#set text(lang: "zh", font: "Noto Serif CJK SC")
#show "。": "．"

= 实验三 三相异步电动机的实验

== 实验（1）：三相异步电机起动、改变电机转向

=== 2. 三相异步电动机直接起动的接线和直接起动试验

观察电动机起动瞬间最大的电流值，重复启动过程 5 次，取测得的电流数值的最大值 $ I_"st" = 1.12" A". $

=== 3. 三相异步电动机 Y-Δ起动的接线和 Y-Δ起动试验

观察电动机起动瞬间最大的电流值，重复启动过程 5 次，取测得的电流数值的最大值 $ I_"st" = 0.56" A". $

将 Y 连接的启动电流与直接起动方法的电流作定性比较：Y 连接的启动电流是 Δ 连接的启动电流的 $display(1/3)$。

=== 4. 三相异步电动机降压调速的接线及降压调速试验

从 $U_"BC"$ 线电压 $= U_"N" = 220" V"$ 开始逐次减小降低交流输出电压，直至电动机 $M$ 的转速 $n$ 降低至 $0 r/min$ （注意，当电动机转速开始明显降低时，调压器要缓缓调节），在这一过程中测取电动机 $M$ 的输入电压 $U_1$ （用 $V$ 表读数）、输出转速 $n$。共取数据 6-8 组。

#figure(
  caption: "降压调速试验",
  table(
    columns: 10,
    [$U_1$ (V)], [220], [100], [70], [60], [50], [48], [47], [46], [40],
    [$n$ (r/min)], [-1495], [-1484], [-1463], [-1442], [-1374], [-1342], [-1278], [-185], [-55],
  ),
)

=== 5. 改变三相异步电动机的转向

#figure(
  caption: "改变转向",
  table(
    columns: 4,
    table.header([序号], [操作内容], [三相绕组顺序], [转向情况]),
    [1], [接线未作改变], [ABC], [逆（负）],
    [2], [任意两相绕组的接线对调], [BAC], [顺（正）],
  ),
)

=== 思考与练习

// + 本节实验中采用了什么启动方式？

// 星－角起动。

+ 比较异步电动机不同起动方法的优缺点。
  / 星－角起动: 可以有效降低启动电流，但启动转矩只有全电压启动的1/3，不适合大负载启动；
  / 串自耦变压器起动: 适合于大负载启动的场合，启动电流可控，对电网冲击较小，但结构较为复杂，成本高；
  / 定子串电阻或电抗起动: 结构简单，但不适合大负载启动。

+ 本次实验使用的三相异步电动机的极对数是多少？

  2。

== 实验（2）：三相异步电动机的开环调速实验

#figure(
  caption: "三相正弦波脉宽控制器（SPWM）的特性测试数据",
  table(
    columns: (22.5%, 22.5%, 12.5%, 15%, 12.5%, 15%),
    align: (auto, auto, auto, auto, auto, auto),
    table.header(
      [],
      [参考给定 $U_n^(\*)$ (V)],
      [转速 $n$
        (r/min)],
      [定子电压 $U_1$ (V)],
      [定子频率 $f_1$ (Hz)],
      [压频比
        $U_1 \/ f_1$],
    ),
    table.hline(),
    [#strong[4];], [-710], [135], [177], [29], [6.10],
    [#strong[5];], [-940], [177], [218], [32], [6.81],
    [#strong[6];], [-1160], [218], [257], [38], [6.76],
    [#strong[7];], [-1380], [257], [299], [45], [6.64],
    [#strong[8];], [-1580], [299], [299], [52], [5.75],
  ),
)

#let c = x => str(calc.round(x, digits: 2))
#let HYPB = [恒压频比（$(U_1) / (omega_1)$）]
#let Tgm1 = 1.48
#let Tgm2 = 1.10
#let tg1s = (0, 0.8, 1.0, 1.2, Tgm1)
#let tg2s = (0, 0.4, 0.6, 0.8, Tgm2)
#let te1s = tg1s.map(v => v / Tgm1)
#let te2s = tg2s.map(v => v / Tgm2)
//       [-1600], [-1500], [-1460], [-1400], [-1160], [-750], [-710], [-680], [-640], [-500],
#let n1s = (-1600, -1500, -1460, -1400, -1160)
#let n2s = (-750, -710, -680, -640, -500)
#let n01 = n1s.first()
#let n02 = n2s.first()
#let s1s = n1s.map(n => (n01 - n) / n01)
#let s2s = n2s.map(n => (n02 - n) / n02)

#figure(
  caption: [#HYPB;控制下异步电动机开环机械特性实验数据],
  align(center)[#table(
      columns: 11,
      table.header($U^*_(n 2)$, table.cell(colspan: 5)[8 V], table.cell(colspan: 5)[4 V]),
      table.hline(),
      table.cell(rowspan: 2)[$T_e ("N" dot.c "m")$], [0], [TG1], [TG2], [TG3], [TGm], [0], [TG1], [TG2], [TG3], [TGm],
      ..tg1s.map(str), ..tg2s.map(str),
      $T^*_e$, ..te1s.map(c), ..te2s.map(c),
      table.cell(rowspan: 2)[n (r/min)], [$n_0$ (S0)], [$n_1$ (S1)], [$n_2$ (S2)], [$n_3$ (S3)], [$n_upright(m)$ ($S_upright(m)$)], [$n_0'$ ($S_0'$)], [$n_1'$ ($S_1'$)], [$n_2'$ ($S_2'$)], [$n_3'$ ($S_3'$)], [$n_upright(m)'$ ($S_upright(m)^'$)],
      ..n1s.map(str), ..n2s.map(str),
      $S$, ..s1s.map(c), ..s2s.map(c),
    )],
)<HYPB控制>

其中，转矩比 $T^*_e ＝T_e / T_"Gm", S = (n_0 - n) / n_0$。

按@HYPB控制 数据分别在@HYPBgraph 中绘制#HYPB;控制下异步电动机的开环机械特性
$S = f (T_e^(\*))$ （共2条曲线）。

#figure(
  caption: HYPB + "控制下异步电动机的开环机械特性",
  image("dist/3.svg", height: 10.55cm, width: 13cm),
)<HYPBgraph>

// #HYPB;控制下异步电动机的开环机械特性（①高速、②低速）

=== 思考题
+ 何为#HYPB;控制？其引入的目的是什么？

  恒压频比控制方法是通过调整电机的电压和频率，实现对电机输出功率的恒定控制的方法。其基本原理是通过测量电机的输入电压和电流，计算出电机的功率因数，然后根据功率因数调整电机的电压和频率，使得电机的输出功率保持恒定。目的是可以使电机在最佳条件下运行，从而提高电机的运行效率，降低能耗。

+ DM02 模块在异步电动机变频调速系统中的作用是什么？

  DM02 接收来自控制电路的低功率控制信号 $U_c$，将其放大并隔离，以驱动功率管 (OUT1 \~ OUT6) 的开通与关断，驱动三相交流感应电机。

+ 分析@HYPBgraph 中开环机械特性，说明特点。

  对于同一转矩 $T$，$S omega$ 基本不变，因而 $Delta n$ 基本不变。