三相異步電動機在各種運行狀態下的機（jī）械（xiè）特性實（shí）驗

一、三相異（yì）步電動機在各種運行狀態下的機械特性實驗-實驗目的：
    了解三相線繞式異步電動機在各種運行狀（zhuàng）態下的機械特（tè）性（xìng）。
二、預習要點：
    1、如（rú）何利用現有設備測定三相線繞（rào）式異步電動機的機械特性。
    2、測定各種運行狀態下的機械特性應注意哪些問題。
    3、如何根據所測出的數據計算被試電機在各種運行狀態（tài）下的機械特性。
三、實（shí）驗項（xiàng）目:
    1、測定三（sān）相線繞式轉子異步電動機在R_S=0時，電動運行狀態和再生發電製動狀態下（xià）的機械特性。
    2、測（cè）定三相線繞轉子（zǐ）異步電動機在R_S=36Ω時，測定電動狀（zhuàng）態與反接（jiē）製動狀態下（xià）的機械特性。
    3、R_S=36Ω，定子繞組加直（zhí）流勵磁電流I₁=0.6I_N及I₂=I_N時，分別測定能耗（hào）製動狀態下的機械特性。
四、實驗方（fāng）法:
    1、實驗設備

序 號	型 號	名             稱	數 量
1	DQ03-1	導軌、旋轉編（biān）碼器及數顯轉速表	1件
2	DQ19	校正直（zhí）流測功機	1件
3	DQ11	三（sān）相（xiàng）線繞式異步電動（dòng）機	1件
4	DQ22	直（zhí）流電壓、毫安、安培表	2件
5	DQ44	交（jiāo）流（liú）電流表	1件
6	DQ45	交流電壓表	1件
7	DQ25	單（dān）三相智能功率、功率因數表	1件
8	DQ26	三相可調電阻器	1件
9	DQ27	三相可調（diào）電阻（zǔ）器	1件
10	DQ29	可調電阻器、電容器	1件
11	DQ31	波形測試及開關板	1件

    2、屏（píng）上掛件排（pái）列順序
     DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ22、DQ29、DQ27、DQ26、DQ22     
3、R_S=0時的電動及再生發電製動狀態下的機械特性。
 
            圖1  三相線繞轉子異步電動機機（jī）械特性的接線圖
   （1）按圖（tú）1接線，圖中M用編號為DQ11的三相（xiàng）線繞式異步電動機，額定電壓：220V,Y接法。MG用編號為DQ19的校正直流（liú）測功機。S₁、S₂、_、S₃選用DQ31掛箱（xiāng）上的對應開關，並將S₁合向左邊1端，S₂合在（zài）左邊短（duǎn）接端（duān）（即線繞式電機轉子短路），S₃合在2'位置。R₁選用DQ29的180Ω阻值加上（shàng）DQ27上四隻900Ω串聯再加兩隻900Ω並聯共4230Ω阻值，R₂選用（yòng）DQ29上1800Ω阻值，R_S選用DQ26上三組45Ω可調電阻(每（měi）組（zǔ）為90Ω與90Ω並聯)，並用萬用表調定在36Ω阻值，R₃暫不接。直流電表A₂、A₄的量程為5A，A₃量程為200mA，V₂的量程為300V。
    (2) 確定S₁合在左邊1端，S₂合在左邊短接端（duān），S₃合在2'位置，M的定子繞組接成星形的情況下。把R₁、R₂阻值置最大位置，將（jiāng）控製屏左側（cè）三相調（diào）壓（yā）器旋鈕向逆時針方向旋到底，即把輸出（chū）電壓調（diào）到零。
(3) 檢查控製屏下方“直（zhí）流（liú）電機電源（yuán）”的（de）“勵磁電源”開關及“電樞電源”開關（guān）都須在斷開位置。接通（tōng）三相（xiàng）調壓“電源總開關”，按下“開”按（àn）鈕，旋轉調壓器旋鈕使三相交流電壓慢慢升高（gāo）到U=110V，並在以後實驗中保持不變。接通“勵磁電源” ，調節R₂阻值，使A₃表為100mA並保持不變。
   （4）接（jiē）通控製屏右下方的“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（tiáo）件（jiàn）下將S₃合向1'位置。
   （5）調節“電樞電源”輸出電壓或R₁阻值，使電（diàn）動機從接近於堵轉（zhuǎn）到接近於空載狀態，其間（jiān）測取電機MG的U_a、I_a、n及電動機M的交流電流（liú）表（biǎo）A₁的I₁值，共取8-9組數據錄於（yú）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（dāng）電動機接近空載而轉（zhuǎn）速不能調高時，將S₃合向2' 位置，調換MG電（diàn）樞極性（在開關S₃ 的兩端換（huàn））使其與“電樞電源”同極性（xìng）。調節“電樞電（diàn）源”電壓值使（shǐ）其與MG電（diàn）壓值（zhí）接近相等，將S₃合至1'端。保持M端三相（xiàng）交（jiāo）流電壓U=110V，減小R₁阻（zǔ）值直（zhí）至短（duǎn）路位置（注：DQ27上6隻900Ω阻值調至短路後應用導線短接）。升高“電（diàn）樞電源”電壓或增大R₂阻值（減小電（diàn）機MG的勵磁電流）使電動機（jī）M的轉速超過同步轉速n₀而進入回饋製動狀態，在（zài）1700r/min～n₀範圍內測取（qǔ）電機MG的U_a、I_a、n及電動機M的定子電流I₁值，共（gòng）取5-7組數據記錄於表6-7中。
表6- 7      U=110V        R_S=0Ω      

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

    4、R_S=36Ω時的電動及反轉性狀態下的機（jī）械特（tè）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（liǎng）個接線端對調，以便使（shǐ）MG輸出極性和“電樞電源”輸出極性相反。把電阻R₁、R₂調至最大。  
   （2）保持電壓U=110V不變，調節R₂阻值，使A₃表為100mA。調節“電樞電源”的輸出（chū）電壓為最小位置。在開關S₃的2' 端（duān）檢（jiǎn）查MG電（diàn）壓（yā）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（xiǎo）R₁阻值（先調（diào）DQ27上四個900Ω串聯的電阻）或（huò）調高“電樞電源”輸（shū）出電壓使電動機M的n下降，直至（zhì）n為零。把R₁的（de）DQ27上四個900Ω串聯電（diàn）阻調至零值位置後應用導線短接，繼續減小R₁阻值或調高（gāo）電樞電壓使電機反向運轉。直至反向轉速n為1300r/min為止（zhǐ），在該範圍內測取電機MG的（de）U_a，I_a，n及A₁表的I₁值。共取（qǔ）11-12組（zǔ）記錄於表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”，調壓器調至零位，按下“關（guān）”按鈕（niǔ））。
表6-8        U=110V         R_S=36Ω      I_f =     mA

Ua(V)

Ia(A)

n(r/min)

I1(A)

    5、能耗製動狀態下的機械特性
   （1）確認在“停機”狀態下。把開關S₁合向（xiàng）右邊2 端，S₂合（hé）向右端（R_S仍（réng）保持（chí）36Ω不（bú）變），S₃合向左（zuǒ）邊2'端（duān）， R₁用DQ29上180Ω阻（zǔ）值並調至最（zuì）大，R₂用DQ27上1800Ω阻值並調至最大，R₃用DQ27上900Ω與900Ω並聯（lián）再加上900Ω與900Ω並聯（lián）共900Ω阻值並調至最大。
   （2）開啟“勵磁電（diàn）源”，調節R₂阻值，使A₃表I_f=100mA，開啟“電樞電源”，調節電樞電（diàn）源的輸出電壓U=220V，再（zài）調節R₃使電動機M的定子繞組（zǔ）流過I= 0.6I_N=0.18 A並保持不變。
   （3）在R₁阻值為最大的條件（jiàn）下，把開關S₃合向右邊（biān）1'端，減小（xiǎo）R₁阻值，使電機MG起動運轉後轉速約為1600r/min，增大（dà）R₁阻值或減小電樞電源電壓（但要保持A₄表的電流I不（bú）變）使電機轉速下（xià）降，直至轉速n約為50r/min，其間測取電（diàn）機MG的U_a，I_a及n值（zhí），共（gòng）取（qǔ）10-11組（zǔ）數據記錄於表6-9中（zhōng）。
   （4）停機（jī）。[同4（3）]
   （5）調節R₃阻值，使電機M的定子繞組流過的勵磁電流I=I_N=0.3 A。重複上述操作步驟，測取電（diàn）機MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數據記錄（lù）於表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、繪（huì）製電機M-MG機組（zǔ）的空載（zǎi）損耗曲線P₀=f(n)。
   （1）拆掉三相線繞式異（yì）步電動機M定子和轉（zhuǎn）子繞組接線端的所有插頭，R₁用 DQ29上180Ω阻值並調（diào）至最大，R₂用 DQ29上1800Ω阻值並調至最大。直流電流表A₃的量程為200mA，A₂的量程為5A，V₂的（de）量程為300V，開關S₃合向右邊1'端。
   （2）開（kāi）啟“勵磁電源”，調節R₂阻值，使A₃表I_f=100mA，檢查R₁阻（zǔ）值在最大位置時開啟（qǐ）“電樞電（diàn）源”，使電機MG起動運（yùn）轉，調高“電樞電源”輸出電壓及減小R₁阻值，使（shǐ）電機轉速約為1600r/min，逐次減小“電樞電源”輸出電壓或增大R₁阻值，使電機（jī）轉速下降直至n=100r/min，在其間測（cè）量電機MG的U_a0、I_a0及n值，共取10-12組（zǔ）數據（jù）記錄於（yú）表6-11中。
   表6-11

Ua0（V）

Ia0（A）

n（r/min）

五（wǔ）、實驗注意事項
    調節（jiē）串（chuàn）聯的可調電阻時，要根據電流值的（de）大小而相應選擇調節不同電流值的電阻，防（fáng）止個（gè）別電阻器過流而引起燒壞。
六、實驗報告
    1、根據實驗數據繪製各種運行狀態下的機（jī）械（xiè）特性。
   計算公（gōng）式：
 
      式中    T——受（shòu）試異步（bù）電（diàn）動機M的（de）輸出轉矩（N·m）；
              U_a——測功（gōng）機MG的電樞端電壓（V）；
              I_a——測功機MG的電樞電流（A）；
              R_a——測功機MG的電樞電阻（Ω），可由實驗室提供；
              P₀——對（duì）應某轉速（sù）n時的某空載損耗（W）。
    注：上（shàng）式計算的（de）T值為電機在U=110V時的T值，實際（jì）的轉矩值（zhí）應折（shé）算（suàn）為額定電壓時的異步電機轉矩。
    2、繪製電機M—MG機組的空載損耗曲線P₀=f（n）。