電機及電氣技術實驗裝置三相異步電機在各種運行狀態下的機械特性實驗
一、實驗目的
理解三相線繞式異步電機在各種運行狀態下的機械特性。
二、預習要點
1、如何運用現有設備測量三相線繞式異步電機的機械特性。
2、測量各種運行狀態下的機械特性應注意哪些問題。
3、如何按照所測出的數值計算被試電機在各種運行狀態下的機械特性。
三、實驗項目
1、測量三相線繞式轉子異步電機在R_S=0時，電動運行狀態和再生發電限限制動作作狀態下的機械特性。
2、測量三相線繞轉子異步電機在R_S=36Ω時，測量電動狀態與反接限限制動作作狀態下的機械特性。
3、R_S=36Ω，定子繞組加直線DC勵磁電流（A）I₁=0.6I_N及I₂=I_N時，分別測量能耗限限制動作作狀態下的機械特性。
四、實驗方法
1、實驗設備

序 號	型 號	名 稱	數 量
1	DQ03-1	電機導軌、旋轉編碼器及數字顯露轉動速度表	1件
2	DQ19	校正直線DC測功機	1件
3	DQ11	三相線繞式異步電機	1件
4	DQ22	直線DC電壓（V）、mA毫安、安培表	2件
5	DQ44	交流ACAC電流（A）表	1件
6	DQ45	交流ACAC電壓（V）表	1件
7	DQ25	單三相智能功率（W）、功率（W）因數表	1件
8	DQ26	三相可調電阻器	1件
9	DQ27	三相可調電阻器	1件
10	DQ29	可調電阻器、電容器	1件
11	DQ31	波動線測量試驗及開關板	1件

2、屏上掛式模塊件排列順序
DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ22、DQ29、DQ27、DQ26、DQ22
3、R_S=0時的電動及再生發電限限制動作作狀態下的機械特性。

圖6-2 三相線繞轉子異步電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機，規格限定電壓（V）：220V,Y接法。MG用編號為DQ19的校正直線DC測功機。S₁、S₂、_、S₃選用DQ31箱式掛式模塊件上的對應開關，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DQ26上三組45Ω可調電阻(每組為90Ω與90Ω并聯)，并用萬用表調定在36Ω阻值，R₃暫不接。直線DC電表A₂、A₄的測量范圍為5A，A₃測量范圍為200mA，V₂的測量范圍為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現象下。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（V）調到零。
(3) 查驗控制屏下方"直線DC電機電源"的"勵磁電源"開關及"電樞電源"開關全部須在斷開位置。接通三相調壓"電源總開關"，按下"開"按鈕，旋轉調壓器旋鈕使三相交流ACAC電壓（V）慢慢升高到U=110V，可以在以后實驗中保持不變。接通"勵磁電源" ，調動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（V）的極性，先使其極性與S₃開關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）調動"電樞電源"輸出電壓（V）或R₁阻值，使電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及電機M的交流ACAC電流（A）表A₁的I₁值，共取8-9組數值錄于表6-6中。
表6-6 U=110V R_S=0Ω I_f= mA

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

（6）當電機接近空載而轉動速度不能調高時，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。調動"電樞電源"電壓（V）值使其與MG電壓（V）值接近相等，將S₃合至1'端。保持M端三相交流ACAC電壓（V）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實驗連接線短接）。升高"電樞電源"電壓（V）或增大R₂阻值（減小電機MG的勵磁電流（A））使電機M的轉動速度超過同步轉動速度n₀而進入回饋限限制動作作狀態，在1700r/min～n₀界限內測取電機MG的U_a、I_a、n及電機M的定子電流（A）I₁值，共取5-7組數值記錄于表6-7中。
表6- 7 U=110V R_S=0Ω

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

4、R_S=36Ω時的電動及反轉性狀態下的機械特性
（1）開關S₂合向右端36Ω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（V）U=110V不變，調動R₂阻值，使A₃表為100mA。調動"電樞電源"的輸出電壓（V）為最小位置。在開關S₃的2' 端查驗MG電壓（V）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（V）使電機M的n下降，直至n為零。把R₁的DQ27上四個900Ω串聯電阻調至零值位置后應用實驗連接線短接，繼續減小R₁阻值或調高電樞電壓（V）使電機反向運行。直至反向轉動速度n為1300r/min為止，在該界限內測取電機MG的U_a，I_a，n及A₁表的I₁值。共取11-12組記錄于表6-8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"關"按鈕）。
表6-8 U=110V R_S=36Ω I_f = mA

Ua(V)

Ia(A)

n(r/min)

I1(A)

5、能耗限限制動作作狀態下的機械特性
（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36Ω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"，調動R₂阻值，使A₃表I_f=100mA，開啟"電樞電源"，調動電樞電源的輸出電壓（V）U=220V，再調動R₃使電機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S₃合向右邊1'端，減小R₁阻值，使電機MG起動運行后轉動速度約為1600r/min，增大R₁阻值或減小電樞電源電壓（V）（但要保持A₄表的電流（A）I不變）使電機轉動速度下降，直至轉動速度n約為50r/min，其間測取電機MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數值記錄于表6-9中。
（4）停機。[同4（3）]
（5）調動R₃阻值，使電機M的定子繞組流過的勵磁電流（A）I=I_N=0.3 A。重復上述實操步驟，測取電機MG的U_a，I_a及n值，共取10-11組數值記錄于表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、測繪制作電機M-MG機組的空載損耗彎彎曲線P₀=f(n)。
（1）拆掉三相線繞式異步電機M定子和轉子繞組接線端的全部插頭，R₁用 DQ29上180Ω阻值并調至最大，R₂用 DQ29上1800Ω阻值并調至最大。直線DC電流（A）表A₃的測量范圍為200mA，A₂的測量范圍為5A，V₂的測量范圍為300V，開關S₃合向右邊1'端。
（2）開啟"勵磁電源"，調動R₂阻值，使A₃表I_f=100mA，查驗R₁阻值在最大位置時開啟"電樞電源"，使電機MG起動運行，調高"電樞電源"輸出電壓（V）及減小R₁阻值，使電機轉動速度約為1600r/min，逐次減小"電樞電源"輸出電壓（V）或增大R₁阻值，使電機轉動速度下降直至n=100r/min，在其間測量電機MG的U_a0、I_a0及n值，共取10-12組數值記錄于表6-11中。
表6-11

Ua0（V）

Ia0（A）

n（r/min）

五、實驗注意事項
調動串聯的可調電阻時，要按照電流（A）值的大小而相應選用調動不一樣電流（A）值的電阻，防止個別電阻器過流而引起燒壞。
六、實驗報告
1、按照實驗數值測繪制作各種運行狀態下的機械特性。
計算公式：

式中 T——受試異步電機M的輸出轉矩（N·m）；
U_a——測功機MG的電樞端電壓（V）（V）；
I_a——測功機MG的電樞電流（A）（A）；
R_a——測功機MG的電樞電阻（Ω），可由實驗室提供；
P₀——對應某轉動速度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，實際的轉矩值應折算為規格限定電壓（V）時的異步電機轉矩。
2、測繪制作電機M—MG機組的空載損耗彎彎曲線P₀=f（n）。