三相鼠籠工作特性與同步電機參數(shù)測定

1、三相鼠籠工作特性和同步電機參數(shù)測定學校:重慶郵電大學 學院：自動化學院 班級：0881202班 指導老師：陳卓 姓名學號：XXXX 試驗時間：2015年4月21日 第八周周二14:00-17:004-1 三相鼠籠異步電動機的工作特性一、實驗目的 1、掌握三相異步電動機的空載和負載試驗的方法。 2、用直接負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、預習要點 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

2、、空載實驗。 4、負載實驗。四、實驗方法1、實驗設備 序 號型 號名 稱數(shù) 量1DD03導軌、測速發(fā)電機及轉速表1件2DJ23校正過的直流電機1件3DJ16三相鼠籠異步電動機1件4D33交流電壓表1件5D32交流電流表1件6D34-3單三相智能功率、功率因數(shù)表1件7D31直流電壓、毫安、安培表1件8D42三相可調電阻器1件9D51波形測試及開關板1件 2、屏上掛件排列順序 D33、D32、D34-3、D31、D42、D513、用萬用表測量定子各相繞組的冷態(tài)直流電阻，記錄各相繞組阻值的大小。 4、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

3、意兩相繞組串聯(lián)，如圖4-2所示。將控制屏左側調壓器旋鈕調至零位，開啟電源總開關，按下“開”按鈕，接通交流電源。調節(jié)調壓旋鈕，并在繞組端施以單相低電壓U=80100V,注意電流不應超過額定值，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。電機繞組為接法(UN=220V)，直接與測速發(fā)電機同軸聯(lián)接，負載電機DJ23不接。 2) 把交流調壓器調至電壓最小位置，接通電源，逐漸升高電壓，

4、使電機起動旋轉，觀察電機旋轉方向。并使電機旋轉方向符合要求( 如轉向不符合要求需調整相序時，必須切斷電源)。3) 保持電動機在額定電壓下空載運行數(shù)分鐘，使機械損耗達到穩(wěn)定后再進行試驗。4) 調節(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)79 組記錄于表4-4中。圖4-3 三相鼠籠式異步電動機試驗接線圖 表4-4序號U0L（V）I0L（A）P0（W）cos0UABUBCUCAU0LIAIBICI0LPP P012640.4050.4060.3990.403-2271.

5、349.30.26722400.3560.3600.3550.357-1860.542.50.28632200.3220.3230.3230.323-1652.736.70.29842000.2870.2890.2930.290-7.544.5370.36851800.2620.2600.2680.263-6.1937.831.610.38561600.2480.2460.2470.247031.931.90.46671400.2180.2290.2310.2261.5628.0729.630.54181000.2240.2260.2320.2276.321.527.80.7079800.26

6、70.2640.2780.2698.020.6228.620.76710600.4830.4990.4980.4931.8726.1127.980.54 6、負載實驗 1) 測量接線圖同圖4-3。同軸聯(lián)接負載電機。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) 合上交流電源，調節(jié)調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的勵磁電源，調節(jié)勵磁電流至校正值( 50mA 或100mA)并保持不變。 4) 減小負載電阻RL（注：先調節(jié)1800電阻，調至零值后用導線短接再調節(jié)450電阻），使異步電動機的定子電流逐漸上升，直至

7、電流上升到1.25倍額定電流。 5) 逐漸增大負載電阻，直至直流電機的負載電流為零，在這范圍內讀取異步電動機的定子電流、輸入功率、轉速、直流電機的負載電流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= mA序號I1L（A）P1（W）IF(A)T2(Nm)n(r/min)IAIBICI1LPPP110.6230.6240.62351.4128.3179.70.6250.92136520.5450.5450.54541.0112.1153.10.480.82139430.4870.4870.48730.399.9130.20.3660.671407

8、40.4520.4530.45223.391.9115.20.2960.58141550.4190.4190.41917.483100.30.2170.51143160.3910.3910.3919.1675.584.660.1420.42144070.3790.3790.3795.3172.277.510.1050.36144880.3650.3660.3652.468.971.30.060.32144190.3510.3510.351-5.368.763.40.0030.291457五、實驗報告 1、計算基準工作溫度時的相電阻 由實驗直接測得每相電阻值(未進行)，此值為實際冷態(tài)電阻值。冷態(tài)

9、溫度為室 溫。按下式換算到基準工作溫度時的定子繞組相電阻： 式中 1ref 換算到基準工作溫度時定子繞組的相電阻，； 1c 定子繞組的實際冷態(tài)相電阻，； ref 基準工作溫度 ，對于E級絕緣為75； c 實際冷態(tài)時定子繞組的溫度，；2、作空載特性曲線：I0L、P0、cos0=f(U0L) 3、由空載實驗數(shù)據(jù)求異步電機的激磁回路參數(shù)。 空載阻抗 空載電阻 空載電抗 式中 ，P0電動機空載時的相電壓、相電流、三相空載功率（接法）。 激磁電抗 激磁電阻 式中PFe為額定電壓時的鐵耗，由圖4-4確定。圖4-4 電機中鐵耗和機械耗由實驗數(shù)據(jù)計算Z0、r0、X0：Z0=954.22;r0=403.88 ;

10、X0=848.025、作工作特性曲線P1、I1、S、cos1=f(P2)。由負載試驗數(shù)據(jù)計算工作特性，填入表4-7中。表4-7 U1=220V() If = mA序號電動機輸入電動機輸出計 算 值(A)P1(W)T2(Nm)n(r/min)P2(W)S(%)(%)cos110.3596179.70.921365131.85973.370.75620.3146153.10.821394120.027.0678.390.73730.2811130.20.67140798.986.276.020.70140.2609115.20.58141586.175.6674.800.66850.2419100

11、.30.51143176.634.676.400.62860.225784.660.42144063.5475.010.56870.218877.510.36144854.733.4670.610.53680.210771.30.32144148.413.9367.900.51290.202663.40.29145744.362.8669.970.474 計算公式為： 式中 定子繞組相電流，A； 定子繞組相電壓，V； S轉差率； 效率。 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？答: 除了測量操作與儀器誤差因為有各項損耗存在，空載實驗的數(shù)據(jù)不可能與理

12、論數(shù)據(jù)完全一致。為了提高實驗精度，要盡可能避免這些損耗帶來的誤差。所以實驗中要盡可能使機械損耗穩(wěn)定。機械損耗主要來自機械摩擦，此外就是磁滯損耗，也就是因分子摩擦引起的硅鋼片內部發(fā)熱。因導線直流電阻引起的銅損，是較為容易測量的一個物理量。這幾項合起來就是所謂的銅鐵損耗，這些量都是造成實驗誤差的原因。 2、由直接負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？答: 直接負載法測量輸入功率和輸出軸功率，電壓、電流互感器誤差、測量儀表誤差造成輸入功率誤差；轉速轉矩傳感器的誤差引起輸出功率誤差。損耗分析法需要做空載試驗、負載試驗、溫升試驗，計算鐵耗、風磨耗、機械耗、銅耗后才能求出

13、效率，誤差積累就很大。 5-4 三相同步電機參數(shù)的測定一、實驗目的 掌握三相同步發(fā)電機參數(shù)的測定方法，并進行分析比較加深理論學習。二、預習要點 1、同步發(fā)電機參數(shù)Xd、Xq、X0、X2各代表什么物理意義？對應什么磁路和耦合關系？ 2、這些參數(shù)的測量有哪些方法？并進行分析比較。 3、怎樣判別同步電機定子旋轉磁場與轉子的旋轉方向是同方向還是反方向？三、實驗項目 1、用轉差法測定同步發(fā)電機的同步電抗Xd、Xq。 2、用反同步旋轉法測定同步發(fā)電機的負序電抗X2及負序電阻r2。 3、用單相電源測同步發(fā)電機的零序電抗X0。四、實驗方法 1、實驗設備序 號型 號名 稱數(shù) 量1DD03導軌、測速發(fā)電機及轉速表

14、1件2DJ23校正直流測功機1件3DJ18三相同步電機1件4D41三相可調電阻器1件5D44可調電阻器、電容器1件6D32交流電流表1件7D33交流電壓表1件8D34-3單三相智能功率、功率因數(shù)表1件9D51波形測試及開關板1件 2、屏上掛件排列順序 D44、D33、D32、D34-3、D51、D41 圖5-6 用轉差法測同步發(fā)電機的同步電抗接線圖 3、用轉差法測定同步發(fā)電機的同步電抗Xd、Xq。 1) 按圖5-6接線。同步發(fā)電機定子繞組用Y形接法。校正直流測功機按他勵電動機方式接線，用作的原動機。Rf選用D44上1800電阻，并調至最小。Rst選用D44上180電阻，并調至最大。R選用D41

15、上90固定電阻。開關S合向R端。 2) 把控制屏左側調壓器旋鈕退到零位，功率表電流線圈短接。檢查控制屏下方兩邊的電樞電源開關及勵磁電源開關都須在“關”的位置。 3）接通控制屏上的電源總開關，按下“開”按鈕，先接通勵磁電源，后接通電樞電源，啟動直流電動機MG，觀察電動機轉向。 4）斷開電樞電源和勵磁電源，使直流電機MG停機。再調節(jié)調壓器旋鈕，給三相同步電機加一電壓，使其作同步電動機起動，觀察同步電機轉向。 5）若此時同步電機轉向與直流電機轉向一致。則說明同步機定子旋轉磁場與轉子轉向一致，若不一致，將三相電源任意兩相換接，使定子旋轉磁場轉向改變。 6）調節(jié)調壓器給同步發(fā)電機加515%的額定電壓（電

16、壓數(shù)值不宜過高，以免磁阻轉矩將電機牽入同步，同時也不能太低，以免剩磁引起較大誤差）。 7）調節(jié)直流電機MG轉速，使之升速到接近GS的額定轉速1500 r/min，直至同步發(fā)電機電樞電流表指針緩慢擺動（電流表量程選用0.25A檔），在同一瞬間讀取電樞電流周期性擺動的最小值與相應電壓最大值，以及電流周期性擺動最大值和相應電壓最小值。 8）測此兩組數(shù)據(jù)記錄于表5-14中。 表5-14序號Imax（A）Umin（V）Xq（）Imin（A）Umax（V）Xd（）10.05523.8249.80.0524.9287.520.07530230.90.0630.7295.4 計算：5、用單相電源測同步發(fā)電機的

17、零序電抗X0。 圖5-7 用單相電源測同步發(fā)電機的零序電抗1) 按圖5-7接線，將GS的三相電樞繞組首尾依次串聯(lián)，接至單相交流電源U、N端上。2) 調壓器退至零位，同步發(fā)電機勵磁繞組短接。3) 起動直流電機MG并使電機升至額定轉速1500 r/min。4) 接通交流電源并調節(jié)調壓器使GS定子繞組電流上升至額定電流值。5) 測取此時的電壓、電流和功率值并記錄于表5-16中。 表5-16序號U（V）I（A）P（W）X0（）1460.48.2334.3 表中X0的計算： 6、用靜止法測超瞬變電抗Xd、Xq或瞬變電抗Xd、xq。1) 按圖5-8接線，將三相電樞繞組聯(lián)接成星形，任取二相端點接至單相交流電

18、源U、N端上。兩只電流表均用D32掛件。2) 調壓器退到零位，發(fā)電機處于靜止狀態(tài)。3) 接通交流電源并調節(jié)調壓器逐漸升高輸出電壓，使同步發(fā)電機定子繞組電流接近20%IN。 圖 5-8用靜止法測超瞬變電抗4) 用手慢慢轉動同步發(fā)電機轉子，觀察兩只電流表讀數(shù)的變化，仔細調整同步發(fā)電機轉子的位置使兩只電流表讀數(shù)達最大。5) 讀取這位置時的電壓、電流、功率值并記錄于表5-17中。從這數(shù)據(jù)可測定Xd。 表5-17序號U（V）I（A）P（W）Xd（）116.50.15-1.5452.26 表中X d 的計算： 6) 把同步發(fā)電機轉子轉過45角，在這附近仔細調整同步發(fā)電機轉子的位置使二只電流表指示達最小。7) 讀取這位置時的電壓U、電流I、功率P值并記錄于表5-18中。從這數(shù)據(jù)可測定Xq。表5-18序號U（V）I（A）P（W）Xq（）1170.08-0.8582.9表中Xq的計算：五、實驗報告 根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算：Xd、Xq、X2、r2、X0、Xd、Xq。六、思考題1、各電抗參數(shù)的物理意義是什么？Xd和Xq分別表征三相直、交軸電流（Id、Iq）產生的總磁（包括基波氣隙磁通與漏磁通）通在一相電樞繞組中感應的基波電動勢與一相電樞電流