上海交大電機學實驗+三相異步電動機參數及工作特性PAGEPAGE4電機學實驗報告實驗三三相異步電動機參數及工作特性一、實驗目的1．掌握三相異步電動機空載、堵轉實驗及參數計算的方法；2．用實驗的方法測定三相異步電動機的工作特性。二、實驗內容1．三相異步電動機空載實驗；2．三相異步電動機堵轉實驗；3．三相異步電動機負載實驗。三、實驗接線圖下圖3-1為三相異步電動機參數及工作特性實驗的兩種接線圖，分別對應不同的實驗臺。本組所使用的7號實驗臺有磁粉制動器，所以實驗實際所用的為圖b的接線方式。6．交流電流表10A；7．功率表500V10A；8．直流電壓表400V；9．直流電流表30A；10．直流電流表4A；11．張力控制器；12．轉矩轉速顯示儀。五、實驗數據1．三相異步電動機空載實驗：表3-1三相異步電動機空載實驗數據序號U(V)I(A)P(W)cosφ0UABUBCUCAU0IAIBICI0P?P??p01414.6419.9421.7418.63.9124.1113.4963.840912-456456L0.172386.8391.5393.7390.73.3003.5312.9223.251709-306403L0.183380.4385.0387.6384.33.1723.4612.8183.150674-283391L0.194375.9380.1382.7379.63.0963.3852.7323.071637-253384L0.205369.5373.9376.7373.43.0013.3092.7163.009602-227375L0.206365.2369.2372.3368.92.9283.2102.6032,914580-212368L0.207287.0290.2292.3289.82.0792.2591.8902.076377-93284L0.288190.4191.8192.0191.41.4681.6181.3131.46620414218L0.50其中U0=(UAB+UAB+UCA)/3；I0=(IA+IB+IC)/3；p0=p?+p??為三相輸入功率。2．三相異步電動機堵轉實驗：表3-2三相異步電動機堵轉實驗數據溫度θ=16℃序號U(V)I(A)P(W)cosφkUABUBCUCAUkIAIBICIkP?P??Pk182.9584.4584.2883.897.1187.0446.9597.040550117667L0.67277.5678.7178.9078.396.4956.4036.3636.420472106578L0.68366.7168.5268.0467.765.5425.5005.3535.46534675421L0.67454.9156.6055.7255.744.5084.4894.3354.44423248280L0.67541.8842.8642.1242.293.4433.3873.2873.37213426160L0.67626.0627.7227.1226.972.1922.2142.0302.145551065L0.66其中U0=(UAB+UAB+UCA)/3；Ik=(IA+IB+IC)/3；p0=p?+p??為三相輸入功率。3．三相異步電動機負載實驗：表3-3三相異步電動機負載實驗數據序號I(A)P(W)T2(N·m)N(r/min)IAIBICI1PIPIIP116.9807.4127.0497.14725071400390721.4711365.326.0146.2685.9546.07920391068310716.3371389.635.5175.9765.4395.6441989880286915.2171401.044.2584.7134.1544.375137442718019.18661436.153.5164.0023.6963.738109021913096.13541460.763.1573.3402.8203.106636-2923440.50821492.6其中I1=(IA+IB+IC)/3；p1=p?+p??為負載時三相輸入功率。六、特性曲線、參數計算及問題分析1．根據空載實驗數據繪出空載特性曲線U0=f(I0)、p0=f(U0)、cosφ0=f(U0)。其中，空載功率因數為cosφ0=p0圖3-2三相異步電動機空載特性曲線U0=f(I0)圖3-3三相異步電動機空載特性曲線p0=f(U0)圖3-4三相異步電動機空載特性曲線cosφ0=f(U0)2．根據空載實驗數據繪出堵轉特性曲線Uk=f(Ik)、pk=f(Uk)、cosφk=f(Uk)。其中，堵轉功率因數為cosφk=pk圖3-5三相異步電動機堵轉特性曲線Uk=f(Ik)圖3-6三相異步電動機堵轉特性曲線pk=f(Uk)圖3-7三相異步電動機堵轉特性曲線cosφk=f(Uk)3．根據堵轉實驗數據計算三相異步電動機的勵磁參數Rk、Xk、Zk：利用表3-2中的數據計算溫度為16℃時的勵磁參數。由Ik=IN，讀出短路電壓Uk=83.89V，pk=667W，利用式子：Zk=URk=pXk=Z計算得：Zk=83.897.04=11.916Rk=6673·7.042Xk=11.9162-再將溫度為16℃的電阻值折算到基準工作溫度75℃時的數值，利用式子：Zk75℃Rk75℃=Rk計算得：Rk75℃Zk75℃4．根據空載實驗數據計算三相異步電動機的勵磁參數Rm、Xm、Zm：為了求勵磁參數，應分離鐵損耗pFe和機械損耗pmec。如下圖3-8所示，利用圖中的數據，可計算（其中Z0≈X0，定子漏電抗X1由堵轉實驗求得，X1≈Xk/2≈5.52Ω）：Z0=U0I0RXm=X0–X1Zm=X圖3-8由空載損耗分離鐵損耗與機械損耗首先利用實驗數據，作出擬合曲線P0=f(U02)，如圖3-9所示：圖3-9P0=f(U02)由圖中的數據可知，pmec=149.29W。當U0=UN時，可近似計算I0=3.071A；pFe=384-149.29=234.71W。所以帶入上式可計算得：Z0=379.63.071=123.6ΩRm=234.713·3.071^2=8.296Xm=123.6–5.52=118.08ΩZm=118.082+8.29625．根據負載實驗所測數據計算三相異步電動機的工作特性，并將實驗和計算數據記入表3-4中。輸出功率P2、功率因數cosφ1和效率η可由下式求得：P2=0.105nT2cosφ1=Pη=P2P1表3-4工作特性數據電動機輸入電動機輸出計算值I1(A)P1(W)T2(N·m)n(r/min)P2(W)ηcosφ17.147390721.4711365.3307878.78%0.83066.079310716.3371389.6238476.73%0.77655.644286915.2171401.0223878.02%0.77234.37518019.18661436.1138576.92%0.62543.73813096.13541460.794171.89%0.53213.1063440.50821492.68023.15%0.16836．由表3-4中數據繪出三相異步電動機的工作特性曲線I1=f(P2)、T2=f(P2)、n=f(P2)、cosφ1=f(P2)、η=f(P2)：圖3-10三相異步電動機工作特性曲線I1=f(P2)圖3-11三相異步電動機工作特性曲線T2=f(P2)圖3-12三相異步電動機工作特性曲線n=f(P2)圖3-13三相異步電動機工作特性曲線cosφ1=f(P2)圖3-14三相異步電動機工作特性曲線η=f(P2)七、思考題1．空載實驗為何不宜在過低的電壓下運行？答：異步電動機啟動的時候，啟動轉矩在只有電壓變化的情況下，與電壓的平方成正比。如果電壓過低，則啟動轉矩會很小，轉子轉速將會在比較長的一段時間內都很小，即轉差率s接近1。由異步電機的等效電路可以看出，啟動電流Ist=UZk比較大，所以長時間通過大電流，會使電機嚴重發(fā)熱2．空載實驗中電動機的端電壓逐步降低至轉速有明顯變化時，為何定子電流會回升？答：異步電機的輸出功率在只有電壓變化時，與電壓的平方成正比。電動機的端電壓降低，則電動機的輸出功率也會降低。由于機械損耗pmec變化不大，所以轉子的功率會迅速降低，轉速迅速下降，轉差率迅速增加。隨著轉差率的增加，轉子電流也會增加，定子電流也會發(fā)過來增加。3．堵轉實驗中電動機定子電流達到額定值時，為什么電動機的電磁轉矩并不大？答：堵轉實驗中，轉子轉速為0，轉差率為1，由異步電機的轉矩-轉