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電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的工作特性實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1、掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的空載、堵轉(zhuǎn)和負(fù)載試驗(yàn)的方法。
2、用直接負(fù)載法測(cè)取三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。
3、測(cè)定三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。
二、預(yù)習(xí)要點(diǎn)
1、異步電動(dòng)機(jī)的工作特性指哪些特性？
2、異步電動(dòng)機(jī)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(cè)定方法。
三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1、測(cè)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(shí)驗(yàn)。
4、短路實(shí)驗(yàn)。
5、負(fù)載實(shí)驗(yàn)。
四、實(shí)驗(yàn)方法
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)	型號(hào)	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(cè)功機(jī)	1件
3	DQ10	三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)	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(cè)試及開(kāi)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(jī)的組件編號(hào)為DQ10。
3、測(cè)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(shí)間，用溫度計(jì)測(cè)量電機(jī)繞組端部或鐵心的溫度。當(dāng)所測(cè)溫度與冷卻介質(zhì)溫度之差不超過(guò)2K時(shí)，即為實(shí)際冷態(tài)。記錄此時(shí)的溫度和測(cè)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(cè)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(kāi)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(cè)量時(shí)通過(guò)的測(cè)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(dòng)機(jī)定子一相繞組的電阻約為56Ω，因而當(dāng)流過(guò)的電流為50毫安時(shí)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(cè)定
按圖4-1接線。把R調(diào)至最大位置，合上開(kāi)關(guān)S1，調(diào)節(jié)直流電源及R阻值使試驗(yàn)電流不超過(guò)電機(jī)額定電流的20%，以防因試驗(yàn)電流過(guò)大而引起繞組的溫度上升，讀取電流值，再接通開(kāi)關(guān)S2讀取電壓值。讀完后，先打開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，再打開(kāi)開(kāi)關(guān)S1。
調(diào)節(jié)R使A表分別為50mA，40mA，30mA測(cè)取三次，取其平均值，測(cè)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(xiàng)
<1> 在測(cè)量時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子須靜止不動(dòng)。
<2> 測(cè)量通電時(shí)間不應(yīng)超過(guò)1分鐘。
(2)電橋法（選做）
用單臂電橋測(cè)量電阻時(shí)，應(yīng)先將刻度盤(pán)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(jì)按鈕接入檢流計(jì)。測(cè)量完畢，應(yīng)先斷開(kāi)檢流計(jì)，再斷開(kāi)電源，以免檢流計(jì)受到?jīng)_擊。數(shù)據(jù)記錄于表4-3中。
電橋法測(cè)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(diǎn)。
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(cè)定
先用萬(wàn)用表測(cè)出各相繞組的兩個(gè)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(kāi)啟電源總開(kāi)關(guān)，按下“開(kāi)”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(guò)額定值，測(cè)出第三相繞組的電壓，如測(cè)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(cè)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(cè)出第三相繞組的首末端。
5、空載實(shí)驗(yàn)
1) 按圖4-3接線。電機(jī)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(jī)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(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn)，觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。
3) 保持電動(dòng)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(yàn)。

圖4-3 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)接線圖
4) 調(diào)節(jié)電壓由1.2倍額定電壓開(kāi)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(cè)取空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，在額定電壓附近多測(cè)幾點(diǎn)，共取數(shù)據(jù)7～8組記錄于表4-4中。
表4-4

序
號(hào)

U0L（V）

I0L（A）

P0（W）

cosφ0

UAB

UBC

UCA

U0L

I0L

PⅠ

6、短路實(shí)驗(yàn)
1) 測(cè)量接線圖同圖4-3，用制動(dòng)工具把三相電機(jī)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(hào)

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(shí)驗(yàn)
1) 測(cè)量接線圖同圖4-3。同軸聯(lián)接負(fù)載電機(jī)。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(cè)功機(jī)的勵(lì)磁電源，調(diào)節(jié)勵(lì)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(dòng)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(kāi)始，逐漸減小負(fù)載直至空載，在這范圍內(nèi)讀取異步電動(dòng)機(jī)的定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速、直流電機(jī)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(hào)	I1L（A）				P1（W）			IF (A)	T2 (N·m)	n (r/min)
序號(hào)	IA	IB	IC	I1L	PⅠ	PⅡ	P1	IF (A)	T2 (N·m)	n (r/min)

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、計(jì)算基準(zhǔn)工作溫度時(shí)的相電阻
由實(shí)驗(yàn)直接測(cè)得每相電阻值，此值為實(shí)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(shí)的定子繞組相電阻：
作溫度時(shí)定子繞組的相電阻，Ω；
計(jì)算公式

ｒ1c ——定子繞組的實(shí)際冷態(tài)相電阻，Ω；
θref ——基準(zhǔn)工作溫度，對(duì)于E級(jí)絕緣為75℃；
θc ——實(shí)際冷態(tài)時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求異步電機(jī)的等效電路參數(shù)。
(1) 由短路實(shí)驗(yàn)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(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)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(méi)有折合到75℃時(shí)實(shí)際值。
定、轉(zhuǎn)子漏抗：
(2) 由空載試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算工作特性，填入表4-7中。
表4-7 U1=220V(Δ) If = mA

序號(hào)	電動(dòng)機(jī)輸入		電動(dòng)機(jī)輸出		計(jì) 算值
序號(hào)	(A)	P1 (W)	T2 (N·m)	n (r/min)	P2 (W)	S (%)	η (%)	cosφ1

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

教學(xué)設(shè)備

產(chǎn)品分類

三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的工作特性實(shí)驗(yàn)