三相異步電動機在各種運行狀態下的機械特性
一、實訓目的
    了解三相線繞式異步電動機在各種運行狀態下的機械特性。
二、預習要點
    1、如何利用現有設備測定三相線繞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下的機械特性。
三、實訓項目
    1、測定三相線繞式轉子異步電動機在R_S=0時，測定電動運行狀態和再生發電制動（回饋制動）狀態下的機械特性。
    2、測定三相線繞轉子異步電動機在R_S=35Ω時，測定電動運行狀態與反接制動狀態下的機械特性。
    3、R_S=35Ω，定子繞組加直流勵磁電流I₁=0.36A及I₂=0.6A時，分別測定能耗制動狀態下的機械特性。
四、實訓方法
    1、實訓設備

序 號	型 號	名             稱	數 量
1	DQ03-1	導軌、光電測速系統及轉速表	1件
2	DQ19	校正直流測功機	1臺
3	DQ11	三相線繞式異步電動機	1臺
4	DQ22	直流數字電壓、毫安、安培表	2件
5	GDQ25	交流參數表	1件
6	DQ27	三相可調電阻器	1件
7	DQ29	可調電阻器	1件
8	GDQ12	三相線繞式異步電動機轉子專用電阻箱	1件

   2、屏上掛件排列順序
   GDQ25、DQ22、DQ31C、DQ29、DQ27、DQ22
 
 
 
 

 
 
圖4-2  三相線繞轉子異步電動機機械特性的接線圖
3、R_S=0時的反轉性狀態下機械特性、電動狀態機械特性及再生發電制動狀態下機械特性。
（1）按圖4-2接線，圖中M用編號為DQ11的三相線繞式異步電動機，U_N=220V，Y接法。MG用編號為DQ19的校正直流測功機。S₁、S₂、S₃選用DQ31C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串聯再加兩只900Ω并聯共4230Ω阻值，R₂選用DQ29上1800Ω阻值，R_S選用GDQ12上35Ω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，交流電壓表V₁的量程為300V，A₁量程為3A。
（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情況下，把R₁、R₂阻值置最大位置，將控制屏左側三相調壓器旋鈕向逆時針方向旋到底，即把輸出電壓調到零。
（3）檢查控制屏下方“直流電機電源”的“勵磁電源”開關及“電樞電源”開關都須在斷開位置。接通“電源總開關”（空氣開關），按下“啟動”按鈕，旋轉調壓器旋鈕使三相交流電壓慢慢升高，觀察電機轉向是否符合要求。若符合要求則升高到U=110V，并在以后實訓中保持不變。接通“勵磁電源”，調節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的輸出電壓的極性，先使其極性與S₃開關1'端的電樞電源相反（在開關S₃中間調換）。在R₁阻值為最大的條件下將S₃合向1'位置。
（5）調節“電樞電源”輸出電壓（先調至220V左右）或R₁阻值，使電動機從接近于堵轉到接近于空載狀態，其間測取電機MG的U_a、I_a、n及電動機M的電流表A₁的I₁值，共取8-9組數據記錄于表4-6中。      
表4-6       U=110V        R_S=0Ω      I_f=     mA

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

   （6）當電動機接近空載而轉速不能調高時，將S₃合向2' 位置，調換MG電樞極性（在開關S₃ 的兩端換）使其與“電樞電源”同極性。調節“電樞電源”電壓值使其與MG電壓值接近相等，將S₃合至1'端。保持M端三相交流電壓U=110V，減小R₁阻值直至短路位置（注：DQ27上6只900Ω阻值調至短路后應用導線短接）。升高“電樞電源”電壓或增大R₂阻值（減小電機MG的勵磁電流）使電動機M的轉速超過同步轉速n₀而進入回饋制動狀態，在1700r/min～n₀范圍內測取電機MG的U_a、I_a、n及電動機M的定子電流I₁值，共取6-7組數據記錄于表4-7中。
表4- 7      U=110V        R_S=0Ω      

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

    4、R_S=35Ω時的電動及反轉性狀態下的機械特性
   （1）開關S₂合向右端35Ω端。開關S₃撥向2'端，把MG電樞接到S₃上的兩個接線端對調，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”的輸出電壓為最小位置。在開關S₃的2' 端檢查MG電壓極性須與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DQ27上四個900Ω串聯的電阻）或調高“電樞電源”輸出電壓使電動機M的n下降，直至n為零，并把R₁的DQ27上四個900Ω串聯電阻調至零值位置后用導線短接，繼續減小R₁阻值或調高電樞電壓使電機反向運轉，直至n為-1400r/min為止。在該范圍內測取電機MG的U_a，I_a，n及A₁表的I₁值。共取11-12組記錄于表4-8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“停止”按鈕，并將MG電樞接到S₃上的兩個接線端對調過來，以便使MG輸出極性和“電樞電源”輸出極性相同，為下面能耗制動實訓作準備）。
表4-8        U=110V         R_S=35Ω      I_f =     mA

Ua(V)

Ia(A)

n(r/min)

I1(A)

    5、能耗制動狀態下的機械特性
   （1）確認在“停機”狀態下。把開關S₁合向右邊2 端，S₂合向右端（R_S仍保持35Ω不變），S₃合向左邊2'端。R₁用DQ29上180Ω阻值并調至最大，R₂用DQ27上1800Ω阻值并調至最大，R₃用DQ27上900Ω與900Ω并聯再加上900Ω與900Ω并聯共900Ω阻值并調至最大。
   （2）開啟“勵磁電源”，調節R₂阻值，使A₃表I_f=100mA，開啟“電樞電源”，調節電樞電源的輸出電壓U=220V，再調節R₃使電動機M的定子繞組流過I= 0.6I_N=0.36A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起動運轉后轉速約為1600r/min。增大R₁阻值或減小電樞電源電壓（但要保持A₄表的電流I不變）使電機轉速下降，直至轉速n約為100r/min，其間測取電機MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數據記錄于表4-9中。
   （4）停機。[同4（3）]
   （5）重復上述操作步驟，但在第（2）步中，調節R₃阻值，使電機M的定子繞組流過的勵磁電流I=I_N=0.6A。重復上述操作步驟，測取電機MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數據記錄于表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、繪制電機M-MG機組的空載損耗曲線P₀=f(n)
（1）拆掉三相線繞式異步電動機M定子和轉子繞組接線端的所有插頭，R1用 DQ29上180Ω阻值并調至最大，R2用 DQ29上1800Ω阻值并調至最大。直流電流表A3的量程為200mA，A2的量程為5A，V2的量程為300V，開關S3合向右邊1'端。
（2）開啟“勵磁電源”，調節R2阻值，使A3表If=100mA，檢查R1阻值在最大位置時開啟“電樞電源”，使電機MG起動運轉，調高“電樞電源”輸出電壓及減小R1阻值，使電機轉速約為1600r/min，逐次減小“電樞電源”輸出電壓或增大R1阻值，使電機轉速下降直至n=100r/min，在其間測量電機MG的Ua0、Ia0及n值，記錄于表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、實訓注意事項
調節串聯的可調電阻時，要根據電流值的大小而相應選擇調節不同電流值的電阻，防止個別電阻器過流而引起燒壞。
六、實訓報告
    1、根據實訓數據繪制三相異步電動機在各種運行狀態下的機械特性。
計算公式：
 
   
 式中    T——受試異步電動機M的輸出轉矩（N·m）；
              U_a——測功機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），可由實訓室提供；
              P₀——對應某轉速n時的某空載損耗（W）。
    注：上式計算的T值為電機在U=110V時的轉矩，實際的轉矩值應折算為額定電壓時的異步電機轉矩。
    2、繪制電機M—MG機組的空載損耗曲線P₀=f（n）。