三相鼠笼异步电机的空载堵转实验吴丹

课程电机学(2) 实验项目三相鼠笼异步电机的空载堵转实验班级 2010029班姓名吴丹 20101320 同组人姓名郭醒金陶哲王辛吉
三相鼠笼异步电机的空载堵转实验
一、实验目的
1、掌握三相异步电机的空载、堵转实验的方法
2、用实验的方法测定三相鼠笼异步电动机的相关参数
3、掌握三相异步电动机的空载特性和短路特性
二、实验设备
序号型号名称数量备注
1 DD03 导轨、测速发电机及转速表1件
2 DJ16 三相鼠笼异步电动机1件
Hz
n
A I
V
U
W
P
N N
N
N
50
f
1420
5.0 ,
220
,
100
=
==
= =
，
3 D33 交流电压表1件量程为300V
4 D32 交流电流表1件量程为1A
5 D34-3 单三相智能功率、功率因数表1件
6 万用表1件
7 堵转螺杆1件
三、实验实际线路图
DD01
三
相
调
压
交
流
电
源
U
V
W
V1
V2
V3
W2
W1
*
*
*
*
A1
A2
A3
M
3~
三相鼠笼式异步电机实验接线图
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三相鼠笼式异步电机转子结构三相鼠笼式异步电机定子结构
异步电动机的铭牌万用表
实验实际线路图三相鼠笼式异步电机的空载试验
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实验实际线路图三相鼠笼式异步电机的堵转试验
此时，转子堵转
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测量定子绕组实际线路图
Z=45.3Ω
AX
Z=47.5Ω
BY
Z=45.0Ω
CZ
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四、实现数据
空载试验 三相鼠笼式异步电动机空载试验数据记录表
序号1到19 异步机转速1492r/min 序号20 异步机转速207r/min 序号
OL U (V)
OL I (A)
O P (W)
cos φ
AB U
BC U
CA U OL U
A I
B I
C I
OL I
1P
2P
O P
1 264 264 265 264.3 0.31 0.31 0.29 0.303 50.1 -28.1 21.6 0.6 0.35
2 248 246 249 247.7 0.286 0.285
0.27
0.280 43.9 -24.1 20
0.61 0.35
3 235 232 235 234
0.266 0.268
0.252 0.262 39.3 -20.7 18.6 0.62 0.34 4 228 226 228 227.3 0.256 0.258 0.249 0.254 37.1 -19.1 17.8 0.62 0.33 5 220 218 220 219.3 0.246 0.248 0.235 0.243 34.5 -17.3 17.2 0.63 0.33 6 214 212 214 213.3 0.238 0.240 0.225 0.234 32.5 -15.9 16.6 0.63 0.32 7 203 201 204 202.7 0.226 0.228 0.215 0.223 29.9 -14.1 15.8 0.64 0.32 8 191 190 192 191
0.212 0.210
0.200 0.207 26.9 -11.9 15.0 0.65 0.31 9 180.5 180 181 180.5 0.200 0.200 0.190 0.200 24.5 -10.3 14.2 0.66 0.30 10 170.7 170 172 170.9 0.189 0.188 0.180 0.186 22.3 -8.7 13.6 0.67 0.28 11 159 159 161 159.7 0.176 0.174 0.170 0.172 19.9 -6.9 13.0 0.69 0.25 12 149 148 151 149.3 0.166 0.164 0.160 0.163 18.1 -5.7 12.2 0.71 0.23 13 137.4 136 139 137.5 0.156 0.151 0.150 0.152 16.1 -4.3 11.8 0.74 0.21 14 127.5 126 130 127.8 0.149 0.140 0.140 0.143 14.7 -3.5 11.4
0.76 0.18
15 113.8 114 116 114.6 0.139 0.135 0.130 0.135 12.7 -1.9 10.8 0.78 0.14 16 102.5 102 105 103.2 0.129 0.128 0.125 0.127 11.3 -0.9 10.2 0.82 0.07 17 90.1 91 92 91.03 0.124 0.120 0.120 0.121 9.9 0 9.9 0.87 0 18 80.2 80 76 78.7 0.121 0.120 0.120 0.112
8.9
0.9 9.6 0.89 0.07 19 64.3 65 67 65.4 0.131 0.128 0.128 0.129 8.1
1.3
9.4 0.92 0.15 20 49.4
49
50
49.5
0.303 0.30
0.299 0.301 12.1 -1.1
11.2
0.81 0.07
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堵转实验 三相鼠笼式异步电动机堵转试验数据记录表 序
号
KL U (V) KL I (A)
K P (W)
cos φ
AB U BC U CA U KL U A I B I
C I
KL I
1P
2P
K P
1 77.4 76.1 78.0 77.
2 0.607 0.598 0.599 0.601 38.9 -2.9 36.2 0.82 0.06 2 72.0 71.5 73.0 72.2 0.549 0.540 0.545 0.545 32.7 -2.9 29.8 0.81 0.07
3 67.9 67.1 68.1 67.7 0.50
4 0.500 0.500 0.501 27.9 -2.7 25.4 0.80 0.08 4 62.8 62.0 63.0 62.6 0.450 0.450 0.448 0.449 23.1 -2.7 20.2 0.80 0.09
5 48.1 48.0 48.7 48.3 0.305 0.305 0.301 0.303 11.5 -2.1 9.4 0.77 0.14 6
31.4
31.2
32.0
31.5
0.150
0.150
0.151
0.151
3.5
-1.1
2.4
0.71
0.23
AX Z =45.3Ω BY Z =47.5Ω CZ Z =45.0Ω
五、数据处理
1作空载特性曲线
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2、短路特性曲线
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由短路试验数据求短路参数
短路阻抗：KL
KL K K K I U I U Z 3=
=
ϕ
ϕ=501.07.673Ω=234.05157619Ω 短路电阻：2
2
r KL
K
K K K I P I P =
=
ϕ
ϕ
=2501.04.25Ω=101.19481596Ω 短路阻抗：2
2r K
K K Z X -=
=211.04442552Ω 式中 KL K U U =ϕ 3
KL K I I =
ϕ 3K K P P =ϕ
电动机堵转时的相电压，相电流，每相短路功率（三角形接法）
转子电阻的折合值：C K r r 1'
2r -≈
式中C 1r 是没有折算到C 0
75时实际值。

定转子漏抗：
2'
21K
X X X ≈
≈σσ=105.52215Ω
Zk Rk Xk
67.7
0.501
25.4 234.05157619 101.19481596 211.04442552
由空载试验数据求励磁回路参数 空载阻抗 L
L I U I U Z 000003=
=
ϕ
ϕ=243.03.2193Ω=1563.1223955Ω
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空载电阻 2
002000r L
I P I P ==
ϕ=2243.02.17Ω=291.28351031Ω 空载电抗 202
00r -=
Z X =1535.7426672Ω
式中 OL U U =ϕ0 3
0OL I I =
ϕ 300P
P =ϕ
为电动机空载时的相电压，相电流，每相空载功率（三角形接法） 励磁电抗 σ10m X X X -==(1535.7426672-105.52215)Ω=1430.2205Ω 励磁电阻 2020r L
Fe
Fe m I P I P =
=
ϕ
ϕ 式中e F P 为额定电压时的铁耗 铁耗和机械损耗之和为：
mec F P P P +=e '0=12
00r ϕI P -
AX Z =45.3Ω BY Z =47.5Ω CZ Z =45.0Ω
1r =31(AX Z +BY Z +CZ Z )=3
1
(45.3+47.5+45.0)Ω=45.9333Ω
为了分离铁耗和机械损耗，做曲线'0P =f(20U )
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1
2
0r ϕI
'0P
2
U
21.6 0.303 4.2170903397 17.38290966 264.3 69854.49 20
0.28
3.60117072 16.39882928 247.7 61355.29 18.6 0.262 3.1530454452 15.446954555 234 54756 17.8 0.254 2.9634327828 1
4.836567217 227.3 5166
5.29 17.2 0.243 2.7123154317 14.487684568 219.3 48092.49 1
6.6 0.234 2.5151237748 14.084876225 213.3 45496.89 15.8 0.223 2.2842170757 13.515782924 202.7 4108
7.29 15
0.207
1.9681959717 13.031804028 191 36481 14.2 0.2 1.837332 1
2.362668 180.5 32580.25 1
3.6 0.186 1.5891084468 12.010891553 170.9 29206.81 13
0.172
1.3588907472 11.641109253 159.7 25504.09 1
2.2 0.163 1.2204018477 10.979598152 149.3 22290.49 11.8 0.152 1.0612429632 10.738757037 137.5 18906.25 11.4 0.143 0.9392900517 10.460709948 127.8 16332.84 10.8 0.135 0.8371343925 9.9628656075 114.6 1313
3.16 10.2 0.127 0.7408581957 9.4591418043 103.2 10650.24 9.9 0.121 0.6725094453 9.2274905547 91.03 8286.4609 9.6 0.112 0.5761873152 9.023******* 78.7 6193.69 9.4
0.129
0.7643760453 8.6356239547 65.4 4277.16 11.2 0.301
4.1616029133 7.0383970867 49.5
2450.25
励磁电阻 2
020r L
Fe Fe m I P I P =
=ϕ
ϕ=2243.03.54877.14-=155.5945Ω
Z0 R0 X0
219.3 0.243 17.2 1563.1223955 291.28351031 1535.7426672
AX Z =45.3Ω BY Z =47.5Ω CZ Z =45.0Ω
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六、实验结果分析
因为有各项损耗存在，空载实验的数据不可能与理论数据完全一致。

为了提高实验精度，要尽可能避免这些损耗带来的误差。

机械损耗主要来自机械摩擦，此外就是磁滞损耗。

因导线直流电阻引起的铜损，是较为容易测量的一个物理量。

这几项合起来就是所谓的铜铁损耗，这些量都是造成实验误差的原因。

关键就是机械损耗，要想完善空载实验，就要分离机械损耗。

进行空载试验时，电动机消耗的损耗只有机械损耗和定子铜耗，而将机械损耗与定子绕组的铜耗分离开来是为了在后期计算额定条件下的效率的计算，机械损耗在空载和额定负载的时候是基本不变的。

对于鼠笼型异步电动机来说，空载试验应该用电动机法进行。

如果空载试验中轴连的MG应该是“电动发电机（应该是绕线型电机）”吧，而此时被试机应该就是MG了，而异步电机只是做为提供扭矩和转速的作用。

是按发电机法进行的空载试验。

将电动机通电运行，保持额定转速，不带任何负载，调节定子输入电压，测定输入功率（在不同定子电压条件下，包括额定电压点），这个输入功率就是电动机空载状态下的消耗能量，测定空载状态下的定子绕组电流，试验停止后立即测定空载运行时的定子绕组电阻值，用输入功率减去此时的定子绕组铜耗（I^2R）即可得到固定损耗（机械损耗+电机铁损）。

固定损耗可用在额定条件下计算效率。

做曲线P=f（(U0/UN)^2），P为输入功率，U0为定子输入电压，UN为额定电压，将曲线的一端延伸至与Y轴相交（与输入功率轴相交），此时的输入功率值即为机械损耗。

上面得到的固定损耗减去机械损耗即为铁损。

三相异步电动机能耗制动原理图
KA3闭合时候，由整流桥产生一个直流源，产生一个直流静止磁场，与交变磁场方向始终
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相反，也就是说在电机运动时候始终有个相反的扭力作用，用滑动变阻器调节能耗制动强弱。

机械损耗也可能与异步电机的启动方式不同，改变三相鼠笼式异步电机的启动方式，得到的空载实验的参数和机械损耗的大小也不同。

用不同的方法启动三相鼠笼式异步电机，分别进行进行实验。

可以用Y 形三角形变换进行启动，或者串入电阻进行启动。

按原有接线图进行接线，分别进行空载试验，记录空载实
验时候的数据，绘制'0P =f(2
0U )曲线，比较机械损耗的大小。

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三相鼠笼式异步电机的正反转控制 机械损耗的产生可能与异步电机正反转有关改进实验方案： 分别进行两次空载实验，连线如下图所示：
DD01三相调压交流电源
U
V
W
V 1
V 2
V 3
W 2
W 1
*
*
*
*
A 1
A 2
A 3
M 3~
第一次实验时，三相鼠笼异步电机正转，第二次实验，三相鼠笼式异步电机反转。

分别记录。

绘制两个三相鼠笼式异步电动机空载试验数据记录表，分别计入两个三相鼠笼式异步电动机空载试验数据记录表中。

比较两次空载实验的结果，分别进行参数计算。

分别绘制'0P =f(2
0U )曲线，比较两者的机
械损耗的大小。

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