Лабораторная установка состоит из асинхронного двигателя, генератора постоянного тока и регулируемой нагрузки.
Подключением различных ступеней нагрузного реостата изменяем нагрузку на генераторе и тем самым загрузку асинхронного двигателя. Снимая показания приборов находим зависимости оборотов, коэффициента мощности, напряжения, тока, мощности потребления с сети от загрузки двигателя.
Опытные данные заносим в таблицу.
| Параметры | Опыт | |||||
| UA | ||||||
| UB | ||||||
| UC | ||||||
| UCP | ||||||
| IA | ||||||
| IB | ||||||
| IC | ||||||
| ICP | ||||||
| PA | ||||||
| PB | ||||||
| PC | ||||||
| PCP | ||||||
| Uген | ||||||
| Iген | ||||||
| Iв ген | ||||||
| Рн | ||||||
| Pсети | ||||||
| cos φ | ||||||
| ηдв | ||||||
| Mвд |
-16-
Где 
-напряжение на обкладных конденсаторах
- угловая частота тока (
=50Гц)
-активная мощность приёмника.
К.П.Д. двигателя:
где 
— К.П.Д. двигателя;
— мощность потребляемая нагрузкой;
— суммарная мощность потребляемая из сети
— напряжение на фазах A, B, C;
— среднее значение напряжения;
— ток на фазах A, B, C;
— среднее значение тока;
— мощность потребляемая фазами A, B, C;
— среднее значение мощности;
— напряжение генератора;
— ток генератора;
— ток возбуждения генератора;
— коэффициент мощности;
— момент двигателя
-5-
Типичные механические характеристики для различных двигателей приведены на рис. 1.
Рисунок 1
Основным показателем, которым оцениваются механические характеристики являются жесткость β дв. и определяется как производная.
, (2)
В зависимости от жесткости механические характеристики подразделяются на четыре основных вида:
1. Абсолютно жесткая характеристика (рис. 1 прямая 1) соответствует двигателям, работающим при строго постоянной частоте вращения (синхронные двигатели) машины постоянного тока смешанного возбуждения со встречной последовательной обмоткой.
2. Жесткая или шунтовая характеристика (рис. 1. прямая 2 (β→∞) соответствует трехфазному асинхронному двигателю с малым сопротивлением ротора на участке АВ (рис. 1) шунтовуму двигателю постоянного тока. У этих двигателей незначительное изменение частоты вращения сопровождается значительным изменением момента.
-6-
3. Мягкая или сериесная характеристика (рис. 1 кривая 3) (β→0) свойственна двигателям, у которых значительное изменение частоты вращения сопровождается относительно небольшим возрастанием или убыванием момента.
Такими двигателями являются сериесный и компаундный двигатели с преобладанием последовательной обмотки, а также трехфазный асинхронный двигатель с большим сопротивлением ротора.
4. Поднимающиеся или возрастающая характеристика, при которой момент с возрастанием частоты вращения также растет (рис. 1 кривая 4). Такую характеристику имеет компаудный двигатель постоянного тока с преобладающей встречной последовательной обмоткой, а также асинхронный двигатель на участке ЛК (рис. 1).
Тормозные режимы асинхронных двигателей.
Асинхронный двигатель наряду с его основной работой может быть использован и в тормозных режимах: генераторном (с рекуперацией энергии), противовключением (с изменением полярности, тормозной пуск) и динамическом.
Механические характеристики при работе в различных режимах приведены на рис. 2. Участки механических характеристик прямого вращения (1 квадрант) и обратного вращения (III квадрант) представляют двигательный режим, а их продолжение в другие квадранты соответствует различным тормозным режимам.
Генераторный режим, или режим торможения с отдачей энергии в сеть (рекуперация энергии) осуществляется при частоте вращения ротора двигателя выше синхронной (n>n0). Такой режим может быть получен только под действием момента,
-15-
тарифу за электроэнергию в зависимости от значения коэффициента мощности.
Основной причиной низкого в электрических установках является недостаточная загрузка двигателей, трансформаторов, генераторов вследствие неправильного подбора по мощности(завышение мощности) или неправильной эксплуатацией (неполная загрузка рабочих машин).
Для повышения коэффициента мощности эектродвигателей необходимо:
1.Правильно подбирать двигатель к рабочей машине и обеспечить полную загрузку двигателя по мощности.
2.Исключить работу на холостом ходу.
3.При небольших длительных нагрузках- меньше 0,3..0,4 номинальной- целесообразно переключать двигатель на «звезду» если его нормальная работа осуществляется при соединении обмоток по схеме «треугольник».
4.Применять по возможности более скоростные двигатели и двигатели защищенного исполнения. Для искусственного повышения коэффициента мощности можно использовать синхронные компенсаторы (синхронные двигатели, работающие с перевозбуждением) или статические конденсаторы, ёмкостной нагрузкой.
5.Использовать синхронный компенсатор которым может являться синхронный электродвигатель работающий в перевозбужденном режиме.
В последнем случае ёмкость конденсаторов, необходимая для повышения коэффициента мощности со значением до 
можно определить для трехфазной нагрузки из выражения
, (20)
-14-
Полная мощность одной фазы:
При передачи одной и той же активной мощности значение определит величину протекающего тока:
, (19)
Которая в свою очередь определяет:
1) выбор сечения проводов, осуществляется по длительно допустимому току нагрузки (больше ток - больше сечение):
2) потери напряжения в линиях электропередачи и потери мощности (причем потери мощности пропорциональны квадрату тока). Необходимость снижения этих потерь до допустимых значений приводит к вынужденному увеличению сечения проводов и кабелей.
3) выбор мощности трансформаторных подстанций и электростанций, т.к. 
, это одна и та же активная мощность потребителя требует при низком больше значение установленной мощности трансформаторов и генераторов.
Кроме того, снижение активной мощности генераторов при низком ведет к неиспользованию первичных двигателей, их работе с низким к.п.д., перерасходу топлива.
Следовательно, экономически выгодно иметь более высокое значения коэффициента мощности.
Наилучшее использование электрооборудования достигается при 
В связи с этим электроснабжающие организации ведут борьбу за повышение коэффициента мощности установок как путём разъяснения экономической выгоды, его высокого значения, так и путём применения шкалы скидок и надбавок к
-7-
приложенного к валу асинхронного двигателя от постоянного источника. (рис. 2)
(Пример: использование асинхронного двигателя в качестве генератора – тормоза на стенде ГОСНИТИ-СТЭУ-168 для обкатки и испытания тракторных двигателей после ремонта).
Механические характеристики этого режима располагаются в квадранте IV в случае перехода в режим торможения из двигательного режима прямого вращения и в квадранте II при переходе из режима обратного вращения.
Рисунок 2
Торможение противовключением осуществляется двумя способами:
а) в режиме тормозного спуска,
б) путем переключения на ходу двух фаз обмоток статора.
В режиме тормозного спуска (рис. 2) асинхронный двигатель работает тогда, когда будучи включенным для вращения в одну строну, он под действием нагрузки вынужден вращаться в другую. Механические характеристики соответствующие этому режиму, расположены в квадранте II (рис. 2) при схеме двигательного режима прямого вращения и в квадранте IV при схеме обратного вращения.
-8-
Торможение противовключением, получаемого путем переключения двух фаз обмотки статора (рис. 2) основано на том, что в результате переключения фаз изменяется направление вращения магнитного поля. Создается тормозной момент в соответствии с механическими характеристиками, расположенными в IV и II квадранте (рис. 2). Частота вращения ротора при этом уменьшается. При уменьшении частоты вращения ротора двигателя до минимального необходимо отключить двигатель от сети, иначе произойдет реверс, т.е. ротор начнет вращаться в противоположную сторону. А так как переключение двух фаз обмотки статора на ходу двигателя сопровождается резким увеличением тока в обмотке статора и ротора, токовыми перегрузками, то этому переключению должно обязательно предшествовать введение в цепь ротора дополнительного сопротивления.
При переводе асинхронного двигателя в режим динамического торможения двигатель отключают от сети. и в обмотку статора подают постоянный ток. а обмотку замыкают на регулируемое внешнее сопротивление R. Так как в обмотке статора проходит ток, потому наводится магнитное поле. В обмотках все еще вращающегося ротора возникает переменный ток, взаимодействие которого с магнитным полем статора создает тормозной момент. На величину этого момента влияют величины намагничивающей силы статора (величина тока) частота вращения ротора и сопротивление цепи ротора.
Механические характеристики режима динамического торможения приведены на рис. 2 в квадрантах IV и II. Они проходят через начало координат, так как при частоте ротора равной нулю (n=0) тормозной момент в этом режиме тоже равен нулю.
Величина максимального тормозного момента пропорциональна квадранту приложенного к статору напряжения и не зависимо от сопротивления цепи ротора R. Зато R – определяет величину скольжения, при котором получается максимум момента.
-13-
,(14)
Текущая частота вращения электродвигателя может быть выражена через номинальную частоту приближенно следующим образом:
, (15)
, (16)
Тогда предыдущее уравнение, определяющее приведенный момент сопротивления рабочей машины или механизма, запишется:
(17)
Одним из наиболее важных показателей использования установленной мощности источников и потребителей электроэнергии переменного тока является коэффициент мощности.
Коэффициент мощности 
показывает, какую часть от полной (кажущейся) мощности составляет активная мощность и математически определяется по формуле:
, (18)
Где: 
-полная (кажущаяся) мощность, КВА;
-реактивная мощность, кВАР
-активная мощность, кВТ
-12-
Механическую характеристику электродвигателя 
и соответственно 
следует построить в Ньютоно-метрах.
Затем необходимо построить механическую характеристику рабочего механизма 
.
При определении численных значений для построения механической характеристики механизма надо принять изменение момента сопротивления по следующей зависимости:
, (13)
где 
— номинальный момент сопротивления механизма, значения, которого приведены в табл. 1:
— начальный момент сопротивления вращающегося механизма (без учета момента трения покоя), который можно принять равным 0,2 ;
— показатель степени для вентилятора 
;
— номинальная частота вращения, рабочей машины, при которой момент сопротивления равен номинальному;
—текущая частота вращения машины.
После построения механической характеристики электродвигателя 
следует также построить механическую характеристику электродвигателя 
.
-9-
Построение механической характеристики 
можно производить по различным формулам. При выполнении лабораторной работы необходимо пользоваться выражением:
, (3)
где S — текущее скольжение, равное отношению:
, (4)
где 
— синхронная частота вращения;
— частота вращения ротора электродвигателя;
— максимальный вращающий момент электродвигателя (критический).
Максимальный вращающий момент может быть определен по номинальному вращающему моменту 
номинальной скорости вращения 
и кратности максимального момента 
(значения которых приводятся в каталогах) последующему соотношению:
,Н*м, (5)
где — номинальная мощность на валу электродвигателя в ваттах;
— номинальная частота вращения электродвигателя об/мин;
— кратность максимального момента:
-10-
, (6)
Номинальный вращающий момент электродвигателя может быть определен по формуле
, Н*м, (7)
где 
—, номинальная частота вращения 
, (8)
где 
— частота питающей сети;
— число пар полюсов.
Критическое скольжение, соответствующее максимальному вращающему моменту электродвигателя, может быть определено по выражению
, (9)
где 
— номинальное скольжение, соответствующее номинальной частоте вращения электродвигателя.
Значения вращающего момента, полученные расчетным путем по уравнению (1) для скольжения больших критического (для S=1;..0,8 и др.), не точны, поэтому при графическом построении, механической, характеристики электродвигателя необходимо внести поправки, считая за истинные данные, приведенные в.; каталогах (табл. 1). Это в первую очередь относится к пусковому моменту.
-11-
При совмещении в одних.координатных осях механической характеристики рабочей машины или механизма с механической. характеристикой электрического двигателя, когда номинальная частота вращения рабочей машины и номинальная частота вращения вала электродвигателя 
не совпадают, т.е. когда имеет место установка редуктора, моменты сопротивления, механизма, и должны быть приведены к частоте вращения ротора электродвигателя соответственно по соотношениям:
, (10)
и
, (11)
где 
- передаточное число, равное 
, (12)
— номинальная частота вращения вала ротора электродвигателя;
— номинальная частота вращения вала рабочей машины:.
— коэффициент полезного, действия передачи.
Следовательно, приведенный момент сопротивления рабочей машины или механизма следует определять по соотношению
