三相鼠笼异步电动机工作特征
一、试验目标
1、掌握用日光灯法测转差率方法。
2、掌握三相异步电动机空载、堵转和负载试验方法。
3、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机工作特征。
4、测定三相鼠笼式异步电动机参数。
二、预习关键点
1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯什么特征？
2、异步电动机工作特征指哪些特征？
3、异步电动机等效电路有哪些参数？它们物理意义是什么？4、工作特征和参数测定方法。
三、试验项目
1、测定电机转差率。
2、测量定子绕组冷态电阻。
3、判定定子绕组首末端.
4、空载试验。
5、短路试验。
6、负载试验。
四、试验方法
1、试验设备
序号 | 型号 | 名 称 | 数量 |
1 | MET01 | 电源控制屏 | 1 台 |
2 | DD03 | 不锈钢电机导轨、测速系统及数显转速表 | 1 件 |
3 | DJ23 | 校正过直流电机 | 1 台 |
4 | DJ16 | 三相鼠笼异步电动机 | 1 台 |
5 | D34-2 | 智能型功率、功率因数表 | 1 件 |
6 | D51 | 波形测试及开关板 | 1 件 |
7 | DD05 | 测功支架、测功盘及弹簧秤（50N） | 1 套 |
2、屏上挂件排列次序
D34-2、D51
3、用日光灯法测定转差率
日光灯是一个闪光灯,当接到50Hz电源上时,灯光每秒闪亮100次,人视觉暂留时间约为0.1S左右,故用肉眼观察时日光灯是一直发亮,我们就利用日光灯这一特征来测量电机转差率。
（1）异步电机选择编号为DJ16三相鼠笼异步电动机（UN=220V,Δ接法）极数2P=4。直接和测速发电机同轴联接,在DJ16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）因为电机同时转速为 , 而日光灯闪亮为100 次/秒, 即日光灯闪亮一次, 电机n 60 f 1150 0转/分25转/秒 P |
转动四分之一圈。因为电机轴上均匀贴有四张白纸条,故电机以同时转速转动时,肉眼观察图案是静止不动（这个能够用直流电动机DJ15、DJ23和三相同时电机DJ18来验证）。
（3）按下开启按钮,接通交流电源。打开控制屏上日光灯开关,调整控制屏左侧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,统计此时电机转速。
（4）因三相异步电机转速总是低于同时转速,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。
。（5）按住控制屏报警统计仪“复位”键,手松开以后开始观察图案后移个数,计数时间可定短部分（通常取30秒）将观察到数据统计于表4-1中。
（6）停机。将调压器调至零位,关断电源开关。
表4-1
N（转） | t（秒） | S（转差率） | n（转/分） |
13 | 30 | 0.00433 | 1494 |
转差率
| | | | 60 | | N | | |
S | | n | | | | t | | PN |
| | n | | 60f | | tf | ||
P
式中t为计数时间,单位为秒。
N为t秒内图案转过圈数。
f为电源频率,50Hz。
P为电机极对数。
（7）将计算出转差率和实际观察到转速算出转差率比较。
4、测量定子绕组冷态直流电阻。
将电机在室内放置一段时间,用温度计测量电机绕组端部或铁心温度。当所测温度和冷却介质温度之差不超出2K时,即为实际冷态。统计此时温度和测量定子绕组直流电阻,此阻值即为冷态直流电阻。
(1)伏安法
测量线路图为图4-1。 | 直流电源用主控屏上电枢电源, 可先调到50V 输出电压。 | 开关S1、 S2 选择D51 挂箱, R 用R1 |
挂箱上1800Ω可调电阻。
图4-1三相交流绕组电阻测定
量程选择:测量时经过测量电流应小于额定电流20%,约小于60毫安,所以直流电流表量程用200mA档。三相鼠笼式异步电动机定子一相绕组电阻约为50Ω, 所以当流过电流为60毫安时二端电压约为3伏,所以直流电压表量程用20V档。
按图4-1接线。把R调至最大位置,合上开关S1,调整直流电源及R阻值使试验电流不超出电机额定电流20%,以防因试验电流过大而引发绕组温度上升,读取电流值,再接通开关S2读取电压值。读完后,先打开开关S2,再打开开关S1。 调整R使A表分别为50mA,40mA, 30mA测取三次,取其平均值,测量定子三相绕组电阻值,统计于表4-2中。
表4-2 | 室温 | 24 ℃ |
| 绕组Ⅰ | 绕组Ⅱ | 绕组Ⅲ | ||||||
I | 50 | 40 | 30 | 50 | 40 | 30 | 50 | 40 | 30 |
U（V） | 2.27 | 1.81 | 1.36 | 2.27 | 1.82 | 1.37 | 2.27 | 1.82 | 1.36 |
R（Ω） | 45.4 | 45.25 | 45.3 | 45.4 | 45.5 | 45.6 | 45.4 | 45.5 | 45.3 |
注意事项
1)在测量时,电动机转子须静止不动。
2)测量通电时间不应超出1分钟。
5、判定定子绕组首末端
A | B | A | Z | C | A | Y | A | Z | C |
U=80～100V | X | U=80～100V | |||||||
X | |||||||||
Y | （a） | B | |||||||
(b) |
图4-2三相交流绕组首末端测定
先用万用表测出各相绕组两个线端,将其中任意两相绕组串联,图4-2所表示。将控制屏左侧调压器旋钮调至零位,开启钥匙开关,按下“开启”按钮,接通交流电源。调整调压旋钮,并在绕组端施以单相低电压U=80～100V,注意电流不应超
出额定值,测出第三相绕组电压, 如测得电压值有一定读数,表示两相绕组末端和首端相联,图4-2(a)所表示。反之,如测得电压近似为零,则两相绕组末端和末端(或首端和首端)相联,图4-2(b)所表示。用一样方法测出第三相绕组首末端。
6、空载试验
（1）按图4-3接线。电机绕组为Δ接法(UN=220V),直接和测速发电机同轴联接,不联接校正直流测功机DJ23。 (2)把交流调压器调至电压最小位置,接通电源,逐步升高电压,使电机起动旋转,观察电机旋转方向。并使电机旋转方向为正转(如转向不符合要求需调整相序时,必需切断电源)。
(3)保持电动机在额定电压下空载运行数分钟,使机械损耗达成稳定后再进行试验。
图4-3 三相鼠笼式异步电动机试验接线图
(4)调整电压由1.2倍额定电压开始逐步降低电压,直至电流或功率显著增大为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。
(5)在测取空载试验数据时,在额定电压周围多测几点,共取数据7～9组统计于表4-4中。
表4-4
表4－4 | |||||||||||
U0(V) | I0(A) | P0(W) | cosФ0 | ||||||||
UAB | UBC | UCA | U0L | IA(A) | IB(A) | IC(A) | I0L | P1 | P | P0 | |
264 | 266 | 267 | 266 | 0.35 | 0.31 | 0.31 | 0.32 | 51.5 | -30.1 | 21.4 | 0.144 |
249.5 | 250.6 | 250.3 | 250 | 0.32 | 0.285 | 0.285 | 0.3 | 44.9 | -25.1 | 19.8 | 0.154 |
238 | 239 | 239 | 239 | 0.3 | 0.27 | 0.27 | 0.28 | 40.9 | -22.3 | 18.6 | 0.16 |
220 | 220 | 221 | 220 | 0.277 | 0.245 | 0.245 | 0.256 | 35.3 | -18.1 | 17.2 | 0.176 |
209 | 210 | 210 | 210 | 0.259 | 0.23 | 0.23 | 0.24 | 31.5 | -15.5 | 16.0 | 0.183 |
189.6 | 190 | 190 | 190 | 0.233 | 0.21 | 0.21 | 0.22 | 26.5 | -11.9 | 14.6 | 0.2 |
161 | 162 | 162 | 162 | 0.1999 | 0.18 | 0.18 | 0.186 | 21.1 | -7.3 | 13.4 | 0.257 |
141 | 141 | 141 | 141 | 0.175 | 0.16 | 0.16 | 0.165 | 16.5 | -4.5 | 12.0 | 0.3 |
7、短路试验
(1) 测量接线图同图4-3。 | 用制动工具把三相电机堵住。 | 制动工具可用DD05 上圆盘固定在电机轴上, 螺杆装在圆盘上。 |
(2) 调压器退至零, 按下开启按钮, 接通交流电源。流, 再逐步降压至0.3 倍额定电流为止。
调整控制屏左侧调压器旋钮使之逐步升压至短路电流到1.2倍额定电
(3) 在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率。
(4) 共取数据5～6 组统计于表4-5 中。
表 4-5
表4－5 | |||||||||||
UKL(V) | IKL(A) | PK(W) | cosФK | ||||||||
UAB | UBC | UCA | UKL | IA(A) | IB(A) | IC(A) | IKL | P1 | P | P0 | |
76.6 | 76 | 77 | 76.5 | 0.64 | 0.56 | 0.57 | 0.59 | 36.3 | -2.7 | 33.6 | 0.43 |
64.4 | 64 | 64.5 | 64.3 | 0.501 | 0.445 | 0.45 | 0.47 | 23.5 | -2.5 | 20.8 | 0.4 |
55 | 54.5 | 54.8 | 54.8 | 0.40 | 0.36 | 0.36 | 0.37 | 15.5 | -2.3 | 13.2 | 0.376 |
45.4 | 45 | 45 | 45.1 | 0.3 | 0.265 | 0.27 | 0.28 | 9.5 | -1.9 | 7.8 | 0.357 |
35.7 | 36 | 35 | 35.6 | 0.2 | 0.17 | 0.18 | 0.18 | 4.9 | -1.3 | 3.6 | 0.324 |
30.4 | 31.0 | 29 | 30.1 | 0.15 | 0.14 | 0.14 | 0.143 | 3.1 | -0.9 | 2.2 | 0.30 |
8、负载试验
(1) 测量接线图同图4-3。同轴联接负载电机。图中Rf 用R1 上1800Ω阻值, RL 用R5 上1800Ω阻值加R 上1300Ω并联1300Ω共2450Ω阻值。
(2) 按下开启按钮, 接通交流电源, 调整调压器使之逐步升压至额定电压并保持不变。
(3) 合上校正过直流电机励磁电源, 调整励磁电流至校正值(100mA)并保持不变。
(4) 合上开关S, 调整负载电阻RL（注: 先调整R5 上1800Ω电阻, 调至零值后用导线短接再调整R 上650Ω电阻）, 使异步电动机定子电流逐步上升, 直至电流上升到1.25 倍额定电流。
（即断开开关S）, 在这范围内读取异步电动机定子电流、输入功率、转速、 (5) 从这负载开始, 逐步减小负载直至空载
校正直流测功机负载电流IF 等数据。
(6)共取数据8～9组统计于表4-6中。
表4-6 | U1=U1N=220V（Δ） | If= | Ma |
表4－6 | ||||||||
I1L(A) | P1(W) | IF(A) | n(r/min) | |||||
IA(A) | IB(A) | IC(A) | I1L | PⅠ | PⅡ | P1 | ||
0.622 | 0.55 | 0.55 | 0.574 | 119.1 | 43.5 | 162.8 | 0.61 | 1378 |
0.55 | 0.49 | 0.48 | 0.51 | 105.1 | 35.1 | 140.0 | 0.5 | 1400 |
0.5 | 0.44 | 0.44 | 0.46 | 94.9 | 28.1 | 123 | 0.42 | 1413 |
0.45 | 0.4 | 0.4 | 0.42 | 83.7 | 20.7 | 104.4 | 0.33 | 1428 |
0.4 | 0.36 | 0.36 | 0.37 | 73.1 | 12.7 | 85.5 | 0.24 | 1443 |
0.35 | 0.31 | 0.31 | 0.32 | 60.1 | 3.5 | 63.6 | 0.13 | 1459 |
0.324 | 0.29 | 0.29 | 0.3 | 53.5 | -1.9 | 51.6 | 0.08 | 1468 |
0.3 | 0.26 | 0.26 | 0.27 | 44.3 | -8.5 | 35.8 | 0 | 1479 |
五、试验汇报
1、计算基准工作温度时相电阻
由试验直接测得每相电阻值,此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时定子绕组相电阻:
r | | r | 235 | | ref |
1 ref | | 1 C | 235 | | C |
式中ｒ1ref——换算到基准工作温度时定子绕组相电阻,Ω;
ｒ1c——定子绕组实际冷态相电阻,Ω;
θref——基准工作温度,对于E级绝缘为75℃;
θc——实际冷态时定子绕组温度,℃;
2、作空载特征曲线:IL、 P0=f(U0L)
3、作短路特征曲线: IL、PK=f(UKL)
六、思索题
1、由空载、短路试验数据求取异步电机等效电路参数时,有哪些原因会引发误差？2、从短路试验数据我们能够得出哪些结论？
3、由直接负载法测得电机效率和用损耗分析法求得电机效率各有哪些原因会引发误差？