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三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性实验

一、三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性实验-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I1=0.6IN及I2=IN时,分别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 DQ03-1 导轨、旋转编码器及数显转速表 1件
2 DQ19 校正直流测功机 1件
3 DQ11 三相线绕式异步电动机 1件
4 DQ22 直流电压、毫安、安培表 2件
5 DQ44 交流电流表 1件
6 DQ45 交流电压表 1件
  7 DQ25 单三相智能功率、功率因数表 1件
8 DQ26 三相可调电阻器 1件
9 DQ27 三相可调电阻器 1件
10 DQ29 可调电阻器、电容器 1件
11 DQ31 波形测试及开关板 1件
 
    2、屏上挂件排列顺序
     DQ45、DQ44、DQ25、DQ31、DQ22、DQ29、DQ27、DQ26、DQ22     
3、RS=0时的电动及再生发电制动状态下的机械特性。
 
            图1  三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图
   (1)按图1接线,图中M用编号为DQ11的三相线绕式异步电动机,额定电压:220V,Y接法。MG用编号为DQ19的校正直流测功机。S1、S2S3选用DQ31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DQ29的180Ω阻值加上DQ27上四只900Ω串联再加两只900Ω并联共4230Ω阻值,R2选用DQ29上1800Ω阻值,RS选用DQ26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300V。
    (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6-6中。      
表6-6       U=110V        RS=0Ω      If=     mA
Ua(V)                  
Ia(A)                  
n(r/min)                  
I1(A)                  
 
   (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=110V,减小R1阻值直至短路位置(注:DQ27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5-7组数据记录于表6-7中。
表6- 7      U=110V        RS=0Ω      
Ua(V)                  
Ia(A)                  
n(r/min)                  
I1(A)                  
 
    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=110V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DQ27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R1的DQ27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。直至反向转速n为1300r/min为止,在该范围内测取电机MG的Ua,Ia,n及A1表的I1值。共取11-12组记录于表6-8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6-8        U=110V         RS=36Ω      If =     mA
Ua(V)                        
Ia(A)                        
n(r/min)                        
I1(A)                        
 
    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DQ29上180Ω阻值并调至最大,R2用DQ27上1800Ω阻值并调至最大,R3用DQ27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=0.18 A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Ua,Ia及n值,共取10-11组数据记录于表6-9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=0.3 A。重复上述操作步骤,测取电机MG的Ua,Ia及n值,共取10-11组数据记录于表6-10中。
表6-9         RS=36Ω          I=0.18 A       If =     mA
Ua(V)                      
Ia(A)                      
n(r/min)                      
 
表6-10        RS=36Ω          I=0.3 A        If =     mA
Ua(V)                      
Ia(A)                      
n(r/min)                      
 
 6、绘制电机M-MG机组的空载损耗曲线P0=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 DQ29上180Ω阻值并调至最大,R2用 DQ29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300V,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”输出电压及减小R1阻值,使电机转速约为1600r/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Ua0、Ia0及n值,共取10-12组数据记录于表6-11中。
   表6-11
Ua0(V)                        
Ia0(A)                        
n(r/min)                        
 
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、根据实验数据绘制各种运行状态下的机械特性。
   计算公式:
 
      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。
    2、绘制电机M—MG机组的空载损耗曲线P0=f(n)。

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