三相异步电动机的空载运行
实验三 三相异步电动机空载、短路及负载实验
6)共取数据8～9组记录于表4-3中。
表4-3U1φ=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
≈
式中r1C是没有折合到75℃时实际值。
定、转子漏抗：
≈ ≈
(2)由空载试验数据求激磁回路参数
空载阻抗
空载电阻
空载电抗
式中，P0——电动机空载时的相电压、相电流、三相空载功率（Δ接法）。
激磁电抗
激磁电阻
式中PFe为额定电压时的铁耗，由图4-2确定。
图4-2电机中铁耗和机械耗
4、作工作特性曲线P1、I1、η、s、cosφ1=f(P2)。
实验三三相异步电动机空载、短路及负载实验
一、实验目的
1、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。
2、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。
二、预习要点
1、异步电动机的工作特性指哪些特性？
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？
3、工作特性和参数的测定方法。
三、实验项目
1、空载实验。
2)合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压并保持不变。
3)合上校正过的直流电机的励磁电源，调节励磁电流至校正值( 50mA或100mA)并保持不变。
4)调节负载电阻RL（注：先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω电阻），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。
三相异步电动机的空载运行
端部漏磁通
谐波漏磁通
漏磁通仅在绕组上产生漏电动势，起电抗压降作用，不起能量传递与转换作用。
槽漏磁通
端部漏磁通
第4章 三相异步电动机
二、空载电流和空载磁动势 异步电动机空载运行时的定子电流称为空载电流。 由两部分组成 与变压器一样 , 异步电动机空载电流 I : 一是用来 0 ,另一个是用来供给铁心 的无功分量 产生主磁通 I 损耗的有 0 0r . 功分量 I 0a
路径：定子铁心－气隙－转子铁心－气隙－定子铁心
第4章 三相异步电动机
作用：同时交链定、转子绕组，在定、转子绕组中感应电动势。转子电 动势产生转子电流，与定子磁场作用产生电磁转矩，驱动转子旋转，将 电能转换成机械能输出。主磁通起能量传递与转换的媒介作用。
（2）漏磁通
槽部漏磁通
绕组电流还产生一部分漏磁通:
jI X E 1σ 0 1
第4章 三相异步电动机
二、电压平衡方程与等效电路 与变压器一样，根据基尔霍夫电压定律，可列出空载时 定子每相电压方程式：
E E I R E I R jI X E Z I U 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0
第4章 三相异步电动机
4.5三相异步电动机的空载运行
空载运行：定子接三相电源，转轴不带机械负载。此时转子电 流约为零。
4.5.1
空载运行时的电磁关系
一、主、漏磁通的分布 为了便于分析，根据磁通路径和性质不同，异步电动机的 磁通分为主磁通和漏磁通。
(1)主磁通 0
来源：定子
i u （旋转） iv F1 (旋转） 0 i w
同样也有：
E1 = - I0 (Rm + jX m ) = - I0 Zm
三相异步电机空载试验原理
三相异步电机空载试验原理
一、空载运行原理
三相异步电机在空载运行时，转子转速接近于同步转速，此时电机处于发电状态。
空载运行是异步电机的一个重要工作状态，通过空载试验可以了解电机的机械特性、电磁性能和损耗情况等。
二、电磁感应原理
三相异步电机的工作原理基于电磁感应原理。
当三相交流电流通过定子绕组时，会产生旋转磁场。
旋转磁场与转子导体相互作用，产生感应电动势和电流。
感应电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，驱动转子旋转。
三、机械特性分析
三相异步电机的机械特性是指在不同条件下的转速和转矩之间的关系。
通过空载试验，可以测量电机的转速、转矩和功率等参数，从而得到电机的机械特性曲线。
这些曲线可以用来分析电机的启动性能、稳定运行性能和调速性能等。
四、损耗与效率测定
在空载试验中，可以测定三相异步电机的各种损耗，包括铁损、铜损和机械损耗等。
损耗的测定有助于了解电机的效率、发热情况和运行稳定性。
通过损耗分析，可以判断电机的制造质量和使用状态，为电机的维护和优化提供依据。
五、电压与电流分析
在空载试验中，需要测量电机的输入电压和电流，以分析电机的电气性能。
通过电压和电流的测量，可以计算出电机的输入功率、功率因数和效率等参数。
这些参数对于评价电机的性能和节能效果具有重要意义。
同时，通过对电压和电流的波形分析，可以判断电机的运行状态和故障情况。
总之，通过三相异步电机空载试验，可以对电机的性能进行全面了解和分析，为电机的设计、制造、使用和维护提供重要依据。
第3章三相异步电动机原理与维修1节
第一节 三相异步电动机的工作原理与结构
一、基本工作原理：
三相异步电动机定子接三相 电源后，电机内便形成圆形 旋转磁动势，旋转磁场转速 n1，设其方向为逆时针转， 如图所示。若转子不转，转 子导条与旋转磁密有相对运 动，导条中有感应电动势e， 方向由右手定则确定。
由于转子导条彼此在端部 短路，于是导条中有电流， 不考虑电动势与电流的相 位差时，电流方向同电动 势方向。这样，导条就在 磁场中受电磁力f，用左手 定则确定受力方向，如图 所示。
3、三相绕组应对称，结构相同、阻抗相等，空 间位置互差120°电角度；
4、用材省，绝缘性能好，机械强度高和散热条 件好；
5、制造工艺简单，维修方便。
（二）基本概念 1、电角度与机械角度 电机圆周在几何上分为360°，这个角度称为机械
角度。
导体切割按正弦规律变化的一对磁极磁场，其中感 应的电动势也按正弦变化一周，即经过360°电角 度，因而一对磁极占有360°电角度，若电机有p对 磁极，电机圆周按电角度计算为p× 360°。
A
ZX
iB C
Y
B
iC
i
iA
iB
iC
ωt
O
120° 240°
360°
首端流入为正，末端流入为负
A
A
A
×
·
Y×
·Z Y
× Z Y·
Z
× C
· BC · ·
X (a) ω t = 0°
X (b) ω t = 120°
BC
×B ×
X (c) ω t = 240°
结论： (1)在对称的三相绕组中通入三相对称电流，可以产
静止的转子与旋转磁场之间有相对运动，在转子导 体中产生感应电动势，并在形成闭合回路的转子导 体中产生感应电流，其方向用右手定则判定。转子 电流在旋转磁场中受到磁场力F的作用，F的方向用 左手定则判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩，电 磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。
电气自动化技术《任务3.2三相异步电动机的等效电路7》
任务3.2三相异步电动机的等效电路一、学习目的与要求1．分析三相异步电动机空载运行特征、空载运行参数和空载等效电路。
2.三相异步电动机负载运行参数、负载运行T型等效电路和平衡方程式。
二、学习方法1．学习本课程，首先要精读教材和讲义，了解三相异步电动机空载和负载运行的特征。
2. 充分利用学习资源，对三相异步电动机空载和负载的电路进行分析，进而掌握两个运行方式的特征。
三、授课内容1、三相异步电动机空载运行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。
这一点和变压器完全相似。
三相异步电动机的定子绕组相当于变压器的一次绕组，转子绕组那么相当于变压器的二次绕组。
因此，分析变压器内部电磁关系的根本方法也同样适用于异步电动机。
三相异步电动机定子绕组接在对称的三相电源上，转子轴上不带机械负载的运行称空载运行。
空载运行的特点：异步电动机空载运行时，由于轴上不带机械负载，其转速很高，接近同步转速，即n≈n1，s很小。
此时定子旋转磁场与转子之间的相对切割速度几乎为0，于是转子的感应电动势E2≈0，转子的电流I2≈0，转子磁动势F2≈0。
〔1〕主漏磁通的分布当三相异步电动机定子绕组通入三相对称交流电时，将产生旋转磁动势，该磁动势产生的磁通绝大局部穿过气隙，并同时交链于定转子绕组，这局部磁通称为主磁通。
主磁通的路径为：定子铁心→气隙→转子铁心→气隙→定子铁心，构成闭合回路。
主磁通同时交链定转子绕组并在其中分别产生感应电动势。
由于异步电动机的转子绕组为三相或多相短路绕组，在转子的感应电动势的作用下，转子绕组中有电流产生，转子电流与定子磁场相互作用产生电磁转矩，实现异步电动机的机电能量转换。
除主磁通外的磁通称为漏磁通，包括定子绕组的槽部漏磁通和端部漏磁通等，漏磁通沿磁阻很大的空气隙形成闭合回路，因此它比主磁通小很多。
漏磁通仅在定子绕组中产生漏磁感应电动势，不起能量转换的媒介作用，只起电抗压降的作用。
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
电机及电力拖动-三相异步电动机的空载运行;负载运行
n1 - n n1
pn1 60
= sf1
转子不转时,n 0, s 1, f2 f1 . 理想空载时, n n1 , s 0, f2 0.
2. 转子绕组的感应电势 转子旋转时的感应电动势: 转子不转时的感应电动势:
E2s 4.44 f2 N2kw2 E2 4.44 f1N2kw2
二者关系为:
二是转子回路的功率不变。
I2
=
E2 s Z2s
=
E2 s R2 + jX 2s
=
sE2 R2 + jsX 2
=
R2 +
E2
jX
2
+
1
s
s
R2
结论：用一个不转的转子并且在转子绕组中串联一个电阻1
s
s
r2
,
就可以将转子频率折算为定子频率
4.6三相异步电动机的负载运行
2. 绕组折算
绕组折算就是用一个和定子
功分量I0 p.
I0 Iop Ioq.
由于 I 0 q
I
0
p
,
所以I
基本为一无功性质电流
0
, 即I 0
I0q.
2.空载电流的大小--------约为额定电流的20%~50%
与变压器相比较, 异步电动机的主磁路中有气隙存在
3.空载磁势----励磁磁势 空载运行时,转子转速很高,接近同步转速,定、 转子之间相对速度几 乎为零， 于是E2 0， I2 0， F2 0.磁场完全由空载磁势产生，空
E2s = sE2
4.6三相异步电动机的负载运行
3. 转子绕组的漏抗
转子旋时转子漏电抗:
X 2s 2 πf 2 L2
3.2三相异步电动机的运行
教案（首页）授课班级机电高职1002授课日期课题序号 3.2 授课形式讲授授课时数 2 课题名称三相异步电动机的运行教学目标1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
3．熟悉三相异步电动机的功率关系。
4．了解三相异步电动机的工作特性。
教学重点1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
教学难点1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
教材内容更新、补充及删减无课外作业课后习题教学后记以实物展示学生容易接受送审记录盐城生物工程高等职业技术学校课堂时间安排和板书设计复习5导入5新授60练习5小结5一、电磁转矩二、空载运行与负载运行三、机械特性1、起动转矩及起动过程2、额定转矩3、最大转矩四、三相异步电机的工作特性1、转速特性2、定子电流特性3、定子功率因数特性4、电磁转矩特性5、效率特性课题序号课题名称第页共页教学过程主要教学内容及步骤导入新授三相异步电动机空载运行时，转子的转速接近旋转磁场的转速，转子中的电流接近零。
转轴上的负载增大后，电动机的转速下降，转差率增大，转子导体与旋转磁场间的相对运动速度加大，转子绕组中的电流增大，从电源输入的电功率也随之增大。
电动机带不同负载时，电流、转矩、功率因数、效率等参数均不同，为了高效经济地利用电动机，需要掌握分析异步电动机性能的方法。
异步电动机的工作特性是用好电动机的依据，因此熟悉异步电动机的运行性能，掌握常用的测试方法是很有必要的。
三相异步电动机的运行特性主要是指三相异步电动机在运行时，电动机的功率、转矩、转速相互之间的关系。
一、电磁转矩所谓电磁转矩即是电动机由于电磁感应作用，从转子转轴上输出的作用力矩。
它是衡量三相异步电动机带负载能力的一个重要指标。
为了更好地使用三相异步电动机，我们必须要首先弄清楚电磁转矩同哪些物理量有关。
由于电动机的转子是通过旋转磁场与转子绕组之间的电磁感应作用而带动的，因此电磁转矩必然与旋转磁场的每极磁通Φ和转子绕组的感应电流I2的乘积有关。
第5章异步电动机二
以变压器的运行理论为基础，分析异步电动 机运行时的电磁物理过程，导出电动势和磁动势 的平衡方程式，画出相量图，求出真等效电路。 最后分析它的电磁转矩和运行性能。
§5-1 三相异步电动机运行时的电磁过程
一、异步电动机空载运行时的物理情况
N1 N2 为定子、转子绕组一相串联的匝数
f1
是定子通电频率。
Kw 是绕组因数。
在这种运行状态下，转子绕组中呈有感应电动势，
但由于开路转子电流的为？不会产生电磁转矩，转子 呈禁止不动的（ ）n。 0同此转子绕组切割磁场的速 度和定子绕组相同。
由于定子电流除了产生磁通 m 之外，还产生定 子漏磁通 1 ，它必然在定子绕组中产生漏电动势和 变压器一样用漏抗压降来表示：
U1
I0 F10
I2 F2 0
1 E1 Fm0 m
E1 E 20
二、异步电动机负载运行时的物理情况
特点 转子绕组中出线电流,这一电流也要形成磁动
势和磁场。 （一） 转子磁动势的分析
转子磁动势 F2也是一个旋转磁动势，并在空间 按正弦规律分布，以绕线式异步电动机为例。
（二）绕组归算
用一个相数、每相串联的匝数以及绕组因数 和定子绕组一样的绕组代替经过频率归算后的转 子绕组。
归算后转子各量的归算值用加“ ′”表示。
1、转子电流的归算
根据转子磁动势不变，可得
0.9
m1 2
N1Kw1 p
I2
0.9
m2 2
N2Kw2 p
I2
I I I m2N2Kw2
F1 F2 Fm Bm (m )
或
F1 Fm (F2 )
三相异步电动机空载电流过大的8种原因
三相异步电动机空载电流过大的8种原因第一种原因：电源电压过高。
当电源电压超过额定电压时，三相异步电动机的空载电流将会增加。
这是因为随着电压的上升，电动机的磁通密度也会增加，从而导致回转速度增加，空载电流也会随之增加。
第二种原因：电源电压不平衡。
如果三相电源的电压不平衡，即三相电压之间存在较大的差异，那么三相异步电动机的空载电流将会增加。
这是因为电源电压不平衡会导致电动机的磁场不稳定，从而增加了磁通变化的频率，进而导致空载电流增加。
第三种原因：电机内部短路。
当电动机内部出现短路故障时，比如转子绕组与定子绕组之间发生了短路，那么空载电流将会增加。
因为短路会导致电动机的绕组电流异常增加，从而增加了空载电流。
第四种原因：电机内部绝缘损坏。
如果电动机的绝缘损坏，会导致定子与转子之间发生直接短路，从而导致空载电流增加。
第五种原因：电动机的转子绕组断条。
当电动机的转子绕组断条或断裂时，会导致不均匀的磁化，从而导致空载电流增加。
第六种原因：电动机负载失衡。
如果电动机接驳的负载不平衡，即各相负载不一致，那么空载电流将会增加。
这是因为负载不平衡会导致空载电压不平衡，进而产生不均匀的磁化，从而增加了空载电流。
第七种原因：电动机轴承损坏。
当电动机的轴承损坏时，会导致转子的摩擦阻力增加，空载电流也会随之增加。
第八种原因：电动机控制系统故障。
电动机控制系统的故障也可能导致三相异步电动机的空载电流过大。
比如，电动机启动电流过大、控制系统的保护装置失效等情况都会导致空载电流增加。
综上所述，三相异步电动机空载电流过大的原因有电源电压过高、电源电压不平衡、电机内部短路、电机内部绝缘损坏、转子绕组断条、电动机负载失衡、电动机轴承损坏以及电动机控制系统故障等。
为了避免这些问题导致空载电流过大，需要定期检查和维护电动机的各项参数和部件，确保其正常运行。
实验4：三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性
实验4：三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性实验目的：1、了解三相异步电动机的基本结构和工作原理；2、学习三相异步电动机的电气参数计算方法；4、掌握测量三相异步电动机的机械特性的方法。
实验原理：三相异步电动机是一种广泛应用的电动机，其基本结构和工作原理如下图所示：三相异步电动机的主要部件包括：旋转部分和定子部分。
旋转部分包括转子和轴承等部分，定子部分包括绕组、铁心、端盖等部分。
在三相交流电压的作用下，定子上的三组绕组会产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子上的导体产生感应电动势，从而在转子中产生转动力矩。
由于转子中感应电动势的存在，转子的转速与旋转磁场的同步速度是有一定差距的，因此称之为异步电动机。
三相异步电动机的主要电气参数有定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感、互感系数和空载电流等，这些参数与三相异步电动机的机械特性密切相关。
三相异步电动机的机械特性包括：空载特性、转矩特性和效率特性。
其中空载特性是指在无负载情况下，机械输出功率与输入电功率之比；转矩特性是指在有负载的情况下，三相异步电动机的旋转磁场力矩和负载之间的关系；效率特性是指在不同运行状态下，三相异步电动机的效率和输入电功率之间的关系。
实验内容：1、接线及仪器调整：根据图1所示连接电路，仪表的电压选择250V档，电流选择10A 档。
2、实验步骤：(1)打开柜门，启动三相异步电动机，使其无负载运行。
(2)调整滑动变阻器，依次改变定子电压，记录定子电流、转速、输入电功率和输出电功率。
(3)理论计算机械输出功率和机械效率，并与实验测量结果进行比较。
3、实验结果与分析：（1）绘制三相异步电动机空载特性曲线。
（2）比较理论计算结果与实验测量结果，分析其差异的原因。
(3)计算旋转磁场力矩和负载间的关系，并绘制转矩特性曲线。
实验注意事项：1、实验过程中，电动机的运行状态要保持稳定，否则会影响测量结果。
2、实验时需要注意安全，避免触电等意外情况的发生。
三相异步电动机运行特性
第13章 三相异步电动机运行特性
图13-1 异步电动机工作特性曲线
第13章 三相异步电动机运行特性
13.2 转矩特性
三相异步电动机的转矩特性是指在电源电压和频率为额定值，
并且电动机固有参数不变的情况下，电磁转矩与输出功率的关系
特性，即T=f(P2)的关系曲线。 电动机稳定运行时，电磁转矩应与负载制动转矩相平衡，即
即启动电流也将达到最大值，三相异步电动机的启动电流一般可
达额定电流的4～7倍。启动电流的大小是
Ist I2
U1 (r1 r2 )2 (x1 x2 )2
(14-1)
第13章 三相异步电动机运行特性
较大的启动电流是十分有害的，对频繁启动的电动机来说， 会引起电动机过热而温升较高，使电动机绝缘材料老化，使用寿 命减少。对供电变压器来说，当变压器容量有限，输电距离较长 时，大的启动电流将造成变压器输出电压下降，并且会影响到同 一供电线路上的其他设备的正常工作。例如，在电动机启动瞬间， 照明灯会变暗，数控机床会失控等。
(14-2)
第13章 三相异步电动机运行特性
异步电动机启动时，在满足启动转矩的条件下，应尽量减小 启动电流。由式(14-1)和式(14-2)看出，降低启动电流的方法有三 种: 一是降低电源电压；二是增加定子回路电阻或电抗值；三是 增加转子回路电阻或电抗值。加大启动转矩的方法是适当增加转 子电阻。
第13章 三相异步电动机运行特性
空载时，输出功率P2=0，转子电流I2接近于零，转子转速n接 近于同步转速。由负载转矩公式T2=P2/Ω可知，随着负载的增大， 即输出功率的增大，输出转矩也将增大，以达到电磁转矩与负载 转矩平衡。而转子电流增大才能保证电磁转矩增大，也就是说转 子电动势E2s必须增大，因此，转子转速随着负载的增大而下降。 为了保证电动机负载时有较高的效率，转子铜耗不能太大， 因此 负载时转差率限制在比较小的范围内。所以，随着负载的增大， 转速降并不大。三相异步电动机的转速特性是一条稍向下倾斜的 曲线，特性曲线较硬，如图13-1所示。
三相异步电动机的空载运行
定子漏磁通φ1σ在定子绕组中产生的漏抗电动势E1σ,常用漏 . 抗电动势来表示； k N φ = − jx I '
. . .
E 1σ = − j 4 . 44 f1
N1
1
1σ
10Βιβλιοθήκη 式中；x1 — 定子绕组每相漏阻抗，
x1 = 2π f1 L1σ
二、转子旋转时异步电动机（空载）的电磁过程 转子绕组开路时，转子电流为零，当转子绕组短路时，转子 电流不为零，转子电流与磁场作用产生电磁转矩使转子旋转，与 转子绕组开路相比，转子电动势的大小、频率的变化； 转子不转时，转子电势频率和定子电势频率、电源电压频率 相等：设转子转速为n，则定子旋转磁场切割转子导体的相对速 度下降为 ∆ n = n 0 - n , ,转子导体扫过一对磁极空间的时间变长，使 转子电势频率减小为； f 2 = p ∆ n = spn 1 = sf 1 ， s定义为异步电动 60 60 机的转差率； S = n 0 - n
• • 1V 1W 1U
• • • 1U 1V 1W
• • •
•
•
2U
2V
2W
2V
2W
2U
励磁磁动势产生的磁通绝大部分同时与定转子绕 组交链,这部分称为主磁通，用φm表示,主磁通参与 能量转换，在电动机中产生有用的电磁转矩。主磁通 的磁路由定转子铁心和气隙组成，它受饱和的影响， 为非线性磁路。此外有一小部分磁通仅与定子绕组相 交链，称为定子漏磁通φ1σ。漏磁通不参与能量转换 并且主要通过空气闭合，受磁路饱和的影响较小，在 一定条件下漏磁通的磁路可以看做是线性磁路。 为了方便分析定子、转子的各个物理量，其下标 为“1”者是定子方，“2”者为转子方。 异步电动机在正常工作时的一些电磁关系在转子 不转时就存在，利用转子不动时分析有助于理解其电 磁过程。
三相异步电动机空载试验_New
三相异步电动机空载试验
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三相异步电动机空载试验
空载试验就是要测定电动机的空载电流和空载损耗功率；利用电动机空转检查电动机的装配质量和运行情况。
空载试验电路如图1所示。
试验中应测量三相电压、三相电流及三相输入功率。
图 1 空载试验电路图由于空载时电动机的功率因数较低，为了测量准确，宜选用低功率因数功率表来测量功率。
电流表和功率表的电流线圈要按可能出现的最大空载电流来选择量程。
起动过程中，要慢慢升高电压，以免过大的起动电流冲击仪表。
当三相电源电压对称且等于电动机额定电压时，电动机任一相空载电流与三相电流平均值的偏差均不得大于10%。
若超过10%，应查明原因。
空载时，电动机不输出机械功率，试验时的输入功率就是电动机的空载损耗功率。
电动机空载电流与额定电流的百分比，一般在表1规定的范围中。
表1 电动机空载电流与额定电流的百分比。
三相异步电动机的空载运行
旋转磁场
当三相异步电动机的三相绕组接通三相电源后，电流在三相对称的绕组中产生旋转 磁场。
旋转磁场的极数与电源的相数相等，在电源频率不变的情况下，旋转磁场的转速恒 定。
旋转磁场的转向与电流的相序有关，当电流的相序改变时，旋转磁场的转向也随之 改变。
03 空载运行状态
空载电流
空载电流是指电动机在空载情况下，即没有任何负载时的电 流。这个电流通常比额定电流小，因为电动机在没有负载的 情况下运转，不需要克服机械阻力，所以运转电流较小。
空载电流的大小取决于电动机的设计和制造质量，以及电动 机的额定电压和频率。一般来说，电动机的空载电流不应该 超过额定电流的30%。
空载损耗
空载损耗是指电动机在空载运行时的能量损耗，主要包括 铁损和铜损。铁损是指电动机在空载时，由于磁场的存在 而产生的铁芯损耗；铜损是指电动机在空载时，由于电流 流过绕组而产生的电阻损耗。
空载运行的重要性
检查电动机的安装和接线是否正 确
通过空载运行可以检查电动机的安装是否 稳固，接线是否正确，确保电动机能够正 常启动和运转。
确定电动机的机械性能
空载运行可以初步了解电动机的机械性能 ，如转动是否灵活、是否有异常声音等， 有助于及时发现并排除潜在的机械故障。
验证电动机的电气性能
保护电动机和电网
系统的稳定性。
缺点
1 2 3
效率低
在空载状态下，电动机的效率较低，因为此时电 动机的损耗较大，而输出功率较小。
启动困难
对于重载启动的电动机，如果处于空载状态，启 动可能会变得困难，因为此时电动机的启动转矩 较小。
温升过高
在长时间的空载运行中，电动机的绕组温度可能 会升高，如果长时间处于高温状态，可能会影响 电动机的性能和使用寿命。
三相异步电动机的空载及堵转实验
三相异步电动机的空载及堵转实验三相异步电动机的空载及堵转实验一实验目的：1 掌握异步电动机空载和堵转实验方法及测试技术。
2 通过空载及堵转实验数据求取异步电动机的铁耗和机械损耗。
3 通过空载及堵转实验数据求取异步电动机的各参数。
二预习要点：1 试就下列几个方面与变压器相比较，有何相同与相异之处？（1）空载运行状况及转子堵转状况。
（2）空载运行时的cosØ0、I0 、P0。
（3）转子堵转实验时测得的Sk＝X1＋X2ˊ.2 在用两瓦法测量三相功率时，在相同的接线情况下，为什么有时会出现其中一只瓦特表指针反转的现象？有的试验又没有这一现象出现，为什么？3 为什么在作空载试验时，瓦特表要选用低功率因数表？而在作堵转试验时，瓦特表又要选用高功率因数表？4 在作空载试验时，测得的功率主要是什么损耗？在作堵转试验时，测得的功率主要是什么损耗？三实验内容：1 定子绕组直流电阻测定。
2 作异步电动机的空载实验。
3 作异步电动机的堵转实验。
四 实验线路及操作步骤：380VDK三相调压器图11-1 异步机空载实验接线图VW电压A插销功率表 电压表 电流表的接法01 定子绕组直流电阻测定：对于三相异步电动机定子绕组直流电阻的测定，用直流伏安法或直流说明书桥，测量均在定子三相出线端进行。
（1）直流伏安法：分别在定子绕组的出线端A —B 、B —C 、C —A 加一适当直流电压合流过绕组的电流不大于绕组额定电流的20%，分别将所测电压、电流数据记录于表11—1中。
表11—1A —B线电阻B —C线电阻 C —A线电阻 u I rAB u I rBC u I rCA（2）直流电桥法：用双臂电桥直接测量定子绕组线电阻，每一线电阻测量三次，将读数记录于表11—2中。
表11—2 室温θ＝ °CrAB rBC rCA 1 2 3 4 5 6 7 8 91 作三相异步电动机的空载实验：实验接线如图11—1所示。
定子三相绕组经电流插盒和调压器接到电源，合上开关K ，调节调压器输出，使电动机降压启动，启动后将电压调到1.1UN(约230伏)左右，开始读取三相线电压，线电流和三相功率，然后逐渐降低电压，在Uo=（1.1～0.4）UN 范围内测取8～9组数据记录于表11—3中。
三相异步电动机空载电流的经验计算公式
三相异步电动机空载电流的经验计算公式三相异步电动机空载运行时，定子三相绕组中通过的电流，称为空载电流。
绝大部分的空载电流用来产生旋转磁场，称为空载激磁电流，是空载电流的无功分量。
还有很小一部分空载电流用于产生电动机空载运行时的各种功率损耗（如摩擦、通风和铁芯损耗等），这一部分是空载电流的有功分量，因占的比例很小，可忽略不计。
因此，空载电流可以认为都是无功电流。
从这一观点来看，它越小越好，这样电动机的功率因数提高了，对电网供电是有好处的。
如果空载电流大，因定子绕组的导线截面积是一定的，允许通过的电流是一定的，则允许流过导线的有功电流就只能减小，电动机所能带动的负载就要减小，电动机出力降低，带过大的负载时，绕组就容易发热。
但是，空载电流也不能过小，否则又要影响到电动机的其他性能。
总之，空载电流是三相异步电动机的重要参数，它是鉴定电动机制造和修理质量的重要标准之一。
在电动机的修理工作中，往往需要知道电动机损坏前的空载电流值，以便与修复后的空载电流值进行比较，从而判断修理质量好坏。
但是，在电动机的铭牌或产品说明书上，一般不标注空载电流的额定数据，如果运行时没有留下空载电流数据，只可用计算方法来确定电动机的空载电流值。
（1）根据电动机的简化原理图推导出来的计算公式如下：=m cos (3-19)m=tg-sin=式中——电动机的空载电流，A；——电动机的额定电流，A；cos——额定功率因数；——额定功率因数角；——起动功率因数角；tg——对应于角的正切；tg——对应于角的正切；sin——对应于角的正弦；——起动电流倍数，即起动电流与额定电流之比；——起动转矩倍数，即起动转矩与额定转矩之比。
此公式计算所需用的原始参数（产品目录的数据）太多，且不易获得；再就是计算麻烦、费时。
所以，它在理论上讲是正确的。
但在实用计算上很不方便，故不多述。
（2）对大量试验数据的分析和统计，归纳出的实用近似公式：=K[(1-cos)] (3-20)式中——电动机的额定电流，A，由铭牌上查得；cos——额定功率因数，由铭牌上查得；K——计算用系数，查看表3-2可得。
三相异步电动机空载电流的经验计算公式
三相异步电动机空载电流的经验计算公式针对在汇川变频器MD380东莞巨冈及深圳帝马主轴的应用情况，调试空载电流的影响：加大空载电流可以增强进入弱磁区效果，使主轴能达到最高转速，但是会减小电机的带动的负载能力。
对此，查找了一些资料，经整理后作出总结。
异步电动机空载运行时，定子三相绕组中通过的电流，称为空载电流。
绝大部分的空载电流用来产生旋转磁场，称为空载激磁电流，是空载电流的无功分量。
还有很小一部分空载电流用于产生电动机空载运行时的各种功率损耗（如摩擦、通风和铁芯损耗等），这一部分是空载电流的有功分量，因占的比例很小，可忽略不计。
因此，空载电流可以认为都是无功电流。
从这一观点来看，它越小越好，这样电动机的功率因数提高了，对电网供电是有好处的。
如果空载电流大，因定子绕组的导线载面积是一定的，允许通过的电流是一定的，则允许流过导线的有功电流就只能减小，电动机所能带动的负载就要减小，电动机出力降低，带过大的负载时，绕组就容易发热。
但是，空载电流也不能过小，否则又要影响到电动机的其他性能。
一般小型电动机的空载电流约为额定电流的30%~70%，大中型电动机的空载电流约为额定电流的20%~40%。
具体到某台电动机的空载电流是多少，在电动机的铭牌或产品说明书上，一般不标注。
可电工常需知道此数值是多少，以此数值来判断电动机修理的质量好坏，能否使用。
但是在电动机的铭牌或产品说明书上，一般不标注空载电流的额定数据。
如果运行时，没有留下空载电流数据，只可用计算方法来确定电动机的空载电流值。
参数含义：⏹Rs、R’r——定子每相电阻和折合到定子侧的转子每相电阻；⏹Lls、L’lr ——定子每相漏感和折合到定子侧的转子每相漏感；⏹Lm——定子每相绕组产生气隙主磁通的等效电感，即励磁电感；⏹Us、 1 ——定子相电压和供电角频率；⏹s ——转差率。
⏹I0、Is、I’r——空载电流，定子电流，转子电流定子绕组的导线载面积是一定的，允许通过的电流是一定，即定子电流Is一定，若空载电流I0加大，则转子电流I’r，电动机输出转矩变小，带动负载减少。
三相异步电动机气隙增大,其他条件不变,则空载电流
三相异步电动机气隙增大,其他条件不变,则空载电流1. 介绍三相异步电动机作为工业生产中应用最广泛的电动机之一，在各种机械设备中都有着广泛的应用。
在电动机运转过程中，气隙是不可避免的，而气隙的大小则会直接影响电动机的运行状态。
本文将会探讨随着气隙增大，三相异步电动机的空载电流变化规律。
2. 气隙的概念在三相异步电动机中，气隙是指转子和定子的机械间隙，一般来说，气隙越大，电动机的效率和性能都会受到影响。
而气隙的大小受到多种因素的影响，例如材料的热膨胀系数、温度的影响等等，因此气隙对电动机的影响也是非常复杂的。
3. 空载电流的概念空载电流是指三相异步电动机在未承担工作负载的情况下，通电后所需的电流大小。
一般来说，空载电流越小，电动机的效率也越高，因此空载电流的变化规律也是我们研究电动机性能的重要指标之一。
4. 随着气隙增大，空载电流的变化规律随着气隙增大，电动机的性能和效率都会受到影响，而在空载电流方面，气隙的影响也是非常明显的。
一般来说，当气隙增大时，电动机的空载电流也会相应地增大。
造成这种现象的原因，主要是由于气隙增大会导致转子和定子的贴合度下降，转矩减小，因此电动机所需的空载电流也就相应地增大了。
而具体的增大程度，则是与气隙的变化量相关的，一般来说，当气隙增大10%时，空载电流会相应地增大10%左右，这一点也是得到了实验验证的结果。
5. 影响电动机空载电流的因素除了气隙以外，还有很多因素可以影响三相异步电动机的空载电流大小，下面我们来简要介绍一下。
5.1 电压电动机的空载电流与电压也是密切相关的，当电动机的电压增大时，空载电流也会相应地增大。
这是因为电流的大小是与电压成正比的，因此电压越大，电流也就越大。
5.2 磁通磁通也是影响电动机空载电流的因素之一。
当电流通过定子线圈时，会在定子铁芯中形成磁通，而这个磁通的大小也会影响空载电流的大小。
磁通越大，空载电流也就越大。
5.3 频率频率是指电视交流电动机中电流变化的速率，而这个频率也会影响电动机的空载电流大小。
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因相对切割速度下降，所以转子电动势有效值也减小，又因 电抗与频率成正比，所以转子漏电抗也减小，由于空载转矩很小， 所以转子的空载电流也很小I2≈0。这样，电动势平恒关系和转子 & & & 绕组开路不转时相似； U 1 = − E 1 − E σ 1 + I&0 R 1
4.3.2 空载时的定子电压平衡关系 根据以上的分析，空载时定子绕组上每相所加的端电压 & 为 U1 ，相电流为 I& 0 ，主磁通Φm在定子绕组中感应的每相电动势 · & ，定子漏磁通Φσ1在每相绕组中感应的电动势为 E σ 1 ，定子 为 E1 绕组的每相电阻为R1 ，可以列出电动机空载时每相的定子电压 平衡方程式； & & & U 1 = − E 1 − E σ 1 + I&0 R 1 （3-4） & & E1 = − I 0 ( Rm + jX m ) E 1 = 4 . 44 f 1 k w 1 N 1φ m （3-5） 式中 Rm + jXm = Zm 为励磁阻抗，其中Rm为励磁电阻，是反映铁 耗的等效电阻，Xm为励磁电抗，与主磁通Φ m 相对应。 上式可以改写为 & & & & & U1 = −E1 + I 0 ( R1 + jXσ 1 ) = −E1 + I 0 z1 （3-6） 式中Z1为定子每相漏阻抗Z1= R1+j Xσ1 显然，对于一定的电动机，当频率f1一定时，U ∝Φm 。由此可 见，在异步电动机中，若外加电压一定，主磁通 Φ m 大体上也 为一定值，这和变压器的情况一样，只是变压器无气隙，空载 电流很小，仅为额定电流的2%～10%，而异步电动机有气隙， 空载电流较大，在小型异步中，可达到额定电流的60%左右。
一、转子不转时(转子绕组开路)异步电动机内的电磁过程 转子绕组开路时，转子电流为零，定子电势和转子电势的大 小、频率； 1)转子绕组开路，定子绕组接三相交流电源， 定子绕组中 产生三相对称正弦电流（空载电流），形成幅值固定的气隙旋转 60 f 磁场，旋转速度为； n = p
0
2)由于转子不动，旋转磁场在定子绕组、转子绕组中感生频 率均为f的正弦电动势； f . .
• • 1V 1W 1U
• • • 1U 1V 1W
• • •
••Leabharlann 2U2V2W
2V
2W
2U
励磁磁动势产生的磁通绝大部分同时与定转子绕 组交链,这部分称为主磁通，用φm表示,主磁通参与 能量转换，在电动机中产生有用的电磁转矩。主磁通 的磁路由定转子铁心和气隙组成，它受饱和的影响， 为非线性磁路。此外有一小部分磁通仅与定子绕组相 交链，称为定子漏磁通φ1σ。漏磁通不参与能量转换 并且主要通过空气闭合，受磁路饱和的影响较小，在 一定条件下漏磁通的磁路可以看做是线性磁路。 为了方便分析定子、转子的各个物理量，其下标 为“1”者是定子方，“2”者为转子方。 异步电动机在正常工作时的一些电磁关系在转子 不转时就存在，利用转子不动时分析有助于理解其电 磁过程。
｛
E1 = − j4.44 f k E2 = − j4.44 f k
. 1
1 N1
N1 Φ. 1 N 2 N2 Φ1
（3-3）
式中kN1 N1 ——定子 每相有效串联匝数。 kN2 N2 ——定子 每相有效串联匝数。 电动势比定义为：kｅ＝Ｅ１／Ｅ２＝ kN1 N1 ／ kN2 N2 & & & 电动势的平衡方程式为； U 1 = − E 1 − E σ 1 + I&0 R 1 式中 R1 ——定子 每相电阻。
定子漏磁通φ1σ在定子绕组中产生的漏抗电动势E1σ,常用漏 . 抗电动势来表示； k N φ = − jx I '
. . .
E 1σ = − j 4 . 44 f1
N1
1
1σ
1
0
式中；
x1 — 定子绕组每相漏阻抗，
x1 = 2π f1 L1σ
二、转子旋转时异步电动机（空载）的电磁过程 转子绕组开路时，转子电流为零，当转子绕组短路时，转子 电流不为零，转子电流与磁场作用产生电磁转矩使转子旋转，与 转子绕组开路相比，转子电动势的大小、频率的变化； 转子不转时，转子电势频率和定子电势频率、电源电压频率 相等：设转子转速为n，则定子旋转磁场切割转子导体的相对速 度下降为 ∆ n = n 0 - n , ,转子导体扫过一对磁极空间的时间变长，使 转子电势频率减小为； f 2 = p ∆ n = spn 1 = sf 1 ， s定义为异步电动 60 60 机的转差率； S = n 0 - n
3.3 三相异步电动机的空载运行
三相异步电动机的定子与转子之间是通过电磁感应联系的。 定子相当于变压器的一次绕组，转子相当于二次绕组，可仿照分 析变压器的方式进行分析。 3.3.1 空载运行的电磁关系 当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时，定子绕 组中就通过对称三相交流电流 I& , I , I ，三相交流电流将在气隙 内形成按正弦规律分布，并以同步转速n1弦转的磁动势F1。由旋 转磁动势建立气隙主磁场。这个旋转磁场切割定、转子绕组，分 别在定、转子绕组内感应出对称定子电动势 E , E , E ，转子绕组电 动势 E , E , E 和转子绕组电流 I& , I , I 。空载时，轴上没有任何机 械负载，异步电动机所产生的电磁转矩仅克服了摩擦、风阻的阻 转矩，所以是很小的。电机所受阻转矩很小，则其转速接近同步 转速，n≈n1，转子与旋转磁场的相对转速就接近零，即n1-n≈0。 在这样的情况下可以认为旋转磁场不切割转子绕组，则E2s≈0 （“s”下标表示转子电动势的频率与定子电动势的频率不同）， I2s≈0。由此可见，异步电动机空载运行时定子上的合成磁动势F1 即是空载磁动势F10，则建立气隙磁场Bm的励磁磁动势Fm0就是F10， 即Fm0=F10，产生的磁通为Φm0。