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電機及電氣技術(shù)實驗裝置三相鼠籠異步電動機的工作特性實驗

一、實驗?zāi)康?br /> 1、掌握三相異步電動機的空載、堵轉(zhuǎn)和負(fù)載試驗的方法。
2、用直接負(fù)載法測取三相鼠籠式異步電動機的工作特性。
3、測定三相鼠籠式異步電動機的參數(shù)。
二、預(yù)習(xí)要點
1、異步電動機的工作特性指哪些特性？
2、異步電動機的等效電路有哪些參數(shù)？它們的物理意義是什么？
3、工作特性和參數(shù)的測定方法。
三、實驗項目
1、測量定子繞組的冷態(tài)電阻。
2、判定定子繞組的首末端.
3、空載實驗。
4、短路實驗。
5、負(fù)載實驗。
四、實驗方法
1、實驗設(shè)備

序號	型號	名稱	數(shù) 量
1	DQ03-1	導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)編碼器及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表	1件
2	DQ19	校正直流測功機	1件
3	DQ10	三相鼠籠異步電動機	1件
4	DQ45	交流電壓表	1件
5	DQ44	交流電流表	1件
6	DQ25	單三相智能功率、功率因數(shù)表	1件
7	DQ22	直流電壓、毫安、安培表	1件
8	DQ27	三相可調(diào)電阻器	1件
9	DQ31	波形測試及開關(guān)板	1件

2、屏上掛件排列順序
DQ45、DQ44、DQ25、DQ22、DQ27、DQ31
三相鼠籠式異步電機的組件編號為DQ10。
3、測量定子繞組的冷態(tài)直流電阻。
將電機在室內(nèi)放置一段時間，用溫度計測量電機繞組端部或鐵心的溫度。當(dāng)所測溫度與冷卻介質(zhì)溫度之差不超過2K時，即為實際冷態(tài)。記錄此時的溫度和測量定子繞組的直流電阻，此阻值即為冷態(tài)直流電阻。
(1) 伏安法
測量線路圖為圖4-1。直流電源用主控屏上電樞電源先調(diào)到50V。開關(guān)S1、S2選用DQ31掛箱，R用DQ27掛箱上1800Ω可調(diào)電阻。量程的選擇：測量時通過的測量電流應(yīng)小于額定電流的20%，約為50毫安，因而直流電流表的量程用200mA檔。三相鼠籠式異步電動機定子一相繞組的電阻約為56Ω，因而當(dāng)流過的電流為50毫安時二端電壓約為2.8伏，所以直流電壓表量程用20V檔。

圖4-1 三相交流繞組電阻測定
按圖4-1接線。把R調(diào)至最大位置，合上開關(guān)S1，調(diào)節(jié)直流電源及R阻值使試驗電流不超過電機額定電流的20%，以防因試驗電流過大而引起繞組的溫度上升，讀取電流值，再接通開關(guān)S2讀取電壓值。讀完后，先打開開關(guān)S2，再打開開關(guān)S1。
調(diào)節(jié)R使A表分別為50mA，40mA，30mA測取三次，取其平均值，測量定子三相繞組的電阻值，記錄于表4-2中。
表4-2 室溫 ℃

	繞組 Ⅰ	繞組 Ⅱ	繞組 Ⅲ
I（mA）
U（V）
R（Ω）

注意事項
<1> 在測量時，電動機的轉(zhuǎn)子須靜止不動。
<2> 測量通電時間不應(yīng)超過1分鐘。
(2)電橋法（選做）
用單臂電橋測量電阻時，應(yīng)先將刻度盤旋到電橋大致平衡的位置。然后按下電池按鈕，接通電源，等電橋中的電源達(dá)到穩(wěn)定后，方可按下檢流計按鈕接入檢流計。測量完畢，應(yīng)先斷開檢流計，再斷開電源，以免檢流計受到?jīng)_擊。數(shù)據(jù)記錄于表4-3中。
電橋法測定繞組直流電阻準(zhǔn)確度及靈敏度高，并有直接讀數(shù)的優(yōu)點。
表4-3

	繞組 Ⅰ	繞組 Ⅱ	繞組 Ⅲ
R（Ω）

判定定子繞組的首末端

圖4-2 三相交流繞組首末端測定
先用萬用表測出各相繞組的兩個線端，將其中的任意兩相繞組串聯(lián)，如圖4-2所示。將控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕調(diào)至零位，開啟電源總開關(guān)，按下“開”按鈕，接通交流電源。調(diào)節(jié)調(diào)壓旋鈕，并在繞組端施以單相低電壓U=80～100V,注意電流不應(yīng)超過額定值，測出第三相繞組的電壓，如測得的電壓值有一定讀數(shù)，表示兩相繞組的末端與首端相聯(lián)，如圖4-2(a)所示。反之，如測得電壓近似為零，則兩相繞組的末端與末端(或首端與首端)相聯(lián)，如圖4-2(b)所示。用同樣方法測出第三相繞組的首末端。
5、空載實驗
1) 按圖4-3接線。電機繞組為Δ接法(UN=220V)，直接與旋轉(zhuǎn)編碼器同軸聯(lián)接，負(fù)載電機DQ19不接。
2) 把交流調(diào)壓器調(diào)至電壓最小位置，接通電源，逐漸升高電壓，使電機起動旋轉(zhuǎn)，觀察電機旋轉(zhuǎn)方向。
3) 保持電動機在額定電壓下空載運行數(shù)分鐘，使機械損耗達(dá)到穩(wěn)定后再進(jìn)行試驗。

圖4-3 三相鼠籠式異步電動機試驗接線圖
4) 調(diào)節(jié)電壓由1.2倍額定電壓開始逐漸降低電壓，直至電流或功率顯著增大為止。在這范圍內(nèi)讀取空載電壓、空載電流、空載功率。
5) 在測取空載實驗數(shù)據(jù)時，在額定電壓附近多測幾點，共取數(shù)據(jù)7～8組記錄于表4-4中。
表4-4

序
號

U0L（V）

I0L（A）

P0（W）

cosφ0

UAB

UBC

UCA

U0L

I0L

PⅠ

6、短路實驗
1) 測量接線圖同圖4-3，用制動工具把三相電機堵住。
2) 調(diào)壓器退至零，合上交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之逐漸升壓至短路電流到1.2倍額定電流，再逐漸降壓至0.3倍額定電流為止。
3) 在這范圍內(nèi)讀取短路電壓、短路電流、短路功率。
表 4-5

序
號

UKL（V）

IKL（A）

PK（W）

Cosφk

UAB

UBC

UCA

UKL

IKL

PⅠ

PⅡ

4) 共取數(shù)據(jù)5～6組記錄于表4-5中。
7、負(fù)載實驗
1) 測量接線圖同圖4-3。同軸聯(lián)接負(fù)載電機。圖中Rf用DQ27上1800Ω阻值，RL用DQ27上1800Ω阻值加上900Ω并聯(lián)900Ω共2250Ω阻值。
2) 合上交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之逐漸升壓至額定電壓并保持不變。
3) 合上校正直流測功機的勵磁電源，調(diào)節(jié)勵磁電流至校正值(100mA)并保持不變。
4) 調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL（注：先調(diào)節(jié)1800Ω電阻，調(diào)至零值后用導(dǎo)線短接再調(diào)節(jié)450Ω電阻），使異步電動機的定子電流逐漸上升，直至電流上升到1.25倍額定電流。
5) 從這負(fù)載開始，逐漸減小負(fù)載直至空載，在這范圍內(nèi)讀取異步電動機的定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速、直流電機的負(fù)載電流IF等數(shù)據(jù)。
6) 共取數(shù)據(jù)8～9組記錄于表4-6中。
表4-6 U1φ=U1N=220V（Δ） If= mA

序號	I1L（A）				P1（W）			IF (A)	T2 (N·m)	n (r/min)
序號	IA	IB	IC	I1L	PⅠ	PⅡ	P1	IF (A)	T2 (N·m)	n (r/min)

五、實驗報告
1、計算基準(zhǔn)工作溫度時的相電阻
由實驗直接測得每相電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值。冷態(tài)溫度為室溫。按下式換算到基準(zhǔn)工作溫度時的定子繞組相電阻：
作溫度時定子繞組的相電阻，Ω；
計算公式

ｒ1c ——定子繞組的實際冷態(tài)相電阻，Ω；
θref ——基準(zhǔn)工作溫度，對于E級絕緣為75℃；
θc ——實際冷態(tài)時定子繞組的溫度，℃；
2、作空載特性曲線：I0L、P0、cosφ0=f(U0L)
3、作短路特性曲線：IKL、PK=f(UKL)
4、由空載、短路實驗數(shù)據(jù)求異步電機的等效電路參數(shù)。
(1) 由短路實驗數(shù)據(jù)求短路參數(shù)

短路阻抗：

短路電阻：

短路電抗：

式中

，PK——電動機堵轉(zhuǎn)時的相電壓，相電流，三相短路功率（Δ接法）。

轉(zhuǎn)子電阻的折合值：

式中r1C是沒有折合到75℃時實際值。
定、轉(zhuǎn)子漏抗：
(2) 由空載試驗數(shù)據(jù)求激磁回路參數(shù)

5、作工作特性曲線P1、I1、η、S、cosφ1=f(P2)。
由負(fù)載試驗數(shù)據(jù)計算工作特性，填入表4-7中。
表4-7 U1=220V(Δ) If = mA

序號	電動機輸入		電動機輸出		計算值
序號	(A)	P1 (W)	T2 (N·m)	n (r/min)	P2 (W)	S (%)	η (%)	cosφ1

延長曲線的直線部分與縱軸相交于K點，K點的縱座標(biāo)即為電動機的機械損耗Pmec，過K點作平行于橫軸的直線，可得不同電壓的鐵耗PFe。
電機的總損耗
于是求得額定負(fù)載時的效率為：中P1、S、I1由工作特性曲線上對應(yīng)于P2為額定功率PN時查得。
六、思考題
1、由空載、短路實驗數(shù)據(jù)求取異步電機的等效電路參數(shù)時，有哪些因素會引起誤差？從短路實驗數(shù)據(jù)我們可以得出哪些結(jié)論？
2、由直接負(fù)載法測得的電機效率和用損耗分析法求得的電機效率各有哪些因素會引起誤差？

教學(xué)設(shè)備

產(chǎn)品分類

三相鼠籠異步電動機的工作特性實驗