三相鼠笼式异步电动机的全参数测定和工作特性
三相鼠笼异步电动机实验
三相鼠笼异步电动机实验————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验六三相鼠笼异步电动机的工作特性一．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鼠笼异步电动机的工作特性。
3．测定三相笼型异步电动机的参数。
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？它们的特理意义是什么？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。
三．实验设备及仪器1．MEL系列电机教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及测功机、矩矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。
3．交流功率、功率因数表（MEL-20或MEL-24或含在实验台主控制屏上）。
4．直流电压、毫安、安培表（MEL-06或含在实验台主控制屏上）。
5．三相可调电阻器900Ω（MEL-03）。
6．波形测试及开关板（MEL-05）。
7．三相鼠笼式异步电动机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：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芯的温度。
当所测温度与冷动介质温度之差不超过2K 时，即为实际冷态。
记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。
（1）伏安法测量线路如图3-1。
S1，S2：双刀双掷和单刀双掷开关，位于MEL-05。
R：四只900Ω和900Ω电阻相串联（MEL-03）。
A、V：直流毫安表和直流电压表，或采用MEL-06，或在主控制屏上。
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时三端电压约为2.5伏，所以直流电压表量程用20V档，实验开始前，合上开关S1，断开开关S2，调节电阻R至最大（3600Ω）。
三相异步电动机的工作特性和参数测定
第8章三相异步电动机的工作特性和参数测定原理简述一、基本方程式和等效电路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：式中转差率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。
当异步电动机空载时，，。
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，，，附加电阻，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，以及铁耗和机械损耗。
实验是在转子轴上不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。
用调压器改变试验电压大小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、空载电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，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，即式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
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。
铁耗在低电压时可近似认为与磁通密度的平方成正比。
a三相鼠笼异步电动机的工作特性实验报告
异步电机实验报告课程名：电机学与电力拖动姓名：李静怡学院：电气工程学院班级：电气1108班学号：指导老师：郭芳2、屏上挂件排列顺序D34-2、D513、空载实验（1）按图4-3接线。
电机绕组为Δ接法(UN=220V)，直接与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，逐渐升高电压，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，必须切断电源)。
(3) 保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。
图4-3 三相鼠笼式异步电动机试验接线图(4) 调节电压由倍额定电压开始逐渐降低电压，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) 在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据7～9 组记录于表4-4中。
表4-4序号UOC（V）IOL（A）PO（W）cos UABUBCUCAUOLIAIBICIOLPIPIIPO 1264265265251459146801479五、实验报告1.作空载特性曲线：I0、P、cos0=f(U0)2.作短路特性曲线：IK 、PK=f(UK)3.由空载、短路试验的数据求异步电机等效电路的参数。
(1)由短路试验数据求短路参数KIU=23KIP=22KKrZ-=KI=空载阻抗 ooo I U Z = 空载电阻 23oo o I P r =空载电抗 22o o o r Z X -=式中 U 0、I 0、P 0 —— 相应于U 0为额定电压时的相电压、相电流、三相空载功率。
由图中可以看出ooo I U Z =，为曲线斜率的倒数，所以Z 0=1/=（Ω）由图中可以看出23oo o I P r =，为曲线的斜率，即R K =（Ω）所以，22o o o r Z X -==（Ω）激磁电抗 σ1X X X O m -= 激磁电阻 23oI P r Fem ==（Ω）式中 PFe为额定电压时的铁耗，由图3-4确定。
三相异步电动机工作特性及参数测定实验
三相异步电动机工作特性及参数测定实验
三相异步电动机是最常见的电动机之一，广泛应用于各种机械设备中。
为了更好地了
解其工作特性和性能参数，进行了三相异步电动机工作特性及参数测定实验。
实验设备包括三相异步电动机、电动机控制面板、万用表、调压器、反力计等。
实验
过程中首先进行了电动机的连接和控制，将电动机接入三相电源，然后通过电动机控制面
板控制电动机启动和停止，并根据需要调整电动机的转速。
实验中常见的三相异步电动机参数有转速、电压、电流和功率等。
为了测定这些参数，首先需要对电动机进行空载测试，即在没有负载时对其进行测试。
在空载测试中，利用万
用表对电动机的电压和电流进行测定，并计算出电动机的功率和功率因数。
接下来进行了负载测试，即在电动机上加上负载，并通过调压器来调整负载电流。
在
负载测试中，通过反力计测量电动机承受的力，并计算出电动机输出的功率。
通过实验得出的数据，可以得出三相异步电动机的工作特性和性能参数。
例如，随着
电动机的负载电流逐渐增大，电动机的转速和输出功率将逐渐降低，而电动机的功率因数
则会变得更高。
与此同时，电动机的电流和电压也将随着负载电流的增大而逐渐增大。
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一、基本方程式和等效电路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：式中转差率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。
当异步电动机空载时，，。
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，，，附加电阻，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，以及铁耗和机械损耗。
实验是在转子轴上不带任何机械负载，转速，电源频率的情况下进行的。
用调压器改变试验电压大小，使定子端电压从逐步下降到左右，每次记录电动机的端电压、空载电流和空载功率，即可得到异步电动机的空载特性，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，即式中为定子绕组每相电阻值，可直接用双臂电桥测得。
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。
铁耗在低电压时可近似认为与磁通密度的平方成正比。
(整理)电机实验——三相鼠笼异步电动机的工作特性
三相鼠笼异步电动机的工作特性一、实验目的1、掌握用日光灯法测转差率的方法。
2、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。
3、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。
4、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。
二、预习要点1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯的什么特性？2、异步电动机的工作特性指哪些特性？3、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？4、工作特性和参数的测定方法。
三、实验项目1、测定电机的转差率。
2、测量定子绕组的冷态电阻。
3、判定定子绕组的首末端.4、空载实验。
5、短路实验。
6、负载实验。
四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序DQ43、DQ42、DQ25-3、DQ22、DQ27、DQ31 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DQ11。
3、用日光灯法测定转差率日光灯是一种闪光灯，当接到50H z 电源上时，灯光每秒闪亮100次，人的视觉暂留时间约为十分之一秒左右，故用肉眼观察时日光灯是一直发亮的,我们就利用日光灯这一特性来测量电机的转差率。
（1）异步电机选用编号为DQ11的三相鼠笼异步电动机（U N =220V ，Δ接法）极数2P=4。
直接与测速发电机同轴联接，在DQ11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）由于电机的同步转速为 ，而日光灯闪亮为100次/秒，即日光灯闪亮一次，电机转动四分之一圈。
由于电机轴上均匀贴有四张白纸条，故电机以同步转速转动时，肉眼观察图案是静止不动的（这个可以用直流电动机DQ09、DQ19和三相同步电机DQ14来验证）。
（3）开启电源，打开控制屏上日光灯开关，调节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，记录此时电机转速。
（4）因三相异步电机转速总是低于同步转速，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。
三相鼠笼式异步电机实验 (1)
三相鼠笼式异步电动机的参数测定一、实验目的1.了解三相鼠笼式异步电动机2.测定三相鼠笼式异步电动机的参数二、预习要点1.鼠笼式异步电动机的等效电路有哪些参数？他们的物理意义是什么？2.异步电动机参数的测定方法三、实验项目1.空载实验2.短路实验四、实验线路及操作步骤1.空载试验空载试验时所用的仪器设备有：三相交流电源、电机导轨、功率表、交流电流表、交流电压表。
电机选用三相鼠笼异步电动机D21仪表量程选择为：交流电压表的量程选为300V，交流电流表的量程为0.5A，功率表的量程选为250V、0.5A。
安装电机时，空载实验时电机和测功机脱离，旋紧固定螺丝。
实验前首先把三相电源调至零位，然后接通电源，慢慢的调节三相交流可调电源使电机起动旋转，注意观察电机旋转的方向。
调整电源相序，使电机旋转方向符合测功机加载的要求。
注意：调整相序时，必须切断电源。
仍然将三相电源调至零位，短接电流表及功率表电流线圈。
接通电源，逐渐升高电压，起动电机，保持电动机在额定电压时空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。
去掉电流短接导线。
调节电源电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低，直至电机电流或功率显著增大为止。
在这个范围内读取空载电压、空载电流、空载频率，共读取4~5组数据。
=415.9456Ω空载电阻r0=P03I02空载电抗x0=√Z02−r02=1634.0217Ω2.短路实验电路要求在空载实验的基础上，将电机与测功机同轴连接即可。
实验时首先把三相电源调至零位，然后接通电源，慢慢的调节三相交流可调电源使之逐渐升压至1.2倍额定电流，然后逐渐降压至0.3倍额定电流为止。
在这范围内读取短路电压、=109.1253Ω短路电阻r k=P k3I k2短路电抗x k=√Z k2−r k2=437.8361Ω五、思考题1.由空载、短路实验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？答：电动机在正常运行情况下,就是负载转矩在额定转矩以下情况时,电动机总能维持负载转矩与电机输出转矩的平衡,并且保持转速变化很小,但当负载转矩过大,超过额定转矩时,电动机仍然要维持转矩平衡,只有降低转速,继续提高转矩,(如果转矩超过最大负载转矩电机将堵转)转矩的继续提高,必然导致定子电流的升高,从而导致定子绕组发热增加,如果持续大过载,会造成电动机烧毁.2.从短路实验数据我们可以得出那些结论？答：短路、电机阻转情况下，电机的电压和电流是呈线性关系的。
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。
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实验报告
课程名称： 电机学 指导老师： 敏祥老师 成绩：_____________________ 实验名称：三相鼠笼式异步电动机 实验类型： 异步电机实验 同组学生：
第三次实验 三相鼠笼式异步电动机的参数测定和工作特性
一、实验目的
1.1测定三相异步电动机的参数； 1.2测定三相异步电动机的工作特性。
二、实验项目
空载试验、短路试验、负载试验，具体操作步骤请见第三节。
三、操作方法和实验步骤
电机额定：PN=100W ，UN=220V ，IN=0.48A ，nN=1420r/min ，定子绕组△接法。
3.1空载试验
3.1.1测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。
3.1.2仪表量程选择：交流电压表 250V ，交流电流表0.5A ，功率表250V 、0.5A 。
3.1.3试验步骤：
安装电机时，将电机和测功机脱离，旋紧固定螺丝。
实验前先将三相交流可调电源电压调至零位，接通电源，合上起动开关S1，缓缓升高电源电压使电机起动旋转，注意观察电机转向应符合测功机加载的要求（右视机
组，电机旋转方向为顺时针方向），否则调整电源相序。
注意：调整相序时应将电源电压调至零位并切断电源。
接通电源，合上起动开关S1，从零开始缓缓升高电源电压，起动电机，保持电动机在额定电压时空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。
调节电源电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低，直至电机电流或功率显著
增大为止，在此围读取空载电压、空载电流、空载功率，共读取7~9组数据，记录于表4-3中。
注意：在额定电压附近应多测几点。
试验完毕，将三相电源电压退回零位，按下电源停止按钮，停止电机。
数据记录在4.1节。
3.2短路试验
3.2.1测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。
3.2.2仪表量程选择：交流电压表 250V ，交流电流表1A ，功率表250V 、2A 。
3.2.3试验步骤：
安装电机时，将电机和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝，并用销钉把测功机的定子和转子销住。
首先将三相电源电压调至零位，接通电源，合上起动开关S1，逐渐升高电源电压至1.2倍额定电流，然后逐渐降压至0.3倍额定电流为止。
在此围读取短路电压、短路电流、短路功率共4~5组数据。
试验完毕，将三相电源电压退回零位，按下电源停止按钮，停止电机，并拔出销钉。
注意：试验时控制调节电源电压大小，并尽量减小电机试验时间。
数据记录在4.2节。
装
订
线
3.3负载试验
3.3.1测量线路图：见图4-4，电机绕组△接法。
3.3.2仪表量程选择：交流电压表250V，交流电流表1A，功率表250V、2.5A。
3.3.3试验步骤：安装电机时，将电机和测功机同轴联接，旋紧固定螺丝。
将三相电源电压调至零位，测功机旋钮调至零位。
接通电源，合上起动开S1，缓缓升高电源电压使电机起动。
调节电源电压至额定电压，逐渐旋动测功机加载旋钮，使电机慢慢加载，此时电机的电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流。
从这点负载开始，逐渐减少负载直至空载，在此围读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、测功机转矩等数据，共读取5~6组数据。
数据记录在
4.3节。
四、实验数据记录（关于数据处理，请见第五节）
4.2短路试验
0.366 0.378 0.381 0.217 77.38 19.03 96.41 0.36 1448 54.59
0.246 0.253 0.248 0.144 37.06 -14.01 23.05
0 1491 0
五、数据处理
5.1计算基准工作温度时的相电阻
温度13.7摄氏度时，定子绕组相电阻为40Ω 基准温度75摄氏度时的相电阻为：
Ω
=++=86.492357523501750C
C
C R R θφ
5.2作空载特性曲线I 0、P 0、cos φ0=f (U 0)
图1
图2
图3
5.3作短路特性曲线I k 、P k 、cos φk =f (U k )
图4
图5
图6
5.4由空载和短路试验的数据求取异步电机等效电路中的参数 5.4.1由空载实验数据求空载参数 空载阻抗：Ω==
=
7.1525144
.07
.219000ϕ
ϕI U Z 空载电阻：Ω=⨯==
3.38914
4.0322.2432
2000I P R 空载电抗：Ω=-=-=2.14753.3897.152********R Z X
激磁电阻：
Ω
=-=3.34910R R R m （附加损耗与机械损耗均由辅助电机提供了）
激磁电抗：Ω=-=5.136910σX X X m
5.4.2由短路实验数据求短路参数 短路阻抗：Ω===
6.232276.021
.64K K K I U Z 短路电阻：Ω=⨯==
97.96276
.0316
.22322k k K I P R 短路电抗：Ω=-=-=
4.21197.966.2322222K K K R Z X
转子电阻的折算值：Ω=-=97.561'
2R R R K
定转子绕组漏电抗：Ω==
=7.1052
1
'
21K X X X σσ 5.5作工作特性曲线P 1、I 1、T 2、n 、η、s 、cos φ1=f (P 2)
图7
图8
I (A) P (W)
M 2(Nm) n (r/min) P 2(W)
效率
(%)
s
功率因数
I A
I B I C I 1（相） P I P II
P 1
0.702 0.702 0.595 0.385 128.6 53.04 181.64 0.91 1384 131.89 72.6 0.0773 0.715 0.528 0.544 0.543 0.311 115.5 46.06 161.56 0.81 1398 118.58 73.4 0.0680 0.788 0.468 0.489 0.491 0.279 101.11 38.93 140.04 0.72 1414 106.61 76.1 0.0573 0.761 0.328 0.35 0.443 0.216 91.71 19.35 111.06 0.43 1438 64.75 58.3 0.0413 0.780 0.28 0.378 0.381 0.200 77.38 19.03 96.41 0.36 1448 54.59 56.6 0.0347 0.731
0.246 0.253 0.248 0.144 37.06 -14.01 23.05 0
1491
0 0.0 0.0060 0.243
图9
图10
图11
图12
六、思考题
6.1由空载、断路试验所得的数据求取异步电动机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？
答：首先，仪器本身的仪差会引起误差；其次，空载特性测量时机械损耗不变只在转速变化不大时近似成立，实际上机械损耗的功率与转速有关，这一近似引入误差；最后，空载特性测量时忽略了转子电流，短路实验测量时忽略了激磁支路上的电流，以及认为定子漏电抗与折算后的转子漏电抗相等，都是理想上的假设，与实际情况有误差。
6.2从短路特性曲线的形状可以得出哪些结论？
答：短路功率P k与短路电压U k的平方成正比，而短路电流I k与短路电压U k的平方成正比。
6.3试分析由直接负载法和损耗分析法求得的电动机效率各存在什么误差？
答：由直接负载法要算效率，则需算出输出功率，算得的输出功率由负载功率和空载功率相加而成，误差主要由测量负载转矩、电机转速和空载时的电机转速引入，另外还需算出输入功率，算得的输入功率由电流、电压、功率表的误差引入；由损耗分析法要算效率，则需算出输出功率和各个损耗环节的功率，需要做空载试验、短路试验等，分别计算铁耗、机械损耗、铜耗后才能求出效率，由电流、电压、功率表和电机转速测量引入的误差层层积累，误差较大。