三相异步电动机在各种运行特性下的机械特性

1、三相异步电动机在各种运行特 性下的机械特性实验五 三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性【思考要点】1.如何利用现有设备测定三相绕线式异步电动机的机械。2.测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。3.如何根据所测得的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。【实验原理】三相异步电动机的定、转子之间没有直接电 的联系，它们之间的联系是通过电磁感应而实现 的。一台三相异步电动机的电磁转矩的大小决定 了其拖动负载的能力，而三相异步电动机的电磁 力矩的大小不仅与电动机本身的参数有关，也和 其外加电源的电压有关。本实验围绕异步电动机 的电磁力矩和其参数、外加电压的关系以及各种 运行状态等电力拖动

2、问题进行展开。.三相异步电动机的机械特性机械特性是指电动机转速n与转矩T之间的关系，一般用曲线表示。欲求机械特性，先求T与n的数学关系式，称为机械特性表达式。 电磁转矩由异步电动机的近似等效电路，得吟+（.+凡）2代入7的公式，即得参数表达式ux2-丁_叫X S（居+，）2+（乂+冬）考虑到。=鬻，即可由此式绘出异芝电动机的机械特性曲线 = /（，），如图6.24所示。机械特性的参数表达式为二次方程，电磁转矩必有最大值，称为最大转矩北。将表达式对S求导，并令二。，可求出产生 as最大转矩嚣时的转差率S 土”-心称为临界转差率。代入T的公式则可得R的公 式2 士上+J/?：+(X+xJ式中正号对

3、应于电动机状态，负号适用于发电机 状态。一般*3+心，故可得近似公式S一段X1+X,，/2no(X+x?)可见：(1)当电动机参数和电源频率不变时，U；， 而S与“无关；(2)当电源电压和频率不变时，和Ta 近似与(乂 +冗)成反比；(3)增大转子回路电阻只能使相应增大，而方保持不变。最大转矩方与额定转矩方之比称为过载倍数，也称过载能力，用左表示：T一般异步电动机发=183.Oo对于起重冶金机 械用的电动机，可达3. 5。异步电动机起动时，力=0, s=l,代入参数 表达式，可得起动转矩的公式_ 网 R由此式可知，对绕线式异步电动机，转子回 路串接适当大小的附加电阻，能加大起动转矩 T.从而改

4、善起动性能。起动转矩北与额定转矩与之比，称为起动 转矩倍数制：4V In一般电动机 图=1.02.0,对于起重冶金机械用的电动机为2. 84. 0o.三相异步电动机的制动异步电动机的制动亦分三类四种。(1)能耗制动能耗制动的实现如图6.25 (a)所示。(a) (b)图6. 25三相异步电动机能耗制动(a)电路图 (b)机械特性将1J断开，2J接通，亦即让电动机从三相 电源断开，定子绕组通入一定大小的励磁电流。转子由于惯性，继续旋转时，转子绕组切割定子 绕组产生的恒定磁场，感应电动势和电流，转子 载流导体在磁场中受到电磁力的作用。产生与转 向相反的转矩，电动机进入制动状态。随着转速 的降低，制

5、动转矩亦随之减少，到n=Q时，T=0,故可用于准确停车。能耗制动的机械特性如图6.25 (b)所示。能耗制动的机械特性曲线过0点，如图中曲 线所示，如果励磁电流不变，加大转矩电路所串 电阻，特性斜率增大，北不变，如曲线3所示。如果电阻不变，减小励磁电流，则曲线如图中曲 线2所示，着减小。由机械特性曲线可以看出能 耗制动用于快速停车的过程，这时一般取励磁电 流：Z_=(2-3)ZO,/。= (0.2 。.5转子回路串接的电阻：%=(0.2 - 0.4)- & ,R2=可保证快速停车时最大制动转矩为(1.252.2) Tn。异步电动机带位能性负载时，可用于低速下放重物，此时的机械特性在第W象限。转

6、子电路 串接的电阻越大，下放速度越高；定子电流I- 越大，下放速度越慢。(2)反接制动实现反接制动的方法有两种：转速反向的反 接制动和定子两相反接的反接制动。a.转速方向的反接制动(a)电路图(b)机械特性如图6. 26所示，绕线型异步电动机带位能性负载时，若要下放重物，可在转子回路串接较 大电阻，使电动机的TsKTz,电动机将由重物产生 的转矩拖动反向起动，随着下放速度的提高，电 动机的转矩逐步增大。可由图6.26 (b)的机械 特性看出，当工作点达B点时，稳速下放重物。转子回路的电阻上越大，下放速度越快。b.两相反接的反接制动设制动前电动机运行于电动机运行状态，工 作在图6. 27 (b)

7、中的A,若将定子两相反接， 工作点移至新的特性上的B点，转矩为负，进入 制动状态，快速减速，转速降至零以前，及时断 开电源，否则可能出现反转现象。调节制动电阻 凡的大小，可以调速快速停车的速度。凡较小， 制动转矩调大，制动较快。0(a)电路图；(b)机械特性.(3)回馈制动当电动机由于某种外因，例如在位能负载作 用下，使电动机的转速高于同步转速n0,电动机 处于发电机状态，将系统的动能转换成电能送回 电网，三相异步电动机处于回馈制动状态。【实验目的】了解三相绕线式异步电动机在各种运行状 态下的机械特性。【实验内容】.测定三相绕线式异步电动机在电动运行状 态和再生发电制功状态下机械特性。.测定三

8、相绕线式异步电动机在反接制动运 行状态下的机械特性。【实验设备】.三相交流可调电源. 220V直流电机励磁电源.直流可调稳压电源.电机导轨.测速表6.直流电压表、直流电流表900 Q三相可调电阻器90。三相可调电阻器三刀双置开关【实验步骤】图6. 28绕线式异步电动机机械特性实验接线图实验线路如图6. 28 oM为三相绕线式异步电动机M09,额定电压 Uk220伏，Y接法；G为直流并励电动机M03 （作他励接法），其 Un=220 伏，Pn=185WRs选用三组90Q电阻（每组为MEL-04, 90 。电阻）Ri选用675。电阻(MEL-03中，450。电阻和225 Q电阻相串联),如图6.2

9、9oRf选用3000 Q电阻(电机起动箱中，磁场调节电阻)V2 A?、mA分别为直流电压、电流、毫安表,采用MEL-06或直流在主控制屏上%、A】、W、W2为交流、电压、电流、功率表,含在主控制屏上S1选用MEL-05中的双刀双掷开关1.测定三相绕线式异步电机电动及再发电制动机械特性仪表量程及开关、电阻的选择：(1)V2的量程为300V档,mA的量程为200mA 档，A2的量程为2A档。(2) R阻值调至零，R1、Rf阻值调至最大。(3)开关，合向“2”端。(4)三相调压旋钮逆时针到底，直流电机 励磁电源船形开关和220V直流稳压电源船形开 关在断开位置。并且直流稳压电源调节旋扭逆时 针到底，

10、使电压输出最小。实验步骤：(1)接下绿色“闭合”按钮开关，接通三 相交流电源，调节三相交流电压输出为180V (注 意观察电机转向是否符合要求)，并在以后的实 验中保持不变。(2)接通直流电机励磁电源，调节Rf阻值 使If=95mA并保持不变。接通可调直流稳压电源 的船形开关和复位开关，在开关，的“2”端测 量电机G的输出电压极性,先使其极性与Si开关“1”端的电枢电源相反。在R1为最大值的条件下，将S1合向“1”端。(3)调节直流稳压电源和R的阻值(先调 节R中的450 Q电阻，当减到0时，用导线短接, 再调节225 Q电阻，同时调节直流稳压电源)， 使电动机从堵转(约200转左右)到接近于

11、空载 状态，其间测取电机G的Ua、L、n及电动机M 的交流电流表A、功率表Pi、Pn的读数。共取8 9组数据记录于表620中。表6.20电动运行机械特性数据表极性使其与“直流稳压电源”同极性。调节直流电源使其G的电压值接近相等，将&合至“1” 端，减小R1阻值直至为零（用导线短接900。相 串联的电阻）。（5）升高直流电源电压，使电动机M的转速上升，当电机转速为同步转速时，异步电机功 率接近于0,继续调高电枢电压，则异步电机从 第一象限进入第二象限再生发电制动状态，直至 异步电机M的电流接近额定值，测取电动机M的 定子电流L、功率P1、Ph,转速r和发电机G的电枢电流1a，电压U，填入表6.2

12、1中。表6. 21再生发电机械特性数据表U=180VAUa(A )L (A )n(r/ min)Ii (A )Pi(w )Pn(W )2.电动及反接制功运行状态下的机械特性在断电的条件下,把Rs的三只可调电阻调至90Q,折除R的短接导线，并调至最大2250欧,直流发电机G接到，上的两个接线端对调,使直 流发电机输出电压极性和“直流稳压电源”极性 相反，开关S1合向左边，逆时针调节可调直流稳 压电源调节旋钮到底。(1)按下绿色“闭合”按钮开关，调节交流电源输出为200伏，合上励磁电源船形开关, 调节Rf的阻值，使If=95mA。(2)按下直流稳压电源的船形开关和复位 按钮，起动直流电源，开关&合

13、向右边，让异步 电机M带上负载运行，减小瓦阻值(先减小1800 欧0.41A,当减至最小时，用导线短接，再接小450欧0.82A),使异步发电机转速下降，直至为零。(3)继续减小R1阻值或调离电枢电压值， 异步电机即进入反向运转状态，直至其电流接近 额定值，测取发电机G的电枢电流L、电压、Ua 值和异步电动机M的定子电流L、Pi、P”、转速 n,共取89组数据填入表6.22中。表6. 22反接制动机械特性数据表U-200V Uf=95mAUa(A )la (A )n(r/ min)L(A )Pt(W )Pn(w )【注意事项】调节串并联电阻时,要按电流的大小而相应调 节串联或并联电阻,防止电阻

14、器过流引起烧坏。【实验报告】根据实验数据绘出三相绕线转子异步电机运行在三种状态下的机械特性。【实验思考】1.再生发电制动实验中,如何判别电机运行在同步转速点?2.在实验过程中，为什么电机电压降到 200V?在此电压下所得的数据，要计算出 全压下的机械特性应作如何处理？三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性实验报告一、实验目的了解三相绕线式异步电动机在各种运行状 态下的机械特性。二、实验设备.三相交流可调电源. 220V直流电机励磁电源.直流可调稳压电源.电机导轨.测速表.直流电压表、直流电流表. 900 Q三相可调电阻器. 90。三相可调电阻器18.三刀双置开关三、实验原理图I图1绕线式异步电动机机械特性实验接线图四、实验内容3.测定三相绕线式异步电机电动及再发电制 动机械特性表1电动运行机械特性数据表U=180V Rs=OQ L=mAUa(A )L (A )n(r/ min)L (A )Pt(W )Pn(W )表2再生发电机械特性数据表U=180V L=AUa(A)la (A )n(r/