電動機課程設(shè)計--三相式鼠籠異步電動機的工作特性

1、<p><b>　　電機與拖動控制</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題 目 三相式鼠籠異步電動機的工作特性 </p><p>　　系 別 自動化系 </p><p>　　專業(yè)名稱

2、 自動化 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要--------------------------------------------------------------------3</p><p>　　前言----------------------------

3、----------------------------------------4</p><p>　　實驗項目 -------------------------------------------------------------5</p><p>　　3.1 實驗設(shè)備-----------------------------------------------------5<

4、/p><p>　　3.2 工作原理------------------------------------------------------7</p><p>　　3.3 工作特性-----------------------------------------------------9</p><p>　　4.1課程設(shè)計所用的基本知識-- - -------- --

5、------------------------9</p><p>　　5.1空載實驗------ -------------------------------------------10</p><p>　　相鼠籠交流電動機空載測試-----------------------------10</p><p>　　實物連線--------------------

6、----------------------------------11</p><p>　　5.2 負(fù)載試驗--- - -------------------------------------------------15</p><p>　　實驗總結(jié)- -----------------------------------------------------------19</

7、p><p>　　心得體會- -----------------------------------------------------------20</p><p>　　參考文獻--- - -------------------------------------------------------21</p><p>　　三相鼠籠異步電動機的工作特性</p&g

8、t;<p><b>　　摘要</b></p><p>　　三相異步電動機。它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定、轉(zhuǎn)子之間是氣隙。 轉(zhuǎn)子繞組是用作產(chǎn)生感應(yīng)電勢、并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的，它分鼠籠式和繞線式兩種。 鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是自己短路的繞組，在轉(zhuǎn)子在每個槽中放有一根導(dǎo)體（材料為銅或鋁），導(dǎo)體比鐵芯長，在鐵芯兩端用兩個端環(huán)將導(dǎo)體短接，形成短路繞組。若將鐵芯去掉，剩下的繞組形狀似松鼠籠子，故稱

9、鼠籠式繞組。本文首先從異步電機的基本理論及工作特性著手，簡單介紹了異步電機的基本特性，工作原理及運行特性等。</p><p>　　關(guān)鍵詞 三相鼠籠異步電動機 工作特性 參數(shù) 設(shè)計電路</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　現(xiàn)在社會中，電能是使用最廣泛的一種能源，在電能的生產(chǎn)、輸送和使用等方面，作為動力設(shè)備的電

10、機是不可缺少的一部分。中小型電機行業(yè)是機械工業(yè)的重要組成部分，在國民經(jīng)濟中起著舉足輕重的作用。發(fā)電機主要用于移動電源、風(fēng)力發(fā)電、小型發(fā)電設(shè)備中；三相異步電動機在生產(chǎn)和交通運輸中得到廣泛使用，例如，在工業(yè)方面，它被廣泛用于拖動各種機床。水泵、壓縮機、攪拌機、起重機械等。在農(nóng)業(yè)方面，他被廣泛用于拖動排灌機械、脫粒機各種產(chǎn)品的加工機械。在家用電器和醫(yī)療器械和國防設(shè)施中，異步電動機也應(yīng)用十分廣泛，作為拖動各種機械的動力設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)

11、新和工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，電氣化與自動化水平不斷提高，國民經(jīng)濟各部門對異步三相異步電動機的需求量日益增加，對其性能，質(zhì)量，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)也相應(yīng)地提出了越來越高的要求。因此，對三相異步電動機特性能提出了許多新的更新的要求，必須適時地做出更新與發(fā)展，以適應(yīng)各個新興工業(yè)領(lǐng)域不同的特殊要求，特別是對需求量最大的中小型三相異步電動機，在保證其質(zhì)量運行，壽命長和能滿足使用要求的同時，進一步節(jié)約銅、鐵等材料，提高效率和功率因數(shù)，以提高其經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)與降低耗

12、電。三相異步電動機已有近20多年</p><p><b>　　課程設(shè)計的意義</b></p><p>　　現(xiàn)代社會中，電能是使用最廣泛的一種能源，在電能的生產(chǎn)，輸送和使用等方面，作為動力設(shè)備的電機是不可缺少的一部分。電機在國家經(jīng)濟建設(shè)，節(jié)約能源、環(huán)保和人民生活中起著十分重要的作用。由于Y系列異步電動機具有體積小，重量輕，運行可靠，結(jié)構(gòu)堅固耐用，外形美觀等特點，具有較高

13、的效率，有良好的節(jié)能效果，而且噪音低，壽命長，經(jīng)久耐用。Y系列有很多規(guī)格，能滿足國民經(jīng)濟各部門的不同需要。所以研究三相鼠籠異步電動機意義重大。當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)該運用所學(xué)知識和技巧來解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.說明三相鼠籠異步交流電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>

14、;　　2.說明三相異步電動機的空載、和負(fù)載實驗的方法</p><p><b>　　三、設(shè)備的介紹</b></p><p><b>　　1.設(shè)備的名稱</b></p><p><b>　　三相鼠籠異步電動機</b></p><p><b>　　2.設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)<

15、/b></p><p>　　三相鼠籠異步電動機結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇</p><p>　　而其分解圖如下圖所示：</p><p>　　交流電機定子結(jié)構(gòu)定子鐵芯:是電機磁路的一部分，定子鐵芯內(nèi)圓

16、上均勻開有槽，安放定子繞組。</p><p>　　機座:是用作固定與支撐定子鐵芯。定子繞組:是電機電路部分，它由三個在空間相差120°電角度、結(jié)構(gòu)相同的繞組連接而成，按一定規(guī)律嵌放在定子槽中。</p><p>　　繞組分類：單層繞組和雙層繞組。繞組應(yīng)用：單層繞組一般用在10kW以下的電機，雙層短距繞組用在較大容量的電機中。</p><p><b&

17、gt;　　轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　轉(zhuǎn)子鐵芯：一般用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，它是磁路的一部分。</p><p>　　轉(zhuǎn)子繞組：是用作產(chǎn)生感應(yīng)電勢、并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩它分鼠籠式和繞線式兩種。</p><p>　　氣隙：中、小容量的電動機氣隙一般在0.2~1.5mm范圍。</p><p><b>　　3.設(shè)備的工

18、作原理</b></p><p>　　電動機的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。如右圖4是三相交流異步電動機轉(zhuǎn)動的原理圖（途中只顯示出兩根導(dǎo)條），當(dāng)電磁沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，磁極的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動勢。電動勢的方向由右手定則來確定。因為運動是相對的，假如磁極不對，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則導(dǎo)條中同樣也能感應(yīng)出電動勢來。在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條

19、中就產(chǎn)生電流。該電流與旋轉(zhuǎn)磁極的磁場相互作用，而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力F，電磁力的方向可用左手定則確定，由電磁力進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。異步電動機的工作原理用箭頭式子可以簡單的表示如下：</p><p>　　定子繞組通入三相交流電流→產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場→切割轉(zhuǎn)子繞組→轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢→轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流→轉(zhuǎn)子電流與磁場作用→產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩→運行。</p><p><b>　　

20、4.電路原理圖</b></p><p><b>　　5.設(shè)備的工作特性</b></p><p>　　異步電動機的工作特性是指在額定電壓及額定頻率下，電動機的主要物理量轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)矩電流，效率，功率因數(shù)等隨輸出功率變化的關(guān)系曲線。</p><p><b>　　（1）轉(zhuǎn)動率特性</b></p><

21、p>　　通常把同步轉(zhuǎn)速n1和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n二者之差與同步轉(zhuǎn)速n1的比值叫做轉(zhuǎn)差率，用s表示。關(guān)于轉(zhuǎn)差率的定義如下：當(dāng)電機的定子繞組接電源時，站在定子邊看，如果氣隙旋轉(zhuǎn)磁通密度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向一致，則轉(zhuǎn)差率s為：；如果兩者轉(zhuǎn)向相反，則：。式中的n1，n都理解為轉(zhuǎn)速的絕對值s是一個沒有單位的數(shù)，它的大小能反映電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。隨著負(fù)載功率的增加，轉(zhuǎn)子電流增大，故轉(zhuǎn)差率隨輸出功率增大而增大。</p><p><

22、;b>　　轉(zhuǎn)矩特性</b></p><p>　　異步電動機的輸出轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉(zhuǎn)速略有下降，轉(zhuǎn)矩曲線為一個上翹的曲線（近似直線）。</p><p><b>　　電流特性</b></p><p>　　空載時電流很小，隨著負(fù)載電流增大，電機的輸入電流增大。</p><p><

23、b>　　效率特性</b></p><p>　　其中銅耗隨著負(fù)載的變化而變化（與負(fù)載電流的平方正比）；鐵耗和機械損耗近異步電動機似不變；效率曲線有最大值，可變損耗等于不變損耗是，電機大道最大效率。額定效率載64-94%之間；最大效率發(fā)生在（0.7-1.0）倍額定效率處。</p><p><b>　　（5）功率因數(shù)特性</b></p>&l

24、t;p>　　空載時，定子電流基本上用來產(chǎn)生主磁通，有功功率很小，功率因數(shù)也很低；隨著負(fù)載電流增大，輸入電流中的有功分量也增大，功率因數(shù)逐漸升高；在額定功率附近，功率因數(shù)達到最大值。如果附在繼續(xù)增大，則導(dǎo)致轉(zhuǎn)子漏電抗增大（漏電抗與頻率正比），從而引起功率因數(shù)下降。</p><p>　　四、課程設(shè)計所用的基本知識</p><p>　　三相鼠籠異步電動機參數(shù)為：</p>&l

25、t;p>　　額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、容量。銘牌如下：</p><p><b>　　參數(shù)計算、電路設(shè)計</b></p><p>　　1.三相鼠籠交流電動機空載測試</p><p>　　（1）、三相鼠籠交流電動機空載電路原理圖如上。</p><p><b>　　實物接線圖如圖所示</b>&l

26、t;/p><p>　　（2）、電機繞組為Y型接法，直接與測速發(fā)電機同軸聯(lián)接，不接負(fù)載。實驗設(shè)計圖圖如圖所示</p><p>　　（3）、選好電表量程，接通三相交流電源。</p><p>　?。?）、調(diào)節(jié)三相調(diào)壓旋鈕，使空載電壓為1.2（260V）。</p><p>　　（5）、逐次降低電源電壓，在1.2~0.2（260V~50V）范圍內(nèi)，測變壓器

27、的空載電壓、電流、功率。</p><p>　　（6）、測數(shù)據(jù)時，=必測，并在附近測的點比較密集。</p><p>　　測得8組數(shù)據(jù)，記錄如下：</p><p><b>　　注： ，，。</b></p><p><b>　　2.負(fù)載特性：</b></p><p>　　1.同軸

28、聯(lián)接負(fù)載電機，Rf選用DQ29-1的1800，選用DQ27的900串聯(lián)900再加上900并聯(lián)900共2250。實驗設(shè)計圖如圖所示：</p><p>　　2.打開交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器電壓逐漸升值額定電壓220V。</p><p>　　3.將220V交流電源接入直流測功機勵磁電源，調(diào)節(jié)直流測功機勵磁電流至矯正值（50mA或者100mA），并保持不變。</p><p>　

29、　4.在調(diào)節(jié)負(fù)載電阻，使異步電動機的定子電流逐漸上升，直至電流上升到1.25倍額定電流。</p><p>　　5.保持==220V不變，再從1.25倍額定電流開始。逐漸減小負(fù)載直至空載，在這范圍內(nèi)讀取異步電動機的定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速、直流電機的負(fù)載電流。測得8組數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　作工作特性曲線、、、、</p><p><b>　　計算公式

30、為：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　由負(fù)載實驗數(shù)據(jù)計算工作特性,填入下表：</p><p>　　由表中數(shù)據(jù)作工作特性曲線：分別如下：</p><p><b>　　六、實驗總結(jié)：</b></p><p>　　電動機在正常運行

31、情況下,就是負(fù)載轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩以下情況時,電動機總能維持負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電機輸出轉(zhuǎn)矩的平衡,并且保持轉(zhuǎn)速變化很小,但當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大,超過額定轉(zhuǎn)矩時,電動機仍然要維持轉(zhuǎn)矩平衡,只有降低轉(zhuǎn)速,繼續(xù)提高轉(zhuǎn)矩,(如果轉(zhuǎn)矩超過最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩電機將堵轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)矩的繼續(xù)提高,必然導(dǎo)致定子電流的升高,從而導(dǎo)致定子繞組發(fā)熱增加,如果持續(xù)大過載,會造成電動機燒毀.由直接負(fù)載法測得的電機效率和用損耗分析法求得的電機效率各有一下因素影響實驗結(jié)果。 1、直接負(fù)載法測量主要

32、是所帶的負(fù)載是不是恒定的，受負(fù)載本身影響；2、損耗分析法是理論上來求，實際工作中電機效率受溫度、散熱、負(fù)荷、以及電機本身質(zhì)量（如軸承）、電機工作制等影響。</p><p><b>　　七、心得體會：</b></p><p>　　電機與拖動課程設(shè)計終于圓滿結(jié)束。在老師的細(xì)心指導(dǎo)下和同學(xué)們的共同努力中，我們順利完成了本次課程設(shè)計。在第一次的電力拖動與控制系統(tǒng)的課程設(shè)計中，

33、學(xué)到了很多無法在課堂上學(xué)到的知識。無論是理論的分析能力還設(shè)計能力都有所提高，還有掌握了跟多學(xué)習(xí)方法和查詢資料的渠道。通過不斷地修正和反復(fù)試驗，對多組數(shù)據(jù)的處理，不斷完善自己的邏輯思維的縝密性，同時也鍛煉了自己的品性和不驕不躁的耐性。在這期間，我們遇到了許多困難，同學(xué)之間互相幫助，獨立思考，有時會提出不同的觀點，但這些往往能使人更加全面地分析問題，發(fā)現(xiàn)自己思維的局限性，設(shè)計的時候更加合理。由于是第一次做課程設(shè)計 ，而且能力有限，

34、有些方面肯定是存在不足或者錯誤，今后應(yīng)當(dāng)努力改正，并且不斷充實自己，要在這方面取得更大的進步。  </p><p>　　八、參考文獻：   【1】湯天浩主編：電機及拖動基礎(chǔ)（第三版）[M] 北京  機械工業(yè)出版社  2009   【2】陳勇，羅萍，向敏主編：電機拖動與控制

35、 [M]北京 人民郵電出版社  2013   【3】林瑞光主編：電機與拖動基礎(chǔ)[M]杭州 浙江大學(xué)出版社 2002   【4】湯蘊璆主編：電機學(xué)（第三版）[M]機械工業(yè)出版社  2008   【5】李發(fā)海，王巖：電機與拖動基礎(chǔ)（第三版）[M]北京