三相異步電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性
一、實(shí)訓(xùn)目的
    了解三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性。
二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)
    1、如何利用現(xiàn)有設(shè)備測(cè)定三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。
    2、測(cè)定各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性應(yīng)注意哪些問題。
    3、如何根據(jù)所測(cè)出的數(shù)據(jù)計(jì)算被試電機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性。
三、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
    1、測(cè)定三相線繞式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在R_S=0時(shí)，測(cè)定電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和再生發(fā)電制動(dòng)（回饋制動(dòng)）狀態(tài)下的機(jī)械特性。
    2、測(cè)定三相線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在R_S=35Ω時(shí)，測(cè)定電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)與反接制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性。
    3、R_S=35Ω，定子繞組加直流勵(lì)磁電流I₁=0.36A及I₂=0.6A時(shí)，分別測(cè)定能耗制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性。
四、實(shí)訓(xùn)方法
    1、實(shí)訓(xùn)設(shè)備

序 號(hào)	型 號(hào)	名             稱	數(shù) 量
1	DQ03-1	導(dǎo)軌、光電測(cè)速系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速表	1件
2	DQ19	校正直流測(cè)功機(jī)	1臺(tái)
3	DQ11	三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)	1臺(tái)
4	DQ22	直流數(shù)字電壓、毫安、安培表	2件
5	GDQ25	交流參數(shù)表	1件
6	DQ27	三相可調(diào)電阻器	1件
7	DQ29	可調(diào)電阻器	1件
8	GDQ12	三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的接線圖
3、R_S=0時(shí)的反轉(zhuǎn)性狀態(tài)下機(jī)械特性、電動(dòng)狀態(tài)機(jī)械特性及再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)下機(jī)械特性。
（1）按圖4-2接線，圖中M用編號(hào)為DQ11的三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)，U_N=220V，Y接法。MG用編號(hào)為DQ19的校正直流測(cè)功機(jī)。S₁、S₂、S₃選用DQ31C上的對(duì)應(yīng)開關(guān)，并將S₁合向左邊1端，S₂合在左邊短接端（即線繞式電機(jī)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(cè)三相調(diào)壓器旋鈕向逆時(shí)針方向旋到底，即把輸出電壓調(diào)到零。
（3）檢查控制屏下方“直流電機(jī)電源”的“勵(lì)磁電源”開關(guān)及“電樞電源”開關(guān)都須在斷開位置。接通“電源總開關(guān)”（空氣開關(guān)），按下“啟動(dòng)”按鈕，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器旋鈕使三相交流電壓慢慢升高，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)向是否符合要求。若符合要求則升高到U=110V，并在以后實(shí)訓(xùn)中保持不變。接通“勵(lì)磁電源”，調(diào)節(jié)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(guān)，在開關(guān)S₃的2'端測(cè)量電機(jī)MG的輸出電壓的極性，先使其極性與S₃開關(guān)1'端的電樞電源相反（在開關(guān)S₃中間調(diào)換）。在R₁阻值為最大的條件下將S₃合向1'位置。
（5）調(diào)節(jié)“電樞電源”輸出電壓（先調(diào)至220V左右）或R₁阻值，使電動(dòng)機(jī)從接近于堵轉(zhuǎn)到接近于空載狀態(tài)，其間測(cè)取電機(jī)MG的U_a、I_a、n及電動(dòng)機(jī)M的電流表A₁的I₁值，共取8-9組數(shù)據(jù)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(dāng)電動(dòng)機(jī)接近空載而轉(zhuǎn)速不能調(diào)高時(shí)，將S₃合向2' 位置，調(diào)換MG電樞極性（在開關(guān)S₃ 的兩端換）使其與“電樞電源”同極性。調(diào)節(jié)“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(diào)至短路后應(yīng)用導(dǎo)線短接）。升高“電樞電源”電壓或增大R₂阻值（減小電機(jī)MG的勵(lì)磁電流）使電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速n₀而進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)，在1700r/min～n₀范圍內(nèi)測(cè)取電機(jī)MG的U_a、I_a、n及電動(dòng)機(jī)M的定子電流I₁值，共取6-7組數(shù)據(jù)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(shí)的電動(dòng)及反轉(zhuǎn)性狀態(tài)下的機(jī)械特性
   （1）開關(guān)S₂合向右端35Ω端。開關(guān)S₃撥向2'端，把MG電樞接到S₃上的兩個(gè)接線端對(duì)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U=110V不變，調(diào)節(jié)R₂阻值，使A₃表為100mA。調(diào)節(jié)“電樞電源”的輸出電壓為最小位置。在開關(guān)S₃的2' 端檢查MG電壓極性須與1'的“電樞電源”極性相反�？上扔涗洿藭r(shí)MG的U_a、I_a值，將S₃合向1'端與“電樞電源”接通。測(cè)量此時(shí)電機(jī)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(gè)900Ω串聯(lián)的電阻）或調(diào)高“電樞電源”輸出電壓使電動(dòng)機(jī)M的n下降，直至n為零，并把R₁的DQ27上四個(gè)900Ω串聯(lián)電阻調(diào)至零值位置后用導(dǎo)線短接，繼續(xù)減小R₁阻值或調(diào)高電樞電壓使電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，直至n為-1400r/min為止。在該范圍內(nèi)測(cè)取電機(jī)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(jī)（先將S₂合至2' 端，關(guān)斷“電樞電源”再關(guān)斷“勵(lì)磁電源”，調(diào)壓器調(diào)至零位，按下“停止”按鈕，并將MG電樞接到S₃上的兩個(gè)接線端對(duì)調(diào)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(dòng)實(shí)訓(xùn)作準(zhǔn)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(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性
   （1）確認(rèn)在“停機(jī)”狀態(tài)下。把開關(guān)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(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(lì)磁電源”，調(diào)節(jié)R₂阻值，使A₃表I_f=100mA，開啟“電樞電源”，調(diào)節(jié)電樞電源的輸出電壓U=220V，再調(diào)節(jié)R₃使電動(dòng)機(jī)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(guān)S₃合向右邊1'端。減小R₁阻值，使電機(jī)MG起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速下降，直至轉(zhuǎn)速n約為100r/min，其間測(cè)取電機(jī)MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數(shù)據(jù)記錄于表4-9中。
   （4）停機(jī)。[同4（3）]
   （5）重復(fù)上述操作步驟，但在第（2）步中，調(diào)節(jié)R₃阻值，使電機(jī)M的定子繞組流過的勵(lì)磁電流I=I_N=0.6A。重復(fù)上述操作步驟，測(cè)取電機(jī)MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數(shù)據(jù)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(jī)M-MG機(jī)組的空載損耗曲線P₀=f(n)
（1）拆掉三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)M定子和轉(zhuǎn)子繞組接線端的所有插頭，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。直流電流表A3的量程為200mA，A2的量程為5A，V2的量程為300V，開關(guān)S3合向右邊1'端。
（2）開啟“勵(lì)磁電源”，調(diào)節(jié)R2阻值，使A3表If=100mA，檢查R1阻值在最大位置時(shí)開啟“電樞電源”，使電機(jī)MG起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)高“電樞電源”輸出電壓及減小R1阻值，使電機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速下降直至n=100r/min，在其間測(cè)量電機(jī)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(shí)訓(xùn)注意事項(xiàng)
調(diào)節(jié)串聯(lián)的可調(diào)電阻時(shí)，要根據(jù)電流值的大小而相應(yīng)選擇調(diào)節(jié)不同電流值的電阻，防止個(gè)別電阻器過流而引起燒壞。
六、實(shí)訓(xùn)報(bào)告
    1、根據(jù)實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)繪制三相異步電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下的機(jī)械特性。
計(jì)算公式：
 
   
 式中    T——受試異步電動(dòng)機(jī)M的輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）；
              U_a——測(cè)功機(jī)MG的電樞端電壓（V）；
              I_a——測(cè)功機(jī)MG的電樞電流（A）；
              R_a——測(cè)功機(jī)MG的電樞電阻（Ω），可由實(shí)訓(xùn)室提供；
              P₀——對(duì)應(yīng)某轉(zhuǎn)速n時(shí)的某空載損耗（W）。
    注：上式計(jì)算的T值為電機(jī)在U=110V時(shí)的轉(zhuǎn)矩，實(shí)際的轉(zhuǎn)矩值應(yīng)折算為額定電壓時(shí)的異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
    2、繪制電機(jī)M—MG機(jī)組的空載損耗曲線P₀=f（n）。