教學設備

電機及電氣技術(shù)實驗裝置三相異步電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性實驗
一、實驗目的
    了解三相線繞式異步電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性。
二、預習要點
    1、如何利用現(xiàn)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(tài)下的機械特性應注意哪些問題。
    3、如何根據(jù)所測出的數(shù)據(jù)計算被試電機在各種運行狀態(tài)下的機械特性。
三、實驗項目
    1、測定三相線繞式轉(zhuǎn)子異步電動機在R_S=0時，電動運行狀態(tài)和再生發(fā)電制動狀態(tài)下的機械特性。
    2、測定三相線繞轉(zhuǎn)子異步電動機在R_S=36Ω時，測定電動狀態(tài)與反接制動狀態(tài)下的機械特性。
    3、R_S=36Ω，定子繞組加直流勵磁電流I₁=0.6I_N及I₂=I_N時，分別測定能耗制動狀態(tài)下的機械特性。
四、實驗方法
    1、實驗設備

序 號	型 號	名             稱	數(shù) 量
1	DQ03-1	電機導軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表	1件
2	DQ19	校正直流測功機	1件
3	DQ11	三相線繞式異步電動機	1件
4	DQ22	直流電壓、毫安、安培表	2件
5	DQ44	交流電流表	1件
6	DQ45	交流電壓表	1件
7	DQ25	單三相智能功率、功率因數(shù)表	1件
8	DQ26	三相可調(diào)電阻器	1件
9	DQ27	三相可調(diào)電阻器	1件
10	DQ29	可調(diào)電阻器、電容器	1件
11	DQ31	波形測試及開關(guān)板	1件

    2、屏上掛件排列順序
     DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ22、DQ29、DQ27、DQ26、DQ22     
    3、R_S=0時的電動及再生發(fā)電制動狀態(tài)下的機械特性。

          圖6-2  三相線繞轉(zhuǎn)子異步電動機機械特性的接線圖
   （1）按圖6-2接線，圖中M用編號為DQ11的三相線繞式異步電動機，額定電壓：220V,Y接法。MG用編號為DQ19的校正直流測功機。S₁、S₂、_、S₃選用DQ31掛箱上的對應開關(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DQ26上三組45Ω可調(diào)電阻(每組為90Ω與90Ω并聯(lián))，并用萬用表調(diào)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，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“直流電機電源”的“勵磁電源”開關(guān)及“電樞電源”開關(guān)都須在斷開位置。接通三相調(diào)壓“電源總開關(guān)”，按下“開”按鈕，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器旋鈕使三相交流電壓慢慢升高到U=110V，并在以后實驗中保持不變。接通“勵磁電源” ，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'端測量電機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”輸出電壓或R₁阻值，使電動機從接近于堵轉(zhuǎn)到接近于空載狀態(tài)，其間測取電機MG的U_a、I_a、n及電動機M的交流電流表A₁的I₁值，共取8-9組數(shù)據(jù)錄于表6-6中。      
表6-6       U=110V        R_S=0Ω      I_f=     mA

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

   （6）當電動機接近空載而轉(zhuǎn)速不能調(diào)高時，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(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速n₀而進入回饋制動狀態(tài)，在1700r/min～n₀范圍內(nèi)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5-7組數(shù)據(jù)記錄于表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(zhuǎn)性狀態(tài)下的機械特性
   （1）開關(guān)S₂合向右端36Ω端。開關(guān)S₃撥向2'端，把MG電樞接到S₃上的兩個接線端對調(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rMG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(diào)DQ27上四個900Ω串聯(lián)的電阻）或調(diào)高“電樞電源”輸出電壓使電動機M的n下降，直至n為零。把R₁的DQ27上四個900Ω串聯(lián)電阻調(diào)至零值位置后應用導線短接，繼續(xù)減小R₁阻值或調(diào)高電樞電壓使電機反向運轉(zhuǎn)。直至反向轉(zhuǎn)速n為1300r/min為止，在該范圍內(nèi)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6-8中。
   （3）停機（先將S₂合至2' 端，關(guān)斷“電樞電源”再關(guān)斷“勵磁電源”，調(diào)壓器調(diào)至零位，按下“關(guān)”按鈕）。
表6-8        U=110V         R_S=36Ω      I_f =     mA

Ua(V)

Ia(A)

n(r/min)

I1(A)

    5、能耗制動狀態(tài)下的機械特性
   （1）確認在“停機”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36Ω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使電動機M的定子繞組流過I= 0.6I_N=0.18 A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MG起動運轉(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）使電機轉(zhuǎn)速下降，直至轉(zhuǎn)速n約為50r/min，其間測取電機MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數(shù)據(jù)記錄于表6-9中。
   （4）停機。[同4（3）]
   （5）調(diào)節(jié)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(shù)據(jù)記錄于表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(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“勵磁電源”，調(diào)節(jié)R₂阻值，使A₃表I_f=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(zhuǎn)，調(diào)高“電樞電源”輸出電壓及減小R₁阻值，使電機轉(zhuǎn)速約為1600r/min，逐次減小“電樞電源”輸出電壓或增大R₁阻值，使電機轉(zhuǎn)速下降直至n=100r/min，在其間測量電機MG的U_a0、I_a0及n值，共取10-12組數(shù)據(jù)記錄于表6-11中。
   表6-11

Ua0（V）

Ia0（A）

n（r/min）

五、實驗注意事項
    調(diào)節(jié)串聯(lián)的可調(diào)電阻時，要根據(jù)電流值的大小而相應選擇調(diào)節(jié)不同電流值的電阻，防止個別電阻器過流而引起燒壞。
六、實驗報告
    1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制各種運行狀態(tài)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(zhuǎn)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），可由實驗室提供；
              P₀——對應某轉(zhuǎn)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T值，實際的轉(zhuǎn)矩值應折算為額定電壓時的異步電機轉(zhuǎn)矩。
    2、繪制電機M—MG機組的空載損耗曲線P₀=f（n）。