三相鼠笼异步电动机的工作特性实验
电机及电气技术实验台三相鼠笼异步电动机的工作特性实验能掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。
电动机及电气技术实训台三相鼠笼异步电动机的作业特性实训
一、实训目的
1、掌控把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作业特性。
3、测量三相鼠笼式异步电动机的功能数值。
二、预习要点
1、异步电动机的作业特性指哪些特性？
2、异步电动机的等效电子线路有哪些功能数值？它们的物理意义是什么？
3、作业特性和功能数值的测量方法。
三、实训内容
1、测量定子绕组的冷态电阻。
2、判定定子绕组的首末端.
3、空载实训。
4、短路实训。
5、负载实训。
四、实训方法
1、实训设备
2、屏上挂式模型块件排列顺序
DQ45、DQ44、DQ25、DQ22、DQ27、DQ31
三相鼠笼式异步电动机的集合套件编号为DQ10。
3、测量定子绕组的冷态直线DC电阻。
将电动机在室内部存储放一段时间，用温度（℃）（℃）计测量电动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线DC电阻，此阻值即为冷态直线DC电阻。
(1) 伏安法
测量线路图为图4-1。直线DC电源用主控屏上电枢电源先调到50V。开关S1、S2选用DQ31箱式挂式模型块件，R用DQ27箱式挂式模型块件上1800Ω可调电阻。测量界限的选用：测量时经过的测量电流（A）（A）应小于规格限定电流（A）（A）的20%，约为50mAmA毫安，因而直线DC电流（A）（A）表的测量界限用200mA档。三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为56Ω，因而当流过的电流（A）（A）为50mAmA毫安时二端电压（V）（V）约为2.8伏，所以直线DC电压（V）（V）表测量界限用20V档。
图4-1 三相交流ACAC绕组电阻测量
按图4-1接线。把R调至大位置，合上开关S1，调动直线DC电源及R阻值使试验电流（A）（A）不超过电动机规格限定电流（A）（A）的20%，以防因试验电流（A）（A）过大而引起绕组的温度（℃）（℃）上升，读取电流（A）（A）值，再接通开关S2读取电压（V）（V）值。读完后，先打开开关S2，再打开开关S1。
调动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 ℃
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（选做）
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平稳后，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。数值记录于表4-3中。
电桥法测量绕组直线DC电阻准确度及感知度高，并有直接读数的优点。
表4-3
图4-2 三相交流ACAC绕组首末端测量
先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的随意两相绕组串联，如图4-2所示。将控制屏左侧调压器旋钮调至零位，开启电源总开关，按下"开"按钮，接通交流ACAC电源。调动调压旋钮，可以在绕组端施以一相低电压（V）（V）U=80～100V,注意电流（A）（A）不应超过规格限定值，测出第三相绕组的电压（V）（V）， 如测得的电压（V）（V）值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-2(a)所示。反之，如测得电压（V）（V）近似为零，则两相绕组的末端与末端(或首端与首端)相联，如图4-2(b)所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。
5、空载实训
1) 按图4-3接线。电动机绕组为Δ接法(UN=220V)，直接与旋转编码器同轴联接，负载电动机DQ19不接。
2) 把交流ACAC调压器调至电压（V）（V）小位置，接通电源，逐渐升高电压（V）（V），使电动机起动旋转，查看电动机旋转方向。
3) 保持电动机在规格限定电压（V）（V）下空载运行数分钟，使机械损耗达到平稳后再实行试验。
图4-3 三相鼠笼式异步电动机试验接线图
4) 调动电压（V）（V）由1.2倍规格限定电压（V）（V）开始逐渐降低电压（V）（V），直至电流（A）（A）或功率（W）（W）显著增大为止。在这界限内读取空载电压（V）（V）、空载电流（A）（A）、空载功率（W）（W）。
5) 在测取空载实训数值时，在规格限定电压（V）（V）附近多测几点，共取数值7～8组记录于表4-4中。
表4-4
6、短路实训
1) 测量接线图同图4-3，用限限制动作作工量具把三相电动机堵住。
2) 调压器退至零，合上交流ACAC电源， 调动调压器使之逐渐升压至短路电流（A）（A）到1.2倍规格限定电流（A）（A），再逐渐降压至0.3倍规格限定电流（A）（A）为止。
3) 在这界限内读取短路电压（V）（V）、短路电流（A）（A）、短路功率（W）（W）。
表 4-5
4) 共取数值5～6组记录于表4-5中。
7、负载实训
1) 测量接线图同图4-3。同轴联接负载电动机。图中Rf用DQ27上1800Ω阻值，RL用DQ27上1800Ω阻值加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
2) 合上交流ACAC电源，调动调压器使之逐渐升压至规格限定电压（V）（V）并保持不变。
3) 合上校正直线DC测功机的励磁电源，调动励磁电流（A）（A）至校正值(100mA)并保持不变。
4) 调动负载电阻RL（注：先调动1800Ω电阻，调至零值后用实训连接线短接再调动450Ω电阻），使异步电动机的定子电流（A）（A）逐渐上升，直至电流（A）（A）上升到1.25倍规格限定电流（A）（A）。
5) 从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这界限内读取异步电动机的定子电流（A）（A）、写入功率（W）（W）、转动速度、直线DC电动机的负载电流（A）（A）IF等数值。
6) 共取数值8～9组记录于表4-6中。
表4-6 U1φ=U1N=220V（Δ） If= mA
五、实训报告
1、计算基准作业温度（℃）（℃）时的相电阻
由实训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。按下式换算到基准作业温度（℃）（℃）时的定子绕组相电阻：
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 ——基准作业温度（℃）（℃） ，对于E级绝缘为75℃；
θc ——实际冷态时定子绕组的温度（℃）（℃），℃；
2、作空载特性弯弯曲线：I0L、P0、cosφ0=f(U0L)
3、作短路特性弯弯曲线：IKL、PK=f(UKL)
4、由空载、短路实训数值求异步电动机的等效电子线路功能数值。
(1) 由短路实训数值求短路功能数值
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（V）（V），相电流（A）（A），三相短路功率（W）（W）（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) 由空载试验数值求激磁线路功能数值
5、作作业特性弯弯曲线P1、I1、η、S、cosφ1=f(P2)。
由负载试验数值计算作业特性，填入表4-7中。
表4-7 U1=220V(Δ) If = mA
延长弯弯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，可得不一样电压（V）（V）的铁耗PFe。
电动机的总损耗
于是求得规格限定负载时的效率为：中P1、S、I1由作业特性弯弯曲线上对应于P2为规格限定功率（W）（W）PN时查得。
六、思考题
1、由空载、短路实训数值求取异步电动机的等效电子线路功能数值时，有哪些因素会引起误差？ 从短路实训数值我们可以得出哪些结论？
2、由直接负载法测得的电动机效率和用损耗解析法求得的电动机效率各有哪些因素会引起误差？
一、实训目的
1、掌控把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作业特性。
3、测量三相鼠笼式异步电动机的功能数值。
二、预习要点
1、异步电动机的作业特性指哪些特性？
2、异步电动机的等效电子线路有哪些功能数值？它们的物理意义是什么？
3、作业特性和功能数值的测量方法。
三、实训内容
1、测量定子绕组的冷态电阻。
2、判定定子绕组的首末端.
3、空载实训。
4、短路实训。
5、负载实训。
四、实训方法
1、实训设备
| 序 号 | 型 号 | 名 称 | 数 量 |
| 1 | DQ03-1 | 导轨、旋转编码器及数字显露转动速度表 | 1件 |
| 2 | DQ19 | 校正直线DC测功机 | 1件 |
| 3 | DQ10 | 三相鼠笼异步电动机 | 1件 |
| 4 | DQ45 | 交流ACAC电压（V）（V）表 | 1件 |
| 5 | DQ44 | 交流ACAC电流（A）（A）表 | 1件 |
| 6 | DQ25 | 单三相智能功率（W）（W）、功率（W）（W）因数表 | 1件 |
| 7 | DQ22 | 直线DC电压（V）（V）、mAmA毫安、安培表 | 1件 |
| 8 | DQ27 | 三相可调电阻器 | 1件 |
| 9 | DQ31 | 波动线测量试验及开关板 | 1件 |
DQ45、DQ44、DQ25、DQ22、DQ27、DQ31
三相鼠笼式异步电动机的集合套件编号为DQ10。
3、测量定子绕组的冷态直线DC电阻。
将电动机在室内部存储放一段时间，用温度（℃）（℃）计测量电动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线DC电阻，此阻值即为冷态直线DC电阻。
(1) 伏安法
测量线路图为图4-1。直线DC电源用主控屏上电枢电源先调到50V。开关S1、S2选用DQ31箱式挂式模型块件，R用DQ27箱式挂式模型块件上1800Ω可调电阻。测量界限的选用：测量时经过的测量电流（A）（A）应小于规格限定电流（A）（A）的20%，约为50mAmA毫安，因而直线DC电流（A）（A）表的测量界限用200mA档。三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组的电阻约为56Ω，因而当流过的电流（A）（A）为50mAmA毫安时二端电压（V）（V）约为2.8伏，所以直线DC电压（V）（V）表测量界限用20V档。
图4-1 三相交流ACAC绕组电阻测量
按图4-1接线。把R调至大位置，合上开关S1，调动直线DC电源及R阻值使试验电流（A）（A）不超过电动机规格限定电流（A）（A）的20%，以防因试验电流（A）（A）过大而引起绕组的温度（℃）（℃）上升，读取电流（A）（A）值，再接通开关S2读取电压（V）（V）值。读完后，先打开开关S2，再打开开关S1。
调动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 Ⅲ | |||||||
| I（mA） | |||||||||
| U（V） | |||||||||
| R（Ω） | |||||||||
<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（选做）
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平稳后，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。数值记录于表4-3中。
电桥法测量绕组直线DC电阻准确度及感知度高，并有直接读数的优点。
表4-3
| 绕 组 Ⅰ | 绕 组 Ⅱ | 绕 组 Ⅲ | |
| R（Ω） |
- 判定定子绕组的首末端
图4-2 三相交流ACAC绕组首末端测量
先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的随意两相绕组串联，如图4-2所示。将控制屏左侧调压器旋钮调至零位，开启电源总开关，按下"开"按钮，接通交流ACAC电源。调动调压旋钮，可以在绕组端施以一相低电压（V）（V）U=80～100V,注意电流（A）（A）不应超过规格限定值，测出第三相绕组的电压（V）（V）， 如测得的电压（V）（V）值有一定读数，表示两相绕组的末端与首端相联，如图4-2(a)所示。反之，如测得电压（V）（V）近似为零，则两相绕组的末端与末端(或首端与首端)相联，如图4-2(b)所示。用同样方法测出第三相绕组的首末端。
5、空载实训
1) 按图4-3接线。电动机绕组为Δ接法(UN=220V)，直接与旋转编码器同轴联接，负载电动机DQ19不接。
2) 把交流ACAC调压器调至电压（V）（V）小位置，接通电源，逐渐升高电压（V）（V），使电动机起动旋转，查看电动机旋转方向。
3) 保持电动机在规格限定电压（V）（V）下空载运行数分钟，使机械损耗达到平稳后再实行试验。
图4-3 三相鼠笼式异步电动机试验接线图
4) 调动电压（V）（V）由1.2倍规格限定电压（V）（V）开始逐渐降低电压（V）（V），直至电流（A）（A）或功率（W）（W）显著增大为止。在这界限内读取空载电压（V）（V）、空载电流（A）（A）、空载功率（W）（W）。
5) 在测取空载实训数值时，在规格限定电压（V）（V）附近多测几点，共取数值7～8组记录于表4-4中。
表4-4
|
序 号 |
U0L（V） | I0L（A） | P0（W） | cosφ0 | ||||||||
| UAB | UBC | UCA | U0L | IA | IB | IC | I0L | PⅠ | P | P0 | ||
1) 测量接线图同图4-3，用限限制动作作工量具把三相电动机堵住。
2) 调压器退至零，合上交流ACAC电源， 调动调压器使之逐渐升压至短路电流（A）（A）到1.2倍规格限定电流（A）（A），再逐渐降压至0.3倍规格限定电流（A）（A）为止。
3) 在这界限内读取短路电压（V）（V）、短路电流（A）（A）、短路功率（W）（W）。
表 4-5
|
序 号 |
UKL（V） | IKL（A） | PK（W） | Cosφk | ||||||||
| UAB | UBC | UCA | UKL | IA | IB | IC | IKL | PⅠ | PⅡ | PK | ||
7、负载实训
1) 测量接线图同图4-3。同轴联接负载电动机。图中Rf用DQ27上1800Ω阻值，RL用DQ27上1800Ω阻值加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
2) 合上交流ACAC电源，调动调压器使之逐渐升压至规格限定电压（V）（V）并保持不变。
3) 合上校正直线DC测功机的励磁电源，调动励磁电流（A）（A）至校正值(100mA)并保持不变。
4) 调动负载电阻RL（注：先调动1800Ω电阻，调至零值后用实训连接线短接再调动450Ω电阻），使异步电动机的定子电流（A）（A）逐渐上升，直至电流（A）（A）上升到1.25倍规格限定电流（A）（A）。
5) 从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这界限内读取异步电动机的定子电流（A）（A）、写入功率（W）（W）、转动速度、直线DC电动机的负载电流（A）（A）IF等数值。
6) 共取数值8～9组记录于表4-6中。
表4-6 U1φ=U1N=220V（Δ） If= mA
|
序 号 |
I1L（A） | P1（W） |
IF (A) |
T2 (N·m) |
n (r/min) |
|||||
| IA | IB | IC | I1L | PⅠ | PⅡ | P1 | ||||
1、计算基准作业温度（℃）（℃）时的相电阻
由实训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。按下式换算到基准作业温度（℃）（℃）时的定子绕组相电阻：
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 ——基准作业温度（℃）（℃） ，对于E级绝缘为75℃；
θc ——实际冷态时定子绕组的温度（℃）（℃），℃；
2、作空载特性弯弯曲线：I0L、P0、cosφ0=f(U0L)
3、作短路特性弯弯曲线：IKL、PK=f(UKL)
4、由空载、短路实训数值求异步电动机的等效电子线路功能数值。
(1) 由短路实训数值求短路功能数值
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（V）（V），相电流（A）（A），三相短路功率（W）（W）（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) 由空载试验数值求激磁线路功能数值
5、作作业特性弯弯曲线P1、I1、η、S、cosφ1=f(P2)。
由负载试验数值计算作业特性，填入表4-7中。
表4-7 U1=220V(Δ) If = mA
|
序 号 |
电动机写入 | 电动机输出 | 计 算 值 | |||||
|
(A) |
P1 (W) |
T2 (N·m) |
n (r/min) |
P2 (W) |
S (%) |
η (%) |
cosφ1 | |
延长弯弯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，可得不一样电压（V）（V）的铁耗PFe。
电动机的总损耗
于是求得规格限定负载时的效率为：中P1、S、I1由作业特性弯弯曲线上对应于P2为规格限定功率（W）（W）PN时查得。
六、思考题
1、由空载、短路实训数值求取异步电动机的等效电子线路功能数值时，有哪些因素会引起误差？ 从短路实训数值我们可以得出哪些结论？
2、由直接负载法测得的电动机效率和用损耗解析法求得的电动机效率各有哪些因素会引起误差？
