異步電機(jī)試驗

1、第四章 異步電機(jī)實驗4-1 三相鼠籠異步電動機(jī)的工作特性一、實驗?zāi)康?1、掌握用日光燈法測轉(zhuǎn)差率的方法。 2、掌握三相異步電動機(jī)的空載、堵轉(zhuǎn)和負(fù)載試驗的方法。 3、用直接負(fù)載法測取三相鼠籠式異步電動機(jī)的工作特性。 4、測定三相鼠籠式異步電動機(jī)的參數(shù)。二、預(yù)習(xí)要點 1、用日光燈法測轉(zhuǎn)差率是利用了日光燈的什么特性？ 2、異步電動機(jī)的工作特性指哪些特性？ 3、異步電動機(jī)的等效電路有哪些參數(shù)？它們的物理意義是什么？ 4、工作特性和參數(shù)的測定方法。三、實驗項目 1、測定電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。 2、測量定子繞組的冷態(tài)電阻。 3、判定定子繞組的首末端. 4、空載實驗。 5、短路實驗。 6、負(fù)載實驗。四、實驗方法1、

2、 實驗設(shè)備 序 號型 號名 稱數(shù) 量1DD03導(dǎo)軌、測速發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)速表1件2DJ23校正過的直流電機(jī)1件3DJ16三相鼠籠異步電動機(jī)1件4D33數(shù)/模交流電壓表1件5D32數(shù)/模交流電流表1件6D34-3智能型功率、功率因數(shù)表1件7D31直流數(shù)字電壓、毫安、安培表1件8D42三相可調(diào)電阻器1件9D51波形測試及開關(guān)板1件10DD05測功支架、測功盤及彈簧秤（50N）1套 2、屏上掛件排列順序 D33、D32、D34-3、D31、D42、D51 3、用日光燈法測定轉(zhuǎn)差率 日光燈是一種閃光燈，當(dāng)接到50Hz電源上時，燈光每秒閃亮100次，人的視覺暫留時間約為0.1S左右，故用肉眼觀察時日光燈是一直

3、發(fā)亮的,我們就利用日光燈這一特性來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。 （1）異步電機(jī)選用編號為DJ16的三相鼠籠異步電動機(jī)（UN=220V，接法）極數(shù)2P=4。直接與測速發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接，在DJ16和測速發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器上用黑膠布包一圈，再用四張白紙條（寬度約為3毫米），均勻地貼在黑膠布上。 （2）由于電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 ，而日光燈閃亮為100次/秒，即日光燈閃亮一次，電機(jī)轉(zhuǎn)動四分之一圈。由于電機(jī)軸上均勻貼有四張白紙條，故電機(jī)以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，肉眼觀察圖案是靜止不動的（這個可以用直流電動機(jī)DJ15、DJ23和三相同步電機(jī)DJ18來驗證）。 （3）按下啟動按鈕，接通交流電源。打開控制屏上日光燈開關(guān)，調(diào)節(jié)控制屏左側(cè)調(diào)壓器

4、升高電動機(jī)電壓，觀察電動機(jī)轉(zhuǎn)向，如轉(zhuǎn)向不對應(yīng)停機(jī)調(diào)整相序。轉(zhuǎn)向正確后，升壓至220V，使電機(jī)起動運(yùn)轉(zhuǎn)，記錄此時電機(jī)轉(zhuǎn)速。 （4）因三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速，故燈光每閃亮一次圖案逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向落后一個角度，用肉眼觀察圖案逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向緩慢移動。 （5）按住控制屏報警記錄儀“復(fù)位”鍵，手松開之后開始觀察圖案后移的個數(shù)，計數(shù)時間可定的短一些（一般取30秒）。將觀察到的數(shù)據(jù)記錄于表4-1中。 （6）停機(jī)。將調(diào)壓器調(diào)至零位，關(guān)斷電源開關(guān)。 表4-1N（轉(zhuǎn)）t（秒）S（轉(zhuǎn)差率）n（轉(zhuǎn)/分）45305.75%1454 轉(zhuǎn)差率 =6.0%式中 t為計數(shù)時間，單位為秒。 N為t秒內(nèi)圖案轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。 f為

5、電源頻率，50Hz。 P為電機(jī)的極對數(shù)。 （7）將計算出的轉(zhuǎn)差率與實際觀測到的轉(zhuǎn)速算出的轉(zhuǎn)差率比較。 實測轉(zhuǎn)差率為5.75%，只存在轉(zhuǎn)換上的誤差。 4、測量定子繞組的冷態(tài)直流電阻。 將電機(jī)在室內(nèi)放置一段時間，用溫度計測量電機(jī)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，可先調(diào)到50V輸出電壓。開關(guān)S1、S2選用D51掛箱，R用D42掛箱上1800可調(diào)電阻。 圖4-1 三相交流繞組電阻測定量程的選擇：測量時通過的測量電流應(yīng)小于額定電流

6、的20%，約小于60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(jī)定子一相繞組的電阻約為50， 因而當(dāng)流過的電流為60毫安時二端電壓約為3伏，所以直流電壓表量程用20V檔。 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(jī)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 繞 組 繞 組 I（mA）30.240.250

7、631.541.250.130.539.650.1U（V）1.451.982.501.491.962.451.481.942.48R（）49.25 49.41 47.30 47.57 48.90 48.52 48.99 49.50 49.25 注意事項 1) 在測量時，電動機(jī)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 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

8、及靈敏度高，并有直接讀數(shù)的優(yōu)點。 表4-3 繞 組 繞 組 繞 組 R（）48.89 47.93 49.01 5、判定定子繞組的首末端 （a） (b) 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，開啟鑰匙開關(guān)，按下“啟動”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=80100V,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-

9、2(b)所示。用同樣方法測出第三相繞組的首末端。 6、空載實驗（1）按圖4-3接線。電機(jī)繞組為接法(UN=220V)，直接與測速發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接，不聯(lián)接校正直流測功機(jī)DJ23。(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(jī)起動旋轉(zhuǎn)，觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。并使電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向為正轉(zhuǎn)(如轉(zhuǎn)向不符合要求需調(diào)整相序時，必須切斷電源)。(3) 保持電動機(jī)在額定電壓下空載運(yùn)行數(shù)分鐘，使機(jī)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(jī)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

10、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)79 組記錄于表4-4中。 表4-4序號U0L（V）I0L（A）P0（W）cos0UABUBCUCAU0LIAIBICI0LP1P2 P01265258264262.3 0.3060.3050.3030.305 -19.555.135.60.445 2250245256250.3 0.2850.2850.2790.283 -16.150.1340.480 3240238245241.0 0.2710.2790.2680.273 -13.345.932.60.496 4230235228231.0 0.260.2550.250.255 -11.1

11、42.731.60.536 5225220226223.7 0.2560.2450.2620.254 -10.341.731.40.552 6220222219220.3 0.2480.2450.260.251 -8.939.730.80.557 7215214210213.0 0.2430.240.2450.243 -8.338.730.40.588 8210205204206.3 0.2370.2430.2230.234 -7.337.3300.620 9205205207205.7 0.230.2310.2290.230 -6.335.929.60.626 7、短路實驗 (1) 測量接線

12、圖同圖4-3。用制動工具把三相電機(jī)堵住。制動工具可用DD05上的圓盤固定在電機(jī)軸上，螺桿裝在圓盤上。 (2) 調(diào)壓器退至零，按下啟動按鈕，接通交流電源。調(diào)節(jié)控制屏左側(cè)調(diào)壓器旋鈕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。(4) 共取數(shù)據(jù)56組記錄于表4-5中。表 4-5序號UKL（V）IKL（A）PK（W）cosKUABUBCUCAUKLIAIBICIKLP1P2PK179.479.578.579.1 0.60.590.50.55 -1.539.538.0 0.881 274.674.374.874.6 0.

13、550.50.580.54 -1.933.932.0 0.795 370.170.274.871.7 0.50.50.450.48 -2.128.726.6 0.781 464.864.564.264.5 0.450.420.460.44 -2.123.321.2 0.747 560.16059.559.9 0.40.40.450.43 -2.119.317.2 0.676 655.1545554.7 0.350.350.350.35 -1.915.113.2 0.689 749.94949.549.5 0.30.30.30.30 -1.711.710.0 0.674 844.54544.64

14、4.7 0.250.250.250.25 -1.78.56.8 0.609 933.433.532.533.1 0.150.150.150.15 -1.13.72.6 0.523 8、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(jī)。圖中Rf用D42上1800阻值，RL用D42上1800阻值加上900并聯(lián)900共2250阻值。 (2) 按下啟動按鈕，接通交流電源，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) 合上校正過的直流電機(jī)的勵磁電源，調(diào)節(jié)勵磁電流至校正值(100mA)并保持不變。 (4) 合上開關(guān)S，調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL（注：先調(diào)節(jié)1800電阻，調(diào)至零值后用導(dǎo)線短接再調(diào)節(jié)45

15、0電阻），使異步電動機(jī)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（即斷開開關(guān)S），在這范圍內(nèi)讀取異步電動機(jī)的定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速、校正直流測功機(jī)的負(fù)載電流IF等數(shù)據(jù)。 (6) 共取數(shù)據(jù)89組記錄于表4-6中。表4-6 U1=U1N=220V（） If=100mA序號I1L（A）P1（W）IF(A)T2(N·m)n(r/min)IAIBICI1LPPP110.6250.5750.610.603 49.9120.5170.4 0.660.901139220.550.540.530.540 47.7117.5165.2 0.570

16、.787139430.5260.520.5150.520 44.7112.3157.0 0.490.661140240.440.4520.4440.445 33.395.5128.8 0.40.601142350.40.420.390.403 25.584.3109.8 0.330.489143760.350.360.3450.352 15.972.388.2 0.220.388145070.3020.30.30.301 5.158.763.8 0.180.239146680.2720.2750.280.276 2.747.750.4 00.1881477五、實驗報告 1、計算基準(zhǔn)工作溫度時的

17、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： =60.48 式中 1ref 換算到基準(zhǔn)工作溫度時定子繞組的相電阻，60.48； 1c 定子繞組的實際冷態(tài)相電阻，48.68； ref 基準(zhǔn)工作溫度 ，對于E級絕緣為75； c 實際冷態(tài)時定子繞組的溫度，18；2、作空載特性曲線：I0L、P0、cos0=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(jī)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： =277.54111.50 短路電阻： = 短路電抗： =253.5

18、8 式中 ，PK電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時的相電壓，相電流，三相短路功率（接法）。 轉(zhuǎn)子電阻的折合值： =111.50-48.68=62.82 式中r1C是沒有折合到75時實際值。 定、轉(zhuǎn)子漏抗： =126.79 (2) 由空載試驗數(shù)據(jù)求激磁回路參數(shù)空載阻抗 =1529.07 空載電阻=480.99 空載電抗 =1450.44 式中 ，P0電動機(jī)空載時的相電壓、相電流、三相空載功率（接法）。 激磁電抗 =1450.44-126.79=1323.65 激磁電阻 =40.6 式中PFe為額定電壓時的鐵耗，由圖4-4確定。圖4-4 電機(jī)中鐵耗和機(jī)械耗5、作工作特性曲線P1、I1、S、cos1=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() If = 100 mA序號電動機(jī)輸入電動機(jī)輸出計 算 值(A)P1(W)T2(N·m)n(r/min)P2(W)S(%)(%)cos110.348 170.4 0.9011392131.69 7.20%77.28%0.74 20.312 165.2 0.7871394115.19 7