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三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性原理简述机械特性是指其转速与转矩间的关系，一般表示为。
由于三相异步电动机的机械特性呈非线性关系，所以函数表达式以转速为自变量，转矩为因变量，写为更为方便。
又因转差率s也可以用来表征转速，而且用s表示的机械特性表达式更为简洁，所以对三相异步电动机一般用来表示机械特性，同时将作为横坐标，这样和原的图形是一致的。
一、三相异步电动机机械特性的表达式三相异步电动机机械特性的表达式一般有三种：1．物理表达式其中为异步电机的转矩常数；为每极磁通；为转子电流的折算值；为转子回路的功率因数。
2．参数表达式其中。
3．实用表达式其中为最大转矩，为发生最大转矩时的转差率。
三种表达式其应用场合各有不同，一般物理表达式适用于定性分析与及间的关系，参数表达式可以分析各参数变化对电动机运行性能的影响，而实用表达式最适合用于进行机械特性的工程计算。
二、三相异步电动机的机械特性1．固有机械特性固有机械特性是指异步电动机在额定电压、额定频率下，电动机按规定方法接线，定子及转子回路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性，如图15-1所示。
图15-1 三相异步电动机的固有机械特性下面对机械特性上反映其特点的几个特殊点进行分析：（1）起动点：其特点是：，，起动电流；（2）额定运行点：其特点是：，，；（3）同步速点：其特点是：，，，，点是电动状态与回馈制动的转折点；（4）最大转矩点：电动状态最大转矩点，其特点是：，；回馈制动最大转矩点，其特点是：，；由公式可以看出，。
2．人为机械特性由三相异步电动机机械特性的参数表达式可见，异步电动机的电磁转矩在某一转速下的数值，是由电源电压、频率、极对数及定转子电路的电阻、电抗、、、决定的。
因此人为的改变这些参数，就可得到不同的人为机械特性。
现介绍改变某些参数时人为机械特性的变化：（1）降低电压不变，不变，因为，，，所以降低电压时，、、均减小，其人为机械特性见图15-2。
精品文档三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性一、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R=0时，电动运行状态和再生发电制动状态下的机械特性。
S2、测定三相线绕转子异步电动机在R=36Ω时，测定电动状态与反接制动状态下的机械特性。
S3、R=36Ω，定子绕组加直流励磁电流I=0.36A及I=0.6A时，分别测定能耗制动状态下的机械特21S性。
四、实验方法2、屏上挂件排列顺序D51 D34-2 、精品文档．精品文档1S2I1A4R3*U*SW21RV s1V R s I1WAWR12s**A2R12'1'I a I f＋源＋R V2电UGMV组机0a源2枢2V绕电电20电－磁流磁2 2励直励－图6-2 三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图3、R=0时的反转性状态下机械特性、电动状态机械特性及再生发电制动状态下机械特性。
S用编号接线，图中M用编号为DJ17的三相线绕式异步电动机，U=220V,Y接法。
MG(1)按图6-2N 合在左S合向左边1端，、S选用D51挂箱上的对应开关，并将S为DJ23的校正直流测功机。
S、S21213、串上四只900Ω180Ω阻值加上R3、R5R边短接端（即线绕式电机转子短路），S合在2'位置。
选用R2的13上R7选用1800Ω阻值，RMET01电源控制屏上两只联再加R1300Ω并联共4430Ω阻值，R选用R1上S2，交流电500V200mA，V的量程为的量程为36Ω的电阻，R暂不接。
直流电表A、A5A，A量程为23243 A量程为3A。
的量程为表V500V，11的定子绕组接成星形的情况下。
M2'位置，端，(2)确定S合在左边1S合在左边短接端，S合在312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。
山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性姓名________________ 学号_____________________手机_______________ Email ___________________专业_____________________ 班级_________________指导教师及职称――_________开课学期____ 至____ 学年—学期提交时间______ 年_____ 月______ 日、实验摘要 通过对三相绕线式异步电动机在各个运行状态下的参数测量，绘制出机械特性曲线，加 深对三相异步电机的机械特性的了解。
、实验目的 研究三相线绕式异步电动机在各种运行状态下的机械特性，即在额定电压下并且励磁回路电阻阻值为常数时转速与电磁转矩的关系即T=f(n)，本次试验的转矩 T 是公式三、实验场地及仪器、设备和材料：四、实验内容T二955^ -(U a l a -l ：R a )] n计算所得1、实验原理①电动状态工作时，电动机由电网吸收电能，变化成机械能以带动负载，电动运行状态的特点是电动机转矩T的方向与旋转的方向n相同；②三相异步电动机的转速高于同步速度ns,即n>ns时，转差率s=(ns-n)/ns<0 ，转子感应电动势sE2反向，异步电机进入回馈制动状态；③反接制动状态分为转速反向的反接制动和定子两向反接的反接制动；2、实验内容测定三相线绕式异步电动机在各种运行状态下的机械特性电路图如下所示:图6-2三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图+V022源电枢电(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R i阻值直至短路位置（注：D42上6只900Q阻值调至短路后应用导线短接）。
实验4：三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性实验目的：1、了解三相异步电动机的基本结构和工作原理；2、学习三相异步电动机的电气参数计算方法；4、掌握测量三相异步电动机的机械特性的方法。
实验原理：三相异步电动机是一种广泛应用的电动机，其基本结构和工作原理如下图所示：三相异步电动机的主要部件包括：旋转部分和定子部分。
旋转部分包括转子和轴承等部分，定子部分包括绕组、铁心、端盖等部分。
在三相交流电压的作用下，定子上的三组绕组会产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子上的导体产生感应电动势，从而在转子中产生转动力矩。
由于转子中感应电动势的存在，转子的转速与旋转磁场的同步速度是有一定差距的，因此称之为异步电动机。
三相异步电动机的主要电气参数有定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感、互感系数和空载电流等，这些参数与三相异步电动机的机械特性密切相关。
三相异步电动机的机械特性包括：空载特性、转矩特性和效率特性。
其中空载特性是指在无负载情况下，机械输出功率与输入电功率之比；转矩特性是指在有负载的情况下，三相异步电动机的旋转磁场力矩和负载之间的关系；效率特性是指在不同运行状态下，三相异步电动机的效率和输入电功率之间的关系。
实验内容：1、接线及仪器调整：根据图1所示连接电路，仪表的电压选择250V档，电流选择10A 档。
2、实验步骤：(1)打开柜门，启动三相异步电动机，使其无负载运行。
(2)调整滑动变阻器，依次改变定子电压，记录定子电流、转速、输入电功率和输出电功率。
(3)理论计算机械输出功率和机械效率，并与实验测量结果进行比较。
3、实验结果与分析：（1）绘制三相异步电动机空载特性曲线。
（2）比较理论计算结果与实验测量结果，分析其差异的原因。
(3)计算旋转磁场力矩和负载间的关系，并绘制转矩特性曲线。
实验注意事项：1、实验过程中，电动机的运行状态要保持稳定，否则会影响测量结果。
2、实验时需要注意安全，避免触电等意外情况的发生。
三相异步电动机在容性种运行特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】如何利用现有设备测定三相绕线式异步电 动机的机械。
测定各种运行状态下的机械特性应注意哪 些问题。
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。
电磁转矩由异步电动机的近似等效电路，得1. 2. 3.—Ux+ 号］+（尤+*；）2代入T的公式，即得参数表达式° （久+住）2+（尤+兀）考虑到// = （l-.v）n09即可由此式绘岀异步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Lo将表达式对s求导，并令 j 可求出产生as最大转矩7；时的转差率X^+(x, + x 2)2Sm 称为临界转差率。
代入T 的公式则可得几的公 式昭 2 ±/?,+^+(X 1+X 2)2式中正号对应于电动机状态，负号适用于发电机 状态。
一般d®,故可得近似公式一乙+疋T “ 〃武 ” 一2昭(若+Xj可见：(1)当电动机参数和电源频率不变时，几而S 与弘无关；(2)当电源电压和频率不变时，£和T a近似与(X. + XJ 成反比；(3)增大转子回路电阻心只能使£相应增大，而畫保持不变。
最大转矩監与额定转矩Z 之比称为过载倍数，也称过载能力，用心表示:般异步电动机K T =l. 8〜3. Oo 对于起重冶金机异步电动机起动时，力=0, s=l,代入参数 表达式，可得起动转矩的公式4 （尺 +/?2）+（X]由此式可知，对绕线式异步电动机，转子回lil 械用的电动机，可达3. 5。
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性原理简述机械特性是指其转速与转矩间的关系，一般表示为。
由于三相异步电动机的机械特性呈非线性关系，所以函数表达式以转速为自变量，转矩为因变量，写为更为方便。
又因转差率s也可以用来表征转速，而且用s表示的机械特性表达式更为简洁，所以对三相异步电动机一般用来表示机械特性，同时将作为横坐标，这样和原的图形是一致的。
一、三相异步电动机机械特性的表达式三相异步电动机机械特性的表达式一般有三种：1．物理表达式其中为异步电机的转矩常数；为每极磁通；为转子电流的折算值；为转子回路的功率因数。
2．参数表达式其中。
3．实用表达式其中为最大转矩，为发生最大转矩时的转差率。
三种表达式其应用场合各有不同，一般物理表达式适用于定性分析与及间的关系，参数表达式可以分析各参数变化对电动机运行性能的影响，而实用表达式最适合用于进行机械特性的工程计算。
二、三相异步电动机的机械特性1．固有机械特性固有机械特性是指异步电动机在额定电压、额定频率下，电动机按规定方法接线，定子及转子回路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性，如图15-1所示。
图15-1 三相异步电动机的固有机械特性下面对机械特性上反映其特点的几个特殊点进行分析：（1）起动点：其特点是：，，起动电流；（2）额定运行点：其特点是：，，；（3）同步速点：其特点是：，，，，点是电动状态与回馈制动的转折点；（4）最大转矩点：电动状态最大转矩点，其特点是：，；回馈制动最大转矩点，其特点是：，；由公式可以看出，。
2．人为机械特性由三相异步电动机机械特性的参数表达式可见，异步电动机的电磁转矩在某一转速下的数值，是由电源电压、频率、极对数及定转子电路的电阻、电抗、、、决定的。
因此人为的改变这些参数，就可得到不同的人为机械特性。
现介绍改变某些参数时人为机械特性的变化：（1）降低电压不变，不变，因为，，，所以降低电压时，、、均减小，其人为机械特性见图15-2。
（2）转子回路串联对称电阻图15-2 三相异步电动机降低电压时的人为机械特性图15-3 三相异步电动机转子回路串联对称电阻时的人为机械特性适用绕线式电机，不变，当增大，即串入，增大，增大，不变，其人为机械特性见图15-3。
（3）定子回路串联对称电抗一般用于鼠笼式异步电动机降压起动，不变，、、随所串电抗值的增大而减小，其人为机械特性见图15-4。
（4）定子回路串联对称电阻同定子回路串联对称电抗，不变，、、随所串电阻值的增大而减小，其人为机械特性见图15-5。
图15-4 三相异步电动机定子回路串联对称电抗时的人为机械特性图15-5 三相异步电动机定子回路串联对称电阻时的人为机械特性（5）转子回路接入并联电阻和电抗图15-6 三相异步电动机转子回路接入并联电阻和电抗时的人为机械特性适用于绕线式电机。
转子回路接入并联电阻和电抗如图15-6a 所示，起动过程中，电抗值随转子回路的频率变化，转速较低即频率较高时电抗值较大，转子电流大部分流过电阻，随着转速升高，电抗逐步减小，流过电阻的电流逐步减小，流过电抗的电流逐步增大，起动结束后，几乎全部转子电流都流过电抗，近乎将并联的电阻开路。
如果参数配合适当，电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩，绕线式异步电动机转子串联频敏变阻器起动即应用了上述原理。
其人为机械特性不变，低速时由于电阻流过的电流大，转矩比固有特性大，由于电抗的串入略有减小，曲线见图15-6b。
对于改变电源频率和电动机极对数的人为机械特性，在《电机学》有关章节中专门讨论，因本次实验不包括这些内容，此处就不再介绍。
三、三相异步电动机的各种运行状态与直流电动机相同，三相异步电动机也可工作于两大运行状态，即电动运行状态和制动运行状态。
在交流电力拖动系统运行时，拖动不同负载的条件下，改变异步电动机电源电压的大小、相序及频率，或者改变绕线式异步电动机转子回路所串电阻等参数，三相异步电动机可以运行在四个象限的各种不同状态。
1．电动运行状态图15-7 电动运行状态下异步电动机的机械特性电动运行状态的特点是电动机转矩的方向与旋转的方向相同，在图15-7的第I及第III象限绘出了电动状态下电动机的机械特性。
第I象限电动机工作在正向电动状态，第III象限相当于电动机改变相序后，工作在反向电动状态。
在电动状态下运行，电动机由电网吸取电能，变换为机械能带动负载。
2．制动运行状态与直流电动机相同，异步电动机也可工作于回馈制动、反接制动及能耗制动三种制动状态。
其共同的特点是电动机转矩与转速的方向相反，以实现制动。
此时电动机由轴上吸收机械能，并转换为电能，或消耗在电阻中，或反馈回电网。
（1）回馈制动当异步电动机由于某种原因，例如位能性负载的作用，使其转速高于同步速，转差率，转子感应电势反向，转子电流的有功分量也反向，而转子电流的无功分量方向则不变，由相量图可以看出，定子电流也相应改变，和间的相位差角，此时定子功率为负，即定子绕组将电能回馈电网。
同时转差率，电磁转矩，电磁转矩的方向和转向相反，在转子轴上产生制动转矩。
综上所述，当转速高于同步速时，电动机处于回馈制动运行状态。
回馈制动状态一般用于位能性负载下放，以获得稳定的下放速度，或异步电动机变极调速由少极数变为多极数时发生。
(a) (b)图15-8 异步电动机回馈制动的机械特性(a) 正向回馈制动(b) 反向回馈制动当电动机处于正向电动运行时，转速高于同步速为正向回馈制动，如图15-8a所示；当电动机处于反向电动运行时，转速高于同步速为反向回馈制动，如图15-8b所示。
本次实验做的是正向回馈制动，由一直流电动机拖动异步电动机使其转速高于同步速。
（2）反接制动状态实现反接制动可有转速反向和定子两相反接两种方法，分别讨论如下：①转速反向的反接制动（或称倒拉反转制动）转速反向的反接制动与直流电动机的电势反接制动相似。
异步电动机带位能性负载，按正转接线，转子回路串入较大电阻，机械特性的最大转矩点到了第IV象限。
当接通电源，电动机的起动转矩的方向与重物产生的负载转矩相反，而且，在重物的作用下，迫使电动机反的方向旋转，并在重物下降的方向加速。
此时转差率，随着的增加，、及均增大，直到转矩增至，转速稳定为，此时重物以等速下降，稳定运行点在第IV象限的点，如图15-9b所示，图中机械特性在第IV象限的部分（用实线表示）即为异步电动机转速反向的反接制动。
(a) (b)图15-9 三相绕线式异步电动机转速反向的反接制动电路图和机械特性(a) 电路图(b) 机械特性这种制动与前述回馈制动一样，可用于起重机的重物下放，这也属于一种稳定运行状态。
电动机在反接制动状态时，它由轴上输入机械功率（为负），同时，定子又通过气隙向转子输送电功率，这两部分合起来消耗在转子电路的总电阻中。
②定子两相反接的反接制动异步电动机带动生产机械原在正向电动状态稳定运行（图15-10b 中的点），为了迅速停车或反向，可将定子两相反接（如为绕线式转子，可同时在转子回路中串联电阻，见图15-10a），定子相序改变，旋转磁场方向也改变，转子转向未变，转差率变为，、、及均与正向电动运行时相反，从而得到反向的机械特性如图15-10b所示。
定子绕组刚反接瞬间，工作点由转移到，然后在电动机的转矩和负载转矩共同作用下，电动机转速很快下降，相当于机械特性的段。
在转速为零的点，如不切断电源，电动机将反向加速，进入反向电动运行状态，如果是位能性负载，将继续加速进入反向回馈运行。
(a) (b)图15-10 定子两相反接的反接制动的电路图与机械特性(a) 电路图 (b) 机械特性定子两相反接的反接制动就是指机械特性的段。
本次实验要做的是转速反向的反接制动，由一直流电动机拖动异步电动机使其反向旋转，模拟位能性负载。
（3）能耗制动状态异步电动机原在图15-11b所示的点运行，相应于图15-11a电路图中闭合，断开。
为了迅速停车，开关转换，即当断开，电动机脱离电网时，立即将接通，则在定子两相绕组中通入直流电流，在定子内形成一固定磁场。
当转子由于惯性而仍在旋转时，其导体即切割该磁场，在转子中产生感应电动势和转子电流。
根据左手定则，可以确定出转矩方向与转速方向相反，即为制动转矩。
可以证明，能耗制动的机械特性与定子接三相交流电源运行时的机械特性很相似，是一条具有正、负最大值，过点的曲线，如图15-11b中的曲线1、2和3。
能耗制动的机械特性曲线在第II象限。
如果以转子不外串电阻，定子直流励磁电流为某一定值时的曲线1为基准，如果增大转子回路所串电阻而直流励磁电流不变时，最大转矩不变，产生最大转矩的转速增加，如图15-11b曲线3所示。
如果转子回路所串电阻不变而直流励磁电流增大时，最大转矩增大，产生最大转矩的转速不变，如图15-11b曲线2所示。
除图15-11a所示的两相绕组通入直流电流外，根据绕组接法的不同，还可以有其它的方法给定子绕组通入直流电流。
(a) (b)图15-11 异步电动机能耗制动的电路图与机械特性(a) 电路图(b) 机械特性若三相异步电动机带动反抗性恒转矩负载运行时，采用能耗制动停车，电动机的运行点在第II象限，如图15-11b所示，从，最后准确停在处。
实验十五三相绕线式异步电机在各种运行状态下的机械特性实验一、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、实验内容1．测定三相绕线异步电动机在电动运行状态下的机械特性。
2．测定三相绕线异步电动机在正向回馈（也叫再生发电）制动运行状态下的机械特性。
3．测定三相绕线异步电动机在转速反向的反接制动运行状态下的机械特性。
三、实验说明及操作步骤实验线路如图15-12所示，图中为被试三相绕线式异步电动机，其额定值为：，，，，为作为负载用的直流电机，安装时和涡流测攻机用联轴器直接联接(图虚线所示)。
三相电阻选用挂件上的三只、的可调电阻，接成接法，即端短接，端接转子端；选用挂件上的（考虑到电枢电流，故采用）,实际接线为端短接，端短接，端短接，端分别接向开关和电流表一端；选用挂件上的(接端，即两只串联)。
异步电动机定子回路测量用的交流表和选用主控屏左侧的交流电压表、电流表。
直流电流表选用直流稳压电源上的电流表（）；直流电流表选用直流电机励磁电源上的电流表（）；直流电压表选用上的电压表，量程为。
开关、为挂件上的、。
1．测定三相绕线转子异步电动机在电动运行状态下的机械特性操作前三相调压器输出调至最小（即“交流电源输出调节”黑色旋钮逆时针旋到底）；电阻调至最小，电阻、调至最大；主控屏左侧的交流电压表、电流表、功率表的红色开关至“ON”位置。
各仪表的量程选择：若各表的“自动/手动”按钮选择“自动”（即红色按钮按下位置），那么各表量程选择按钮（白色）可不选择；若选择“手动”（即红色按钮弹出位置），那么应选择各表量程。
