第三部分
交流电机机械特性的测定实验3 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分别为0.6IN和IN时，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 | 1件 | 5 | D32 | 交流电流表 | 1件 | 6 | D33 | 交流电压表 | 1件 |
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| 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 | 9 | D53-3 | 智能转矩、转速、输出功率测试表 | 1件 |
2、屏上挂件排列顺序
D33、D32、D34-3、D51、D31、D53-3、D44、D42、D41
3、RS=0时的电动及再生发电制动状态下的机械特性。
图3-2
三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图 （1）按图3-2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，交流电表V1的量程为150V，A1量程为2.5A。转速表n置正向1800r/min量程。
(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。若符合要求则升高到U=150V，并在以后实验中保持不变。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n、T、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3-6中。
表3-6
U=150V
RS=0Ω
If=
mA （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=150V，减小R1阻值直至短路位置（注：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n、T、及电动机M的定子电流I1值和输入功率，共取3-7组数据记录于表3-7中。 表3- 7
U=150V
RS=0Ω
4、RS=36Ω时的电动及反转性状态下的机械特性
（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=150V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，减小R1阻值（先调D42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。把转速表置反向位置，并把R1的D42上四个900Ω串联电阻调至零值位置后应用导线短接，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-1300r/min为止，在该范围内测取电机MG的n、T、及电动机M的定子电流I1值和输入功率。共取11-12组记录于表3-8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“关”按钮）。 表3-8
U=150V
RS=36Ω
If =
mA n(r/min) | | | | | | | | | | | | | T（N.m） | | | | | | | | | | | | | I1(A) | | | | | | | | | | | | | W1+W2 | | | | | | | | | | | | |
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D42上1800Ω阻值并调至最大，R3用D42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）使电机转速下降，直至转速n约为50r/min，其间测取电机MG的T及n值，共取10-11组数据记录于表3-9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的和T及n值，共取10-11组数据记录于表3-10中。 表3-9
RS=36Ω
I=0.36A
If =
mA 表3-10
RS=36Ω
I=0.6A
If =
mA
6、绘制电机M-MG机组的空载损耗曲线T0=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，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（电枢电压极限是220V）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T0及n值，共取10-12组数据记录于表3-11中。 表3-11 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 实验设备：（包括所用电机的名牌数据） 2 实验内容：（包括实验线路） 3 实验数据的整理： 1）根据表3-11的实验数据，在用下面座标纸绘制电机M-MG机组空载时的机械特性曲线
T0=f（n）。 2）根据表3-6～3-10的实验数据，用公式T M= T + T0 整理数据，作表3-12。 公式式中
TM——受试异步电动机M的输出转矩（N.m）；
T ——由表3-6～3-10的实验数据
T0 ——对应某转速n时的某空载转矩（N.m）。由所测曲线T0=f（n）查出。
注：上式计算的TM值为电机在U=150V时的转矩值，实际的转矩值 应折算为额定电压时的异步电动机的转矩。计算公式： 表3-12 3、根据表3-12的计算数据，在所给出的座标纸上绘制第一、第二、第四象限的电动状态、
制动状态、能耗制动状态下的机械特性曲线n＝f（ ）。(用一个座标系统绘出) | 
