），按下“启动”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。若符合要求则升高到U=110V，并在以后实训中保持不变。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（在开关S₃中间调换）。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（先调至220V左右）或R₁阻值，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的电流表A₁的I₁值，共取8-9组数据记录于表4-6中。      
表4-6       U=110V        R_S=0Ω      I_f=     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阻值直至短路位置（注：DQ27上6只900Ω阻值调至短路后应用导线短接）。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而进入回馈制动状态，在1700r/min～n₀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4-7中。
表4- 7      U=110V        R_S=0Ω      

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

    4、R_S=35Ω时的电动及反转性状态下的机械特性
   （1）开关S₂合向右端35Ω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“电枢电源”接通。测量此时电机MG的U_a，I_a，n及A₁表的I₁值。减小R₁阻值（先调DQ27上四个900Ω串联的电阻）或调高“电枢电源”输出电压使电动机M的n下降，直至n为零，并把R₁的DQ27上四个900Ω串联电阻调至零值位置后用导线短接，继续减小R₁阻值或调高电枢电压使电机反向运转，直至n为-1400r/min为止。在该范围内测取电机MG的U_a，I_a，n及A₁表的I₁值。共取11-12组记录于表4-8中。
   （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“停止”按钮，并将MG电枢接到S₃上的两个接线端对调过来，以便使MG输出极性和“电枢电源”输出极性相同，为下面能耗制动实训作准备）。
表4-8        U=110V         R_S=35Ω      I_f =     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（R_S仍保持35Ω不变），S₃合向左边2'端。R₁用DQ29上180Ω阻值并调至最大，R₂用DQ27上1800Ω阻值并调至最大，R₃用DQ27上900Ω与900Ω并联再加上900Ω与900Ω并联共900Ω阻值并调至最大。
   （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）使电机转速下降，直至转速n约为100r/min，其间测取电机MG的U_a，I_a及n值，共取10-11组数据记录于表4-9中。
   （4）停机。[同4（3）]
   （5）重复上述操作步骤，但在第（2）步中，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4-10中。
表4-9         R_S=35Ω          I=0.36A       I_f =     mA

Ua（V）
Ia（A）
n（r/min）

表4-10        R_S=35Ω          I=0.6A        I_f =     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 DQ29上180Ω阻值并调至最大，R2用 DQ29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300V，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，检查R1阻值在最大位置时开启“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1600r/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，记录于表4-11中。
表4-11                                 I_f=100mA  

n（r/min）	1600	1500	1400	1300	1200	1100	1000	900
Ua0（V）
Ia0（A）
Pa0（W）
n（r/min）	800	700	600	500	400	300	200	100
Ua0（V）
Ia0（A）
Pa0（W）

五、实训注意事项
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、实训报告
    1、根据实训数据绘制三相异步电动机在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），可由实训室提供；
              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时的转矩，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）。