电机实验报告实验三

试验三．三相鼠笼异步电动机的工作特性一．试验目的1．掌握三相异步电机的空载、堵转和负载试验的措施。2．用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。3．测定三相笼型异步电动机的参数。二．预习要点1．异步电动机的工作特性指哪些特性？答：电动机两端电压，流过的电流，输入功率及输出功率，功率因数，转速，转矩等。2．异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？答：U1，定子绕组相电压，I1，定子绕组的相电流，E1，每相定子绕组的感应电动势，R1+jw1为定子每相漏阻抗；I0为气隙磁通的励磁电流，Rm+JXm为励磁阻抗，I2为转子绕组相电流折算值，E2为每相转子绕组的感应电动势折算值，R2+JX2为转子每相漏阻抗的折算值，s为转差率。3．工作特性和参数的测定措施。答：电流表测电流串入回路中，电压表测电压并在所测电压两端，功率表接入对应的点测定功率同步读取功率因数，连接测功机测量转矩和转速。三．试验项目1．测量定子绕组的冷态电阻。(选作)2．鉴定定子绕组的首未端。(选作)3．空载试验。4．短路试验。5．负载试验。四．试验设备及仪器1．NMCL系列电机教学试验台主控制屏。2．电机导轨及测功机、矩矩转速测量（MMEL-13）。3．交流功率、功率因数表（MMEL-001A4．直流电压、毫安、安培表（MMEL-06）。5．三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）。6．旋转指示灯及开关（MMEL-05B）。7．三相鼠笼式异步电动机M04。五．试验措施及环节1．测量定子绕组的冷态直流电阻(略)2．鉴定定子绕组的首未端(略)3．空载试验测量电路如图3-3所示。电机定子绕组接线如图3-4所示，电机绕组为△接法（UN=220伏），S开关扳到左边，且电机不一样测功机同轴联接，不带测功机。a．起动电压前，把交流电压调整旋钮退至零位，然后接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观测电机旋转方向。并使电机旋转方向为正。b．保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗到达稳定后再进行试验。c．调整电压由1.2倍额定电压开始逐渐减少电压，直至电流或功率明显增大为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。d．在测取空载试验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据7-9组记录于表3-3中。表3-3序号UOC（V）IOL（A）PO（W）cosUABUBCUCAUOLIAIBICIOLPIPIIP1264.4261.2261.5261.40.3300.3350.3290.19151.86-31.020.86L0.142224.6221.4222.3222.80.2680.2740.2660.15536.59-20.715.89L0.153222.1219.1219.9220.40.2670.2680.2630.15435.85-20.215.65L0.154219.7216.8216.9217.80.2620.2660.2600.15235.01-19.815.21L0.155150.0148.5148.6149.00.1730.1750.1720.10016.72-7.938.79L0.20658.658.358.958.60.0900.0860.0830.0504.10-0.573.53L0.43731.531.730.431.20.1170.1100.1090.0653.10-0.083.02L0.514．短路试验线路图同上。将测功机和三相异步电机同轴联接。a．将起子插入测功机堵转孔中，使测功机定转子堵住。将三相调压器退至零位。b．合上交流电源，调整调压器使之逐渐升压至短路电流到1.2倍额定电流，再逐渐降压至0.3倍额定电流为止。a．在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率，共取4-5组数据，填入表3-4中。做完试验后，注意取出测功机堵转孔中的起子。表3-4序号UOC（V）IOL（A）PO（W）cosKUABUBCUCAUIAIBICIKPIPIIPK174.5274.2274.0674.270.5690.5660.5600.32636.95-0.7336.22L0.52268.0067.6266.0067.210.5700.4960.4900.29929.73-0.5629.17L0.50359.5559.3457.9458.940.4280.4140.4110.24121.49-1.0620.43L0.48450.6850.3549.2850.100.3420.3320.3280.19214.5-1.3013.20L0.45542.5242.0040.7041.740.2650.2530.2520.1488.89-1.307.59L0.41633.5533.4532.4033.130.1860.1780.1760.1044.72-1.033.69L0.36729.4229.3027.8928.870.1500.1400.1390.0833.22-0.882.34L0.345．负载试验选用设备和测量接线同空载试验。试验开始前，MMEL-13中的“转速控制”和“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”旋钮逆时针究竟。a．合上交流电源，调整调压器使之逐渐升压至额定电压，并在试验中保持此额定电压不变。b．调整测功机“转矩设定”旋钮使之加载，使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流。c．从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率，转速、转矩等数据，共读取5-6组数据，记录于表3-5中。表3-5UN=220伏（△）序号IOL（A）PO（W）T2（N.m）n（r/min）P2（W）IAIBICI1PIPIIP110.6050.6150.6080.609128.651.53180.130.901323124.620.5050.5140.5050.508106.337.78144.080.711368102.030.4010.4130.4030.40682.6621.20103.860.50141174.140.3050.3180.3080.31056.450.9257.370.23145835.250.2630.2740.2650.26737.87-15.921.970.0314904.660.2620.2740.2640.26737.93-16.021.930.0314904.7六．试验汇报1.计算基准工作温度时的相电阻（略）2.作空载特性曲线：I0、P0、cos0=f(U0)由于电机采用的是三角形连接U0=（UAB+UBC+UCA）/3，I0=（IA+IB+IC）/(3*31/2)3.作短路特性曲线：IK、PK=f(UK)4.由空载、短路试验的数据求异步电机等效电路的参数。(1)由短路试验数据求短路参数短路阻抗=181.8Ω短路电阻=113.2Ω短路电抗=142.2Ω式中UK、IK、PK——由短路特性曲线上查得，对应于IK为额定电流时的相电压、相电流、三相短路功率。转子电阻的折合值=63.2Ω定、转子漏抗=71.1Ω(2)由空载试验数据求激磁回路参数空载阻抗=1449.1Ω空载电阻=210.3Ω空载电抗=1433.8Ω式中U0、I0、P0——对应于U0为额定电压时的相电压、相电流、三相空载功率。激磁电抗=1433.8-71.1Ω=1362.7Ω激磁电阻式中PFe为额定电压时的铁耗，由图3-4确定。5.作工作特性曲线P1、I1、n、η、S、cos1=f(P2)由负载试验数据计算工作特性，填入表3-6中。表3-6U1=220V（△）If=A序号电动机输入电动机输出计算值I1(A)P1(W)T2(N·m)n(r／min)P2（W）S(％)η(％)cos110.609180.130.901323124.611.869.20.44820.508144.080.711368102.08.871.30.43030.406103.860.50141174.15.9371.30.38840.31057.370.23145835.22.861.40.28050.26721.970.0314904.60.6720.90.12560.26721.930.0314904.70.6721.40.124计算公式为：式中I1——定子绕组相电流，A；U1——定子绕组相电压，V；S——转差率；η——效率。6.由损耗分析法求额定负载时的效率电动机的损耗有：铁耗PFe机械损耗Pmec定子铜耗=转子铜耗杂散损耗Pad取为额定负载时输入功率的0.5％。式中Pem——电磁功率，W；Pem=P1-Pcul-PFe铁耗和机械损耗之和为：P0′=PFe+Pmec=PO-3Ir1为了分离铁耗和机械损耗，作曲线，如图3-4。延长曲线的直线部分与纵轴相交于P点，P点的纵座标即为电动机的机械损耗Pmec，过P点作平行于横轴的直线,可得不一样电压的铁耗PFe。电机的总损耗ΣP=PFe+Pcul+Pcu2+Pad于是求得额定负载时的效率为：式中P1、S、I1由工作特性曲线上对应于P2为额定功率PN时查得。七、试验总结：通过本次试验，深入掌握了异步电动机的空载、堵转和负载的试验措施，并且用直接负载法测取了三相鼠笼异步电动机的工作特性，并且成功测定了该型电动机的参数，收获很大。相信这次试验当中学到的内容将会为此后深入应用电机打下基础。试验四三相异步电动机的起动与调速一．试验目的通过试验掌握异步电动机的起动和调速的措施。二．预习要点1．复习异步电动机有哪些起动措施和起动技术指标。答：异步电动机的起动措施有直接起动，星-三角降压起动，自耦变压器降压起动，定子回路串接电抗器或电阻降压起动，软起动，对于绕线式异步电动机，除以上几种措施外，还可以通过转子回路串电阻或串接频敏电阻器起动；起动的技术指标重要有起动电流，起动转矩,功率损耗等。2．复习异步电动机的调速措施。答:异步电动机的调速措施重要有三种，分别是变频调速，变极调速，以及变转差率调速。前两种称为变化同步转速调速，而变化转差率的调速措施又分为三种，分别是转子串电阻调速，串级调速，以及调压调速。三．试验项目1．异步电动机的直接起动。2．异步电动机星形——三角形（Y-△）换接起动。3．自耦变压器起动。四．试验设备及仪器1．NMCEL系列电机系统教学试验台主控制屏（含交流电压表）。2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MMEL-13）。3．鼠笼式异步电动机（M04）。五．试验措施1．三相笼型异步电动机直接起动试验。按图3-3，3-4接线，电机绕组为△接法。起动前，把转矩转速测量试验箱（MMEL-13）中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调究竟，“转速控制”、“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，检查电机导轨和MEL-13的连接与否良好。仪表的选择：交流电压表为数字式或指针式均可，交流电流表则为指针式。a．把三相交流电源调整旋钮逆时针调究竟，合上绿色“闭合”按钮开关。调整调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转。（电机起动后，观测MMEL-13中的转速表，如出现电机转向不符合规定，则须切断电源，调整次序，再重新起动电机。）b．断开三相交流电源，待电动机完全停止旋转后，接通三相交流电源，使电机全压起动，观测并记录电机起动瞬间电流值。答:0.458Ac．断开三相交流电源，将调压器退到零位。用起子插入测功机堵特孔中，将测功机定转子堵住。d．合上三相交流电源，调整调压器，观测电流表，使电机电流达2~3倍额定电流，读取电压值UK、电流值IK、转矩值TK，填入表中，注意试验时，通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。对应于额定电压的起动转矩TST和起动电流I比按下式计算：式中Ik：起动试验时的电流值，A；TK：起动试验时的转矩值，N.m；式中UK：起动试验时的电压值，V；UN：电机额定电压，V；测量值计算值UK（V）IK（A）TK（N.m）Tst(N.m)Ist(A)137.11.2130.551.4161.9462．星形——三角形（Y-△）起动a．按图3-3，3-4接线，起动前，把三相调压器退到零位，三刀双掷开关合向右边（Y）接法。合上电源开关，逐渐调整调压器，使输出电压升高至电机额定电压UN=220V，断开电源开关，待电机停转。b．待电机完全停转后，合上电源开关，观测并记录起动瞬间的电流，然后把S合向左边（△接法），观测并记录瞬间电流表的显示值（与直接启动措施启动电流作比较），电机进入正常运行，整个起动过程结束。答：分别是0.244A和0.158A。均不不小于直接启动的电流值。3．自耦变压器降压起动按图3-3，3-4接线，电机绕组为△接法。a．先把调压器退到零位，合上电源开关，调整调压器旋钮，使输出电压达110伏，断开电源开关，待电机停转。b．待电机完全停转后，再合上电源开关，使电机就自耦变压器，降压起动，观测并记录电流表的瞬间读数值，经一定期间后，调整调压器使输出电机达电机额定电压UN=220伏，整个起动过程结束。答：电流为0.337A，不不小于直接启动电流值。六．试验汇报1.由起动试验数据求下述三种状况下的起动电流和起动转矩：(1)外施额定电压UN。（直接法起动）由已知公式可先求得起动电流Ist=1.946A，进而求得起动转矩为Tst=1.416N.m。(2)外施电压为UN/。(Y—Δ起动)把UN’=UN/代入公式可得，Ist=1.123A，进而求得起动转矩为Tst=0.472N.m(3)外施电压为UK/KA，式中KA为起动用自耦变压器的变比。（自耦变压器起动）。把UN’=UN/2代入公式可得，Ist=0.973A，进而求得起动转矩为Tst=0.354七．思索题1.比较异步电动机不一样起动措施的优缺陷。答：起动方式\优缺陷长处缺陷直接起动不需要专门的起动设备，只用刀闸或者通过接触器直接把异步电动机接到电源上起动电流大，给电源带来不利影响星-三角降压起动设备简朴，只需要一套星-三角起动器，体积小，重量轻，价格廉价，维修以便起动电压不能调整，只合用于正常运行时钉子绕组为三角形联接的异步电动机，起动转矩小自耦变压器降压起动与星-三角相比，有几种抽头可以选择使用，比较灵活自耦变压器体积大，价格高，维修麻烦，并且不容许频繁起动定子回路串电抗器（或电阻）起动不消耗电能（电阻时消耗电能），线路简朴易于实现电抗器设备昂贵，只是用于空载或轻载起动的场所软起动处理了电动机起动瞬间电流冲击问题，处理了电压切换时瞬时大电流冲击问题，触点少，易于维护不易于实现和调整转子回路串电阻起动构造简朴，起动转矩大起动过程中需要逐层切换电阻，不易于维护，机械冲击，且电能消耗大，效率低转子回路串频敏电阻起动自动变阻，实现电机平稳起动频敏电阻价格昂贵，有点能损耗八、试验总结：通过本次试验，我对三相异步电动机的起动和调速措施有了愈加深刻的认识，同步也愈加纯熟地掌握了多种起动措施之间的差异，以及它们各自的优缺陷。电机的起动和调速一直是电机运动控制的重点和难点，相信以这次试验为基础，此后在电机的应用中会愈加得心应手。试验五．异步电机的M-S曲线测绘一．试验目的用本电机教学试验台的测功机转速闭环功能测绘多种异步电机的转矩~转差曲线，并加以比较。二．预习要点1．复习电机M-S特性曲线。2．M-S特性的测试措施。三．试验项目1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。2．绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。三．试验原理异步电机的机械特性的图5-1所示。在某一转差率Sm时，转矩有一最大值Tm，称为异步电机的最大转矩，Sm称为临界转差率。Tm是异步电动机也许产生的最大转矩。假如负载转矩Tz＞Tm，电动机将承担不了而停转。起动转矩Tst是异步电动机接至电源开始起动时的电磁转矩，此时S=1（n=0）。对于绕线式转子异步电动机，转子绕组串联附加电阻，便能变化Tst，从而可变化起动特性。异步电动机的机械特性可视为两部分构成，即当负载功率转矩Tz≤TN时，机械特性近似为直线，称为机械特性的直线部分，又可称为工作部分，因电动机不管带何种负载均能稳定运行；当S≥Sm时，机械特性为一曲线，称为机械特性的曲线部分，对恒转矩负载或恒功率负载而言，由于电动机这一特性段与此类负载转矩特性的配合，使电机不能稳定运行，而对于通风机负载，则在这一特性段上却能稳定工作。在本试验系统中，通过对电机的转速进行检测，动态调整施加于电机的转矩，产生伴随电机转速的下降，转矩随之下降的负载，使电机稳定地运行了机械特性的曲线部分。通过读取不一样转速下的转矩，可描绘出不一样电机的M-S曲线。四．试验设备1．MEL系列电机系统教学试验台主控制屏。2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MMEL-13）。3．交流表电机起动箱（MMEL-001A4．三相鼠笼式异步电动机M04。五．试验措施1．鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘按图3-3，3-4接线，定子绕组Y接法。起动电机前，将三相调压器旋钮逆时针调究竟，并将MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”选择开关扳向“转速控制”，并将“转速设定”调整旋钮顺时针调究竟。试验环节：（1）按下绿色“闭合”按钮开关，调整交流电源输出调整旋钮，使电压输出为220V，起动交流电机。观测电机的旋转方向，是之符合规定。（2）逆时针缓慢调整“转速设定”电位器通过一段时间的延时后，M04电机的负载将随之增长，其转速下降，继续调整该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右（注意：转速低于200转/分时，有也许导致电机转速不稳定。）（3）在空载转速至200转/分范围内，测取8-9组数据，其中在最大转矩附近多测几点，填入表5-1。表5-1 UN=220V Y