2025任務(wù)2.2三相交流電機(jī)工作特性及機(jī)械特性分析目錄CATALOGUE布置任務(wù)02任務(wù)實(shí)施04課程目標(biāo)01知識(shí)準(zhǔn)備03任務(wù)考評(píng)05總結(jié)與思考06課程目標(biāo)Part0101掌握工作特性三相異步電機(jī)工作特性涵蓋電流、功率因數(shù)、效率、轉(zhuǎn)差率隨輸出功率變化規(guī)律，是電機(jī)性能關(guān)鍵體現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)據(jù)分析，學(xué)生能精準(zhǔn)繪制工作特性曲線，直觀呈現(xiàn)電機(jī)在不同負(fù)載下的性能表現(xiàn)。02掌握機(jī)械特性機(jī)械特性由轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線反映，硬特性轉(zhuǎn)速變化小，軟特性變化大，決定電機(jī)帶載能力與穩(wěn)定性。學(xué)生需理解起動(dòng)、最大、額定轉(zhuǎn)矩等關(guān)鍵點(diǎn)，分析其對(duì)電機(jī)啟動(dòng)、過載能力及運(yùn)行穩(wěn)定性的影響。03理解性能關(guān)聯(lián)性電機(jī)性能與負(fù)載變化緊密關(guān)聯(lián)，負(fù)載增加時(shí)，電流上升、功率因數(shù)提高、效率先增后降、轉(zhuǎn)差率增大。理解此關(guān)聯(lián)性有助于合理選型電機(jī)，確保其在不同工況下高效穩(wěn)定運(yùn)行，延長使用壽命。知識(shí)與技能目標(biāo)布置任務(wù)Part02實(shí)驗(yàn)分組與要求兩人一組合作完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，明確分工，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)要求嚴(yán)格，需測(cè)量不同負(fù)載狀態(tài)下的多項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算關(guān)鍵指標(biāo)，繪制特性曲線，任務(wù)明確且具挑戰(zhàn)性。010203空載時(shí)測(cè)量電壓、電流、轉(zhuǎn)速，額定負(fù)載及過載時(shí)逐步記錄數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析提供全面準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。測(cè)量數(shù)據(jù)需精確，確保計(jì)算結(jié)果和曲線繪制的準(zhǔn)確性，反映電機(jī)真實(shí)性能。實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)量根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算轉(zhuǎn)差率、效率等參數(shù)，運(yùn)用Excel等工具繪制工作特性曲線和機(jī)械特性曲線。曲線繪制需規(guī)范，清晰呈現(xiàn)電機(jī)性能變化趨勢(shì)，便于分析電機(jī)性能與負(fù)載的關(guān)系。參數(shù)計(jì)算與曲線繪制任務(wù)內(nèi)容電機(jī)選用0.5kW三相異步電機(jī)，搭配測(cè)功機(jī)，滿足實(shí)驗(yàn)負(fù)載要求，可準(zhǔn)確測(cè)量電機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)矩。電機(jī)性能穩(wěn)定，測(cè)功機(jī)精度高，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，為特性分析提供有力支撐。測(cè)量儀器變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，扭矩傳感器精確測(cè)量轉(zhuǎn)矩，數(shù)字萬用表和功率分析儀測(cè)量電壓、電流、功率等參數(shù)。儀器精度高、功能全，滿足實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)測(cè)量需求，保障數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性。數(shù)據(jù)處理工具數(shù)據(jù)記錄表規(guī)范記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，Excel或Origin用于數(shù)據(jù)處理和曲線繪制，工具易用且功能強(qiáng)大。通過數(shù)據(jù)處理和可視化，直觀呈現(xiàn)電機(jī)性能，便于學(xué)生分析和理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果。010203實(shí)驗(yàn)設(shè)備知識(shí)準(zhǔn)備Part03一、三相交流電機(jī)工作特性空載時(shí)P2=0，I2

0，I1=I0，隨著P2↑→n↓→I2

↑→I1↑P2=0時(shí)，nn’0，P2↑→n↓，轉(zhuǎn)速特性是一條稍微下降的曲線1.n=f（P2）2.I1=f（P2）異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線3.

T

=f（P2）空載時(shí)P2=0，T=T0；隨著P2↑,T2成正比↑?？紤]到P2↑，n稍有↓，故T2=f(P2)隨著P2↑略向上偏離直線。則T=f(P2)在T2=f(P2)上平移T0一、三相交流電機(jī)工作特性空載P2=0,η=0，P2↑→η↑電流開始↑，可變損耗上升較慢，直到當(dāng)可變損耗等于不變損耗時(shí)，η最高。若負(fù)載再增大,銅耗增加很快,η反而下降

。5.η

=f（P2）注意：選用電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)使電動(dòng)機(jī)容量與負(fù)載相匹配。如果選得過小，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)過載。其溫升過高影響壽命甚至損壞電機(jī)。選得太大，將出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線4.cosφ1==f（P2）

空載時(shí)P2=0，I1=I0，用于建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，cos

1<0.2很低,P2↑→I2的有功分量↑→

I1的有功分量也↑→

cos

1↑。接近P2N時(shí)，cos

1最高。超過P2N時(shí)，s較大，sX2↑→無功分量↑→cos

1趨于下降。

二、三相交流電機(jī)固有機(jī)械特性

指三相異步電動(dòng)機(jī)工作在UN和fN下，由電動(dòng)機(jī)本身固有的參數(shù)所決定的機(jī)械特性。在正常工作情況下,與直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣固有機(jī)械特性是硬特性。n-T曲線最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)起動(dòng)點(diǎn)同步點(diǎn)三、三相交流電機(jī)人為機(jī)械特性

在分析電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)，常利用人為機(jī)械來進(jìn)行分析。由機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式可知，人為地改變異步電動(dòng)機(jī)的任何一個(gè)參數(shù)(U1、f1、p、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗等)，都可以得到各不相同的機(jī)械特性。這些機(jī)械特性統(tǒng)稱為：人為機(jī)械特性。定性討論幾種人為機(jī)械特性的特點(diǎn)。注意：定性畫人為機(jī)械特性時(shí)，只要先定性畫出固有機(jī)械特性，然后抓住人為機(jī)械特性的同步點(diǎn)、最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)、起動(dòng)點(diǎn)與固有機(jī)械特性比較有何變化，最終通過這三個(gè)特殊點(diǎn)，定性畫出人為機(jī)械特性。三、三相交流電機(jī)人為機(jī)械特性Tmax↓

U12↓降壓人為機(jī)械特性2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)

nm=n1(1－sm)不變

3）起動(dòng)點(diǎn)Tst↓

U12↓端電壓U1↓

，n↓；電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和過載能力(

’m=T’max/TN)都顯著地下降了，這在實(shí)際應(yīng)用中必須注意。1）同步點(diǎn)若U1↓太多，使T’’max<TL，電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)。

1．降低定子端電壓的人為機(jī)械特性

n1不變?nèi)?、三相交流電機(jī)人為機(jī)械特性

２．轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性

1）同步點(diǎn)n1不變Tmax大小不變2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)↑，nm↓

轉(zhuǎn)子回路串電阻人為機(jī)械特性3）起動(dòng)點(diǎn)Ｒp’↑

，Tst↑繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻，可以改變轉(zhuǎn)速而用于調(diào)速，也可以改變起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而改善異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。當(dāng)s’m>1后，Tst隨Rp↑，反而減小四、三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)到起動(dòng)點(diǎn),n=f(T)曲線是上斜的曲線，對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和恒功率負(fù)載，不能穩(wěn)定運(yùn)行。由電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要和充分條件，下斜的機(jī)械特性與恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、通風(fēng)機(jī)型負(fù)載，都可穩(wěn)定運(yùn)行。從理想空載點(diǎn)即同步點(diǎn)到最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，n=f(T)曲線是下斜特性。不能穩(wěn)定運(yùn)行能穩(wěn)定運(yùn)行任務(wù)實(shí)施Part0401020403接線檢查確保電機(jī)與測(cè)功機(jī)、傳感器正確連接，接線規(guī)范，避免短路、斷路等故障，保障實(shí)驗(yàn)安全。檢查接線是否牢固，接觸是否良好，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性?？蛰d測(cè)試加載測(cè)試數(shù)據(jù)處理啟動(dòng)電機(jī)，記錄空載時(shí)的電壓、電流、轉(zhuǎn)速，為空載特性分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?？蛰d測(cè)試可初步判斷電機(jī)性能，檢查電機(jī)是否存在異常，為后續(xù)加載測(cè)試做準(zhǔn)備。逐步增加負(fù)載至額定值，每增加一定負(fù)載記錄一組數(shù)據(jù)，共記錄10組，全面反映電機(jī)在不同負(fù)載下的性能。加載過程中注意觀察電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，避免過載損壞電機(jī)。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算轉(zhuǎn)差率，反映電機(jī)轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的偏差。計(jì)算效率，評(píng)估電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率，分析其與負(fù)載的關(guān)系。05曲線繪制使用Excel等工具，根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制工作特性曲線和機(jī)械特性曲線，直觀呈現(xiàn)電機(jī)性能變化。曲線繪制需規(guī)范，標(biāo)注清晰，便于分析電機(jī)性能與負(fù)載的關(guān)聯(lián)性，為實(shí)驗(yàn)總結(jié)提供依據(jù)。實(shí)驗(yàn)步驟任務(wù)考評(píng)Part05團(tuán)隊(duì)協(xié)作分工明確，各成員職責(zé)清晰，配合流暢，體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作精神和協(xié)作能力。在實(shí)驗(yàn)過程中相互支持、相互幫助，共同解決問題，反映團(tuán)隊(duì)的整體表現(xiàn)和協(xié)作效率。安全規(guī)范遵守操作規(guī)程，確保實(shí)驗(yàn)過程安全，避免設(shè)備損壞和人員受傷，體現(xiàn)學(xué)生安全意識(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后設(shè)備完好，實(shí)驗(yàn)室整潔，反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的愛護(hù)和對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的維護(hù)。實(shí)驗(yàn)操作接線規(guī)范，確保實(shí)驗(yàn)安全；數(shù)據(jù)記錄完整，為后續(xù)分析提供準(zhǔn)確依據(jù)，體現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的基本功。操作流程熟練，實(shí)驗(yàn)步驟清晰，能高效完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，反映學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)流程的掌握程度。數(shù)據(jù)分析參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確，公式使用正確，體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力和數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，找出規(guī)律和問題，提出合理解釋，反映學(xué)生的綜合分析能力。曲線繪制圖形清晰，曲線平滑，標(biāo)注完整，體現(xiàn)學(xué)生對(duì)繪圖工具的熟練掌握和對(duì)數(shù)據(jù)的可視化能力。曲線繪制符合規(guī)范，能準(zhǔn)確反映電機(jī)性能變化，便于分析和討論，反映學(xué)生的繪圖水平和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)能力。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)與思考Part06工作特性要點(diǎn)工作特性反映電機(jī)效率與負(fù)載的匹配關(guān)系，合理匹配可提高電機(jī)運(yùn)行效率，降低能耗。不同負(fù)載下電流、功率因數(shù)、效率、轉(zhuǎn)差率的變化規(guī)律，是電機(jī)選型和運(yùn)行優(yōu)化的重要依據(jù)。機(jī)械特性要點(diǎn)機(jī)械特性決定電機(jī)帶載能力與穩(wěn)定性，硬特性適用于恒轉(zhuǎn)速負(fù)載，軟特性適用于變轉(zhuǎn)速負(fù)載。起動(dòng)、最大、額定轉(zhuǎn)矩等關(guān)鍵點(diǎn)，影響電機(jī)的啟動(dòng)、過載能力和運(yùn)行穩(wěn)定性，需重點(diǎn)關(guān)注。核心要點(diǎn)回顧輕載效率優(yōu)化若電機(jī)在輕載時(shí)效率低，可采用調(diào)速控制，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少能耗；或更換適合輕載的電機(jī)，提高運(yùn)行效率。通過優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行方式或選型，可有效解決輕載效率低的問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。轉(zhuǎn)差率過大問題轉(zhuǎn)差率過大可能導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，影響負(fù)載運(yùn)行；增加電機(jī)損耗，降低效率；甚至引發(fā)電機(jī)過熱、損壞等問題。需分析轉(zhuǎn)差率過大的原因，采取相應(yīng)措施，如調(diào)整負(fù)載、優(yōu)化電機(jī)參數(shù)等，確保電機(jī)正常運(yùn)行。思考題探討01.02.數(shù)據(jù)