三相异步电动机的工作特性及其测试方法
三相异步电动机实验报告
三相异步电动机实验报告一、引言二、实验装置本实验所用的三相异步电动机实验装置主要包括电源、电动机、测量电器等。
实验时需要注意安全操作，保持电路清晰、准确，确保实验顺利进行。
三、实验内容1.实验前准备首先进行电动机的检查、清洁与试验电源的检查工作，确保电动机和电源在正常工作状态下。
同时调整电动机的运行方向，使其符合实验要求。
2.测量三相电动机的基本数据测量电动机的额定电压、额定频率、额定功率等基本参数，并用万用表测量电动机的定子电阻和励磁电阻，并记录在实验报告中。
3.实测电动机的空载特性及定子电阻特性将电动机连接到电源，采用电流表和电压表分别测量电动机的电流和电压，在不带负载情况下记录实测值，测量时间一分钟，并记录在实验报告中。
4.实测电动机的负载特性将负载装置接在电动机轴上，调节负载装置的负载大小，测量电流和电压，并记录在实验报告中。
同时，根据实测数据进行计算，得到转动机械的功率和效率。
5.实测电动机的启动特性通过改变电源电压的大小，在不同电压条件下实测电动机的启动电流和启动时间，并进行记录和分析。
6.实测电动机的额定工作特性将负载装置调整到额定负载状态，测量电动机的电流和电压，并记录实测值。
通过计算，得到电动机的功率和效率。
7.实测电动机在不同负载下的效率特性在不同负载状态下，测量电动机的电流和电压，并进行计算，得到电动机在不同负载下的效率，并进行分析。
四、实验结果根据以上实验内容进行测量和计算，得到电动机的各种参数，并绘制出相应的曲线图表。
五、实验分析与讨论通过对实验结果的分析与讨论，得出电动机的运行特性、效率特性等，掌握电动机的工作原理与特性。
六、实验结论通过本次实验，我们对三相异步电动机的工作原理、性能特点有了较为深入的了解。
实验结果表明，电动机的运行特性与负载情况、电源电压等因素密切相关，对电动机的选型与使用具有重要意义。
七、实验心得通过本次实验，我收获了对三相异步电动机运行特性的了解，感受到了实际应用与理论知识的结合。
电机与电气控制技术三相异步电动机的空载负载运行及工作特性
5）由损耗分析法求额定负载时的效率
任务小结
1.总结本次课程的重难点和学生实际掌握的情况
2.鼓励学生自主解决问题的意识，养成主动思考独立思考，培养理论联系实际的学习方法。学会电动机的拆装下线。
考核评价
考核方法与工具
采用过程考核和绩效考核两种方法。
教法学法设计
课程的学习方法，理论联系实际，在实训中加深对理论的理解，提升学生课堂参与度，在实践中促进学生主动思考。因此，本课程教学本着以学生为中心，少讲多练多问的原则，以问题为导向，以促使学生自主学习为目的，布置任务。包括学习引入、指导看书、回答问题、分析问题、动手实操5个部分。
学习引入：三相异步电动机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，将能量从定子传递到转子。
能力目标：
1.三相异步电动机的空载、短路（堵转）及负载试验的方法
素质目标：促使学生养成自主的学习习惯；学会电动机实验方法和数据分析的方法
主要教学内容
1.三相异步电动机的空载运行
2.三相异步电动机的负载运行及等效电路
3.三相异步电动机的功率、转矩平衡方程式及工作特性
4.实训：三相异步电动机的空载、短路（堵转）及负载试验
讲解并指导学生看书：三相异步电动机的空载、负载运行的磁通分布及等效电路，总结笔记；教师指导学习方法和答疑；
实操：三相异步电动机的空载、短路（堵转）及负载试验，参数分析
教学实施
1.提出问题，相异步电动机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，将能量从定子传递到转子。磁场是怎么分布的？
重点与难点
重点：
1.三相异步电动负载运行及等效电路
三相异步电动机的工作特性(精)
概念：指在额定电压和额定频率下，电动机的转
速 n 、输出转矩 M 2、定子电流 I1 、功率因数 cos2 及效率 等物理量随输出功率 P2 变化的关系曲线。
图6-11 异步电动机的工作特性曲线
一、转速特性 n f (P 2)
P2 0 时, M M 0 , n n1 。
P2
M2
n
E2
I2
I 0 I1 I 2
I1
四、功39; r1 s r2' 2 )2 (r1 ) ( x1 x20 s
cos1
曲线基本是上升
P2 0
I1 I 0 ，基本是无功性质的, cos1 0.2 。
P2
M2
可变损耗 不变损耗
曲线是先上升后下降的曲线
P2 0
0 。
当可变损耗 不变变损耗，即 约(0.75~ 1.1)P N时
P2
max
P2
可变变损
PN
(0.75~ 1.1)P N
结论：异步电动机的功率因数和效率都是在额定
负载附近达到最大值。因此，选用电动机时，应使电
动机容量与负载容量相匹配。 ▲电动机容量选择过大，电机长期处于轻载运行，
投资费用高，且功率因数和效率都低，运行不经济。
▲若电动机容量选择过小，将使电动机过载而造成
发热，影响其寿命，甚至损坏。
P2
M2
n
曲线是一条微微向下倾斜的曲线
二、转矩特性 M 2 f ( P2 )
P2 P2 M2 2n 60
曲线在正常范围运行时是一条 稍微上翘的 直线 P2 0 时, M 2 0
P2
三相异步电动机的工作特性及测取方法
三相异步电动机的⼯作特性及测取⽅法三相异步电动机的⼯作特性及测取⽅法*转速特性*定⼦电流特性*功率因数特性*电磁转矩特性*效率特性异步电动机的⼯作特性在额定电压和额定频率运⾏的情况下，* 电动机的转速n、* 定⼦电流I1、* 功率因数cosΦ1、* 电磁转矩Tem、* 效率η等与输出功率P2 的关系即U1 = UN，f = fn 时的⼀.⼯作特性的分析(⼀) 转速特性输出功率变化时转速变化的曲线n = f (P2)转差率s、转⼦铜耗Pcu2 和电磁功率Pem 的关系式负载增⼤时，必使转速略有下降，转⼦电势E2s 增⼤，所以转⼦电流I2增⼤，以产⽣更⼤⼀点的电磁转矩和负载转矩平衡因此随着输出功率P2的增⼤，转差率s 也增⼤，则转速稍有下降，所以异步电动机的转速特性为⼀条稍向下倾斜的曲线(⼆)定⼦电流特性定⼦电流的变化曲线I1= f (P2)定⼦电流⼏乎随P2按正⽐例增加(三)功率因数特性定⼦功率因数的变化曲线cosΦ1 = f(P2)(1)空载时定⼦电流I1主要⽤于⽆功励磁，所以功率因数很低，约为0.1~ 0.2(2)负载增加时转⼦电流的有功分量增加，使功率因数提⾼，(3)接近额定负载时功率因数达到最⼤(4)负载超过额定值时s 值就会变得较⼤，使转⼦电流中得⽆功分量增加，因⽽使电动机定⼦功率因数⼜重新下降了(四)电磁转矩特性电磁转矩特性Tem = f (P2) 接近于⼀条斜率为1/Ω的直线(五)效率特性异步电动机的效率为当可变损耗等于不变损耗时，异步电动机的效率达到最⼤值中⼩型异步电机的最⼤效率出现在⼤约为3/4的额定负载时异步电动机的⼯作特性可⽤直接负载法求取，也可利⽤等效电路进⾏计算*空载试验*励磁参数与铁耗及机械损耗的确定通过空载试验可以测定异步电动机的励磁参数，异步电动机的励磁参数决定于电机主磁路的饱和程度，所以是⼀种⾮线性参数；通过短路试验可以测定异步电动机的短路参数异步电动机的短路参数基本上与电机的饱和程度⽆关，是⼀种线性参数⼀.空载试验与励磁参数的确定(⼀) 空载试验1.异步电动机空载运⾏指在额定电压和额定频率下，轴上不带任何负载的运⾏状态2.空载试验电路图5.7.1异步电动机空载试验电路3.空载试验的过程定⼦绕组上施加频率为额定值的对称三相电压，从(1.10 ~ 1.30) 倍额定电压值开始调节电源电压，逐渐降低到可能使转速发⽣明显变化的最低电压值为⽌每次记录端电压、空载电流、空载功率和转速，根据记录数据，绘制电动机的空载特性曲线图5.7.2空载特性曲线(⼆) 励磁参数与铁耗及机械损耗的确定从空载特性可确定计算⼯作特性所需等值电路中的励磁参数、铁耗和机械损耗1.机械损耗和铁耗的分离空载试验时输⼊电动机的损耗有：定⼦铜耗、铁耗和机械损耗其中定⼦铜耗和铁耗与电压⼤⼩有关，⽽机械损耗仅与转速有关上式改写为由于可认为铁耗与磁密平⽅成正⽐，因⽽铁耗与端电压平⽅成正⽐，绘制曲线p Fe + p mec = f (U1)2图5.7.3 机械损耗与铁耗的分离作曲线延长线相交于直轴于0ˊ点，过0ˊ作⼀⽔平虚线将曲线的纵坐标分为两部分，由于空载状态下电动机的转速n 接近n0 ，可以认为机械损耗是恒值所以虚线下部纵坐标表⽰与电压⼤⼩⽆关的机械损耗，虚线上部纵坐标表⽰对应于某个电压U1 的铁耗2.励磁参数的确定(1)空载试验时的等效电路图5.7.4 空载试验等效电路(2)励磁参数计算公式⼆. 短路试验与短路参数的确定(⼀) 短路试验对异步电动机⽽⾔，短路是指T 形等效电路中的附加电阻(1-s)r2'/s = 0 的状态，即电动机在外施电压下处于静⽌的状态1.短路试验电路图5.7.5 异步电动机短路试验电路2.短路试验的过程短路试验在电动机堵转降低电源电压情况下进⾏，⼀般从U1 = 0.4 UN 开始，然后逐步降低电压，测量5~7个点，每次记录端电压、定⼦短路电流和短路功率，并测量定⼦绕组的电阻。
(整理)电机实验——三相鼠笼异步电动机的工作特性
三相鼠笼异步电动机的工作特性一、实验目的1、掌握用日光灯法测转差率的方法。
2、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。
3、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。
4、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。
二、预习要点1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯的什么特性？2、异步电动机的工作特性指哪些特性？3、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？4、工作特性和参数的测定方法。
三、实验项目1、测定电机的转差率。
2、测量定子绕组的冷态电阻。
3、判定定子绕组的首末端.4、空载实验。
5、短路实验。
6、负载实验。
四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序DQ43、DQ42、DQ25-3、DQ22、DQ27、DQ31 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DQ11。
3、用日光灯法测定转差率日光灯是一种闪光灯，当接到50H z 电源上时，灯光每秒闪亮100次，人的视觉暂留时间约为十分之一秒左右，故用肉眼观察时日光灯是一直发亮的,我们就利用日光灯这一特性来测量电机的转差率。
（1）异步电机选用编号为DQ11的三相鼠笼异步电动机（U N =220V ，Δ接法）极数2P=4。
直接与测速发电机同轴联接，在DQ11和测速发电机联轴器上用黑胶布包一圈，再用四张白纸条（宽度约为3毫米），均匀地贴在黑胶布上。
（2）由于电机的同步转速为 ，而日光灯闪亮为100次/秒，即日光灯闪亮一次，电机转动四分之一圈。
由于电机轴上均匀贴有四张白纸条，故电机以同步转速转动时，肉眼观察图案是静止不动的（这个可以用直流电动机DQ09、DQ19和三相同步电机DQ14来验证）。
（3）开启电源，打开控制屏上日光灯开关，调节调压器升高电动机电压，观察电动机转向，如转向不对应停机调整相序。
转向正确后，升压至220V ，使电机起动运转，记录此时电机转速。
（4）因三相异步电机转速总是低于同步转速，故灯光每闪亮一次图案逆电机旋转方向落后一个角度，用肉眼观察图案逆电机旋转方向缓慢移动。
三相异步电动机工作特性和参数测定.
电机学实验报告——三相异步电动机工作特性和参数测定姓名：张春学号：2100401332实验八三相异步电动机工作特性和参数测定实验一、实验目的1．掌握三相异步电动机直接负载和空载、堵转实验方法。
2．用空载、堵转实验数据，求出异步电动机每相等效电路中各个参数。
二、实验内容1．用测功机作负载，测出三相异步电动机的工作特性。
2．空载实验，测出空载特性曲线3．堵转实验，测出堵转特性曲线4．从空载实验和堵转实验中求出和等参数。
三、实验说明和操作步骤每次实验，应从所求测量值的上限开始读数，然后逐渐减小测量值，这样求得的整条曲线，其温度比较均匀，减小因温度不同带来的误差。
1．直接负载法求取异步电动机的工作特性负载实验在定子上施加额定电压和额定频率的情况下进行的，接线如图8-8所示，（a）为涡流测功器线路，（b）为电动测功机线路。
操作步骤:（1）记录被试电机额定电压、额定电流值。
（2）调压器输出电压调至零，并合上开关调至额定值。
（3）将测功机励磁回路单相调压器输出调至0位置（逆时针到底）。
（4）保持电动机外加电压不变，调节单相调压器改变测功机的励磁电流，调节电动机的负载。
在范围内均匀测取点，每次记录三相电流、三相功率和转速、转矩。
数据填入表8-1内。
图 8-8 三相异步电动机负载实验接线图表8-1 负载实验数据伏序号记录数据计算数据1 5.96 5.97 5.95 2261 947.51.61435.963208.52349.573.230.8180.0462 5.12 5.33 5.56 2096 830.61.414435.332926.62074.770.890.8330.0383 4.98 4.73 5.04 1883 660.71.314464.912543.71930.673.90.7860.0364 4.23 4.04 4.31 1574 403.61 14584.191977.61497.475．890.7160.0285 3.43 3.24 3.58 1186 50.970.614753.411237.908.8 73.470.7230.0166 3.15 3.01 3.33 1004 -124 0.414843.16880 609.6369.280.4230.0117 2.97 2.89 2.17 834.-303 0.214932.67531 306.6757.750.3010.005表中的单位为公斤·米；为三相电流平均值(安；；；；；。
上海交大电机学实验+三相异步电动机参数及工作特性
电机学实验报告实验三三相异步电动机参数与工作特性一、实验目的1．掌握三相异步电动机空载、堵转实验与参数计算的方法；2．用实验的方法测定三相异步电动机的工作特性。
二、实验容1．三相异步电动机空载实验；2．三相异步电动机堵转实验；3．三相异步电动机负载实验。
三、实验接线图下列图3-1为三相异步电动机参数与工作特性实验的两种接线图，分别对应不同的实验台。
本组所使用的7号实验台有磁粉制动器，所以实验实际所用的为图b的接线方式。
图3-1三相异步电动机接线图四、实验设备1．T三相感应调压器额定容量10kV A，额定输入电压380V，额定输出电压0~430V，额定输出电流13.4A；2．M绕线转子三相异步电动机P N=3kW(R1=2Ω)U N=380V I N=7.1A n N=1390r/min；3．G直流发电机3kW (或ZJ转矩传感器50N∙m，CZ磁粉制动器50N∙m)；4．R L单相变阻器8.8/108Ω 2/25A；5．交流电压表500V；6．交流电流表10A；7．功率表500V 10A；8．直流电压表400V；9．直流电流表30A；10．直流电流表4A；11．力控制器；12．转矩转速显示仪。
五、实验数据1．三相异步电动机空载实验：0AB AB CA0A B C0ІІІ为三相输入功率2．三相异步电动机堵转实验：0AB AB CA k A B C0ІІІ为三相输入功率3．三相异步电动机负载实验：表3-3三相异步电动机负载实验数据1 6.980 7.412 7.049 7.147 2507 1400 3907 21.471 1365.32 6.014 6.268 5.954 6.079 2039 1068 3107 16.337 1389.63 5.517 5.976 5.439 5.644 1989 880 2869 15.217 1401.04 4.258 4.713 4.154 4.375 1374 427 1801 9.1866 1436.15 3.516 4.002 3.696 3.738 1090 219 1309 6.1354 1460.76 3.157 3.340 2.820 3.106 636 -292 344 0.5082 1492.6 其中I1 =(I A+I B+I C)/3；p1=pІ+pІІ为负载时三相输入功率。
三相异步电动机的功率、转矩和运行特性
2021/5/9
15
2.转矩平衡方程
功率平衡方程式
P 2P mpmpsP2
Pm
pmps
转矩平衡方程式 T2 T T0
2 n —转子机械角速度
60
T P m —电磁转矩
T2
P2
—输出转矩
2021/5/9
T0
Hale Waihona Puke pm ps —与负载无关的空载转矩
16
2.转矩平衡方程
电磁转矩
T P m P e m ( 1 s )P e m( 1 s )P e m P e m 2n 6 0 2n 16 0 1
转子铜耗 pCu2 3I22r2
附加电阻上的损耗 Pm 3I22(1ssr2)
注意：附加电阻上的损耗即为电机输出的总
机械功率。
2021/5/9
6
1.功率平衡方程
总机械功率 电磁功率Pem扣除转子铜耗pcu2后，即为消耗在
附加电阻 上的功率（总机械功率）：
P mP empCu23I2 2(1 ssr2)
电源输入的电功率
P13U1I1cos1
定子绕组铜耗
pCu1 3I12r1
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1.功率平衡方程
铁心损耗
pFepF1e3I02rm
为什么电机铁耗只考虑定子侧铁耗，而 不考虑转子铁耗？
铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗，电动机
正常运行时转子电势频率很低，2-3周/秒，
所以铁耗主要集中在定子中，转子铁耗可忽
同步角速度
126 0 n12 6 060 pf12pf1 p 1
电磁转矩既可通过机械功率求出，也可通过 电磁功率求出。
机械功率求电磁转矩---机械角速度
三相异步电动机的机械特性
空载时损耗占比例大，效率低；随P2增 加，增加，当负载过大，铜损耗增加快，使 效率下降，如图所示。
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
效率曲线和功率因数曲线都是在额定负载附近 达到最高，因此合理选用电动机容量时，对电动 机的寿命、功率因数和效率都有很实际的意义。 5、功率因数特性cos1=f(P2)
§4－5 三相异步电动机的机械特性
本节要点： 一、三相异步电动机的工作特性 二、机械特性：n = f ( T ) ㈠固有机械特性曲线分析 ㈡人为机械特性 三、运行性能 1、运行状态 2、启动转矩倍数
3、过载能力 4、异步电动机机械特性的结论
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
原因：是静止的转子导体与定子旋转磁 场之间的相对切割速度很大（n1）。将 产生很大的I2，使定子电流也增大。但 由于转子绕组的功率因数cosφ2很小， 由于Tst=CTφI2cosφ2，故启动转矩并不 很大。
只有当Tst达到一定值时，电动机才 能启动。
Tst>TL ，将 S = 1代入T公式，即 可得Tst 的表达式。
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
⑵额定运行点（TN、nN） TN = 9.55 PN/nN
⑶临界工作点（Tm、nm） 当S = Sm 时，电磁转矩达到最大
值。
Sm ∈( 0.04，0.14 ) ⑷同步点（0、n1）
n = n1
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
2023年8月26日 星期六
§4－5 三相异步电动机的机械特性
2、转矩特性T=f(P2) 空载时P2=0，电磁转矩T等于空载转矩 T0。随着P2的增加，已知T2=9.55P2/n， 如n基本不变，则T2为过原点的直线。 考虑到P2增加时，n稍有降低，故 T2=f(P2)随着P2增加略向上偏离直线。 在T=T0+T2式中。T0很小，且为常数。所 以T=f(P2)将比平行上移T0数值，如图所 示。
三相异步电动机的工作特性和参数测定
三相异步电动机的工作特性和参数测定原理简述一、基本方程式和等效电路异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。
当转子的转速与定子旋转磁场的转速相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就不能产生转矩。
因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。
由于异步而产生的转矩称为异步转矩。
当时，为电动机运行；时为发电机运行；当即转子逆着磁场方向旋转时，它是制动运行。
异步电机绝大多数都是作为电动机运行。
其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。
由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方程式为：式中转差率是异步电机的重要运行参数，为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。
当异步电动机空载时，，。
附加电阻。
图8-2中转子回路相当开路；当异步电动机堵转时，，，附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。
因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。
二、空载实验由空载实验可以求得励磁参数，以及铁耗和机械损耗。
实验是在转子轴上不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。
用调压器改变试验电压大小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、空载电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，如图8-3所示。
图 8-3 空载特性 图 8-4 铁耗和机械耗分离空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。
所以从空载功率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和，即式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
机械损耗仅与转速有关而与端电压无关，因此在转速变化不大时，可以认为是常数。
铁耗在低电压时可近似认为与磁通密度的平方成正比。
三相异步电动机的工作特性
三相异步电动机的工作特性三相异步电动机是一种常见的电机类型，广泛应用于工业、农业、交通运输等领域。
其工作特性主要包括以下几个方面：1.转速特性三相异步电动机的转速与电源频率、电机极数、转差率等因素有关。
在额定负载范围内，电机转速与电源频率成正比，极数越多转速越低。
此外，转差率的变化也会影响电机的转速。
一般来说，电机的转差率在0.01-0.05之间。
2.转矩特性三相异步电动机的转矩与电源电压、电流、磁通量等因素有关。
在额定电压和电流下，电机的转矩与磁通量成正比。
随着负载的增加，电流也会增加，进而导致转矩增大。
但是，当负载超过额定负载时，电机会过载，电流和转矩会超出额定范围，导致电机受损。
3.功率因数特性三相异步电动机的功率因数与负载性质、电源电压、电流等因素有关。
在空载时，电机的功率因数较低；随着负载的增加，功率因数也会逐渐提高。
当负载达到某一值时，电机的功率因数达到最大值；当负载继续增加时，功率因数会逐渐降低。
4.效率特性三相异步电动机的效率与负载性质、电源电压、电流等因素有关。
在空载时，电机的效率较低；随着负载的增加，效率也会逐渐提高。
当负载达到某一值时，电机的效率达到最大值；当负载继续增加时，效率会逐渐降低。
5.温升特性三相异步电动机的温升与负载性质、环境温度、散热条件等因素有关。
在额定负载范围内，电机的温升与工作时间成正比；超过额定负载时，电机的温升会急剧上升，导致电机受损。
因此，使用时要注意控制负载和工作时间，保证电机在安全范围内运行。
6.启动特性三相异步电动机的启动方式有多种，如直接启动、降压启动等。
直接启动时，启动电流较大，会对电网造成一定冲击；降压启动时，启动电流较小，可以减少对电网的冲击。
但是，降压启动时需要使用启动设备或其他辅助设备，增加了使用成本和维护工作量。
7.调速特性三相异步电动机的调速可以通过改变电源频率、电压等方法来实现。
但是，这些方法都存在一定的局限性，如变频调速虽然可以方便地实现调速，但成本较高且对电网有一定的影响。
三相异步电动机的转矩等工作特性
三相异步电动机相关理论1、对于某台确定的三相异步电机来说，转差率不是恒定值。
分析如下：S=(n1-n)/n1 式中：n1为同步转速, n 为电机转速。
影响电动机转差率的因素较多，一般来说，当电动机的实际负载率越高时转差率越大。
举个极端的例子：当电机负载过大，导致n=0时候，此时S=1；而其他情况下，0<S<1。
2、三相异步电动机速度公式：n=60f(1−s)/p（1-1）其中：f为供电电源频率，s为转差率，p电机磁极对数。
3、电机转矩公式：T=9550P/n（1-2）其中：P为电机功率，n为转速；在机械设计的时候，可根据此公式进行确定电机的功率。
4、在目前我们所使用的变频控制方式下，电流是影响电机转矩变化的直接因素。
推导过程如下：P=3UI cos∅（1-3）电机转速n=60f(1−s)/p代入转矩公式中得到：T=9550∗3UIp cos∅（1-4）60f(1−S)而：我们使用的变频调速方式中电压U与频率f的比值为常数，假定为常数I（1-5）k，公式变为T=9550∗3kp cos∅60（1−S）在公式（1-5），k为常数、对同一电机来说，p与cos∅均为固定值，在负载恒定的条件下，转差率S固定，只有电流I是个变化值，即：电机输出转矩只与电流有关系。
5、同一个电机在三角形接法、星形接法下，在同样的供电电源下，输出转矩是不同的，转差率是不同的，转速也是不同的。
在同样的供电电源下，电动机电流I∆>I Y，电机输出转矩T∆>T Y，电机转速n∆>n Y，转差率S∆<S Y.6、在中国，星形接法电机额定供电电压三相380V，额定频率为50HZ；角形接法的电机额定供电电压为三相220V，额定频率为87HZ。
7、电机的电流是导致电机能否烧掉得直接因素，其他物理量如电压等并不是直接因素。
一般情况下，单纯的将电机工作电压超过其额定电压，电流不超过额定电流，并不会将电机烧坏。
三相异步电动机工作特性
（4）当sm <1时，随着转子电阻的增加，启动转矩变大。
三相异步电动机的机械特性
特点
（5）对应于额定负载时的转矩称为额定转矩Tn，相应的转差率称为 额定转差率sn。 （6）最大转矩与额定转矩之比，称为电动机的过载能力Km ，它是衡 量电动机过载能力的一个重要指标。一般电动机Km=2~2.2。
（7）启动转矩与额定转矩之比，称为电动机的启动转矩倍数Kst。
P1=3U1I1cosφ1
式中 U1---三相异步电动机定子绕组相电压； I1---三相异步电动机定子绕组相电流； φ1---相电压U1与相电流I1之间的相位角； cosφ1---三相异步电动机功率因数。
输入功率中的小部分将消耗于定子绕组的电阻上，该部分称为 定子绕组铜耗PCu1。
PCu1=3I12R1
内容提要
1
三相异步电动机的功率和转矩平衡关系
2
三相异步电动机的运行特性
3
三相异步电动机的机械特性
指在额定电压及额定频率时，转 速n、电磁转矩T、定子电流I1 、定子功率因数cosφ1以及效率η随着输 出功率P2而变化的关系曲线。
n，I1 cosφ1 T ，η η -效率特性 n-转速特性
三相异步电动机的功率和转矩平衡关系
三相异步电动机的转矩平衡方程
从动力学可知，旋转体上的转矩等于机械功率除以机械角速度。 因此，式P全=PΩ+S+P2两边都除以转子的机械角速度Ω，便可得到转 矩平衡方程式，即 T=T0+T2 由于P全=（1-s）PM，转子的机械角速度ω=（1-s）ω1。 ω1为旋转 磁场的同步角速度，可得到
三相异步电动机的功率和转矩平衡关系
三相异步电动机的功率平衡关系
PCu1
三相异步电动机工作特性及参数测定实验
三相异步电动机工作特性及参数测定实验三相异步电动机的工作特性主要包括转速-转矩特性、效率特性和功率因数特性。
转速-转矩特性是指电动机在不同负载下的转速和转矩的关系。
通常来说，电动机的转速与其转矩成反比关系，也就是转速越高，转矩越小。
通过测定电动机在不同负载下的转速和转矩，可以绘制出转速-转矩特性曲线，用于电动机的选型和工作状态的评估。
效率特性是指电动机在不同负载下的效率变化情况。
电动机的效率是指输出功率与输入功率之间的比值，通常以百分比表示。
通过测定电动机在不同负载下的输入功率和输出功率，可以计算出电动机的效率，并绘制出效率-负载特性曲线，用于评估电动机的能量利用效率。
功率因数特性是指电动机在不同负载下的功率因数的变化情况。
功率因数是指电动机输入功率与有功功率之比，它描述了电动机输入电网的电力质量。
通常来说，功率因数越高，表示电动机对电网的影响越小。
通过测量电动机在不同负载下的功率因数，可以绘制功率因数-负载特性曲线，用于评估电动机对电网的影响程度。
对于三相异步电动机工作特性及参数测定实验，一般可以按照以下步骤进行：1.实验仪器准备：准备好实验所需的电动机、测功仪、转速传感器、负载电阻等仪器设备，并进行检查和校准。
2.实验电路连接：根据实验要求，连接好电动机、测功仪、转速传感器和负载电阻等设备，确保电路连接正确。
3.实验参数调节：根据实验要求，调节电源电压和频率，使其符合电动机的额定工作参数。
4.实验数据记录：在实验过程中，记录电动机的转速、输入功率、输出功率、转矩、功率因数等相关参数，并按照实验要求进行数据记录和整理。
5.数据处理和分析：根据实验记录的数据，进行数据处理和分析，计算出电动机在不同负载下的转速、转矩、效率和功率因数等参数，并绘制相应的特性曲线。
6.结果与讨论：根据实验结果，进行结果的分析、比较和讨论，验证实验的准确性，并对实验结果进行解释和说明。
总结：通过三相异步电动机工作特性及参数测定实验，可以深入理解电动机的工作原理和性能特点，为电动机的选型和运行维护提供依据。
三相异步电动机的工作特性和参数测定
三相异步电动机的工作特性和参数测定原理简述一、基本方程式和等效电路异步电机定子绕组所产生的旋转磁场，以转差速度切割转子导体，在转子导体中感应电势，产生电流，转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩，使转子旋转。
当转子的转速"与定子旋转磁场的转速®相等时，定、转子之间没有相对切割，转子中就没有电流，也就不能产生转矩。
因此转子的转速一定要异于磁场的转速，故称异步电机。
由于异步而产生的转矩称为异步转矩。
当时，为电动机运行；心叫时为发电机运行；当"0即转子逆着磁场方向旋转时，它是制动运行。
异步电机绝大多数都是作为电动机运行。
其转矩和转速（转差率）曲线，如图8-1所示。
由《电机学》中可知，将转子边的量经过频率折算和绕组折算，可得到异步电机的基本方程式为：s=tttt式中转差率&是异步电机的重要运行参数际*二为折算到定子一边的转子参数，也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路，如图8-2所示。
当异步电动机空载时，"対®,。
附加电阻。
图8-2中转子回路相当开路；当异步电动机堵转时附加电阻，图8-2转子回路相当短路，这就和变压器完全相同。
因此异步电机也可以通过空载实验和堵转（短路）实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。
X —*(S-4)、空载实验由空载实验可以求得励磁参数丘护汎以及铁耗0珂和机械损耗戸门。
实验是 在转子轴上不带任何机械负载，转速，电源频率V"的情况下进行的。
用调压器改变试验电压大小，使定子端电压从（U3）S 逐步下降到°'3^左右，每次记录电动机的端电压久、空载电流珀和空载功率喘，即可得到异步电动机的空载特性珀'%=讯如所示。
图8-3空载特性图8-4铁耗和机械耗分离空载时，电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。
所以从空载功率中减去定子铜耗，即得铁耗和机械耗之和用，即式中尽为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
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二、工作特性的求取
异步电动机的工作特性可以通过直接给异步电动机带负载测 得，即直接负载法；也可以利用等效电路计算而得。
直接负载试验是在电源电压为额定电压、额定频率的条件 下，给电动机的轴上带上不同的机械负载，加负载到额定值的 5/4，然后减少负载到额定值的1/4，测量不同负载下的输入功
率 P1 、定子电流 I1 、转速n，然后计算出不同负载下的功率因
7.7 三相异步电动机的工作特性及其 测取方法
异步电动机的工作特性: 指 U1 U N 、f1 f N 时电动机
的转速 n、定子电流 I1、功率因数 cos1、电磁转矩 T 、
效率η等与输出功率P2的关系。
7.7 三相异步电动机的工作特性及其测取方法
一、工作特性的分析
1、转速特性
异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变
数cos1 、电磁转矩 T 及效率 等，并画成曲线。
二、工作特性的求取
异步电动机在额定电压下从空载到额定负载时气隙磁场不 变，所以认为励磁阻抗是常数；
在电动机漏磁通的磁路中，存在很大气隙，一般认为都是 线性的，所以认为漏电抗也是常数。
在异步电动机等效电路中的参数，在额定电压和额定频率 下基本是不变的。
稳定运行时异步电动机的转矩方程为 T T0 T2 因为输出功率 P2 T2
所以 T T0 P2
特点：
T T0 P2
• 当电动机空载时，电磁转矩 T T0 。 •负载增加， P2 增大，机械角速度Ω变化不大， 电磁转矩 T 随 P2 的变化近似地为一条直线。（不 超过额定值）
5、效率特性
I1 I0 I2
特点： I1 I0 I2
• 空载时，转子电流基本上为零，此时的定子电流
就是励磁电流 I0 ；
• 负载增加，转速降低，转子电流增大，定子电流 也增大，抵消转子电流产生的磁动势，以保持磁 动势的平衡。
• 定子电流几乎随 P2 按正比例增加。
3、功率因数特性
异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时，定
• 负载增加，转速 n 略微降低；这时转子电动势 E2s
增大，转子电流 I2 增大，以产生大的电磁转矩来 平衡负载转矩 。
• 随着 P2 的增加，转子转速 n下降，转差率s 增大。
转速特性是一条稍向下倾斜的曲线。
2、定子电流特性
异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时定 子电流的变化曲线I1 f (P2 )，称为定子电流特性。
异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时，
效率的变化曲线 f (P2 )，称为效率特性。
P2 1 p
P2
P1
P2 p P2 pCu1 pFe pCu2 pm ps
特点：
P2 1 p
P2
P1
P2 p P2 pCu1 pFe pCu2 pm ps
• 从空载到额定负载，s变化小，转子功率因数角几 乎不变。
• 负载超额定值，s会变得较大，转子功率因数角变 大，无功分量增加，定子功率因数重新下降。
2 arctgx2s / r2
4、电磁转矩特性
异步电动机在额定电压和额定频率下，输出功率变化时， 电磁转矩变化曲线 T f (P2 ) ，称为电磁转矩特性。
7.8 三相异步电动机参数的测定
• 堵转：
– 堵转时的参数； – 对应堵转的漏阻抗Z1，r1，x1； Z2’，r2 ’ ，x2’。 – 基本上与电动机的饱和程度无关； – 线性参数。 – 由堵转试验（旧称短路试验）测定。
7.8 三相异步电动机参数的测定
一、空载试验与励磁参数的确定
1、空载试验：
• 异步电动机空载运行：
化时转速变化的曲线 n f (P2 ) 称为转速特性。
s n1 n 1 n pCu2 m2I22r2
n1
n1 PM m2E2I2 cos2
特点： s n1 n 1 n pCu2 m2I22r2
n1
n1 PM m2E2I2 cos2
• 空载时，转子的转速 n 接近于同步转速 n1。
子功率因数的变化异步电动机是感性阻抗，功率因数滞后， 必须从电网吸取感性的无功功率。
• 空载时， 定子电流用于无功励磁，功率因 数很低，不超过0.2 。
• 负载增加，有功分量增加，功率因数提高。 • 接近额定负载时，功率因数最大。
特点：
– 是指在额定电压和额定频率下，轴上不带任何负载的 运行。
• 实验目的： – 测励磁阻抗rm , xm ,机械损耗 pm ，铁心损耗 pFe 。
1、空载试验：
• 试验过程：
– 转轴上不加任何负载（即电动机处于空载运行），把 定子绕组接到频率为额定的三相对称电源上；
– 当电源电压为额定值时，让电动机运行一段时间，使 其机械损耗达到稳定值。
利用给定参数的等效电路，再给定机械损耗和附加损耗，
按 磁不转同矩的TM转及差效率率，对等定可子进电行流计I1算、，转每速次n取、不功同率的因转数差cos率1，、一电直
算到输出功率达到或略超过额定值为止。 将计算结果列出表格，然后可画出工作特性曲线。
7.8 三相异步电动机参数的测定
• 空载：
– 励磁参数； – 励磁阻抗Z0，r0，x0； – 决定于电动机主磁路的饱和程度； – 非线性参数。 – 由空载试验测定。
• 空载时，P2 0 ， 0 。
• 输出功率增加，效率增加。 • 在正常运行范围内因主磁通变化很小，所以铁损耗变化 不大，机械损耗变化也很小，合起来叫不变损耗。 • 定、转子铜损耗与电流平方成正比，变化很大，叫可变 损耗。 • 当不变损耗等于可变损耗时，电动机的效率达最大。 • 中、小型异步电动机， P2 0.75PN 时，效率最高。 • 如果负载继续增大，效率反而要降低。 • 一般来说，电动机的容量越大，效率越高。
– 用调压器改变加在电动机定子绕组上的电压，使其从 （速1发.1生～明1.3显）的U变N开化始为，止逐。渐降低电压 ,直到电动机的转
– 记录电动机的端电压、空载电流、空载功率P。和转速 n，并画成曲线。
1、空载试验
I10 , P10
P10 f (U1 )
I10 f (U1 )
O
U1