实验3：三相异步电动机的参数测定
三相异步电动机实验报告
=
=
同步千瓦
（14）过载能力
按 计算电机的过载能力，即最大转矩倍数
=
圆图示例：
安
=伏
=瓦
安
=毫米
瓦
=毫米
（10）作起动圆
连接O和D1点，作OD1线的垂直平分线，交OE于C1点，C1点即为起动圆的圆心。作起动圆OD1E1。量起动圆直径
=毫米
=安
（11）作电磁功率线
按 , 求 和 角。分别作工作圆的电磁功率线（与OE成 角）交工作圆与B点及起动圆的电磁功率线（与OE1成 角）交起动圆于B1点。OB线和OB1线分别为工作圆和起动圆的电磁功率线。
(三)空载试验
（1）测量前电动机应在额定电压、额定频率下空载运行一段时间，使机械损耗达到稳定。
（2）试验时施于定子绕组上的电压应从（1.1~1.3）倍额定电压开始，逐步降低到可能达到的最低电压值即电流回升为止，其间测取7~9点读数。
（3）试验时测取下列数据：三相电压、三相电流、输入功率。
（4）试验结束，对数据进行处理，绘制空载特性曲线，即空载电流 、空载输入功率 与外施电压 的标幺值（ ）的关系曲线。
异步电机的型式试验项目有：
1.绕组对机壳及绕组相互间绝缘电阻测定。*
2.绕组在实际冷状态下直流电阻的确定。*
3.转子电压的测定（仅对绕线转子和交流换向器电动机）。*
4.空载试验。*
5.堵转试验（仅对笼形电机和交流换向器电动机）。*
6.温升试验。
7.效率、功率因数和转差率的测定。
8.短时过转矩试验。
9.最大转矩的测定。
——基准工作温度，对A、E、B绝缘等级为 ，对F、H绝缘等级为
——常数，铜绕组为235，铝绕组为228
三相异步电动机的参数测定
三相异步电动机的参数测定在异步电机的矢量控制系统中，电动机的参数是十分重要的物理量。
在电机学中利用电动机的参数构成等值电路，以此为基础可以对三相电动机的各种运行特性进行分析。
变频调速中采用的矢量控制，控制系统性能完全依赖于所使用的电机参数的准确程度，如果参数不准确，将直接导致矢量控制性能指标下降，其至导致变频器不能正常工作。
三相异步电动机的基本参数包括定子电阻、定子漏感、转子电阻、转子漏感、定转子互感。
这些参数的确定，可以利用电机设计制造时的技术数据进行理论计算，但计算复杂，并且与实际有较大误差，也可以采用试验方法确定，下面具体介绍在变频器中采用试验的方法对各参数的测试。
在变频器中，测试参数主要有两种方法：一种是在线测试，一种是离线测试。
在线测试方法主要有卡尔曼滤波法、模型参考自适应法、滑模变结构法等，这些方法要求处理器具有较高的处理速度，对系统硬件要求较高，离线测试方法主要有频率响应试验、阶跃响应试验等，但测试精度不高，存在计算复杂、程序计算量大等问题，故很少采用。
主要介绍根据传统的电机学试验原理，在变频器中对电机参数进行离线测试，通过对其采取相应的措施达至测试参数的高精确度。
在变频器系统中，采用直流伏安法测试定子电阻的关键是如何得到低压直流电源，当变频器直接连接到电网时，其直流母线电压较高，通常的办法是对直流母线进行电压斩波控制，得到一个平均值很低、周期固定且占空比固定的高频电压脉。
在实际的应用中，对电机进行堵转比较困难，在此采用单相短路试验代替三相试验，当电机加上单相正弦电压时，没有电磁转矩产生，其电磁现象与三相堵转时基本相同，测试中，让电机的某一相开路，在另外两相之间通入单相的正弦交流电，然后通入一定的电流，此时测试定子上的电压，电流和输入功率，这样即可计算出电机的短路电阻和短路电抗。
三相异步电动机参数的测定
实验六三相异步电动机有关参数的测定一.实验目的1.掌握三相异步电动机定子冷态直流电阻的测定方法。
2.掌握三相异步电动机绕组极性的判别方法。
二. 实验项目1.测量定子绕组的冷态电阻。
2.判定定子绕组的首末端。
三.实验设备及仪器1.MEL系列电机系统教学实验台主控屏。
2.电机导轨及测功机,转速转矩测量MEL-13。
3.三相鼠笼式异步电动机M04。
4.直流可调稳压电源，直流电压表,毫安表,安培表。
5.交流可调电源，交流电压表,安培表。
6.三相可调电阻器900Ω（MEL-03）。
7.波形测试及开关板（MEL-05）。
四.实验操作步骤1.实验准备(1).按实验要求准备好各类设备及仪表.(2).,并检查相关的连接，2.(1).按图正确接线,自己检查无误并经老师认可后,才能通电实验，合理选择各仪表量程。
(2). 按顺序按下主控制屏绿色”闭合”按钮开关, 打开励磁电源船型开关和直流可调稳压电源的船型开关以及复位开关,建立直流电源；调节直流可调电源输出最小，约80V。
(3)合上S1，调节R使A表分别为50mA,40mA，30mA，对应合上S2测取V表三次，记录表中；计算绕组电阻，取其平均值。
（4）记录室温。
注意事项：（1）在测量时电动机的转子须静止不动。
(2) R用四个900Ω的电阻串联，首先调到最大，约3600Ω左右。
（3）先读电流值，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。
(4)测量通电时间不应超过1分钟。
3（1）先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意两相绕组串联，按图正确接线,自己检查无误并经老师认可后,才能通电实验;（2）将调压器调压旋钮退至零位，按下主控制屏绿色”闭合”按钮开关,顺时针调节调压器旋钮，在绕组端施以单相低电压U=80~100V，注意电流不应超过额定值，测出第三相绕组的电压；如测得的电压有一定读数，表示两相绕组末首相联，反之，如测得的电压近似为零，则两相绕组末末相联（或首首相联）。
04实验三、三相异步电动机在各种状态下的机械特性
实验三、三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性执笔：姚立红、罗琴娟、王政一、实验目的了解三相线绕式异步电动机在各种运行状态下的机械特性。
二、预习要点1. 如何利用现有设备测定三相绕式异步电动机的机械特性。
2. 测定各种运行状态下的机械特性应注意哪些问题。
3. 如何根据所测出的数据计算被试电机在各种运行状态下的机械特性。
三、实验项目a) 测定三相绕线式转子异步电动机在Rs=0时，电动运行状态和回馈（发电）制动状态下的机械特性。
b) 测定三相绕线转子异步电动机在Rs=36Ω（70%R2N）时，测定电动状态与反转状态下的机械特性。
c) Rs=36Ω,定子绕组加直流励磁电流I1=0.6I N及I1=I N时，分别测定能耗制动状态下的机械特性。
四、实验设备1. RTDJ36 三相绕线式异步电动机2. RTDJ45 校正过直流电机3. RTT16 三相可调电阻器（0～90Ω）4. RTT16－1三相可调电阻器（0～900Ω）5. RTZN02 智能直流电压，电流表6. RTZN08 智能存储式真有效值电流表7. RTZN09 智能存储式真有效值电压表8. RTZN12 智能转矩，转速，功率表9. RTDJ47-1 电机导轨，测速编码器10.RTT15直流电机励磁电源，电枢电源11. 万用表、呆扳手五、实验方法按图1接线，图中：M用RTDJ36，额定电压：220V，定子绕组Y连接。
用呆扳手安装并固定好。
MG用RTDJ45。
用呆扳手安装并固定好。
交流电流表A1选用RTZN08。
交流电压表V1选用RTZN09。
Rs选用RTT16三组可调电阻，其大小按下列各实验要求选用。
R1选用RTT16－1的可调电阻，其大小按下列各实验要求选用。
R2选用RTT16－1的1800Ω可调电阻。
R3选用RTT16－1的900Ω可调电阻。
测速编码器的输出接至RTZN12。
1. Rs=0时的电动及反馈制动状态下的机械特性（测1、2象限特性）⑴S1合向1位置，S2合向2′位置；M的转子绕组三个红色接线柱相互短接，即Rs=0；R1用1980Ω（即900Ω＋900Ω＋180Ω）。
三相异步电动机的参数测定
三相异步电动机的参数测定三相异步电动机是工业生产中常用的一种机械设备，其性能参数的合理测定对于设备的运行维护、故障诊断以及节约能源等方面具有重要意义。
本文主要介绍三相异步电动机的参数测定方法。
1. 基本结构和工作原理三相异步电动机是由定子和转子两部分组成。
其中，定子是由电磁铁线圈、铁芯和端盖组成，转子是由铜导体（亦称作离子）和铁芯组成。
在电源的驱动下，定子线圈中形成不间断的交变电流，调节转子和定子之间的磁场使得转子开始旋转。
由于转子导体的移动，感应出对应的逆向电势，即“感应电势”，进而阻碍电流的进一步流动，使得机械能输出稳定。
2. 测量参数（1）空载测试空载测试是指在电机不带载（即转子不带外来负荷）的情况下运行，测试该状态下的磁场特性、无负载电流和功率等参数。
测试步骤如下：首先，将电动机空载连接于电源，确保电机正常启动。
然后，使用电流表和功率表等测试工具测量该状态下的电流和功率。
最后，将测得的数值与电机的额定数值比较，目的是判断电机的稳定性和电路系统的效率。
（2）短路测试通过带有额定负载的测试可以获取到一些转速、转矩、功率等关键参数。
这种测试可以检测电机的运行能力和效率等。
测试步骤如下：首先，将特定负载连接于电机，确保不对电机造成损坏。
然后，使用转速传感器、扭矩传感器、功率计和电能表等测试设备测量测试所需参数，并记录下相应数据。
最后，根据测得的数据分析电机的运行能力和效率。
3. 结论通过以上的三种测试,我们就可以获取一些重要的性能参数，比如空载电流、短路电流、转矩、输出功率、效率等。
针对这些参数，我们在日常维护和故障诊断时可以结合实际情况进行全方位的分析与判断，以减小不必要的损失和风险。
电机学实验三
实验三三相绕线异步电动机的空载、短路和负载实验一．实验目的1．掌握三相异步电机的空载、堵转和负载试验的方法。
2．用直接负载法测取三相绕线异步电动机的工作特性。
3．测定三相绕线异步电动机的参数。
二．预习要点1．异步电动机的工作特性指哪些特性？2．异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？3．工作特性和参数的测定方法。
三．实验项目1．测量定子绕组的冷态电阻。
2．判定定子绕组的首未端。
3．空载试验。
4．短路试验。
5．负载试验。
四．实验设备及仪器1．实验台主控制屏2．电机导轨及测功机、矩矩转速测量组件（NMEL-13A）3．交流电压表、电流表、功率、功率因数表4．直流电压、毫安、安培表（NMEL-06/1）5．直流电机仪表、电源6．可调电阻箱（NMEL-03/4）7．波形测试及开关板（NMEL-05B）8．三相绕线式异步电动机M04五．实验方法及步骤1．测量定子绕组的冷态直流电阻。
准备：（1）伏安法测量线路如图3-1。
S1，S2位于NMEL-05B。
R ：采用NMEL-03/4中R 1电阻。
A 、V ：直流毫安表和直流电压表。
量程的选择：测量时，通过的测量电流约为电机额定电流的10%，即为50mA ，因而直流毫安表的量程用200mA 档。
三相笼型异步电动机定子一相绕组的电阻约为50欧姆，因而当流过的电流为50mA 时电压约为2.5伏，所以直流电压表量程用20V 档，实验开始前，合上开关S 1，断开开关S 2，调节电阻R 至最大。
分别合上绿色“闭合”按钮开关和直流电动机电枢电源的船形开关，调节直流直流电枢电源及可调电阻R ，使试验电机电流不超过电机额定电流的10%，以防止因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电流值，再接通开关S 2读取电压值。
读完后，先打开开关S 2，再打开开关S 1。
调节R 使A 表分别为50mA ，40mA ，30mA 测取三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻值，记录于表3-1中。
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= +n x-nS —「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。
w w A R； -- 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。
式中尺二始-船坨=P矗+Pn为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
(8-2)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。
三相异步电动机的参数测定
实验报告图2-1 三相异步电动机参数测定接线图（2）利用调压电源改变供给异步电动机的电源，异步电动机连接成Y 形，即将U 、V 、W （A 、B 、C ）各接A 、B 、C 三相宫电线，X 、Y 、Z 接在一起。
（3）当施加电压从零逐渐增加，达到某值时，电机开始启动，然后逐渐增加电压到额定电压。
测量其空载转速，观察其方向，再降低电压，使电机停下来。
（4）将三相交流供电线任意两相交换，再逐渐增加电压，观察电动机的转向，理解电源相序变化对电机转向的影响。
2． 参数测定测量定子绕组的冷态直流电组，用数字万用表测量三个定子绕组1r 值，娶妻平均数，即得冷态电阻。
至于异步电动机的参数1212,,,,,m m x x x r r r ''，可用空载和短路实验来测定。
下面主要作这两个实验。
(1). 空载实验a.按照图3-1接线。
电机绕组为Y 接（U N =220V ）。
负载与电机脱开，即不加负载。
b.把交流调压器的电压调至最小位置，接通电源，逐渐升高电压，是电动机旋转，并注意电机的旋转方向。
若电机的旋转方向不符合要求，则需改变任意两根输入线即可。
c.保持电机在额定电压下，空载运行数分钟，使电机的机械损耗达到稳1x由下列短路实验求得。
励磁电阻：23FemPrI=，式中Fe P为额定电压下的铁损耗，由图3-2确定。
图2-2 电机的铁损与机械损耗即作出2()P f U=曲线，在2H U时对应的,Fe mec mecP P P。
可取2()P f U=的延长线与纵轴的交点，线段OK的长度表示机械损耗mecP。
由短路实验计算出短路参数：短路阻抗KkkUZI=；短路电阻：23kkkPRI=；短路电抗：22k k kX Z R=-，式中,,k k kU I P分别是短路相电压、短路相电流、三相短路功率之和。
转子绕组的折合值为21kr R R'=-，定、转子漏电抗为1212kx x X'=≈最后画出完整的三相异步电动机等效电路图，并填入相关参数。
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实验内容:
（1）用直流伏安法测出定子绕组在室温下的电阻； （2）空载实验，测取空载特性曲线I0=f(U1)、p0=f(U1)、 cos 0 f (U1 ) （3）堵转实验，测取堵转特性曲线Ik=f(Uk)、pk=f(Uk)、 cos k f (U k )
实验用到的设备:
冷态电阻，就是指某器件在没有电流时，即常温下的电阻， 一般是指25℃时的电阻。 电机的基准工作温度：
绝缘等级 A E 75 B 80 F H
绕组温升限值 60 (K)
100 125
r1 75
234.5 75 r1 234.5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
用直流伏安法测出定子绕组在室温 下的电阻
（1）按照电路图连接线路；（A、B、C相分别测）
空载特性实验
U1 IA IB IC I0 P1 P2 P0 n
其中I0=（IA+IB +IC）/3 P0= P1+ P2 （5）三相调压器调零，断电。
短路特性实验（堵转实验）
因为电动机不转，散热条件差，为防止电机绕组过热，外加电压 值降低，并要求操作要迅速。 （1）按照电路图连接线路；
A B C
A A A
* W1
* V M
W2 *
*
（2）利用螺丝刀将电动机转子堵住不转，上电前，保证三相电源 箱电压输出为零；
短路特性实验（堵转实验）
（3）缓慢调节电源电压，使定子电流达到额定值的1.2倍，再从1.2IN 开始逐渐减小到0.5IN，在此过程中记录8组数据于下表；
Uk IA IB IC Ik P1 P2 Pk n
三相异步电动机、三相电源箱、三相可调电阻器挂箱、 直流电压/电流表挂箱、交流电压/电流表挂箱、功率表挂箱、 直流可调电源、万用表
基本原理
n n1 n
s
n1 n n1
电动 发电
制动
n0
s 1
n0
s 1
0 n n1
1 s 0
n n1
s0
n n1
s0
用直流伏安法测出定子绕组在室温 下的电阻
绕组1 绕组2 绕组3
I
U R 平均值
30
40
50
30
40
50
30
40
50
（4）把电阻值调至最大，稳压源输出调零，关断电源； （5）重复以上步骤测量另外两相。
空载特性实验
序号 1 编号 eWACI1000 分类 电动机 nN(rpm) 1380 PN(W) 120 UN(V) 220（Y） IN(A) 0.6 绝缘 等级 E
A
+
UI
R
I V RM
-
图中R为两个900欧姆的电阻串联，电流表为毫安表 （2）上电前，保证直流稳压电源输出为零，把R调到最大值；
用直流伏安法测出定子绕组在室温 下的电阻
（3）闭合直流稳压电源的开关，使其输出电压为50V，调节电阻 器R，使电流表的读数分别为30mA、40mA、50mA，分别测取 三次电压，将电压值记录于表中，用于计算定子三相绕组的电阻 值；
（1）按照电路图连接线路；
A V B C
*
* W1
A A M
*
W2 *
A
空载特性实验
（2）上电前，保证三相电源箱电压输出为零； （3）闭合专用三相电源开关，逐渐升高电压至额定值UN=220V， 使电机启动，保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械 损耗达到稳定后再进行实验；
（4）调节电压至1.2UN，再由1.2UN开始逐渐降低电压，直至电流 或功率表显示值开始增大为止，在这范围内读取空载电压、空载 电流、空载功率，共取数据8组记录于表中（注：在额定电压点附 近多测几组值）；
（4）三相调压器调零，断电。
思考题
空载实验时，当电压降得较低时为什么转速明显下降同时电 流回升？为什么这时测得的数据没有意义？ 作出T型等效电路图，并说明空载实验能求得等效电路中的 哪些参数，堵转实验能求得等效电路中的哪些参数？
实验报告要求
实验内容、实验数据 数据处理：利用公式进行冷态电阻的换算 绘制空载特性曲线I0=f(U1)、p0=f(U1)、 cos 0 f (U1 ) 绘制堵转特性曲线Ik=f(Uk)、pk=f(Uk)、 cos k f (U k )