04实验三、三相异步电动机在各种状态下的机械特性

实验三、三相异步电动机在各种运⾏状态下的机械特性执笔：姚⽴红、罗琴娟、王政⼀、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

a) 测定三相绕线式转⼦异步电动机在Rs=0时，电动运⾏状态和回馈（发电）制动状态下的机械特性。b) 测定三相绕线转⼦异步电动机在Rs=36Ω（70%R2N）时，测定电动状态与反转状态下的机械特性。c) Rs=36Ω,定⼦绕组加直流励磁电流I1=0.6I N及I1=I N时，分别测定能耗制动状态下的机械特性。四、实验设备

1. RTDJ36 三相绕线式异步电动机2. RTDJ45 校正过直流电机

3. RTT16 三相可调电阻器（0～90Ω）4. RTT16－1三相可调电阻器（0～900Ω）5. RTZN02 智能直流电压，电流表6. RTZN08 智能存储式真有效值电流表7. RTZN09 智能存储式真有效值电压表8. RTZN12 智能转矩，转速，功率表9. RTDJ47-1 电机导轨，测速编码器10.RTT15直流电机励磁电源，电枢电源11. 万⽤表、呆扳⼿五、实验⽅法按图1接线，图中：

M⽤RTDJ36，额定电压：220V，定⼦绕组Y连接。⽤呆扳⼿安装并固定好。MG⽤RTDJ45。⽤呆扳⼿安装并固定好。交流电流表A1选⽤RTZN08。交流电压表V1选⽤RTZN09。

Rs选⽤RTT16三组可调电阻，其⼤⼩按下列各实验要求选⽤。R1选⽤RTT16－1的可调电阻，其⼤⼩按下列各实验要求选⽤。R2选⽤RTT16－1的1800Ω可调电阻。R3选⽤RTT16－1的900Ω可调电阻。

测速编码器的输出接⾄RTZN12。

1. Rs=0时的电动及反馈制动状态下的机械特性（测1、2象限特性）

⑴S1合向1位置，S2合向2′位置；M的转⼦绕组三个红⾊接线柱相互短接，即Rs=0；R1⽤1980Ω（即900Ω＋900Ω＋180Ω）。R1、R2、R3置最⼤阻值位置，将控制屏左侧三相１

调压器旋钮向逆时针⽅向旋到底，即调到输出电压为最⼩的位置。

⑵检查RTT15的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置。

接通三相调压“电源总开关”，按下“启动”按钮，向顺时针⽅向缓慢旋转调压器旋钮，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并保持不变。接通“励磁电源”开关。调节R2阻值，使A3表为100mA。

⑶当S2仍在2ˊ位置时，接通电枢电源开关，在开关S2的2ˊ端测量电机MG的输出电压的极性（根据V2来判断），先使其极性与S2开关1ˊ端的电枢电源相反。

在R1阻值为最⼤的条件下将S2合向1ˊ位置。

⑷调节“电枢电源”输出电压或R1，使电动机从接近于堵转（R1调⼩，增加电枢电压）到接近于空载状态（即电枢反

向，n=n0=1500r/min），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8-10组数据记录于表1中。

⑸当电动机接近空载⽽转速不能调⾼时，将S2合向2ˊ位置，使MG电压与电枢电源同极性，调节电枢电源电压，使其与MG电压接近相等，将S2合⾄1ˊ端。

保持M端三相交流电压U=110V，减⼩R1阻值直⾄短路位置。升⾼“电枢电源”电压或增２

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（1500r/min）⽽进⼊回馈制动状态，在

1.2n0~n0(1800~1500r/min)范围内测取电机MG的U a、Ia、n及电动机M的交流电流表A1的I1值，共取6-7组数据记录于表2中。

⑹停机：先将S2合到2′端，关断“电枢电源”，再关断“励磁电源”，再按下“停⽌”按钮。2. Rs=36Ω时电动及反转状态下的机械特性（测1、3象限的特性）⑴在断电的条件下，将三相调压器旋钮调⾄零位。

M转⼦每相串联电阻Rs⽤万⽤表分别调准在36Ω位置并保持不变。R1选⽤RTT16－1的900Ω，并保持R1、R2、R3调在最⼤阻值位置。

将S2合⾄2′端，MG电枢接到开关S2连接点的两个连接线端点对调，以便使MG输出极性和“电枢电源”极性相反。

⑵按下“启动“按钮，接通三相调压电源，顺时针缓慢旋转调压器旋钮慢慢升⾼三相交流电压，使三相线绕式异步电动机M起动运转。保持电压U=110V不变。

接通直流”励磁电源“开关，调节R2阻值使A3表为100mA。

⑶检查S2开关确实合在2′位置时，“开”启“电枢电源”，调节“电枢电源”的输出电压为最⼩位置。在S2开关的2′端检查MG电压极性，须与1′端的“电枢电压”极性相反。

在MG电枢串联电阻R1为最⼤条件下，将S2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阻值或调⾼“电枢电源”输出电压使电动机M的转速n下降，直⾄n为零，继续减⼩R1或调⾼电枢电压使电机反向运转，直⾄-1500r/min⽌，在该范围内测取电机MG的Ua、Ia、n及A1表的I1值，共取8-10组数据记录于表3中。

⑷停机：同1、（6）3. 能耗制动状态下的机械特性

⑴每相Rs在36Ω位置保持不变。R3⽤900Ω，R1⽤900Ω。R1、R2、R3调到最⼤阻值。

使电机MG电枢输出的两个接线端与电枢电源极性相同。S2合向2′端。拔下A2插线，两接头插在⼀起，电流表当A4⽤。S1合向2端。

⑵开启“励磁电源”，调节R2阻值，使A3表I f=100mA。

把电枢电源旋钮反时针调到最⼩，再开启“电枢电源”，调节电枢电源的输出电压U=220V，再调节R3使电动机的M的定⼦绕组流过I=0.6I N=0.36A并保持不变。然后再调电枢电压到0。拔下A4插线，两接头插在⼀起，电流表当A2⽤。

⑶在R1阻值为最⼤的条件下，把开关S2合向1′端，调电枢电压到220V；减⼩R1阻值，使电机MG转速约为1600r/min；增⼤R1阻值，使电机转速下降，在n=1600~100 r/min 之间测量电机MG的Ua、Ia及n值，共取8-10组数据记录于表4中。⑷调电枢电压到0；拔下A2插线，两接头插在⼀起，电流表当A4⽤；S2合到2′；

调节R3阻值到最⼤，再调电枢电源输出电压到U＝220V；调R3，使电机M的定⼦绕组流过的励磁电流I=I N=0.6A；３４

调电枢电压到0；拔下A4插线，两接头插在⼀起，电流表当A2⽤；

调R1到最⼤，S2合向1′端，调电枢电压到220V ；减⼩R 1阻值，使电机MG 转速约为1600r/min ；增⼤R 1阻值，使电机转速下降，在n=1600~100 r/min 之间测量电机MG 的Ua 、Ia 及n 值，共取8-10组数据记录于表5中。⑸ 停机：调电枢电压到0，将S 2合到2′端，S1和2端、1端都断开，关断“电枢电源”，再关断“励磁电源”。

4. 测定电机M-MG 机组的空载损耗曲线P 0=f(n)

⑴ 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900Ω与两个90Ω串联，R1和R2阻值调到最⼤位置，开关S2合向1ˊ端。

⑵ 开启“励磁电源”，调节R2阻值，使A3表

I=100mA 。

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1700r/min ，减⼩“电枢电源”输出电压及增⼤R1阻值，使电机转速下降，在n=1700~100r/min 之间测量电机MG 的Ua 、Ia 及n 值，共取10-12组数据记录表6中。

⑶ 停机：调电枢电压到0，将S 2合到2′端，关断“电枢电源”，再关断“励磁电源”。关所有仪表开关；关“总开关”；按“停⽌”按钮；关“电源总开关”；拔下所有插线，放⼊实验台抽屉。5. 异步电动机的单相运⾏实验（1） 拆下直流发电机的所有插线。

（2） 异步电动机的定⼦绕组接成星形，转⼦绕组短路。

（3） 接通三相调压“电源总开关”，按下“启动”按钮，向顺时针⽅向缓慢旋转调压器旋钮，电机旋转。使三相交流电压慢慢升⾼到U=110V 。（4） 从电机上突然拔下⼀相，观察电机旋转情况。（5） 向反时针⽅向缓慢旋转调压器旋钮，电机停⽌。

（6） 重新向顺时针⽅向缓慢旋转调压器旋钮到U=110V 。观察电机旋转情况。（7） 重新插回（4）中所拔插线，观察电机旋转情况。六、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。因为堵转时电流过⼤，堵转时间不可过长，越短越好，否则烧坏有关元件。因此，应在堵转前⼏个同学做好看各表显⽰数据的准备。七、实验报告

a)根据实验数据绘制多种运⾏状态下的机械特性。计算公式T=9.55 (UaIa＋Ia2R a＋P0) /n式中T——受试异步电动机M的输出转矩（N.m）Ua——电机MG的电枢端电压（V）；Ia——电机MG的电枢电流（A）

Ra——电机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。计算T值的公式中，各个量的数据应当是同⼀n下测得的数据，否则应当对数据进⾏适当处理。b)绘制电机M-MG机组的空载损耗曲线P0=f(n)。５