三相异步电动机工作特性及参数测定实验1机械制造电气技术_高等教育-工学.pdf

实验 三相鼠笼异步电动机的工作特性及参数测定 一、实验目的 1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。2、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。3、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。二、预习要点 1、异步电动机的工作特性指哪些特性？2、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？3、工作特性和参数的测定方法。三、实验项目 1、测量定子绕组的冷态电阻。2、空载实验。3、短路实验。4、负载实验。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 校正过的直流电机 1件 3 DJ16 三相鼠笼异步电动机 1件 4 D33 交流电压表 1件 5 D32 交流电流表 1件 6 D34-3 单三相智能功率、功率因数表 1件 7 D31 直流电压、毫安、安培表 1件 8 D42 三相可调电阻器 1件 9 D51 波形测试及开关板 1件 2、屏上挂件排列顺序 D33、D32、D34-3、D31、D42、D51 三相鼠笼式异步电机的组件编号为 DJ16。3、测量定子绕组的冷态直流电阻。将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁心的温度。当 所测温度与冷却介质温度之差不超过 2K 时，即为实际冷态。记录此时的温度和 测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。利用万用表测定绕组电阻，记录下表 表 4-3 绕组 绕组 绕组 R()4、空载实验 1)按图 4-3 接线。电机绕组为接法(UN=220V)，直接与测速发电机同轴联 接，负载电机 DJ23不接。2)把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电机起 动旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求(如转向不符合要求需 调整相序时，必须切断电源)。3)保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进 行试验。IF 图 4-3 三相鼠笼式异步电动机试验接线图 4)调节电压由 1.2 倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大U V W Rf 源电磁 V022 RL 直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性测定三相鼠笼式异步电动机的参数二预习要点异步电动机的工作特性指哪些特性异步电动机的等效电路有哪些参数它们的物理意义是什么工作特性和参数的测定方法三实验项目测量过的直流电机三相鼠笼异步电动机交流电压表交流电流表单三相智能功率功率因数表直流电压毫安安培表三相可调电阻器波形测试及开关板屏上挂件排列顺序数量件件件件件件件件件三相鼠笼式异步电机的组件编号为测量定子绕组之差不超过时即为实际冷态记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻此阻值即为冷态直流电阻利用万用表测定绕组电阻记录下表表绕组绕组绕组空载实验按图接线电机绕组为接法直接与测速发电机同轴联接负载电机不接把交流调为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。5）在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据 7 9 组记 录于表 4-4 中。表 4-4 序 号 U0L（V）I0L（A）P0（W）cos0 UAB UBC UCA U0L IA IB IC I0L P P P0 5、短路实验 1）测量接线图同图 4-3。用制动工具把三相电机堵住。制动工具可用 DD05 上的圆盘固定在电机轴上，螺杆装在圆盘上。2）调压器退至零，合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至短路电 流到 1.2 倍额定电流，再逐渐降压至 0.3 倍额定电流为止。3）在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。表 4-5 序 号 UKL（V）IKL（A）PK（W）cosK UAB UBC UCA UKL IA IB IC IKL P P PK 4）共取数据 56 组记录于表 4-5中 6、负载实验 1)测量接线图同图 4-3。同轴联接负载电机。图中 Rf 用 D42上 1800阻直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性测定三相鼠笼式异步电动机的参数二预习要点异步电动机的工作特性指哪些特性异步电动机的等效电路有哪些参数它们的物理意义是什么工作特性和参数的测定方法三实验项目测量过的直流电机三相鼠笼异步电动机交流电压表交流电流表单三相智能功率功率因数表直流电压毫安安培表三相可调电阻器波形测试及开关板屏上挂件排列顺序数量件件件件件件件件件三相鼠笼式异步电机的组件编号为测量定子绕组之差不超过时即为实际冷态记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻此阻值即为冷态直流电阻利用万用表测定绕组电阻记录下表表绕组绕组绕组空载实验按图接线电机绕组为接法直接与测速发电机同轴联接负载电机不接把交流调值，RL 用 D42上 1800阻值加上 900并联 900共 2250阻值。2)合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压并保持不变。3)合上校正过的直流电机的励磁电源，调节励磁电流至校正值(50mA 或 100mA)并保持不变。4)调节负载电阻 RL(注：先调节 1800电阻，调至零值后用导线短接再调 节 450电阻)，使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到 1.25 倍额 定电流。5)从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取异步电动机的 定子电流、输入功率、转速、直流电机的负载电流 IF等数据。6)共取数据 89 组记录于表 4-6 中。表 4-6 U1=U1N=220V()If=mA 序 号 I1L(A)P1(W)IF(A)T2(Nm)n(r/min)IA IB IC I1L P P P1 五、实验报告 1、计算基准工作温度时的相电阻 由实验直接测得每相电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室 温 按下式换算到基准工作温度时的定子绕组相电阻：直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性测定三相鼠笼式异步电动机的参数二预习要点异步电动机的工作特性指哪些特性异步电动机的等效电路有哪些参数它们的物理意义是什么工作特性和参数的测定方法三实验项目测量过的直流电机三相鼠笼异步电动机交流电压表交流电流表单三相智能功率功率因数表直流电压毫安安培表三相可调电阻器波形测试及开关板屏上挂件排列顺序数量件件件件件件件件件三相鼠笼式异步电机的组件编号为测量定子绕组之差不超过时即为实际冷态记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻此阻值即为冷态直流电阻利用万用表测定绕组电阻记录下表表绕组绕组绕组空载实验按图接线电机绕组为接法直接与测速发电机同轴联接负载电机不接把交流调 式中 1ref 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，；1c 定子绕组的实际冷态相电阻，；ref 基准工作温度，对于 E 级绝缘为 75；c 实际冷态时定子绕组的温度，；2、作空载特性曲线：I0L、P0、cos0=f(U0L)3、作短路特性曲线：I KL、PK=f(U KL)4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。KL 式中 UK UKL,I K，PK电动机堵转时的相电压，相电流，三相短 3 路功率(接法)。转子电阻的折合值：r2 rK r1C 式中 r1C 是没有折合到 75时实际值。定、转子漏抗：X X XK 1 X 2 2(2)由空载试验数据求激磁回路参数 空载电抗 X 0 Z02 r02 U 0 U 0L,I0 I0L 3r1ref r1C 235 ref 235 C(1)由短路实验数据求短路参数 短路电阻：短路阻抗：PK PK rK 2 2 3II ZK U K 3U KL I K I KL 短路电抗：X K ZK2 rK2 空载阻抗 Z0 U0 3U 0L I 0 I 0L 空载电阻 r0 P0 P0 3I 02 I02L 直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性测定三相鼠笼式异步电动机的参数二预习要点异步电动机的工作特性指哪些特性异步电动机的等效电路有哪些参数它们的物理意义是什么工作特性和参数的测定方法三实验项目测量过的直流电机三相鼠笼异步电动机交流电压表交流电流表单三相智能功率功率因数表直流电压毫安安培表三相可调电阻器波形测试及开关板屏上挂件排列顺序数量件件件件件件件件件三相鼠笼式异步电机的组件编号为测量定子绕组之差不超过时即为实际冷态记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻此阻值即为冷态直流电阻利用万用表测定绕组电阻记录下表表绕组绕组绕组空载实验按图接线电机绕组为接法直接与测速发电机同轴联接负载电机不接把交流调 式中 PFe为额定电压时的铁耗，由图 4-4 确定 5、作工作特性曲线 P1、I1、S、cos1=f(P2)。由负载试验数据计算工作特性，填入表 4-7 中。表 4-7 U1=220V()If=mA 序 号 电动机输入 电动机输出 计算值 I1(A)P1(W)T2(Nm)n(r/min)P2(W)S(%)(%)cos1 计算公式为：式中 功率(接法)，P0电动机空载时的相电压、相电流、三相空载 激磁电抗 Xm X0 X1 rm PFe 3I02 PFe 2 0L 图 4-4 电机中铁耗和机械直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性测定三相鼠笼式异步电动机的参数二预习要点异步电动机的工作特性指哪些特性异步电动机的等效电路有哪些参数它们的物理意义是什么工作特性和参数的测定方法三实验项目测量过的直流电机三相鼠笼异步电动机交流电压表交流电流表单三相智能功率功率因数表直流电压毫安安培表三相可调电阻器波形测试及开关板屏上挂件排列顺序数量件件件件件件件件件三相鼠笼式异步电机的组件编号为测量定子绕组之差不超过时即为实际冷态记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻此阻值即为冷态直流电阻利用万用表测定绕组电阻记录下表表绕组绕组绕组空载实验按图接线电机绕组为接法直接与测速发电机同轴联接负载电机不接把交流调I I 1L I A I B I C I1 3 3 3 S 1500 n 100%1500 P1 cos 1 1 3U 1 I 1 P2 0.105nT2 P2 100%P1 式中 I 1 定子绕组相电流，A；U1 定子绕组相电压，V；S转差率；效率。6、由损耗分析法求额定负载时的效率 电动机的损耗有：式中 Pem电磁功率，W；Pem P1 Pcu1 PFe 铁耗和机械损耗之和为：P0 PFe Pmec P0 I 0 r1 2 P0 f(U02)，如图 4-4。电机的总损耗 P PFe Pcu1 Pcu2 P ad Pmec 于是求得额定负载时的效率为：P1 P 1 100%P1 式中 P1、S、I1由工作特性曲线上对应于 P2为额定功率 PN 时查得。铁 耗：PFe 机械损耗：Pmec 2 PCU 1 3 I 1 r1 Pem S 100 杂散损耗 Pad 取为额定负载时输入功率的 0.5%。定子铜耗：转子铜耗：PCU 2 为了分离铁耗和机械损耗，作曲线 延长曲线的直线部分与纵轴相交于 K 点，K 点的纵座标即为电动机的机械 损耗 Pmec，过 K 点作平行于横轴的直线，可得不同电压的铁耗 PFe。直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性测定三相鼠笼式异步电动机的参数二预习要点异步电动机的工作特性指哪些特性异步电动机的等效电路有哪些参数它们的物理意义是什么工作特性和参数的测定方法三实验项目测量过的直流电机三相鼠笼异步电动机交流电压表交流电流表单三相智能功率功率因数表直流电压毫安安培表三相可调电阻器波形测试及开关板屏上挂件排列顺序数量件件件件件件件件件三相鼠笼式异步电机的组件编号为测量定子绕组之差不超过时即为实际冷态记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻此阻值即为冷态直流电阻利用万用表测定绕组电阻记录下表表绕组绕组绕组空载实验按图接线电机绕组为接法直接与测速发电机同轴联接负载电机不接把交流调六、思考题 1、由空载、短路实验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会 引起误差？2、从短路实验数据我们可以得出哪些结论？3、由直接负载法测得的电机效率和用损耗分析法求得的电机效率各有哪些 因素会引起误差？直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性测定三相鼠笼式异步电动机的参数二预习要点异步电动机的工作特性指哪些特性异步电动机的等效电路有哪些参数它们的物理意义是什么工作特性和参数的测定方法三实验项目测量过的直流电机三相鼠笼异步电动机交流电压表交流电流表单三相智能功率功率因数表直流电压毫安安培表三相可调电阻器波形测试及开关板屏上挂件排列顺序数量件件件件件件件件件三相鼠笼式异步电机的组件编号为测量定子绕组之差不超过时即为实际冷态记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻此阻值即为冷态直流电阻利用万用表测定绕组电阻记录下表表绕组绕组绕组空载实验按图接线电机绕组为接法直接与测速发电机同轴联接负载电机不接把交流调