上海交大電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)+三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)及工作特性

上海交大電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)+三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)及工作特性PAGEPAGE4電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)三三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)及工作特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握三相異步電動(dòng)機(jī)空載、堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)及參數(shù)計(jì)算的方法；2．用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．三相異步電動(dòng)機(jī)空載實(shí)驗(yàn)；2．三相異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)；3．三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)接線圖下圖3-1為三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)及工作特性實(shí)驗(yàn)的兩種接線圖，分別對(duì)應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。本組所使用的7號(hào)實(shí)驗(yàn)臺(tái)有磁粉制動(dòng)器，所以實(shí)驗(yàn)實(shí)際所用的為圖b的接線方式。6．交流電流表10A；7．功率表500V10A；8．直流電壓表400V；9．直流電流表30A；10．直流電流表4A；11．張力控制器；12．轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速顯示儀。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1．三相異步電動(dòng)機(jī)空載實(shí)驗(yàn)：表3-1三相異步電動(dòng)機(jī)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)U(V)I(A)P(W)cosφ0UABUBCUCAU0IAIBICI0P?P??p01414.6419.9421.7418.63.9124.1113.4963.840912-456456L0.172386.8391.5393.7390.73.3003.5312.9223.251709-306403L0.183380.4385.0387.6384.33.1723.4612.8183.150674-283391L0.194375.9380.1382.7379.63.0963.3852.7323.071637-253384L0.205369.5373.9376.7373.43.0013.3092.7163.009602-227375L0.206365.2369.2372.3368.92.9283.2102.6032,914580-212368L0.207287.0290.2292.3289.82.0792.2591.8902.076377-93284L0.288190.4191.8192.0191.41.4681.6181.3131.46620414218L0.50其中U0=(UAB+UAB+UCA)/3；I0=(IA+IB+IC)/3；p0=p?+p??為三相輸入功率。2．三相異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)：表3-2三相異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)溫度θ=16℃序號(hào)U(V)I(A)P(W)cosφkUABUBCUCAUkIAIBICIkP?P??Pk182.9584.4584.2883.897.1187.0446.9597.040550117667L0.67277.5678.7178.9078.396.4956.4036.3636.420472106578L0.68366.7168.5268.0467.765.5425.5005.3535.46534675421L0.67454.9156.6055.7255.744.5084.4894.3354.44423248280L0.67541.8842.8642.1242.293.4433.3873.2873.37213426160L0.67626.0627.7227.1226.972.1922.2142.0302.145551065L0.66其中U0=(UAB+UAB+UCA)/3；Ik=(IA+IB+IC)/3；p0=p?+p??為三相輸入功率。3．三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)：表3-3三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)I(A)P(W)T2(N·m)N(r/min)IAIBICI1PIPIIP116.9807.4127.0497.14725071400390721.4711365.326.0146.2685.9546.07920391068310716.3371389.635.5175.9765.4395.6441989880286915.2171401.044.2584.7134.1544.375137442718019.18661436.153.5164.0023.6963.738109021913096.13541460.763.1573.3402.8203.106636-2923440.50821492.6其中I1=(IA+IB+IC)/3；p1=p?+p??為負(fù)載時(shí)三相輸入功率。六、特性曲線、參數(shù)計(jì)算及問題分析1．根據(jù)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出空載特性曲線U0=f(I0)、p0=f(U0)、cosφ0=f(U0)。其中，空載功率因數(shù)為cosφ0=p0圖3-2三相異步電動(dòng)機(jī)空載特性曲線U0=f(I0)圖3-3三相異步電動(dòng)機(jī)空載特性曲線p0=f(U0)圖3-4三相異步電動(dòng)機(jī)空載特性曲線cosφ0=f(U0)2．根據(jù)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出堵轉(zhuǎn)特性曲線Uk=f(Ik)、pk=f(Uk)、cosφk=f(Uk)。其中，堵轉(zhuǎn)功率因數(shù)為cosφk=pk圖3-5三相異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)特性曲線Uk=f(Ik)圖3-6三相異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)特性曲線pk=f(Uk)圖3-7三相異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)特性曲線cosφk=f(Uk)3．根據(jù)堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算三相異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁參數(shù)Rk、Xk、Zk：利用表3-2中的數(shù)據(jù)計(jì)算溫度為16℃時(shí)的勵(lì)磁參數(shù)。由Ik=IN，讀出短路電壓Uk=83.89V，pk=667W，利用式子：Zk=URk=pXk=Z計(jì)算得：Zk=83.897.04=11.916Rk=6673·7.042Xk=11.9162-再將溫度為16℃的電阻值折算到基準(zhǔn)工作溫度75℃時(shí)的數(shù)值，利用式子：Zk75℃Rk75℃=Rk計(jì)算得：Rk75℃Zk75℃4．根據(jù)空載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算三相異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁參數(shù)Rm、Xm、Zm：為了求勵(lì)磁參數(shù)，應(yīng)分離鐵損耗pFe和機(jī)械損耗pmec。如下圖3-8所示，利用圖中的數(shù)據(jù)，可計(jì)算（其中Z0≈X0，定子漏電抗X1由堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)求得，X1≈Xk/2≈5.52Ω）：Z0=U0I0RXm=X0–X1Zm=X圖3-8由空載損耗分離鐵損耗與機(jī)械損耗首先利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出擬合曲線P0=f(U02)，如圖3-9所示：圖3-9P0=f(U02)由圖中的數(shù)據(jù)可知，pmec=149.29W。當(dāng)U0=UN時(shí)，可近似計(jì)算I0=3.071A；pFe=384-149.29=234.71W。所以帶入上式可計(jì)算得：Z0=379.63.071=123.6ΩRm=234.713·3.071^2=8.296Xm=123.6–5.52=118.08ΩZm=118.082+8.29625．根據(jù)負(fù)載實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性，并將實(shí)驗(yàn)和計(jì)算數(shù)據(jù)記入表3-4中。輸出功率P2、功率因數(shù)cosφ1和效率η可由下式求得：P2=0.105nT2cosφ1=Pη=P2P1表3-4工作特性數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)輸入電動(dòng)機(jī)輸出計(jì)算值I1(A)P1(W)T2(N·m)n(r/min)P2(W)ηcosφ17.147390721.4711365.3307878.78%0.83066.079310716.3371389.6238476.73%0.77655.644286915.2171401.0223878.02%0.77234.37518019.18661436.1138576.92%0.62543.73813096.13541460.794171.89%0.53213.1063440.50821492.68023.15%0.16836．由表3-4中數(shù)據(jù)繪出三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線I1=f(P2)、T2=f(P2)、n=f(P2)、cosφ1=f(P2)、η=f(P2)：圖3-10三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性曲線I1=f(P2)圖3-11三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性曲線T2=f(P2)圖3-12三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性曲線n=f(P2)圖3-13三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性曲線cosφ1=f(P2)圖3-14三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性曲線η=f(P2)七、思考題1．空載實(shí)驗(yàn)為何不宜在過低的電壓下運(yùn)行？答：異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在只有電壓變化的情況下，與電壓的平方成正比。如果電壓過低，則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)很小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將會(huì)在比較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都很小，即轉(zhuǎn)差率s接近1。由異步電機(jī)的等效電路可以看出，啟動(dòng)電流Ist=UZk比較大，所以長(zhǎng)時(shí)間通過大電流，會(huì)使電機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱2．空載實(shí)驗(yàn)中電動(dòng)機(jī)的端電壓逐步降低至轉(zhuǎn)速有明顯變化時(shí)，為何定子電流會(huì)回升？答：異步電機(jī)的輸出功率在只有電壓變化時(shí)，與電壓的平方成正比。電動(dòng)機(jī)的端電壓降低，則電動(dòng)機(jī)的輸出功率也會(huì)降低。由于機(jī)械損耗pmec變化不大，所以轉(zhuǎn)子的功率會(huì)迅速降低，轉(zhuǎn)速迅速下降，轉(zhuǎn)差率迅速增加。隨著轉(zhuǎn)差率的增加，轉(zhuǎn)子電流也會(huì)增加，定子電流也會(huì)發(fā)過來增加。3．堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中電動(dòng)機(jī)定子電流達(dá)到額定值時(shí)，為什么電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩并不大？答：堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為0，轉(zhuǎn)差率為1，由異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)