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1、41 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
2、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 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%
3、，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 50，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
4、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()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
5、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。在这围读取空载电压、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 79 组采 集于表 4-2。表 4-2 序号 U OL(V)IOL(A)P0(W)COS UAB UBC UCA UOL
6、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
7、 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 21.7
8、5 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 16.3
9、4 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）在这围读取短路电压、短路电流、短路功率。共读取 56 组采集于表 4-3 中。表 4-3 序号 U KL(V)IKL(A)PK(W)COSK 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 0.6
10、17 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
11、.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 1800阻值，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保持不变。（3）合上校正过的直流电机的励磁电源，调
12、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 1800电阻，调至零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 倍额定电流为止。（5）从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这围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 组采集于表 4-4 中 表 4-4 U1=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
13、 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.
14、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
15、组相电阻：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：IOL、PO、COS0=f(UOL)用 MATLAB 作图如下：PO=f(UOL)CrefCrefrr23523511 IOL=f(UOL)COS0=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 UK=UK
16、L,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()短路电阻 r K()短路电抗XK()定转子漏抗 X1.()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
17、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 UO=UOL,IO=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(K)空载电阻 RO(K)空载电阻 X0(K)激磁电抗 Xm(K)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 1.62
18、1 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、S、cos1=f(P2)由负载试验数据计算工作特性，填入表 4-5 中。表 4-5 U1=220V()If=100.4mA 序号 电动机输入 电动机输出 计算值 I1(A)P1(W)T2(N*m)n(r/min)P2(W)S(%)(%)cos1 1 0.350 180.04 0.92
19、0 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.
20、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=3I21r1 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-I2Or1 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
21、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。