电机学实验报告.docx
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电机学实验报告
专业：
电气工程及其自动化
姓名：
钟鑫
学号：
_3120103574
日期：
2014.12.24
地点：
教二
实验报告
课程名称：
电机学实验指导老师：
章玮成绩：
__________________
实验名称：
异步电机实验实验类型：
______________同组学生：
旭东
一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
一、实验目的
1、测定三相感应电动机的参数
2、测定三相感应电动机的工作特性
二、实验项目
1、空载试验
2、短路试验
3、负载试验
三、实验线路及操作步骤
电动机编号为D21，其额定数据：
PN=100W，UN=220V，IN=0.48A，nN=1420r/min，R=40Ω，定子绕组△接法。
1、空载试验
（1）所用的仪器设备：
电机导轨，功率表（DT01B），交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B）。
（2）测量线路图：
见图4-4，电机绕组△接法。
（3）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。
（4）试验步骤：
安装电机时，将电机和测功机脱离，旋紧固定螺丝。
试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（264V~66V）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。
表4-3
序
号
U（V）
I（A）
P（W）
cosφ
UAB
UBC
UCA
U0
IA
IB
IC
I0
PI
PII
P0
cosφ0
1
263.8
263.7
265.6
264.4
0.392
0.398
0.380
0.39
63.75
-33.1
30.61
0.19
2
235.2
236.1
237.3
236.2
0.339
0.333
0.341
0.338
52.15
-23.2
28.95
0.22
3
219.4
220.1
220.8
220.1
0.311
0.308
0.318
0.312
45.67
-18.2
27.47
0.24
4
199.4
201.3
201.8
200.8
0.279
0.277
0.287
0.287
39.07
-13.6
25.47
0.27
5
162.9
164.6
163.7
163.7
0.230
0.235
0.236
0.237
27.89
-5.51
22.38
0.35
6
106.6
107.7
105.8
106.7
0.184
0.197
0.202
0.194
16.9
-2.76
19.66
0.57
7
66.23
67.09
66.03
66.45
0.257
0.275
0.282
0.271
15.57
4.56
19.13
0.67
2、短路试验
（1）所用的仪器设备：
同空载试验
（2）测量线路图：
见图4-4，电机绕组△接法。
（3）仪表量程选择：
交流电压表250V，交流电流表1A，功率表250V、2A。
（4）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，记录于表4-4中。
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。
序
号
U（V）
I（A）
P（W）
cosφ
UAB
UBC
UCA
Uk
IA
IB
IC
IK
PI
PII
Pk
cosφk
1
69.38
70.21
69.98
69.86
0.576
0.580
0.578
0.578
31.66
-2.33
29.33
0.43
2
63.77
64.11
63.46
63.
0.510
0.521
0.518
0.520
25.71
-2.77
22.96
0.41
3
60.70
60,35
62.23
60
0.480
0.486
0.478
0.480
22.78
-2.2
20.66
0.40
4
53.20
54.67
54.49
54
0.398
0.390
0.386
0.388
16.28
-2.02
14.26
0.38
5
44.04
44.08
44.81
44
0.304
0.319
0.311
0.308
10.64
-1.03
9.01
0.35
6
33.91
33.70
33.03
33
0.200
0.206
0.201
0.211
4.87
-1.20
3.67
0.38
7
27.11
27.87
28.88
27
0.144
0.151
0.152
0.149
2.76
-0.83
1.93
0.27
3、负载试验
（1）所用的仪器设备：
电机导轨，功率表（DT01B），交流电流表（DT01B），交流电压表（DT01B）。
（2）测量线路图：
见图4-4，电机绕组△接法。
（3）仪表量程选择：
交流电压表250V，交流电流表1A，功率表250V、2.5A。
（4）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，记录于表4-5中。
数据，共读取5~6组数据，记录于表4-5中。
序
号
异步电动机的输入
M2
（N.m）
n
（r/min）
P2
（W）
cosφ1
η
S
I（A）
P（W）
IA
IB
IC
I1
PI
PII
P1
1
0.600
0.598
0.601
0.34
126.2
41.31
167.5
0.81
1410
120.1
0.734
0.717
0.06
2
0.525
0.521
0.525
0.30
109.4
24.94
134.3
0.64
1423
95.63
0.672
0.712
0.053
3
0.480
0.479
0.478
0.28
97.91
22.71
120.6
0.55
1438
83.04
0.659
0.688
0.046
4
0.420
0.415
0.417
0.24
82.28
11.42
93.7
0.38
1454
58.01
0.589
0.619
0.040
5.
0.356
0.351
0.357
0.20
65.78
-3.27
62.5
0.21
1472
32.46
0.462
0.519
0.032
6
0.313
0.310
0.315
0.18
46.80
-13.6
33.2
0
1497
0
0.278
0
0.021
四、实验结果与分析
1.计算基准工作温度时的相电阻。
基准工作温度的钉子绕组相电阻：
2.作空载特性曲线I0、P0、cosφ0=f（U0）
I0=f（U0）
P0=f（U0）
cosφ0=f（U0）
3.作短路特性曲线Ik、Pk、cosφk=f（Uk）
Ik=f（Uk）
Pk=f（Uk）
cosφk=f（Uk）
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
（1）由短路试验数据求短路参数
短路阻抗：
Zk=Uk/Ik=218.8Ω
短路电阻：
Rk=Pk/（3*Ik*Ik）=50.9Ω
短路阻抗：
Xk=（Zk^2-Rk^2）^1/2=212.7Ω
转子电阻的折算值：
R2’=Rk-R1=1.5Ω
定转子绕组漏电抗：
X1δ=X2δ=Xk/2=106.35Ω
（2）由空载实验数据求激磁回路参数
空载阻抗：
Z0=U0/I0=1221.7Ω
空载电阻：
r0=P0/（3*I0*I0）=158.3Ω
空载电抗：
X0=（Z0^2-r0^2）^1/2=1211.4Ω
激磁电抗：
Xm=X0-X1δ=1105.1Ω
激磁电阻：
rm=Pfe/（3*I0*I0）=（26.1-16.40）/（3*I0*I0）=92.4Ω
5.作工作特性曲线P1、I1、T2、n、η、s、cosφ1=f（P2）。
P1=f（P2）
I1=f（P2）
M2=f（P2）
n=f（P2）
η=f（P2）
s=f（P2）
cosφ1=f（P2）
6.由损耗分析法求额定负载时的效率
P1=120.62W
Pcu1=10.57W
Pfe=6.7W
S=0.043
Pad=0.005P2
Pmec=16.4W
P1=p2+Pcu1+Pfe+S*Pem+P2
解之得：
P2=99.02W
η=P2/P1=82.1%
五、思考题
1、由空载、短路试验所得的数据求取等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？
（1）测量仪表本身存在误差；
（2）实验条件非理想化，如空载实验不能完全做到真正空载；（3）短路实验中，定子转子电流会急剧增加，绕组发热产生误差；（4）三相并不严格对称，求解时取平均值计算引入误差；（5）求定子热态电阻时取75C°为热态温度，实际电机运行时受运行时间及电机具体状况的影响很可能不是75C°，因此产生了误差；（6）折算时忽略了铁耗功率以及机械损耗
2、从短路特性曲线Ik=f（Uk）形状可以得出哪些结论？
短路电流随电压增大而增大，且与电压成线性关系。
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？
（1）直接负载法无法准确的将电机调整为额定电压下，造成误差。
且输出功率与转矩只有近似的经验公式，无法精确考虑各个损耗和误差。
（2）损耗分析法附加损耗为近似式，无法求得精确值，存在误差。
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