异步电动机实验1-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2、屏上挂件排列顺序D55-4、D33、D32、D34-3、D31、D42、D513、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)伏安法序号型号名称数量1DD03-4涡流测功机导轨1件2D55-4涡流测功机控制箱1件3DJ16三相鼠笼异步电动机1件4D31直流数字电压、毫安、安培表1件5D33数/模交流电压表1件6D32数/模交流电流表1件7D34-3智能型功率、功率因数表1件8D42三相可调电阻器1件9D51波形测试及开关板1件将被测电机放置实验台上，按图4-1接线。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。电压表与电流表选用D31挂件上的测量仪表。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%，约小于60毫安，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60毫安时二端电压约为3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Ⅰ绕组Ⅱ绕组ⅢI（mA）U（V）R（Ω）注意事项1在测量时，电动机的转子须静止不动。2测量通电时间不应超过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Ⅰ绕组Ⅱ绕组ⅢR（Ω）ARVS1S2+-+电机定子一相绕组-4、空载实验（1）按图4-2接线。电机绕组为Δ接法(UN=220V)，电机与涡流测功机的联轴器脱开。涡流测功机不加载。(2)把交流调压器调至电压最小位置，按下控制屏上的启动按钮，接通电源，调节控制屏左侧的调压器旋钮逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方向为正转(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。图4-2三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7～9组记录于表4-4中。表4-4序号U0L（V）I0L（A）P0（W）cosφ0UABUBCUCAU0LIAIBICI0LP1P2P05、负载实验(1)测量接线图同图4-2。电机与涡流测功机同轴联接。(2)按下控制屏上的“启动”按钮，接通交流电源，调节控制屏左侧调压器旋钮使之逐渐升压至额定电压并保持不变。(3)将涡流测功机设定为转矩控制模式状态下。调节涡流测功机的给定调节旋钮，给异步电动机加负载，使其定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流。(4)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、转速和转矩值数据。(5)共取数据8～9组记录于表4-5中。表4-5U1=U1N=220V（Δ）序号I1L（A）P1（W）T2(N·m)n(r/min)IAIBICI1LPⅠPⅡP11234567896、短路实验(1)测量接线图同图4-2。将内六角扳手插入涡流测功机上方六角螺母的中心孔，使外转子与内转子同步。电机仍与涡流测功机同轴联接。(2)将调压器退至零，按下控制屏上的启动按钮，接通交流电源。调节控制屏左侧调压器旋钮使之逐渐升压至短路电流达到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。(4)共取数据5～6组记录于表4-5中。表4-5序号UKL（V）IKL（A）PK（W）cosφKUABUBCUCAUKLIAIBICIKLP1P2PK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：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：I0L、P0、cosφ0=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（Δ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（Δ接法）。激磁电抗CrefCrefrr23523511KLKLKKKIUIUZ3223KLKKKKIPIPr22KKKrZX3I,KKLKLKIUU'2rCKrr11X'2X2KXLLIUIUZ00000320020003LIPIPr20200rZX3II,0L000LUU10XXXm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、η、S、cosφ1=f(P2)。由负载试验数据计算工作特性，填入表4-7中。表4-7U1=220V(Δ)序号电动机输入电动机输出计算值(A)P1(W)T2(N·m)n(r/min)P2(W)S(%)η(%)cosφ120203LFeFemIPIPr1I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；η——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：Pmec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的电机效率各有哪些因素会引起误差？1I1U12113rIPCUSPPemCU1002FecuemPPPP111200'0rIPPPPmecFemecadcucuFePPPPPP21%10011PPP%100105.03cos%100nn333122211110011PPnTPIUPnSIIIIICBAL)(200UfP‘