异步电机实验报告

四川大学电气信息学院

实 验 报 告 书

课程名称： 实验项目：专业班组：实验时间：成绩评定：评阅教师：报告撰写：

电机学 三相异步电动机的空载及堵转实验 电气工程及其自动化105，109班 2014年11月21日

电机学老师：曾成碧

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．问题思考：

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cos?0，I0，P0。 （3）转子堵转实验时测得的Xk?X1?X2'。

答：变压器空载运行是指二次侧绕组开路时的变压的运行状态，此时二次侧绕组电流i2=0，空载电流的无功分量远大于有功分量，所以电流大多用于励磁。等效电路如下图： ? I0 r1 x1? rm ? ??E1 U1 xm

异步电机的空载运行状况实际中并不存在，因为空载运行是指输出的机械功率为零，也就是转差率s=0，转子侧电流为0，转子转速n与旋转磁场的转速n1相同，这种情况下转子不受磁场力，所以不可能存在。实际中的空载是指轻载，即

s?0，n?n1，i2?0，输出功率P2?0，Pm?pm?ps?0。等效电路

可近似看为： ? I1 r1 ? U1 x1 ?E1 ?rm xm

等效电路与变压器空载时的等效电路类似。 参数 I0 cos?0 电机类型 P0 p0包括空载铜耗I0?(0.020.1)I1N，pCu和铁耗pFe，铁变压器 很小，约为0.1～耗远大于空载铜与U1相位角约等于0.2 耗，所以p0?pFe，90度，几乎全部用来产生空载磁场 p0一般占额定容量0.2%～1% p0包括空载铜耗异步电动机 很下，约为0.2～定子电流几乎全部pCu和铁耗pFe，因0.3 用来是励磁电流，用略大于变压器来产生主磁通和定、为转差率很小，所cos?0 转子的漏磁通 以，转子电动势频率很低，贴好很小可以忽略不计。 异步电机堵转的时候转子侧三相绕组断路，转子堵住不动，定子侧接三相交流电

r2，,?r2源，此时因为转子不转，转子侧输出功率为零，电流较大，二次侧等效电阻s最小等效电路如下图所示：

? ?，I2 I1 ，，xx1 r22 r1 rm ??? ，?E1=E2Im U1 xm 与变压器短路试验运行时等效电路类似。变压器短路运行时等效电路如下：

I1 r1 U1 ??I2，

x1? E1=E??，2?rm r2，?x，2? Imxm在变压器中，Xk的值等于一次侧漏抗和二次侧漏抗折算到一次侧的和

，x1?+x，xx2?，在异步电机中1,2分别是定子电流产生的磁场在定子侧的漏电抗

和转子侧感应电流产生的磁场在转子侧的漏电抗。

在变压器中，x1?和x2?近似相等，但远小于xm，在异步电动机中，x1和x2要根据定、转子实际材料，接线方式确定。其值要小于xm。

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？ 答：瓦特表反转主要是因为其测量的电压与电流方向出现了问题。当负载吸收电能时，瓦特表测得正值，瓦特表正向偏转，当负载具有电源性质，即发出电能，则此时瓦特表则测出负值。因为空载试验中功率因数非常低，产生有功较少，此时会出现电能反转的现象。

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？

答：因为在空载实验时，无有功功率输出，电流全部用来产生主磁通和漏磁通，所以无功分量大于有功分量，功率因数低，因此要选用低功率因数表，否则读数不精确。

在做堵转实验时，由于转子侧短路，电流较大，因此发热会比较严重，所以会消耗大量有功，功率因数与空载比较大大提高，因此应当使用高功率因数表。 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？

答：做空载试验时，电流较小，铜耗较少，测得的功率只要是铁耗，在做短路试验时，由于短路电流较大，主要有功损耗在绕组铜耗上，铁耗近似可不计。

三．实验内容：

1. 作异步电动机的空载实验。

，，2. 作异步电动机的堵转实验。

四．实验线路及操作步骤：

0电压测针电流插销380V三相调压器DVWAK图11-1 异步机空载实验接线图功率表 电压表 电流表的接法1 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U0=（1.1～0.4）UN范围内测取8～9组数据记录于表11—3中。

表11—3

序号1234567电压（伏）UAUBUC230220210200170130电流（安）IAIBIC功率（瓦）PAPBPC 2 作三相异步电动机的堵转实验。接线图如图11—1所示。先试电动机转向，根据转向将转子堵住不动。调压器手柄置于输出电压为零位置。合上电源开关K，调节施加于定子绕组电压，使定子电流达额定值的1.1倍左右（这时外施电压大约100伏左右），读取三相线电压、线电流和三相功率，在Ik＝（1.1到0.5)IN范围内测取4到5组数据记录于表11—4中。

表11—4

序号12345UAUBUCIAIB4.23.732.31.6ICPAPBPC

五．实验数据：

三相异步电动机空载试验数据如下：

序号123456电压（伏）UAUBUC230231233220221222210210211200201202170170171130130131电流（安）功率（瓦）IAIBICPAPBPC2.182.392.336077331.92.152.075775231.72.011.855063211.551.711.684055221.211.321.243837230.860.920.89273024 三相异步电动机堵转实验数据如下：

序号12345电压（伏）UAUBUC65.465.166.258.45859.148.247.848.937.237.338.125.925.926.3电流（安）IAIBIC4.24.244.23.73.783.7533.093.062.32.382.381.61.641.64功率（瓦）PAPBPC153.3156.6159.9119.6119.6124.378.279.181.445.646.547.621.921.922.3

六．实验报告： 1 堵转特性计算

U?UB?UCI?I?I IK?ABC PK?PA?PB? PUK=A33序号 UK IK PK 1 65.567 4.213 156.600 2 58.500 3.743 121.167 3 48.300 3.050 79.567 4 37.533 2.353 46.567 5 26.033 1.627 22.033 作ＵＫ＝f(IK)和ＰＫ＝f(IK)曲线,如图11—4所示。

Uk

Ik

Ik

从曲线得额定电流Ik=3.92A时： ＵＫ＝61.07V ＰK=133.34W 1 堵转参数计算：

ZK?UK61.07??8.996??? 3IK3?3.92PK133.34??5.010??? 223IK3?3.92rK?22?rK?8.9962?5.0102?7.472??? XK?ZK

11r1?r2'?rk??5.010?2.505???

2211X1?X2'?Xk??7.472?3.736???

22

2 空载特性计算：

U?UB?UCI?IB?IC; I0?A; U0?A33 P0?PA?PB?PC P0'?P0?3I02r1

将计算数据填入下表11—5中；

表11—5 序号 U0（V） U0/UN (U0/UN)2 I0（A） 1 231.33 1.052 1.107 2.30 2 221 1.005 1.010 2.04 3 210.33 0.956 0.914 1.85 4 201 0.914 0.835 1.65 5 170.33 0.774 0.599 1.26 6 130.33 0.592 0.350 0.89

根据上表计算数据用直角坐标纸作上列曲线： Ｐ0＝f(U0/UN） P0’=f((U0/UN)2) I0＝f(U0/UN)

P0/W

P0(W) P0,(W) cosφ0 170 155 134 117 98 81 130.2 0.184 123.7 0.198 108.3 0.199 96.5 0.204 86.1 0.264 75.0 0.403 U0/UN

I0/A

P0’/W

U0/UN

PFe

Pfw

(U0/UN)2

从曲线中得出额定电压时 P0=152.66W PFe=130.23W Pfw=50.43W I0=2.01A

4 空载参数计算

Zm?Z0?U0220??63.19??? 3I03?2.01rm?PFe130.23??10.74???

3I023?2.012Xm?Zm2?rm2?63.192?10.742?62.27???

5 根据求出的空载、堵转参数，作异步电动机的“Ｔ”型等效电路，并将参数标于图中。

? ?I2 I1 ，X2'?3.736? r?2.505? X'?3.736?22 r?2.505? 1rm?10.74? ?? ?，?E=E 12Im U 1 xm?62.27? 七．实验感想

在学习理论上的时候，我们通常是已知了各种参数，去计算运行时的电压电流关系，或者是已知运行状态，去求取电机的参数。又或者更加复杂的，先知道一种运行状态，然后计算出参数，接着去计算另一种运行状态。总之无论是怎样的理论计算，我们已知的条件都是所谓精确的，并且根据这精确的条件去精确计算。这些只是理论上的计算，实际实验中我们不可能拥有所谓的“精确的条件”。

在实际的实验中，我们所有的数据都要通过测量，不论是电压，电流还是功率，都需要用相应的测量仪器去测量、读数、记录……在这些过程中，难免或产生各种各样的误差，这是其中一个理论与实验出现偏差的原因。另一个原因是，理论计算时会忽略各种“小量”，比如在空载实验时，我们近似的认为Z0≈Zm，实际上Z0=Zm+Z1只是Z1相对于Zm很小，但实际测量中，随着电流的变化Zm是变化的，产生的误差会可能增加，在测量中产生的误差在之后的计算当中误差会继续增加。

在做实验的过程中感受最深的就是理论与实验差距。在进行数据分析时，空载时的P0图像中并不是理论上的平滑的近似直线的曲线，而是如下图：

在额定值附近测量出的曲线斜率有明显的变化，不再是平滑的曲线，这主要原因可能是测量时出现的误差，又或者时电机在运行时出现的无法预测的现象。

因此，在实验中，我们会发现很多在理论中难以发现的问题，这些问题大多数是细节问题，细节决定成败，有时因为一个细节没有处理好会导致完

全不一样的结果。

因此实践是检验真理的唯一标准，只是进行理论研究很难有新的发现，只有在真实的实验中，发现问题，再进行深入的理论研究，理论与实际相结合才能解决更多问题。

从我个人角度而言，在进行实验的过程中，不仅学会了MATLAB的数据处理

方法，图像绘制方法，还学会了很多分析问题的方法。这些在课堂学习和理论研究中是难以学到的，因此理论与实际结合，才能收获更多。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2crv.html