三相异步电动机的工作特性和参数测定.docx
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三相异步电动机的工作特性和参数测定
三相异步电动机的工作特性和参数测定
原理简述
、基本方程式和等效电路
S8-1三思异步电硼机罰三种运行狀虧
异步电机定子绕组所产生的旋转磁场,以转差速度切割转子导体,在转子导体中感应电势,产生电流,转子导体中的电流与定子旋转磁场相互作用而产生电磁转矩,使转子旋转。
当转子的转
速、与定子旋转磁场的转速I相等时,定、转子之间没有相对切割,转子中就没有电流,也就不
能产生转矩。
因此转子的转速一定要异于磁场的转速,故称异步电机。
由于异步而产生的转矩称
为异步转矩。
当':
■'’■'时,为电动机运行;’’;时为发电机运行;当■-1即转子逆着磁场
方向旋转时,它是制动运行。
异步电机绝大多数都是作为电动机运行。
其转矩和转速(转差率)曲线,如图8-1所示。
由《电机学》中可知,将转子边的量经过频率折算和绕组折算,可得到异步电机的基本方程式
为:
方1=-広+涵+九)
毎=2戲+因J(8—1)
s
=+
nx-n
S—「
式中转差率山是异步电机的重要运行参数-「为折算到定子一边的转
子参数,也就是从定子上测得转子方面的数值。
由方程式可以画出相应的等效电路,如图8-2所示。
wwaR;禺00
当异步电动机空载时,•‘:
,一•丨。
附加电阻-。
图8-2中转子回路相当开路;
当异步电动机堵转时,〔I,附加电阻”二,图8-2转子回路相当短路,这就和
变压器完全相同。
因此异步电机也可以通过空载实验和堵转(短路)实验来求出异步电机的等效电路中的各参数。
二、空载实验由空载实验可以求得励磁参数亠:
一:
,以及铁耗「2■和机械损耗厂11。
实验是
在转子轴上不带任何机械负载,转速"■'';|,电源频率<丁的情况下进行的。
用调压器改变试验电压大小,使定子端电压从L-一L_--■」逐步下降到-左右,每次记录电动机的端电压
-I.、空载电流J和空载功率二,即可得到异步电动机的空载特性‘厂:
1'''|1,如图8-3
所示。
图8-3空载特性图8-4铁耗和机械耗分离
空载时,电动机的输入功率全部消耗在定子铜耗、铁耗和转子的机械损耗上。
所以从空载功率中减去定子铜耗,即得铁耗和机械耗之和「,即
机械损耗仅与转速有关而与端电压无关,因此在转速变化不大时,可以认为是常数。
压的铁耗。
上查得额定电压时的,二‘和,可知
式中;其中才b可由堵转实验确定,则励磁电抗为
益也-兀(8-4)
三、堵转实验
异步电动机从堵转(短路)试验可以求出等效电路中的•厂I和'
图8-5
短路特性图8-6对数座标下的短路特性
由于堵转时漏抗
'■匸随漏磁路饱和程度的增加而减小,
不是直线关系,而是指数关系。
—^=0
附加电阻一”,可以看出:
从上式中解出
(8-5)
R瓷=氏1+应;a.
(8-7)
貯+(耳+X貯
yy,疔+席+观乙X厂兀+兀刖+(乙*耳)打
进一步假设,并利用X厂X屮X厂龍+X.
,上式又可写为:
(8-S)
“”丄列(凤-禺』J一昭血时+可
卩一孑「护,孑+兀血
*瓷=兀+(竝-兀)护+牙f
(8-9)
还可证明:
(8-10)
IT-triX遵
1Xq
y_vgXq-工玄
式中:
-I'
对于大、中型异步电动机,由于一上,等效电路中的励磁支路可近似认为无穷大,在堵
转时的等效电路可简化为图8-7所示,这样可用下列简化公式来确定'〔、」1.:
和:
-o
R^Rk-rx
图8-7堵转时的等效电路
对于大、中型异步电动机,用以上简化后求得的参数作出等效电路与实际情况相差不大。
在正常工作情况下,定、转子漏电抗处于不饱和状态,为一常数。
但当电机堵转时(即起动情况)定、转子电流比额定电流大(5〜7)倍,漏磁路饱和,漏电抗比正常工作时小(15〜30)%左右,
所以电机从起动到正常工作状态漏磁路饱和情况不同,漏电抗不是一个常数。
为了计算上力求准
性时用丄上丄J求得不饱和漏电抗,计算起动特性时,用】I:
】「求得的饱和漏电抗值,计算最大转矩时,采用4=(2^3)如
时的漏电抗值。
因为最大转矩时'UN,定子电流心2讥。
等效电路没有考虑各种饱和情况引起电抗的变化,计算时要注意修正。
异步电动机在工厂的出厂试验中,必须每台进行空载和堵转试验。
空载试验时,可以从空载电
流和空载损耗中检查定子绕组、磁路、气隙、装配等方面的质量问题。
堵转试验时,一般将堵转
电流调到额定电流,从堵转电压、堵转功率中检查鼠笼转子的结构参数,若进一步求出‘I可以检
查鼠笼转子铸铝质量的情况。
四、直接法求取工作特性
在额定电压和额定频率下,电动机的转速(或转差率)、电磁转矩、定子电流、功率因数、效率
与输出功率的关系’丫)、4漁轨、9訂(冃)称为异步电动机的工作特性,它是考核电动机性能的重要指标。
直接法求取工作特性是指在电源电压、频率a=A的条件下,直
接给转子轴上加负载进行的。
当改变电动机的负载时,分别记录-〕,由此算出输出
功率、功率因数、效率等得到工作特性。
五、损耗分析法计算电动机的效率
直接负载法适合于中小型电机,对大容量异步电动机,由于设备所限,直接加负载有一定困难,因此在参数和机械耗已知的情况下(根据空载、堵转实验或设计值)、给定转差率一,根据「型等
为定子铜耗,
为转子铜耗(铝耗)
效电路,即可算出定、转子电流和励磁电流及各种功率损耗,进而算出输出功率和电动机的效率。
总损耗有:
工P二加+%】+几+Pm+P」(8"2)
式中’匕为铁耗;为机械耗,由空载试验中分析得出,两者为基本不变的损耗。
「是输入功率为•:
时的转差率。
'■为杂散损耗,对铜条鼠笼转子,门「’」亠」。
对铸铝鼠笼转子,匚J(Y
为额定输出功率)。
由于杂散损耗与制造工艺直接有关,国家规定在现有的条件下必须实际测出。
所以
y
xlOO%
实验八三相异步电动机工作特性和参数测定实验
、实验目的
1掌握三相异步电动机直接负载和空载、堵转实验方法。
2•用空载、堵转实验数据,求出异步电动机每相等效电路中各个参数。
、实验内容
1用测功机作负载,测出三相异步电动机的工作特性。
百、厶舄、&COS处T)=7(/3)
2•空载实验,测出空载特性曲线
3.堵转实验,测出堵转特性曲线
LP讦您)
4.
等参数。
从空载实验和堵转实验中求出三、实验说明和操作步骤
记录本小组实验机组的铭牌数据。
每次实验,应从所求测量值的上限开始读数,然后逐渐减小测量值,这样求得的整条曲线,其温度比较均匀,减小因温度不同带来的误差。
i直接负载法求取异步电动机的工作特性
测功机说明:
在实验室中用测功机直接加负载的方法有以下两种:
①涡流测功器作异步电动机的负载,这种机组只要调节涡流测功器的励磁电流,就能调节异步电动机负载的大小,负载转矩i可以直接从测功器的刻度板上读得(本实验的刻度单位为公斤力米)。
②以电动测功机作异步电动机的负载,这种测功机是将一台直流发电机改装成的。
它的定子可以在两个支柱上左右摆动,加负载时将电动测功机接成他励发电机,电枢发出的直流电消耗在
电阻箱上(也可以馈向直流电网),同时定子摆动一个角度,可以通过指针读出转矩丄(公斤力米)。
负载实验是在定子上施加额定电压和额定频率的情况下进行的,接线如图8-8所示,(a)为涡
流测功器线路,(b)为电动测功机线路。
操作步骤:
(1)按图接线,记录被试电机额定电压、额定电流值。
(2)调压器输出电压调至零,无错误后合上开关S1、S2,升高调压器输出电压起动异步电动
机。
并将电压调至额定值o
(3)将测功机励磁回路单相调压器输出调至0位置(逆时针到底)。
u}=u
(4)保持电动机外加电压•卩不变,通过调节单相调压器改变整流电路的输入电压,从
而改变了整流电路的输出电压,即改变了测功机的励磁电流,调节电动机的负载。
在
填入表8-1内。
31三相网压醫S2
S三相阖压器S2
图8-8三相异步电动机负载实验接线图
表8-1负载实验数据伏
序
号
记录数据
计算数据
卜
n
£
3
cos^
£
沟-n
s=
2.空载实验
空载实验就是在电动机轴上不带负载时,定子绕组上施加额定频率的三相对称电压,然后通
过调压器,调节定子绕组上的电压,在不同电压下测取三相一.亠-,接线同图8-8。
空载实验可以作出空载特性曲线,利用空载实验数据从空载功率中分离出铁耗和机械损耗,进而计算出亠':
。
操作步骤如下:
(1)先将调压器输出电压调至零,测功机不加励磁,使电动机处于空载状态。
(2)合上电源开关S1、S2,逐渐升高电压,起动电动机并将电压调至额定值--•。
压,此时电压很低,磁场很弱,电机为了克服一定的空载力矩,转差率会增大,转子电流亦随之
增大,从而引起定子电流的回升,此电压值约为
左右)。
读取三相空载电压、
电流、功率,
共取7〜9点,记录填入表
表8-2空载实验数据
8-2。
I•■一'11•
四、实验报告
1•根据表
8-1数据,在同一座标纸上画出工作特性曲线
gZp片&co巒.T)=/(/a)
表中=为三相线电压平均值;
为三相电流平均值;
2.根据表8-2数据画出空载特性曲线
序号
记录数据
计算数据
%
%
%
4
6
cos%
表中-I.为三相线电压平均值;-一为三相电流平均值;
3.堵转实验(短路实验)
堵转实验时电流很大,为了使电流不致过大,应降低电源电压进行。
控制堵转电流丄_{:
J亠丄」
以下,电压约在■-以下。
_1,等参数。
事先检查转子旋转方向,
堵转实验可以测取堵转特性和等效电路中「1和
然后堵住转子。
实验线路与空载时相同。
操作步骤如下:
(1)用螺栓堵住转子(即),调压器输出电压调到零位置。
(2)合上电源开关S1、S2,以堵转电流为准,观察电流表,慢慢升高电压,在额定电流左
右(此时电压大约100伏左右)观察仪表工作是否正常。
调节外施电压,使电流升到,迅
速读取三相电流、功率、电压,从大约I亠-〕-一亠丄〕之间均匀测取5〜7点,记录填入表8-3。
此实验动作要迅速,因为此时电机不转,散热条件差,防止电机绕组过热。
电压允许只测一相值。
(3)实验完毕立即断开电源,将堵转的螺栓取掉,以便以后的实验正常进行。
注意:
记录室温及定子每相冷态电阻值■' 表8-3短路实验数据(【1) 序 号 记录数据 计算数据 % % 4 COSjPjf 3.根据表8-3数据画出堵转特性曲线 4.从空载和堵转实验中求出等效电路各参数 (1)根据室温时的冷态电阻值,换算到基准工作温度75C时的定子每相
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- 三相 异步电动机 工作 特性 参数 测定