电机实验——三相鼠笼异步电动机的工作特性.doc

《电机实验——三相鼠笼异步电动机的工作特性.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机实验——三相鼠笼异步电动机的工作特性.doc（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电机实验三相鼠笼异步电动机的工作特性.精品文档.三相鼠笼异步电动机的工作特性一、实验目的 1、掌握用日光灯法测转差率的方法。 2、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。 3、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。 4、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。二、预习要点 1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯的什么特性？ 2、异步电动机的工作特性指哪些特性？ 3、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？ 4、工作特性和参数的测定方法。三、实验项目 1、测定电机的转差率。 2、测量定子绕组的冷态电阻。 3、判定定子绕组的

2、首末端. 4、空载实验。 5、短路实验。 6、负载实验。四、实验方法1、实验设备 序 号型 号名 称数 量1DQ03导轨、测速发电机及转速表1件2DQ19校正过的直流电机1件3DQ11三相鼠笼异步电动机1件4DQ43交流电压表1件5DQ42交流电流表1件6DQ25-3单三相智能功率、功率因数表1件7DQ22直流电压、毫安、安培表1件8DQ27三相可调电阻器1件9DQ31波形测试及开关板1件 2、屏上挂件排列顺序 DQ43、DQ42、DQ25-3、DQ22、DQ27、DQ31 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DQ11。 3、用日光灯法测定转差率 日光灯是一种闪光灯，当接到50Hz电源上时，灯光每秒

3、闪亮100次，人的视觉暂留时间约为十分之一秒左右，故用肉眼观察时日光灯是一直发亮的,我们就利用日光灯这一特性来测量电机的转差率。 （1）异步电机选用编号为DQ11的三相鼠笼异步电动机（UN=220V，接法）极数2P=4。直接与测速发电机同轴联接，在DQ11和测速发电机联轴器上用黑胶布包一圈，再用四张白纸条（宽度约为3毫米），均匀地贴在黑胶布上。 （2）由于电机的同步转速为 ，而日光灯闪亮为100次/秒，即日光灯闪亮一次，电机转动四分之一圈。由于电机轴上均匀贴有四张白纸条，故电机以同步转速转动时，肉眼观察图案是静止不动的（这个可以用直流电动机DQ09、DQ19和三相同步电机DQ14来验证）。 （

4、3）开启电源，打开控制屏上日光灯开关，调节调压器升高电动机电压，观察电动机转向，如转向不对应停机调整相序。转向正确后，升压至220V，使电机起动运转，记录此时电机转速。 （4）因三相异步电机转速总是低于同步转速，故灯光每闪亮一次图案逆电机旋转方向落后一个角度，用肉眼观察图案逆电机旋转方向缓慢移动。 （5）按住控制屏报警记录“复位”键，手松开之后开始观察图案后移的圈数，计数时间可订的短一些（一般取30秒）。将观察到的数据记录于表4-1中。 （6）停机。将调压器调至零位，关断电源开关。 表4-1N（转）t（秒）S（转差率）n（转/分） 转差率 式中 t为计数时间，单位为秒。 N为t秒内图案转过的圈

5、数。 f1为电源频率，50Hz。 （7）将计算出的转差率与实际观测到的转速算出的转差率比较。 4、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。 (1) 伏安法 测量线路图为图4-1。直流电源用主控屏上电枢电源先调到50V。开关S1、S2选用DQ31挂箱，R用DQ27挂箱上1800可调电阻。 图4-1 三相交流绕组电阻测定 量程的选择：测量时通过的测量电流应小于额定电流的20%，约为50毫安，因而直流电流表的量程用200mA档。

6、三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为50， 因而当流过的电流为50毫安时二端电压约为2.5伏，所以直流电压表量程用20V档。 按图4-1接线。把R调至最大位置，合上开关S1，调节直流电源及R阻值使试验电流不超过电机额定电流的20%，以防因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电流值，再接通开关S2读取电压值。读完后，先打开开关S2，再打开开关S1。 调节R使A表分别为50mA，40mA，30mA测取三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻值，记录于表4-2中。 表4-2 室温 绕 组 绕 组 绕 组 I（mA）U（V）R（） 注意事项 在测量时，电动机的转子须静止不动。 测量通电时间不应

7、超过1分钟。 (2) 电桥法 用单臂电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥大致平衡的位置。然后按下电池按钮，接通电源，等电桥中的电源达到稳定后，方可按下检流计按钮接入检流计。测量完毕，应先断开检流计，再断开电源，以免检流计受到冲击。数据记录于表4-3中。 电桥法测定绕组直流电阻准确度及灵敏度高，并有直接读数的优点。 表4-3 绕 组 绕 组 绕 组 R（） 5、判定定子绕组的首末端图4-2 三相交流绕组首末端测定 先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意两相绕组串联，如图4-2所示。将控制屏左侧调压器旋钮调至零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通交流电源。调节调压旋钮，并在绕组端施以单

8、相低电压U=80100V,注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压， 如测得的电压值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-2(a)所示。反之，如测得电压近似为零，则两相绕组的末端与末端(或首端与首端)相联，如图4-2(b)所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。 6、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DQ19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

9、运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。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79 组记录于表4-4中。表4-4序号U0L（V）I0L（A）P0（W）cos0UABUBCUCAU0LIAIBICI0LPP P0 7、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

10、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）cosKUABUBCUCAUKLIAIBICIKLPPPK 4) 共取数据56组记录于表4-5中。 8、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DQ27上1800阻值，RL用DQ27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

11、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)IAIBICI1LPPP1五、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：

12、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：IKL、PK=f(UKL) 4、由空载、短路实验数据求异步电机的等效电路参数。 (1) 由短路实验数据求短路参数 短路阻抗： 短路电阻： 短路电抗： 式中 ，PK电动机堵转时的相电压，相电流，三相短路功率（接法）。转子电阻的折合值： 式中r1C是没有折合到75时实际值。 定、转子漏抗： (2) 由空载试验数据求激磁回路参数 空载阻抗 空载电阻 空

13、载电抗 式中 ，P0电动机空载时的相电压、相电流、三相空载功率（接法）。 激磁电抗 激磁电阻 式中PFe为额定电压时的铁耗，由图4-4确定。图4-4 电机中铁耗和机械耗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(A)P1(W)T2(Nm)n(r/min)P2(W)S(%)(%)cos1 计算公式为： 式中 定子绕组相电流，A； 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： 铁 耗： PFe 机械损耗： Pm

14、ec 定子铜耗： 转子铜耗： 杂散损耗Pad取为额定负载时输入功率的0.5%。 式中 Pem电磁功率，W； 铁耗和机械损耗之和为： 为了分离铁耗和机械损耗，作曲线 ，如图4-4。 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。 电机的总损耗 于是求得额定负载时的效率为：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。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

15、的电机效率各有哪些因素会引起误差？直流他励电动机在各种运行状态下的机械特性一、 实验目的 了解和测定他励直流电动机在各种运行状态下的机械特性二、 预习要点 1、改变他励直流电动机机械特性有哪些方法？ 2、他励直流电动机在什么情况下，从电动机运行状态进入回馈制动状态？他励直流电动机回馈制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性又是什么情况？ 3、他励直流电动机反接制动时，能量传递关系，电动势平衡方程式及机械特性。 三、实验项目 1、电动及回馈制动状态下的机械特性 2、电动及反接制动状态下的机械特性 3、能耗制动状态下的机械特性四、实验方法 1、实验设备序 号型 号名 称数 量1DQ03导轨

16、、测速发电机及转速表1件2DQ09直流并励电动机1件3DQ19校正直流测功机1件4DQ22AB直流电压、毫安、安培表2件5DQ26三相可调电阻器1件6DQ27三相可调电阻器1件7DQ29可调电阻器1件8DQ31波形测试及开关板1件9DQ34智能转矩、转速、功率测试箱1件 2、屏上挂件排列顺序 DQ31、DQ22A、DQ27、DQ26、DQ22B、DQ29、DQ34按图10-1接线，图中M用编号为DQ09的直流并励电动机(接成他励方式)，MG用编号为DQ19的校正直流测功机，直流电压表V1、V2的量程为300V，直流电流表A1、A3的量程为200mA，A2、A4的量程为5A。R1、R2、R3、及

17、R4依不同的实验而选不同的阻值。图 10-1他励直流电动机机械特性测定的实验接线图注： 1、实验中若需测取输出转矩，可在MG电枢回路中串入DQ34挂件。 3、R2=0时电动及回馈制动状态下的机械特性 (1) R1、R2分别选用DQ29的3750和185阻值，R3选用DQ27上4 只900串联共3600阻值，R4 选用DQ27上1800再加上DQ26上6只90串联共2340阻值。 (2) R1阻值置最小位置，R2、R3及R4阻值置最大位置，转速表置正向偏转位置。开关S1、S2选用DQ31挂箱上的对应开关，并将S1合向1电源端，S2合向2短接端(见图10-1)。 (3) 开机时需检查控制屏下方左、

18、右两边的“励磁电源”开关及“电枢电源”开关都须在断开的位置，然后按次序先开启控制屏上的“电源总开关”，再按下“开”按钮，随后接通“励磁电源”开关，最后检查R2阻值确在最大位置时接通“电枢电源”开关，使他励直流电动机M起动运转。调节“电枢电源”电压为 220V；调节R2阻值至零位置，调节R3阻值，使电流表A3为100mA。 (4) 调节电动机M的磁场调节电阻R1阻值，和电机MG 的负载电阻R4阻值(先调节DQ27上1800阻值，调至最小后应用导线短接)。使电动机M的n=nN=1500r/min，IN=If+Ia=1.25A。此时他励直流电动机的励磁电流If为额定励磁电流IfN。保持U=UN=22

19、0V ，If=IfN，A3表为100mA。增大R4阻值，直至空载(将开关S2拨至中间断开位置)，测取电动机M在额定负载至空载范围的n、Ia，共取8-9组数据记入表10-1中。 (5)将开关S2仍处于断开位置，把R4调至零值位置(其中DQ27上1800阻值调至零值后用导线短接)，再减小R3阻值，使MG的空载电压与电枢电源电压值接近相等 (在开关S2两端测)，并且极性相同，把开关S2合向1端。 (6) 保持电枢电源电压U=UN=220V，If=IfN，调节R3阻值，使阻值增加，电动机转速升高，当A2表的电流值为0A时，此时电动机转速为理想空载转速，继续增加R3阻值，使电动机进入第二象限回馈制动状态

20、运行直至转速约为1900 r/min，测取M的n、Ia。共取89组数据记入表10-2中。 (7) 停机（先关断“电枢电源”开关，再关断“励磁电源”开关， 并将开关S2合向至2端）。表10-1 UN=220V IfN= mA Ia（A）n（r/min）表10-2 UN=220V IfN= mAIa（A）n（r/min） 4、R2=400时的电动运行及反接制动状态下的机械特性 (1) 在确保断电条件下，改接图10-1，R1阻值不变，R2用DQ27的900与900并联并用万用表调定在400，R3用DQ29的185阻值，R4用DQ27上1800阻值加上DQ26上6只90电阻串联共2340阻值。 (2)

21、 转速表n置正向偏转位置，S1合向1端，S2合向2端( 短接线仍拆掉，即将开关S2处于中间断开位置)，把电机MG电枢的二个插头对调，R1 、R3置最小值，R2置400阻值， R4置最大值。(3) 先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使电动机M 起动运转，在S2两端测量测功机MG的空载电压是否和“电枢电源”的电压极性相反，若极性相反，检查R4阻值确在最大位置时可把S2合向1端。表10-3 UN=220V IfN= mA R2=400Ia（A）n（r/min） (4) 保持电动机的“电枢电源”电压U=UN=220V，If=IfN不变， 逐渐减小R4阻值（先减小DQ29上1800阻值，调至零值后

22、用导线短接），使电机减速直至为零。观察转速表显示符号的变化。然后继续减小R4阻值，使电动机进入“反向”旋转，转速在反方向上逐渐上升，此时电动机工作于电势反接制动状态运行，直至电动机M的Ia=IaN，测取电动机在1、4象限的n、Ia共取1213 组数据记入表10-3中。 (5) 停机( 必须记住先关断“电枢电源”而后关断“励磁电源”的次序，并随手将S2合向到2端)。 5、能耗制动状态下的机械特性 (1) 图10-1中，R1阻值不变，R2用DQ29的185固定阻值，R3用DQ27的1800可调电阻，R4阻值不变。 (2) S1合向2短接端，R1置最大位置，R3置最小值位置，R4调定180阻值，S2

23、合向1端。 (3) 先接通“励磁电源”，再接通“电枢电源”，使校正直流测功机MG起动运转，调节“电枢电源”电压为220V，调节R1使电动机M的If=IfN，调节R3使电机MG励磁电流为100mA，先减少R4阻值使电机M的能耗制动电流 Ia=0.8IaN， 然后逐次增加R4阻值，其间测取M的Ia、n共取8-9组数据记入表10-4中。 (4) 把R2调定在90阻值，重复上述实验操作步骤(2)、(3)，测取M的Ia、n共取5-7组数据记入表10-5中。 当忽略不变损耗时，可近似认为电动机轴上的输出转矩等于电动机的电磁转矩T=CMIa，他励电动机在磁通不变的情况下，其机械特性可以由曲线nf(Ia)来描

24、述。 表10-4 R2=180 IfN= 于mAIa（A）n（r/min）表10-5 R2=90 IfN= mAIa（A）n（r/min）五、注意事项1、注意实验中的各项实验条件六、实验报告 根据实验数据，绘制他励直流电动机运行在第一、第二、第四象限的电动和制动状态及能耗制动状态下的机械特性n=f(Ia)(用同一座标纸绘出)。七、思考题 1、回馈制动实验中，如何判别电动机运行在理想空载点？ 2、直流电动机从第一象限运行到第二象限转子旋转方向不变，试问电磁转矩的方向是否也不变？为什么？ 3、直流电动机从第一象限运行到第四象限，其转向反了，而电磁转矩方向不变，为什么？作为负载的MG，从第一象限到第四象限其电磁转矩方向是否改变？为什么？