第二次电机拖动实验指导书三相异步电动机的人为机械特性
三相异步电动机的机械特性
降电压人为机械特性曲线 Tm∝U12；Tst∝U12；n1和sm与电压无关
TL1-恒转矩负载特性、TL2-风机类负载特性
（2）定子回路串入对称电阻的人为机械特性
当定子电阻
r1增大时， 同步转速n1 不变，但临
界转矩Tm、 临界转差率
sm、起动转 矩Tst都变小
定子回路串入对称电阻的 接线图和人为机械特性
n
制动时：定子相序改变， 2
s = －－n0n－0nn0 变=向n0。n＋0 n
b
即：s ＞1 (第二象限)。
n0
a
－TL
c
O TL
1
T
同时：E2s、I2 反向，T 反向。 a 点 惯性 b 点(T＜0，制动开始)
d
n↓ c 点(n = 0，T ≠ 0)，
－n0
制动结束。
到 c 点时，若未切断电源，
pm1N1kw1 2
转子电流折算值： I
E
r ()
x
s
r2
转子功率因数：
cos2
s
(
r2 s
)2
x22
物理表达式它反映了不同转速时电磁转矩T与
主磁通Φm以及转子电流有功分量I2ˊcosφ2之间 的关系，此表达式一般用来定性分析在不同
运行状态下的转矩大小和性质。
作业：3-24
作业：10-1、10-2
第 十 章 异步电动机的电力拖动
10.2 三相异步电动机的各种运转状态
1. 能耗制动
3~
(1) 制动原理 制动前
S1 合上，S2 断开， M 为电动状态。
制动时
S1
Φ
S2 Rb
＋
实验二、三相异步电动机的机械特性
表３-２ 异步电动机再生发电状态下的机械特性
U1=200v
(mA)
n(r/min) I1(A)
1350
1400 1450 1500 1550
1600 1650
P1(W1)
P2(W2)
*6.电动及反接制动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90Ω，折除Ra的 短接导线，并调至最大2250欧，直流发电机G接到S1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。
（2）接通直流电机励磁电源，调节Rf阻值使If=90mA。接通可调 直流稳压电源的开关和复位开关，在开关S的“2”端测量直流电 机G的输出电压极性，先使其极性与S开关“1”端的直流电源的极 性相同。在Ra为最大值的条件下，将S合向“2”端。
4.异步电动机电动状态的机械特性
（3）调节 Ra中的900Ω可调电阻的大小,使直流电机M的负载 大小改变，必要时可调节直流励磁电流大小,使电动机∽M 从低速到接近于空载状态，其间测取直流电机M发电状态的 U的a读、数Ia、。n共及取异7步组电数动据机记∽录M于的表交3-流1中电。流表A、功率表PI、PII
电机为发电状态下作负载电阻；电动机状态下作限流电阻．
开关S选用MEL-05中的双刀双掷开关 ．
Ｓ在“2”位置直流电机为发电机状态；三相电动机在电动状态下运行； Ｓ在“1”位置直流电机为电动机状态；三相电动机在再生发电状态下运行.
Ｉa用Ａ２直流电流表；Ua用Ｖ２直流电压表，If用mA直流毫安 表,直流电机侧的仪表均可选用主控屏上的直流仪表．
（3）继续减小R1阻值或调低电枢电压值，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Ia、 电压Ua值和异步电动机3∽M 的定子电流I1、P1、PII、转速n， 共取７组数据填入表３-３中。
三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的机械特性（一）机械特性方程1）物理表达式：T=CTФmI2’cosф2 (T是电磁作用的结果)2）参数表达式：3) 工程表达式：——外施电源电压；——电源频率；——电机定子绕组参数；——电机转子绕组参数。
（二）固有机械特性曲线1．形状(根据工程表达式来说明)AB段（s较大）：为双曲线，T与S成反比。
BO段(s很小)：为直线，T与S成正比。
向左转|向右转2．起动点A，n=0,S=1，起动转矩倍数KT=TS/TN 一般取0.8~1.83.临界点B临界转差率只与转子电阻有关. 取0.1~0.2最大转矩与电源电压UI2有关。
过载能力λ=Tm/TN取1.6~2.24.同步点On=n1 T=0 (理想的空载转速，旋转磁场的转速 )5.额定点C0< SN <Sm取0.02~0.06在该点附近有TN=9550PN/nN（三）人为机械特性1、降低定子电压的人为机械特性——“变瘦”当定子电压U1 降低时，电磁转矩T与U1 的平方成正比，故同步转速不变，Sm不变，最大转矩Tm 和起动转矩TS 随电压平方降低。
其特性曲线（红色）所示。
向左转|向右转2、转子串电阻的人为机械特性——“变软”当转子回路串电阻时，同步点不变，Sm与转子电阻成正比，转速随电阻增加而减小，最大转矩Tm保持不变，在一定范围内起动转矩有所增加，其特性曲线（红色）所示向左转|向右转3、降低定子电压频率的人为机械特性——“变小”降低定子电压频率时，同步转速随之下降，从而使得电机转速下降，但特性的硬度基本保持不变。
电动机在工作时要求主磁通保持不变，因此在降低频率的同时，定子电压也要随之降低。
向左转|向右转滑动轴承和滚动轴承的优缺点的比较时间：2012-07-25来源：阿里巴巴资讯摘要：现在市场上轴承越来越多，最常见的就是滚动轴承和滑动轴承，下面看一下两种轴承的比较.现在市场上轴承越来越多，最常见的就是滚动轴承和滑动轴承，下面看一下两种轴承的比较.滚动轴承是在滚动摩擦下工作的进口轴承。
第六章：三相异步电动机的电力拖动
图6-6 定子串三相对称电阻人为机械特性
4、改变极对数时的人为机械特性 5、改变频率时的人为机械特性
图6-4 三相异步电动机变频时的人为机械特性
三、三相笼型异步电动机的起动方法
1、生产机械对异步电动机起动性能的要求 起动电流要小；起动转矩大。
2、直接起动——全压起动
起动一瞬间，相当于堵转运行，S=1；
结论
可以看成是Y-Δ起动的推广； 起动转矩大于Y-Δ起动，适用于重载起动；
采用不同的抽头比例，可以改变相电压；
体积小、质量小、可以经常起动、价格低廉，将 取代自耦变压器起动；
内部接线复杂。
仅适用于正常运行时定子绕组为Δ连接的电动机， 即额定电压为380/660V的笼型异步电动机。
在确定起动方法时，应根据电源允许的最大起动电流、 负载对起动转矩的要求及起动设备的复杂程度、价格 等条件综合考虑。
2）最大转矩Tm与定子电压的平方成正比，与频率的 平方成反比，与r2无关；
③ 过载倍数
m
Tm TN
④ 起动转矩
1.6-2.2（普通异步电动机）
2.2-2.8（起重、冶金用异 步电动机）
开始起动时，电机转速n=0，转差率s=1。
s=1
Tem
2
f1[(r1
m1 pU12r2' / s r2' / s)2 (x1
Ist =
U1
= U1
(r1 r2' )2 (x1 x2' )2 Zk
中大容量的笼型异步电动机若不满足直接起动的条 件，则必须通过降压，把Ist降到电源的允许电流值。
① 定子回路串电阻或电抗起动
•
Ist
rst xst rk
xk
•
资料：第二次电机拖动实验指导书
实验2 三相异步电动机的人为机械特性一、实验目的了解三相线绕式异步电动机的人为机械特性。
二、预习要点1、改变三相线绕式异步电动机的机械特性有哪些方法？2、测定人为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改变电源电压的人为机械特性。
2、测定三相线绕转子异步电动机在转子电路串入电阻时的人为机械特性。
四、实验方法1、实验设备序号型号名称数量1 DD03 导轨、测速发电机及转速表1件2 DJ23 校正直流测功机1件3 DJ17 三相线绕式异步电动机1件4 D31 直流数字电压、毫安、安培表2件5 D32 数/模交流电流表1件6 D33 数/模交流电压表1件7 D34-3 智能型功率、功率因数表1件8 D41 三相可调电阻器1件9 D42 三相可调电阻器1件10 D44 可调电阻器、电容器1件11 D51 波形测试及开关板1件2、屏上挂件排列顺序D33、D32、D34-3、D51、D31、D44、D42、D41、D31220V励磁电源励磁绕组图1 三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图在图1中：(1) M用编号为DJ17的三相线绕式异步电动机，UN=220V，Y接法；(2) MG用编号为DJ23的校正直流测功机；(3) A1量程为3A；(4) 直流电表A2的量程为2000mA；(5) A3量程为200mA；(6) 交流电表V1的量程为500V；(7) V2的量程为1000V；(8) R1选用D44的180Ω阻值加上D42上四只900Ω串联再加两只900Ω并联共4230Ω阻值；(9) R2选用D44上1800Ω阻值；(10) RS选用D41上三组45Ω可调电阻(每组为90Ω与90Ω并联)；(11) S1、S2、、S3选用D51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（空载）。
三相异步电动机在各种运行特性下地机械特性
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问题进行展开。
1. 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''21200em R m I P s T ==ΩΩ由异步电动机的近似等效电路，得()'22'2'2112X U I R R X X s =⎛⎫+++ ⎪⎝⎭ 代入T 的公式，即得参数表达式)()('212'21'221X X s R R sR U mT X+++Ω=考虑到0(1)n s n =-， 00260n πΩ=， 即可由此式绘出异步电动机的机械特性曲线()n f t =，如图6.24所示。
图6.24 三相异步电动机机械特性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T m 。
将表达式对s 求导，并令0dTds=，可求出产生最大转矩T m 时的转差率S m()'222'112m R S R X X =±++S m 称为临界转差率。
代入T 的公式则可得T m 的公式()2122'011122Xm U T R R X X =±Ω⎡⎤±+++⎢⎥⎣⎦式中正号对应于电动机状态，负号适用于发电机状态。
三相异步电动机的机械特性
空载时损耗占比例大，效率低；随P2增 加，增加，当负载过大，铜损耗增加快，使 效率下降，如图所示。
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
效率曲线和功率因数曲线都是在额定负载附近 达到最高，因此合理选用电动机容量时，对电动 机的寿命、功率因数和效率都有很实际的意义。 5、功率因数特性cos1=f(P2)
§4－5 三相异步电动机的机械特性
本节要点： 一、三相异步电动机的工作特性 二、机械特性：n = f ( T ) ㈠固有机械特性曲线分析 ㈡人为机械特性 三、运行性能 1、运行状态 2、启动转矩倍数
3、过载能力 4、异步电动机机械特性的结论
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
原因：是静止的转子导体与定子旋转磁 场之间的相对切割速度很大（n1）。将 产生很大的I2，使定子电流也增大。但 由于转子绕组的功率因数cosφ2很小， 由于Tst=CTφI2cosφ2，故启动转矩并不 很大。
只有当Tst达到一定值时，电动机才 能启动。
Tst>TL ，将 S = 1代入T公式，即 可得Tst 的表达式。
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
⑵额定运行点（TN、nN） TN = 9.55 PN/nN
⑶临界工作点（Tm、nm） 当S = Sm 时，电磁转矩达到最大
值。
Sm ∈( 0.04，0.14 ) ⑷同步点（0、n1）
n = n1
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
2、转矩特性T=f(P2) 空载时P2=0，电磁转矩T等于空载转矩 T0。随着P2的增加，已知T2=9.55P2/n， 如n基本不变，则T2为过原点的直线。 考虑到P2增加时，n稍有降低，故 T2=f(P2)随着P2增加略向上偏离直线。 在T=T0+T2式中。T0很小，且为常数。所 以T=f(P2)将比平行上移T0数值，如图所 示。
4-5 三相异步电动机的机械特性
4-6 三相笼型异步电动机的起动与控制
图4-30 XJ0l系列自耦减压起动器电路图
4-6 三相笼型异步电动机的起动与控制
（三)星一三角减压起动控制电路
•原理： 1 I I stY st 3
1 TstY Tst 3
•特点：Y-△减压起动时，起动电流和起动转矩都下降为直接 起动时的1／3。这种起动方法简便、经济，运行可靠。 Y系 列电动机采用Y-△降压起动不仅适用于轻载起动，也可适用 于中型负载下的起动。 •线路：两接触器式 ----用于13kW以下电动机的控制 三接触器式-- --用于13kW以上电动机的控制
二、减压起动与控制 （一） 定子串电阻(或电抗)减 压起动 1 •原理 t
I st I st k Tst 1 Tst 2
k
•特点：优点是起动较平稳，运 行可靠，设备简单。缺点是起 动转矩随电压的平方降低，只 适合轻载起动，同时起动时电 能损耗较大。 •线路
图4-29 时间原则自动短接电阻减压起动电路 a）自动短接电阻减压起动 b)自动与手动短 接电阻减压起动
4-5 三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的机械特性是指在一定条件下，电动机的 转速n与电磁转矩Tem之间的关系，即n= ƒ (Tem)，也用 Tem= ƒ (s)的形式表示。
一、固有机械特性的分析 三相异步电动机的固有机械特性是指异步电动机工作在额 定电压和额定频率下，按规定的接线方式接线，定、转子外 接电阻为零时的机械特性。整个机械特性可看作由两部分组 成： 1)H—P部分(转矩由0～Tm，转差率由0～sm)。工作部分，特 性接近于一条直线 。 2)P—A部分(转矩由Tm～Tst，转差率由sm～1)。称为机械特 性的非工作部分，曲线部分 。
图4-24 电动机单向旋转接触器控制 电路
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实验2 三相异步电动机的人为机械特性一、实验目的
了解三相线绕式异步电动机的人为机械特性。
二、预习要点
1、改变三相线绕式异步电动机的机械特性有哪些方法？
2、测定人为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改变电源电压的人为机械特性。
2、测定三相线绕转子异步电动机在转子电路串入电阻时的人为机械特性。
四、实验方法
1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序
D33、D32、D34-3、D51、D31、D44、D42、D41、D31
220V
励磁电源励磁绕组
图1 三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图
在图1中：
(1) M用编号为DJ17的三相线绕式异步电动机，UN=220V，Y接法；
(2) MG用编号为DJ23的校正直流测功机；
(3) A1量程为3A；
(4) 直流电表A2的量程为2000mA；
(5) A3量程为200mA；
(6) 交流电表V1的量程为500V；
(7) V2的量程为1000V；
(8) R1选用D44的180Ω阻值加上D42上四只900Ω串联再加两只900Ω并联共
4230Ω阻值；
(9) R2选用D44上1800Ω阻值；
(10) RS选用D41上三组45Ω可调电阻(每组为90Ω与90Ω并联)；
(11) S1、S2、、S3选用D51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（空载）。
3、改变电源电压的人为机械特性
操作步骤：
用万用表测定测功机MG的电枢电阻R a的电阻值为（Ω）
(1) 按照图1接线。
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。
(2) 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“启动”按钮。
(3)接通“励磁电源”，调节R2阻值，使校正直流测功机的励磁电流为100mA并保持不变，即直流电流表A3显示100mA。
(4)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（转速表显示转数为正）。
若符合要求则升高到U=90V。
开机时必须检查的事项：
➢控制屏下方“励磁电源”开关必须在断开的位置；
➢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。
➢按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“启动”按钮，启动控制台电源；
(5) U=90V，S3合在2'位置，记录电流表A1的读数，用来计算电动机的空载损耗；
(6) S3合在1'位置，调节电机MG 的负载电阻R1阻值，
➢保证直流电流表A3显示100mA；
调节电机MG 的负载电阻R1阻值，测取电动机M在不同负载下的n、Ua、Ia和I1数据，填入下表。
(7) U=87V，重复步骤（5）和（6）的操作，将数据记录入表3。
4、转子电路串入电阻时的人为机械特性
操作步骤：
(1) 将S3合在2'位置，关断“励磁电源”，将调压器调至零位，按下“停止”按钮，断开“电源总开关”。
(2) 用万用表测定三个RS电阻值为10Ω，S2合在右边位置，将电阻RS串入转子电路；
(3) 确定S1合在左边1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。
(4) 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“启动”按钮。
(5)接通“励磁电源”，调节R2阻值，使校正直流测功机的励磁电流为100mA并保持不变，即直流电流表A3显示100mA。
(6)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（转速表显示转数为正）。
若符合要求则升高到U=90V。
(7) S3合在2'位置，记录电流表A1的读数，用来计算电动机的空载损耗；
(8) S3合在1'位置，调节电机MG 的负载电阻R1阻值，
➢保证直流电流表A3显示100mA；
调节电机MG 的负载电阻R1阻值，测取电动机M在不同负载下的n、Ua、Ia和I1数据，填入下表。
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、根据实验数据绘制电机的人为机械特性。
计算公式：
式中 T ——异步电动机M 的输出转矩（N·m ）； U a ——测功机MG 的电枢端电压（V ）； I a ——测功机MG 的电枢电流（A ）；
R a ——测功机MG 的电枢电阻（Ω），可用万用表测定； P 0——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、绘制三相异步线绕电动机M 的人为机械特性曲线。
)(55.92
0a a a a R I I U P n
T ++=。