《三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性》创新性实验结题报

创新性实验研究报告

实验项目名称

三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性

一、实验摘要 该实验通过测功机、转速表、电压电流表等测量设备分别测取三相异步电动机 （1）从接近于堵转到接近于空载状态时 （2）转速超过同步转速n0而进入回馈制动状态时 测取电机MG的Ua、Ia、n及电动机M的定子电流I1值，并通过绘图等数据分析方式获得并研究三相异步电动机的机械特性。 二、实验目的 该实验通过测量设备测取三相异步电动机在RS=0时电机运行数据，并获取和研究三相异步电动机的机械特性。 三、实验场地及仪器、设备和材料： 1、实验场地 2、实验设备 序 号 型 号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

数 量 1件 1件 1件 2件 1件 1件 1件 1件 1件 1件 DD03 导轨、测速发电机及转速表 DJ23 DJ17 D31 D32 D33 校正直流测功机 三相线绕式异步电动机 直流电压、毫安、安培表 交流电流表 交流电压表 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 D42 D44 D51 三相可调电阻器 可调电阻器、电容器 波形测试及开关板 四、实验内容 1、实验原理 三相异步电动机机械特性测取原理图如图所示： 1S12I A4 R3 * U*W1S2 RsV1 V Rs I1 WA1W2Rs* * A2R1 2'1'IaIf ＋＋R2 UaV2MG － － 图1 三相线绕转子异步电动机机械特性的原理及接线图 令RS=0，即电动机部分连接如图所示， 220V励磁电源直流电机励磁绕组 图2 电动机部分连接（RS=0） （1）电动机从接近于堵转到接近于空载状态时实验数据的测取 选择合适的变阻器阻值，接通电源前均置于最大值，令电机在三相交流电压U=110V时运转，接通励磁电源、电枢电源后，使MG的输出电压极性与S3开关1'端的电枢电源相反，将MG接入电枢电源，通过调节R1 阻值即可完成该组数据的测取。 （2）电动机的转速超过同步转速n0而进入回馈制动状态时实验数据的测取 当电动机接近空载而转速不能调高时，将MG从电枢电源断开，并使MG电枢极性与电枢电源相反，电压值与MG电压值接近相等，将MG接入电枢电源。保持三相交流电压U=110V，减小R1阻值直至短路位置后，通过减小电机MG的励磁电流即可完成该组数据的测取。

220V电枢电源2、实验步骤 （1）从接近于堵转到接近于空载状态时 ①按图1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。 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=110V，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Ua、Ia、n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1中。 （2）转速超过同步转速n0而进入回馈制动状态时 ①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=110V，减小R1阻值直至短路位置（注：D42上6只900Ω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Ua、Ia、n及电动机M的定子电流I1值，共取6-7组数据记录于表2中。

五、实验结果与分析

1、实验现象、数据记录 表1 U=110V RS=0Ω If= 100 Ma Ua(V) Ia(A) -105 0.25 -110 0.24 -115 0.22 -120 0.19 -125 0.17 -130 0.14 -135 0.11 -140 0.09 -145 0.07 n(r/min) 980 I1(A) 0.735 1000 1025 1075 1115 1150 1170 1205 1250 0.692 0.685 0.648 0.630 0.595 0.560 0.533 0.489 表2 U=110V RS=0Ω Ua(V) Ia(A) 207 211 214 215 217 218 220 222 225 -0.77 -0.84 -0.90 -1.20 -1.29 -1.30 -1.34 -1.35 -1.37 n(r/min) 1700 1730 1760 1855 1880 1895 1905 1925 1950 I1(A) 0.502 0.535 0.688 0.836 0.899 0.918 0.948 0.965 0.987 2、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论： 机械特性曲线如下图所示： 图3 机械特性曲线 3、关键点： （1）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。 根据实验数据绘制机械特性。 （2）计算公式： 9.552T?[P?(UI?I0aaaRa)] n

式中 T——受试异步电动机M的输出转矩（N·m）； Ua——测功机MG的电枢端电压（V）； Ia——测功机MG的电枢电流（A）； Ra——测功机MG的电枢电阻（Ω），可由实验室提供； P0——对应某转速n时的某空载损耗（W）。 注：上式计算的T值为电机在U=110V时的T值，实际的转矩值应折算为额定电压时的异步电机转矩。 六、实验结论

由实验数据及机械特性曲线知：右半部分曲线为电动运行状态，随着转速的增大，转矩先增大后减小；左半部分曲线为回馈制动状态，此时转速高于同步转速，在所测速度范围内，随着转速的增大，转矩反向增大。

七、指导老师评语及得分：

签名： 年 月 日

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