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2、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：曾成碧报告撰写: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中0 , 10, P0.(3) 转子堵转实验时测得的X广X 1 + X.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，2=0,
3、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I：0rmxm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，=0，转子侧电流为0,转子转速与旋转磁场的转速 1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m 0 , n R气, 乎0,输出功率P = 0 , P = P + P = 0。等效电路可近似看为：22m m sI1o1 IrXI r-E1xm等效电路与变压器空载时的等效电路类似。参数电机类型cos 中0I0P0变压器很小，约为0。10.210 牝(0.02 0.1)1访, 与匕相位角约等 于
4、90度,几乎全部用来产生空载磁场p0包括空载铜 耗pC和铁耗 PF，铁耗远大 于空载铜耗，所 以P日p , P 般占额定容量 0。2%1%异步电动机很下，约为0.20。3略大于变压器cos中 0定子电流几乎全 部用来是励磁电流，用来产生主磁 通和定、转子的漏 磁通P0包括空载铜 耗pc和铁耗 p ，因为转差 率很小，所以， 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源，r，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=r2最小等效电路如下图所示：I,2E1 = E,Im与变压器短路试验运行时等效电路类
5、似。变压器短路运行时等效电路如下:I,在变压器中，X.的值等于一次侧漏抗和二次侧漏抗折算到一次侧的和七。+气b，在异 步电机中气，气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，七和&近似相等，但远小于七，在异步电动机中，七和气要根据定、 转子实际材料，接线方式确定。其值要小于七。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，
6、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
7、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380V电压骤：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111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。仙卜约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Uo= （1。10.4） Un范围内测取89组 数据记录于表11
8、3中。表 11一3序 号电压（伏）电流（安）功率（瓦）UAUBUC】A%*PAPBPC12302220321042005170613072作三相异步电动机的堵转实验。接线图如图11一 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114中.表 114五. 实验数据:三相异步电动机空载试验数据如下:一序号电压（伏）电流（安）功率（瓦）UAUB】bIcPAP
9、BPc12302312332.182.392.3360773322202212221.92.152.0757752332102102111.72.011.8550632142002012021.551.711.6840552251701701711.211.321.2438372361301301310.860.920.89273024三相异步电动机堵转实验数据如下:序电压（伏）电流（安）功率（瓦）号UaUbUcIaIbIcPaPbPc165.465.166.24.24.244.2153.3156.6159.9258.45859.13.73.783.75119.6119.6124.3348.2
10、47.848.933.093.0678.279.181.4437.237.338.12.32.382.3845.646.547.6525.925.926.31.61.641.6421.921.922.3六. 实验报告:堵转特性计算?广 PA+ PB+ Pc序号UKIKPK165.5674.213156。 600258.5003.743121。 167348。 3003。05079.567437.5332.35346。 567526。 0331。62722。 033作U =f (I )和P =f (I )曲线，如图114所示。KKKKI k 从曲线得额定电流Ik=3.92A时：Uk=61.07V
11、Pk=133。34W1堵转参数计算:U61.07、四 x 3.92=8.996（Q）P 133.34r - _k = 5.010（Q）K、3123 x 3.922KXk = #K _ r2 = w8.9962 5.0102 = 7.472（Q）r = r = 1 r = 1 x 5.010 = 2.505 （。）122 k 2X1 = X= 2 X = 2 x 7.472 = 3.736（Q）2 空载特性计算:,I +1 +1I = 3& ；p=P03i2 r将计算数据填入下表11-5中;表 115序 号U0（V）u,un（U/U）I（A）0P 0（W）P0,（W）cos 001231.331
12、。0521。1072。30170130。20。18422211.0051。0102.04155123。70.1983210.330.9560.9141。85134108.30.19942010。9140.8351.6511796。50.2045170。330.7740.5991.269886。10.2646130.330.5920.3500.898175。00.403根据上表计算数据用直角坐标纸作上列曲线:P=f(U/U) P =f (U/U)2) I=f(U/U) 0ON 00 N00 NP/W180(U0/U从曲线中得出额定电压时P=152。66W 0Pf=130。23WPf =50.43
13、WI0=2。01A4空载参数计算Z 牝 z = = *= 63.19（Q）m 履I侦 3 X 2.1r = 土 = 1321 = 1.74（Q）m 3I23 X 2.12X =N 2 r 2 =*63.1921.742 = 62.27（Q）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.r= 2.55。X= 3.736QE = E，12r, = 2.55。I2七. 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
14、。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Z急Z，实际上Z=Z+Z只是0 m0 m 1Z1相对于Zm很小，但实际测量中，随着电流的变化4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
15、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.
