三相鼠笼异步电动机的工作特性.docx
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三相鼠笼异步电动机的工作特性
4—1三相鼠笼异步电动机的工作特性
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有电动机的工作特性。
3.测定三相鼠笼异步电动机的参数。
二、预习要点
1.异步电动机的工作特性指哪些特征？
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、实验设备
序号
DDSZ-1
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
四、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与冷
却介质温度之差不超过2K时，即为世纪冷态。
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。
用伏安法测定子绕组电阻，测量线路如图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D51挂箱，R用D42挂箱上1800Ω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50mA，因而直流电流表的量程用200mA档。
三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为50Ω，因而当流过的电流为50mA时二端电压约为2.5V，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，采集数据：
表4-1
绕组I
绕组II
绕组III
I（mA）
40
50
30
29.98
40.00
50.17
29.92
39.99
50.11
U（V）
1.706
2.117
1.280
1.257
1.678
2.105
1.253
1.677
2.014
R（Ω）
42.65
42.34
42.67
41.93
41.95
41.96
41.88
41.94
40.19
五、负载情况
（一）针对DDSZ-1电机教学实验台
1.空载实验
（1）按图4-2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，使电机启动
旋转，观察电机旋转方向。
并使电机旋转方向符合要求（如果转向不符合要求需要调整相序时，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。
图4-3三相鼠笼式异步电动机试验接线图
（4）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。
（5）调节电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或动率显著增大
为止。
在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。
（6）在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几个点，共取数据7~9组采
集于表4-2内。
表4-2
序号
U OL（V）
IOL（A））
P0（W）
COSφ
UAB
UBC
UCA
UOL
IA
IB
IC
IOL
PI
P
P0
1
259.6
256
259.8
258.5
0.302
0.282
0.282
0.289
52.08
-24.52
27.56
0.123
2
249.8
245.9
249.5
248.4
0.285
0.267
0.267
0.273
47.81
-22.00
25.81
0.129
3
228.0
224.9
228.1
227
0.257
0.239
0.240
0.245
40.48
-16.65
23.83
0.143
4
221.6
218.6
221.9
220.7
0.248
0.230
0.234
0.237
38.01
-12.56
25.45
0.162
5
220.4
217.4
220.4
219.4
0.246
0.230
0.237
0.238
37.83
-15.01
22.82
0.146
6
220.0
217.4
219.8
222.8
0.245
0.229
0.230
0.235
37.47
-14.87
22.6
0.144
7
216.2
214.2
217.0
215.8
0.240
0.225
0.229
0.231
36.62
-14.34
22.28
0.149
8
210.1
207.9
211.0
209.7
0.234
0.216
0.222
0.224
34.95
-13.20
21.75
0.154
9
133.8
133.4
134.7
134.0
0.1649
0.1537
0.1587
0.159
16.68
-1.05
15.63
0.245
10
80.40
79.00
80.80
80.1
0.1654
0.153
0.1519
0.157
12.60
2.43
15.03
0.398
11
62.96
61.85
63.11
62.-64
0.216
0.207
0.204
0.209
12.93
2.84
15.77
0.402
12
55.13
54.22
54.82
54.72
0.290
0.387
0.385
0.354
17.77
-1.43
16.34
0.281
2.短路实验
（1）测量接线图同图4-2,。
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到短路电流到
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。
共读取5~6组采集于表
4-3中。
表4-3
序号
U KL（V）
IKL（A））
PK（W）
COSφK
UAB
UBC
UCA
UKL
IA
IB
IC
IKL
PI
PIII
PK
1
75.86
74.63
75.75
75.41
0.620
0.615
0.615
0.617
39.84
-0.97
38.87
0.278
2
65.02
64.21
65.47
64.9
0.504
0.497
0.502
0.501
27.55
-1.45
26.10
0.266
3
58.91
57.40
59.10
58.47
0.438
0.425
0.431
0.431
27.55
-1.45
26.10
0.266
4
50.28
49.04
50.12
49.81
0.344
0.337
0.338
0.410
13.95
-1.77
12.18
0.199
5
41.73
40.49
41.72
41.31
0.257
0.249
0.252
0.253
8.35
-1.52
6.83
0.217
6
33.85
33.47
35.05
34.12
0.185
0.1735
0.186
0.182
4.79
-1.12
3.67
0.197
7
30.01
28.76
30.03
29.60
0.1446
0.1357
0.1375
0.139
3.14
-0.86
2.28
0.185
3.负载实验
（1）测量接线图如图4-2.同轴联接负载电机。
图中Rf用D42上1800Ω阻值，
RL用D42上1800Ω阻值加上900Ω并联900Ω共2250Ω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（先调节1800Ω电阻，调至零后用导线短接再调节450
Ω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倍额定电流为止。
（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8~9组采集于表4-4中
表4-4U1φ=U1N=220V（△）If=100.4mA
序号
I1L（A）
P1（W）
IF
（A）
T2
（N*m）
N
（r/min）
IA
IB
IC
I1L
PI
PII
P1
1
0.621
0.601
0.596
0.606
130.9
49.14
180.04
0.683
0.920
1378
2
0.505
0.485
0.482
0.491
106.93
35.28
142.21
0.518
0.730
1411
3
0.455
0.442
0.430
0.442
95.45
27.53
122.98
0.432
0.654
1424
4
0.406
0.386
0.385
0.392
85.02
20.68
105.7
0.357
0.556
1438
5
0.331
0.307
0.308
0.315
66.09
0.696
66.79
0.201
0.390
1459
6
0.300
0.280
0.281
0.287
58.00
1.13
59.13
0.135
0.340
1468
7
0.287
0.269
0.270.
0.275
54.30
-1.45
52.85
0.105
0.290
1471
8
0.277
0.259
0.256
0.264
51.19
-4.04
47.15
0.077
0.275
1479
9
0.254
0.238
0.240
0.244
42.15
-10.83
31.32
0
0.185
1485
六、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：
式中ｒ1ref——换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，Ω；
ｒ1c——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；
θref——基准工作温度，对于E级绝缘为75℃；
θc——实际冷态时定子绕组的温度，℃；
2.作空载特性曲线：
IOL、PO、COSφ0=f（UOL）
用MATLAB作图如下：
PO=f（UOL）
h
IOL=f（UOL）
COSφ0=f（UOL）
3.作短路特性曲线：
IKL、PK=f（UKL）
用MATLAB作图如下：
IKL=f（UKL）
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UKφ=UKL,IKL=IKL/30.5,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是没有折合得75oC时实际值
定、转子漏抗：
短路参数
短路阻抗ZK（Ω）
短路电阻
rK（Ω）
短路电抗XK（Ω）
定转子漏抗
X1.（Ω）
数
值
211.7
102.1
185.5
92.8
224.4
104.0
198.8
99.4
235.0
104.0
210.7
105.4
210.4
72.5
197.5
98.6
282.9
106.7
262.0
131.0
324.7
110.8
304.5
152.3
372.9
118.0
246.1
123.0
（2）由空载试验数据求激磁回路参数
空载阻抗
空载电阻
空载电抗
式中UOφ=UOL,IOφ=IOL/30.5,P0----电动机堵转时的相电压，相电流，三相短路功率（△接法）。
激磁电抗
激磁电阻
空载阻抗Z0（KΩ）
空载电阻RO（KΩ）
空载电阻X0（KΩ）
激磁电抗Xm（KΩ）
1.549
0.330
1.513
0.757
1.576
0.346
1.547
0.774
1.605
0.397
1.555
0.778
1.613
0.453
1.548
0.774
1.597
0.403
1.545
0.773
1.642
0.409
1.590
0.795
1.618
0.418
1.563
0.782
1.621
0.433
1.562
0.781
1.460
0.618
1.323
0.662
0.884
0.610
0.640
0.320
0.519
0.361
0.373
0.187
0.268
0.130
0.344
0.172
式中PFe为额定电压时的铁耗，由图4-4确定
5.做工作特性曲线P1、I1、η、S、cosφ1=f（P2）
由负载试验数据计算工作特性，填入表4-5中。
表4-5U1=220V（△）If=100.4mA
序号
电动机输入
电动机输出
计算值
I1φ（A）
P1（W）
T2（N*m）
n（r/min）
P2（W）
S（%）
η（%）
cosφ1
1
0.350
180.04
0.920
1378
133.1
8.13
73.9
0.766
2
0.283
142.21
0.730
1411
108.2
5.93
76.1
0.761
3
0.255
122.98
0.654
1424
97.8
5.06
79.5
0.731
4
0.226
105.7
0.556
1438
84.0
4.13
79.5
0.709
5
0.179
66.79
0.390
1459
59.7
2.73
89.4
0.565
6
0.166
59.13
0.340
1468
52.4
2.13
88.6
0.540
7
0.159
52.85
0.290
1471
44.8
1.93
84.8
0.504
8
0.152
47.15
0.275
1479
42.7
1.40
90.6
0.470
9
0.141
31.32
0.185
1485
28.8
1.00
92.0
0.337
用MATLAB作图如下
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：
PCU1=3I21φr1
转子铜耗：
PCU2=PemS/100
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;
P0’=PFe+Pmec=P0-I2Oφr1
为了分离铁耗和机械损耗，作曲线P0’=f（U20）,如图4-4
延长曲线的直线部分与纵轴相较于K点，K点的纵坐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。
七、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？
答：
1.测量数据时各个实验仪表存在误差
2.短路实验时忽略了励磁支路的影响
3.空载实验时转子的转速会随输入电压的改变而改变
2、从短路实验数据我们可以得出哪些结论？
1.有回馈电源功率
2.短路时电压很小
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？
答：
由直接负载法测得的电机效率主要误差因素是测量续数时仪表产生的误差。
由损耗分析法求得的电机效率主要误差因素是图像读数时产生的误差。
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