异步电动机实验

一、 实验目的

1、测定三相感应电动机的参数 2、测定三相感应电动机的工作特性 二、 预习要点

1、三相感应电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？ 2、三相感应电动机参数的测定方法 3、三相感应电动机的工作特性的测定 三、实验项目 1、空载试验 2、短路试验 3、负载试验

四、实验线路及操作步骤

电动机编号为D21，其额定数据：PN=100W，UN=220V，IN=0.48A，nN=1420r/min，定子绕组△接法。

2、空载试验

（1）所用的仪器设备：电机导轨，功率表（DT01B），交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B）。

（2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。

（3）仪表量程选择：交流电压表 250V，交流电流表0.5A，功率表250V、0.5A。 （4）试验步骤：

安装电机时，将电机和测功机脱离，旋紧固定螺丝。

试验前先将三相交流可调电源电压调至零位，接通电源，合上起动开S1，缓缓升高电源电压使电机起动旋转，注意观察电机转向应符合测功机加载的要求（右视机组，电机旋转方向为顺时针方向），否则调整电源相序。注意：调整相序时应将电源电压调至零位并切断电源。

接通电源，合上起动开关S1，从零开始缓缓升高电源电压，起动电机，保持电动机在额定电压时空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。

1

调节电源电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低，直至电机电流或功率显著 增大为止?，在此范围内读取空载电压、空载电流、空载功率，共读取7~9组数据，记录于表4-3中。注意：在额定电压附近应多测几点。

试验完毕，将三相电源电压退回零位，按下电源停止按钮，停止电机。

表4-3

序 U（V） U0 IA I（A） IB IC I0 PI P（W） PII P0 cosφ cosφ0 号 UAB UBC UCA 3、短路试验

（1）所用的仪器设备：同空载试验

（2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。

（3）仪表量程选择：交流电压表 250V，交流电流表1A，功率表250V、2A。 （4）试验步骤：

2

安装电机时，将电机和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝，并用销钉把测功机的定子和转子销住。

首先将三相电源电压调至零位，接通电源，合上起动开关S1，逐渐升高电源电压至1.2倍额定电流，然后逐渐降压至0.3倍额定电流为止。在此范围内读取短路电压、短路电流、短路功率共4~5组数据，记录于表4-4中。

试验完毕，将三相电源电压退回零位，按下电源停止按钮，停止电机，并拔出销钉。

注意：试验时控制调节电源电压大小，并尽量减小电机试验时间。

表4-4

序 U（V） Uk IA I（A） IB IC IK PI P（W） PII Pk cosφ cosφk 号 UAB UBC UCA

4、负载试验

（1）所用的仪器设备：电机导轨，功率表（DT01B），交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B）。

（2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。

（3）仪表量程选择：交流电压表 250V，交流电流表1A，功率表250V、2.5A。 （4）试验步骤：

安装电机时，将电机和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝。将三相电源电压调至零位，测功机旋钮调至零位。

3

接通电源，合上起动开S1，缓缓升高电源电压使电机起动。调节电源电压至额定电压，逐渐旋动测功机加载旋钮，使电机慢慢加载，此时电机的电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流。从这点负载开始，逐渐减少负载直至空载，在此范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、测功机转矩等数据，共读取5~6组数据，记录于表4-5中。

数据，共读取5~6组数据，记录于表4-5中。

表4-5

序 号 IA 异步电动机的输入 I（A） IB IC I1 PI P（W） PII P1 T2 n P2 （N.m） （r/min） （W） 注意：测功机加载开始前有一个死区，要注意慢慢旋动加载旋钮，以免电机突然加载，导致电机加载过大。 三、实验报告

1、计算基准工作温度时的相电阻。

2、作空载特性曲线 I0、P0、cosφ0=f（U0） 3、作短路特性曲线 Ik、Pk、cosφk=f（Uk）

4、由空载和短路试验的数据求取异步电机等效电路中的参数 5、作工作特性曲线 P1、I1、T2、n、η、s、cosφ1=f（P2）。

附：参数计算

1．计算基准温度75 0C时的相电阻

R750C235750C ----室温 R1235C2空载和短路实验数据求取感应电动机的参数

4

1）由短路实验数据求短路参数 短路阻抗：ZKUK IKPk3Ik2短路电阻：RK

22短路电抗：XKZK RK式中，UK,IK,PK分别对应于IK为额定电流时的相电压、相电流和三相短路功率。

'RKR1 转子电阻的折算值：R2'定转子绕组漏电抗：X1X21XK 2

2）由空载实验数据求激磁参数 空载阻抗：Z0U0I0P03I02

空载电阻：R0

22R0空载电抗：X0Z0

式中，U0,I0,P0分别对应于U0为额定电压时的相电压、相电流和三相空载功率。 激磁电阻： RmpFe 23I0激磁电抗：XmX0X1

式中，pFe为额定电压时的铁耗，由下图确定

5

p'0

pFe

pmec 0 从空载实验计算铁耗 3．工作特性曲线P1,I1,n,,S,cos1f(P2) 计算公式：

定子绕组相电流：IIAIBIC133

转差率：Sn1nn 1功率因素：cosP113U 1I1输出功率：P20.105T2n 效率：P2P100% 1

6

实验二 三相鼠笼式异步电动机的工作特性

一、实验目的

用直接测作三相鼠笼式异步电动机的负载实验 二、实验项目

三相鼠笼式异步电动机的负载实验 三、实验线路及操作步骤

电动机编号为D21，其额定数据：PN=100W，UN=220V，IN=0.48A，nN=1420r/min，定子绕组△接法。

（1）所用的仪器设备：电机导轨，功率表（DT01B），交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B）。

（2）测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。

DT01A A V ~ B V ~ A ~ A ~ A ~ * W * S1 D1 D21 D6 D2 D4 V ~ C O * W D3 D5 * 图4-4 三相鼠笼式异步电动机试验接线图

（3）仪表量程选择：交流电压表 250V，交流电流表1A，功率表250V、2.5A。 （4）试验步骤：

安装电机时，将电机和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝。将三相电源电压调至零位，测功机旋钮调至零位。

接通电源，合上起动开S1，缓缓升高电源电压使电机起动。调节电源电压至额定电压，逐渐旋动测功机加载旋钮，使电机慢慢加载，此时电机的电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流。从这点负载开始，逐渐减少负载直至空载，在此范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、测功机转矩等数据，共读取5~6组数据，记录于表4-5中。

7

表4-5

序 号 IA 异步电动机的输入 I（A） IB IC I1 PI P（W） PII P1 T2 n P2 （N.m） （r/min） （W） 注意：测功机加载开始前有一个死区，要注意慢慢旋动加载旋钮，以免电机突然加载，导致电机加载过大。 四、实验报告

1、作工作特性曲线 P1、I1、T2、n、η、s、cosφ1=f（P2）。 2、由损耗分析法求额定负载时的效率。

8

实验三 三相异步电动机的起动和调速

一、实验目的

通过实验掌握异步电动机的不同起动方法。 二、预习要点

1、复习三相异步电动机有哪几种主要起动方法并比较它们的优缺点。 2、复习三相异步电动机有哪几种主要调速方法并比较它们的优缺点。 三、实验项目

1、三相鼠笼式异步电动机的直接起动

2、三相鼠笼式异步电动机的星形-三角形（Y-△）起动。 1、三相绕线式异步电动机转子串可变电阻器起动。 2、三相绕线式异步电动机转子串可变电阻器调速。 四、实验线路及操作步骤

1、三相鼠笼式异步电动机的直接起动

电动机编号为D21，其额定数据：PN=100W，UN=220V，IN=0.48A，nN=1420r/min，定子绕组△接法。

（1）所用的仪器设备：电机导轨，交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B），继电接触箱组合（DT31、DT32）。

DT01A A S1 V ~ A ~ D1 D21 D6 S2 B D2 D4 C O D3 D5 图4-5 三相鼠笼式异步电动机起动试验接线图

（2）测量线路图：见图4-5。

（3）仪表量程选择：交流电压表 250V，交流电流表5A。 （4）试验步骤：

9

安装电机时，将电机和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝。首先将开关S2合向三角形接法侧（图中左侧），三相电源电压调至零位，测功机旋钮调至零位。

接通电源，合上起动开S1，逐渐升高电源电压，起动电机（注意电机转向符合测功机加载要求），调节电源电压至额定电压。然后断开起动开关S1，待电动机完全停转后，再合上起动开关S1，使电动机在额定电压下起动，读取电流表显示的最大电流，记录于表4-6，此电流值可作为电机起动电流的估计值。

将三相电源电压降至零，断开起动开关S1，切断电源停机。

定量确定起动电流值可按以下实验步骤实现：将三相电源电压降至零，停机，测功机旋钮旋至最小位置，用销钉将测功机的定、转子销住。合上起动开关S1，逐渐升高电源电压，使电动机在堵转状态下的定子电流达2~3倍额定电流，读取此时的电压值Uk 、电流值Ik、转矩值Mk，注意：实验通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。实验完毕，切断电源，拔出销钉。

对应于额定电压时的起动电流Ist、和起动转矩Mst按下式计算： Ist= (UN/Uk)Ik

式中 Uk：起动时的电压值 UN：电机额定电压值 Mst=(Ist/Ik)2Mk

式中 Ik： 起动时的电流值

UN：电机额定电压值

2、三相鼠笼式异步电动机的星形-三角形（Y-△）起动

电动机编号为D21，其额定数据：PN=100W，UN=220V，IN=0.48A，nN=1420r/min，定子绕组△接法。

（1） 所用的仪器设备：电机导轨，交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B），继电接触箱组合（DT31、DT32）。 （2）测量线路图：见图4-5。

（3）仪表量程选择：交流电压表 250V，交流电流表5A。 （4）试验步骤：

安装电机时，将电机和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝。先将开关S2合向三角形接法侧（图中左侧），三相电源电压调至零位，测功机旋钮调至零位。

10

接通电源，合上起动开S1，逐渐升高电源电压，起动电机，调节电源电压至额定电压。断开起动开关S1，待电动机完全停转后，将开关S2合向定子绕组Y接法侧（图中右侧），再合上起动开关S1，使用权电机接成Y接法起动，读取起动时冲击电流的最大值，记录于表4-6中，与其他起动方法作定性比较。

待电动机转速升高，再把开关S2合向左侧，使电动机切换成△接法正常运行，整个起动过程结束。

表4-6

序 号

3、三相绕线式异步电动机转子串可变电阻器起动

电动机编号为D15，其额定数据为：PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，nN=1420r/min，定转子绕组均为Y接法。

（1） 所用的仪器设备：电机导轨，交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B），绕线电机调节电阻（DT05）。 （2）测量线路图：见图4-6。

直接起动 Ik（冲击） A Y-△起动 Ik（冲击） A Rst

DT01A A S1 V ~ A ~ D2 D6 D4 D5 D1 B C O D3 图4-6 三相绕线式异步电动机起动试验接线图

（3）仪表量程选择：交流电压表 250V，交流电流表5A。 （4）试验步骤：

安装电机时，将电机和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝，检查电动机转向应

11

符合测功机的转向要求。三相电源电压调至零位，测功机加载旋钮调至零位，用销钉将测功机定、转子销住。

将绕线式电机所串调节电阻放置至阻值最大位置，接通电源，合上起动开S1，调节电源电压达到110V，并保持不变，逐级减小串入转子绕组的电阻，直至转子回路短接为止，每次测取电动机的定子电流和起动转矩，记录于表4-7中。

调压器退回零位，停机，拔出销钉。注意：实验动作要迅速，通电时间不应太长，以免绕组过热。

表4-7

序号 Rst（Ω ） Ist（A） Mst（N.m）

4、三相绕线式异步电动机转子串可变电阻器调速

电动机编号为D15，其额定数据为：PN=100W，UN=220V，IN=0.55A，nN=1420r/min，定转子绕组均为Y接法。

（1） 所用的仪器设备：电机导轨，交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B），绕线电机调节电阻（DT05）。 （2）测量线路图：见图4-6。

（3）仪表量程选择：交流电压表 250V，交流电流表1A。 （4）试验步骤：

将三相电源电压调至零位，测功机加载旋钮调至零位，绕线式电机所串调节电阻放置至阻值最大位置。

接通电源，合上起动开S1，逐渐升高电源电压至额定电压220V，并保持不变，使电动机空载起动，调节测功机加载旋钮，使电动机输出转矩接近额定转矩T2N（670mN.m），并保持不变，逐级减小转子调速电阻Rst，测取相应的电动机转速，记录于表4-8中。

表4-8

Rst（Ω ）

1 15 2 5 3 2 4 0 15 5 2 0 12

n（r/min）

五、实验报告

1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。

2、由起动实验数据求以下二种情况下的起动电流和起动转矩： （1）外施电压为额定电压UN （2）外施电压为UN/3

3、三相绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。 4、试比较三相绕线式异步电动机转子绕组串入的电阻对电动机转速和定子电流的影响。

13