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及工作特性一、实验目的1掌握三相异步电动机空载、堵转实验及参数计算的方法；2用实验的方法测定三相异步电动机的工作特性。二、实验内容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、实验接线图下图3-1为三相异步电动机参数及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1T三相感应调压器 额定容量10kVA，额定输入电压380V，额定输出电压0430V，额定输出电流13.4A；2 M绕线转子三相异步电动机 PN=3kW(R1=2) UN=380V IN=7.1A nN=1390r/min；3G直流发电机 3kW (或ZJ转矩传感器50Nm，CZ磁粉制动器50Nm)；4RL单相变阻器 8.8/108 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张力控制器；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：表3-1 三相异步电动机空载实验数据序号U(V)I(A)P(W)cos0UABUBCUCAU0IAIBICI0PPp01414.6419.9421.7418.63.9124.1113.4963.840912-456456L0.172386.8391.5393.7390.73.3003.5312.9223.251709-306403L0.183380.4385.0387.6384.33.1723.4612.8183.150674-283391L0.194375.9380.1382.7379.63.0963.3852.7323.071637-253384L0.205369.5373.9376.7373.43.0013.3092.7163.009602-227375L0.206365.2369.2372.3368.92.9283.2102.6032,914580-212368L0.207287.0290.2292.3289.82.0792.2591.8902.076377-93284L0.288190.4191.8192.0191.41.4681.6181.3131.46620414218L0.50其中U0=( UAB +UAB +UCA)/3；I0=(IA+IB+IC)/3；p0=p+p为三相输入功率。2三相异步电动机堵转实验：表3-2 三相异步电动机堵转实验数据 温度=16序号U(V)I(A)P(W)coskUABUBCUCAUkIAIBICIkPPPk182.9584.4584.2883.897.1187.0446.9597.040550117667L0.67277.5678.7178.9078.396.4956.4036.3636.420472106578L0.68366.7168.5268.0467.765.5425.5005.3535.46534675421L0.67454.9156.6055.7255.744.5084.4894.3354.44423248280L0.67541.8842.8642.1242.293.4433.3873.2873.37213426160L0.67626.0627.7227.1226.972.1922.2142.0302.145551065L0.66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序号I(A)P(W)T2(Nm)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为负载时三相输入功率。 六、特性曲线、参数计算及问题分析1根据空载实验数据绘出空载特性曲线U0=f(I0)、p0=f(U0)、cos0=f(U0)。其中，空载功率因数为cos0 = p03U0I0：图3-2 三相异步电动机空载特性曲线U0=f(I0)图3-3 三相异步电动机空载特性曲线p0=f(U0)图3-4 三相异步电动机空载特性曲线cos0=f(U0)2根据空载实验数据绘出堵转特性曲线Uk=f(Ik)、pk=f(Uk)、cosk=f(Uk)。其中，堵转功率因数为cosk = pk3UkIk：图3-5 三相异步电动机堵转特性曲线Uk=f(Ik)图3-6 三相异步电动机堵转特性曲线pk=f(Uk)图3-7 三相异步电动机堵转特性曲线cosk=f(Uk)3根据堵转实验数据计算三相异步电动机的励磁参数Rk、Xk、Zk：利用表3-2中的数据计算温度为16时的励磁参数。由Ik=IN，读出短路电压Uk = 83.89V，pk = 667W，利用式子：Zk = UkIkRk = pk3Ik2Xk = Zk2-Rk2计算得：Zk = 83.897.04 = 11.916 Rk = 66737.042 = 4.486 Xk = 11.9162-4.4862 = 11.039 再将温度为16的电阻值折算到基准工作温度75时的数值，利用式子：Zk75 = Rk752+Xk752Rk75 = Rk 235+75235+计算得：Rk75 = 5.54 Zk75 = 12.351 4根据空载实验数据计算三相异步电动机的励磁参数Rm、Xm、Zm：为了求励磁参数，应分离铁损耗pFe和机械损耗pmec。如下图3-8所示，利用图中的数据，可计算（其中Z0X0，定子漏电抗X1由堵转实验求得，X1Xk/25.52）：Z0 = U0I0 Rm = pFe3I02Xm = X0 X1 Zm = Xm2+Rm2图3-8 由空载损耗分离铁损耗与机械损耗首先利用实验数据，作出拟合曲线P0=f(U02)，如图3-9所示：图3-9 P0=f(U02)由图中的数据可知，pmec = 149.29 W。当U0=UN时，可近似计算I0 = 3.071A；pFe = 384-149.29 = 234.71 W。所以带入上式可计算得：Z0 = 379.63.071 = 123.6 Rm = 234.7133.0712 = 8.296 Xm = 123.6 5.52 = 118.08 Zm = 118.082+8.2962 = 118.371 5根据负载实验所测数据计算三相异步电动机的工作特性，并将实验和计算数据记入表3-4中。输出功率P2、功率因数cos1和效率可由下式求得：P2 = 0.105nT2cos1 = P13U1I1 = P2P1 100%表3-4 工作特性数据电动机输入电动机输出计算值I1(A)P1(W)T2(Nm)n(r/min)P2(W)cos17.147390721.4711365.3307878.78%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中数据绘出三相异步电动机的工作特性曲线I1=f(P2)、T2=f(P2)、n=f(P2)、 cos1=f(P2)、=f(P2)：图3-10 三相异步电动机工作特性曲线I1=f(P2)图3-11 三相异步电动机工作特性曲线T2=f(P2)图3-12 三相异步电动机工作特性曲线n=f(P2)图3-13 三相异步电动机工作特性曲线cos1=f(P2)图3-14 三相异步电动机工作特性曲线=f(P2)七、思考题1空载实验为何不宜在过低的电压下运行？答：异步电动机启动的时候，启动转矩在只有电压变化的情况下，与电压的平方成正比。如果电压过低，则启动转矩会很小，转子转速将会在比较长的一段时间内都很小，即转差率s接近1。由异步电机的等效电路可以看出，启动电流Ist = UZk 比较大，所以长时间通过大电流，会使电机严重发热，烧坏仪器。2空载实验中电动机的端电压逐步降低至转速有明显变化时，为何定子电流会回升？答：异步电机的输出功率在只有电压变化时，与电压的平方成正比。电动机的端电压降低，则电动机的输出功率也会降低。由于机械损耗pmec变化不大，所以转子的功率会迅速降低，转速迅速下降，转差率迅速增加。随着转差率的增加，转子电流也会增加，定子电流也会发过来增加。3堵转实验中电动机定子电流达到额定值时，为什么电动机的电磁转矩并不大？答：堵转实验中，转子转速为0，转差率为1，