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    2023-04-25

    三相異步電動機在各種運行狀態下的機械特性

    三相異步電動機在各種運行狀態下的機械特性
    一、實訓目的
        了解三相線繞式異步電動機在各種運行狀態下的機械特性。
    二、預習要點
        1、如何利用現有設備測定三相線繞式異步電動機的機械特性。
        2、測定各種運行狀態下的機械特性應注意哪些問題。
        3、如何根據所測出的數據計算被試電機在各種運行狀態下的機械特性。
    三、實訓項目
        1、測定三相線繞式轉子異步電動機在RS=0時,測定電動運行狀態和再生發電制動(回饋制動)狀態下的機械特性。
        2、測定三相線繞轉子異步電動機在RS=35Ω時,測定電動運行狀態與反接制動狀態下的機械特性。
        3、RS=35Ω,定子繞組加直流勵磁電流I1=0.36A及I2=0.6A時,分別測定能耗制動狀態下的機械特性。
    四、實訓方法
        1、實訓設備
    序 號 型 號 名             稱 數 量
    1 DQ03-1 導軌、光電測速系統及轉速表 1件
    2 DQ19 校正直流測功機 1臺
    3 DQ11 三相線繞式異步電動機 1臺
    4 DQ22 直流數字電壓、毫安、安培表 2件
    5 GDQ25 交流參數表 1件
    6 DQ27 三相可調電阻器 1件
    7 DQ29 可調電阻器 1件
    8 GDQ12 三相線繞式異步電動機轉子專用電阻箱 1件
     
       2、屏上掛件排列順序
       GDQ25、DQ22、DQ31C、DQ29、DQ27、DQ22
     
     
     
     

     
     
    圖4-2  三相線繞轉子異步電動機機械特性的接線圖
    3、RS=0時的反轉性狀態下機械特性、電動狀態機械特性及再生發電制動狀態下機械特性。
    (1)按圖4-2接線,圖中M用編號為DQ11的三相線繞式異步電動機,UN=220V,Y接法。MG用編號為DQ19的校正直流測功機。S1、S2、S3選用DQ31C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DQ29180Ω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DQ291800Ω阻值,RS選用GDQ1235Ω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,交流電壓表V1的量程為300V,A1量程為3A。
    (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,將控制屏左側三相調壓器旋鈕向逆時針方向旋到底,即把輸出電壓調到零。
    (3)檢查控制屏下方“直流電機電源”的“勵磁電源”開關及“電樞電源”開關都須在斷開位置。接通“電源總開關”(空氣開關),按下“啟動”按鈕,旋轉調壓器旋鈕使三相交流電壓慢慢升高,觀察電機轉向是否符合要求。若符合要求則升高到U=110V,并在以后實訓中保持不變。接通“勵磁電源”,調節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的輸出電壓的極性,先使其極性與S3開關1'端的電樞電源相反(在開關S3中間調換)。在R1阻值為最大的條件下將S3合向1'位置。
    (5)調節“電樞電源”輸出電壓(先調至220V左右)或R1阻值,使電動機從接近于堵轉到接近于空載狀態,其間測取電機MG的Ua、Ia、n及電動機M的電流表A1的I1值,共取8-9組數據記錄于表4-6中。      
    表4-6       U=110V        RS=0Ω      If=     mA
    Ua(V)                  
    Ia(A)                  
    n(r/min)                  
    I1(A)                  
     
       (6)當電動機接近空載而轉速不能調高時,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。調節“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的轉速超過同步轉速n0而進入回饋制動狀態,在1700r/min~n0范圍內測取電機MG的Ua、Ia、n及電動機M的定子電流I1值,共取6-7組數據記錄于表4-7中。
    表4- 7      U=110V        RS=0Ω      
    Ua(V)                  
    Ia(A)                  
    n(r/min)                  
    I1(A)                  
     
        4、RS=35Ω時的電動及反轉性狀態下的機械特性
       (1)開關S2合向右端35Ω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U=110V不變,調節R2阻值,使A3表為100mA。調節“電樞電源”的輸出電壓為最小位置。在開關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Ua、Ia值,將S3合向1'端與“電樞電源”接通。測量此時電機MG的Ua,Ia,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”輸出電壓使電動機M的n下降,直至n為零,并把R1的DQ27上四個900Ω串聯電阻調至零值位置后用導線短接,繼續減小R1阻值或調高電樞電壓使電機反向運轉,直至n為-1400r/min為止。在該范圍內測取電機MG的Ua,Ia,n及A1表的I1值。共取11-12組記錄于表4-8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“停止”按鈕,并將MG電樞接到S3上的兩個接線端對調過來,以便使MG輸出極性和“電樞電源”輸出極性相同,為下面能耗制動實訓作準備)。
    表4-8        U=110V         RS=35Ω      I=     mA
    Ua(V)                        
    Ia(A)                        
    n(r/min)                        
    I1(A)                        
     
        5、能耗制動狀態下的機械特性
       (1)確認在“停機”狀態下。把開關S1合向右邊2 端,S2合向右端(RS仍保持35Ω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”,調節R2阻值,使A3表If=100mA,開啟“電樞電源”,調節電樞電源的輸出電壓U=220V,再調節R3使電動機M的定子繞組流過I= 0.6IN=0.36A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起動運轉后轉速約為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)使電機轉速下降,直至轉速n約為100r/min,其間測取電機MG的Ua,Ia及n值,共取10-11組數據記錄于表4-9中。
       (4)停機。[同4(3)]
       (5)重復上述操作步驟,但在第(2)步中,調節R3阻值,使電機M的定子繞組流過的勵磁電流I=IN=0.6A。重復上述操作步驟,測取電機MG的Ua,Ia及n值,共取10-11組數據記錄于表4-10中。
    表4-9         RS=35Ω          I=0.36A       I=     mA
    Ua(V)                      
    Ia(A)                      
    n(r/min)                      
     
    表4-10        RS=35Ω          I=0.6A        I=     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定子和轉子繞組接線端的所有插頭,R1用 DQ29上180Ω阻值并調至最大,R2用 DQ29上1800Ω阻值并調至最大。直流電流表A3的量程為200mA,A2的量程為5A,V2的量程為300V,開關S3合向右邊1'端。
    (2)開啟“勵磁電源”,調節R2阻值,使A3表If=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,調高“電樞電源”輸出電壓及減小R1阻值,使電機轉速約為1600r/min,逐次減小“電樞電源”輸出電壓或增大R1阻值,使電機轉速下降直至n=100r/min,在其間測量電機MG的Ua0、Ia0及n值,記錄于表4-11中。
    表4-11                                 If=100mA  
    n(r/min) 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900
    Ua0(V)                
    Ia0(A)                
    Pa0(W)                
    n(r/min) 800 700 600 500 400 300 200 100
    Ua0(V)                
    Ia0(A)                
    Pa0(W)                
     
    五、實訓注意事項
    調節串聯的可調電阻時,要根據電流值的大小而相應選擇調節不同電流值的電阻,防止個別電阻器過流而引起燒壞。
    六、實訓報告
        1、根據實訓數據繪制三相異步電動機在各種運行狀態下的機械特性。
    計算公式:
     
       
     式中    T——受試異步電動機M的輸出轉矩(N·m);
                  Ua——測功機MG的電樞端電壓(V);
                  Ia——測功機MG的電樞電流(A);
                  Ra——測功機MG的電樞電阻(Ω),可由實訓室提供;
                  P0——對應某轉速n時的某空載損耗(W)。
        注:上式計算的T值為電機在U=110V時的轉矩,實際的轉矩值應折算為額定電壓時的異步電機轉矩。
        2、繪制電機M—MG機組的空載損耗曲線P0=f(n)。
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