電機拖動課程設計--三項鼠籠異步電動機的工作特性

1、<p>　　成績 _______</p><p><b>　　電機與拖動控制</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 三項鼠籠異步電動機的工作特性 </p><p>　　系 別 自動化系

2、 </p><p>　　專業(yè)名稱 自動化 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計主要介紹了三項鼠籠異步電動機的工作特性。三項鼠籠異步電動機從結構上說主要有定子和轉子兩部分組成。定子是電動機的不動部分，由定子鐵心、定子繞組和機座等構成。轉子繞組用作產生感應電勢，并產生

3、磁轉矩。它分鼠籠式和繞線式兩種，鼠籠式轉子繞組是自己短路的繞組，轉子在每個槽中放有一根導體，導體比鐵芯長，在鐵芯兩端用兩個端環(huán)將導體短接，形成短路繞組。若講鐵芯去掉，剩下的繞組形狀似松鼠籠子，故稱為鼠籠式繞組。</p><p>　　鼠籠異步電動機結構簡單，制造容易、成本低、運行維護方便，它被廣泛的應用在工農業(yè)生產中，作為電力拖動的原動力。缺點是調速性能差，啟動力矩較小，因此在一些要求平滑調速和氣動力矩很大的場合常

4、用其他類型電動機來完成。</p><p>　　在使用鼠籠式三相異步電動機時，如果需要改變電動機的轉動方向，只要把接繞組始端的三根電源線中的任意兩根位置對調，是三個線圈中電流達到最大值的先后順序改變，旋轉磁場的旋轉方向也就隨之改變，電動機的轉動方向就變過來了。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　實驗目的--------

5、-----------------------------------------------------------1</p><p>　　預習要點-------------------------------------------------------------------1 </p><p>　　實驗項目-------------------------------------

6、------------------------------1</p><p>　　試驗方法-------------------------------------------------------------------1</p><p>　　4.1 實驗設備-------------------------------------------1</p><

7、p>　　4.2 屏上掛件排列順序-----------------------------------1</p><p>　　4.3 用日光燈法測定轉差率-------------------------------1</p><p>　　4.4 測量定子繞組的冷態(tài)直流電阻-------------------------1</p><p>

8、　　4.5 判定定子繞組的首末端-------------------------------2</p><p>　　4.6 空載實驗-------------------------------------------2</p><p>　　4.7 短路實驗-------------------------------------------4</p>&

9、lt;p>　　4.8 負載試驗-------------------------------------------4</p><p>　　實驗報告--------------------------------------------5</p><p>　　5.1 空載實驗特性曲線-----------------------------------5</p>

10、;<p>　　5.2 短路試驗特性曲線-----------------------------------7</p><p>　　5.3 負載試驗特性曲線-----------------------------------9</p><p>　　思考題目-------------------------------------------11</p>

11、;<p>　　實驗總結-------------------------------------------12</p><p>　　參考文獻-------------------------------------------13</p><p>　　三相鼠籠異步電動機的工作特性</p><p><b>　　一、實驗目的</b>

12、</p><p>　　1、掌握用日光燈法測轉差率的方法。</p><p>　　2、掌握三相異步電動機的空載、堵轉和負載試驗的方法。</p><p>　　3、用直接負載法測取三相鼠籠式異步電動機的工作特性。</p><p>　　4、測定三相鼠籠式異步電動機的參數(shù)。</p><p><b>　　二、預習要點<

13、;/b></p><p>　　1、用日光燈法測轉差率是利用了日光燈的什么特性？</p><p>　　2、異步電動機的工作特性指哪些特性？</p><p>　　3、異步電動機的等效電路有哪些參數(shù)？它們的物理意義是什么？</p><p>　　4、工作特性和參數(shù)的測定方法。</p><p><b>　　三、實

14、驗項目</b></p><p>　　1、測定電機的轉差率。</p><p>　　2、測量定子繞組的冷態(tài)電阻。</p><p>　　3、判定定子繞組的首末端.</p><p><b>　　4、空載實驗。</b></p><p><b>　　5、短路實驗。</b>&l

15、t;/p><p><b>　　6、負載實驗。</b></p><p><b>　　四、實驗方法</b></p><p>　　實驗設備 </p><p>　　2、屏上掛件排列順序</p><p>　　D34-2、D51、DJ23、DJ16</p>&

16、lt;p>　　3、用日光燈法測定轉差率</p><p>　　日光燈是一種閃光燈，當接到50Hz電源上時，燈光每秒閃亮100次，人的視覺暫留時間約為0.1S左右，故用肉眼觀察時日光燈是一直發(fā)亮的,我們就利用日光燈這一特性來測量電機的轉差率。</p><p>　?。?）異步電機選用編號為DJ16的三相鼠籠異步電動機（UN=220V，Δ接法）極數(shù)2P=4。直接與測速發(fā)電機同軸聯(lián)接，<

17、/p><p>　　在DJ16和測速發(fā)電機聯(lián)軸器上用黑膠布包一圈，再用四張白紙條（寬度約為3毫米），均勻地貼在黑膠布上。</p><p>　?。?）由于電機的同步轉速為 ，而日光燈閃亮為100次/秒，即日光燈閃亮一次，電機轉動四分之一圈。由于電機軸上均勻貼有四張白紙條，故電機以同步轉速轉動時，肉眼觀察圖案是靜止不動的（這個可以用直流電動

18、機DJ15、DJ23和三相同步電機DJ18來驗證）。</p><p>　?。?）按下啟動按鈕，接通交流電源。打開控制屏上日光燈開關，調節(jié)控制屏左側調壓器升高電動機電壓，觀察電動機轉向，如轉向不對應停機調整相序。轉向正確后，升壓至220V，使電機起動運轉，記錄此時電機轉速。</p><p>　　（4）因三相異步電機轉速總是低于同步轉速，故燈光每閃亮一次圖案逆電機旋轉方向落后一個角度，用肉眼觀

19、察圖案逆電機旋轉方向緩慢移動。</p><p>　　（5）按住控制屏報警記錄儀“復位”鍵，手松開之后開始觀察圖案后移的個數(shù)，計數(shù)時間可定的短一些（一般取30秒）。將觀察到的數(shù)據記錄于表4-1中。</p><p>　?。?）停機。將調壓器調至零位，關斷電源開關。</p><p><b>　　表4-1</b></p><p>

20、;<b>　　轉差率</b></p><p>　　式中 t為計數(shù)時間，單位為秒。</p><p>　　N為t秒內圖案轉過的圈數(shù)。</p><p>　　f為電源頻率，50Hz。</p><p><b>　　P為電機的極對數(shù)。</b></p><p>　　（7）將計算出

21、的轉差率與實際觀測到的轉速算出的轉差率比較。 </p><p>　　4、測量定子繞組的冷態(tài)直流電阻。</p><p>　　將電機在室內放置一段時間，用溫度計測量電機繞組端部或鐵心的溫度。當所測溫度與冷卻介質溫度之差不超過2K時，即為實際冷態(tài)。記錄此時的溫度和測量定子繞組的直流電阻，此阻值即為冷態(tài)直流電阻。</p><p><b>　　(1) 伏安法<

22、;/b></p><p>　　測量線路圖為圖4-1。直流電源用主控屏上電樞電源，可先調到50V輸出電壓。開關S1、S2選用D51掛箱，R用R1掛箱上1800Ω可調電阻。</p><p>　　圖4-1 三相交流繞組電阻測定</p><p>　　量程的選擇：測量時通過的測量電流應小于額定電流的20%，約小于60毫安，因而直流電流表的量程用200mA檔。三相鼠籠式異

23、步電動機定子一相繞組的電阻約為50Ω， 因而當流過的電流為60毫安時二端電壓約為3伏，所以直流電壓表量程用20V檔。</p><p>　　按圖4-1接線。把R調至最大位置，合上開關S1，調節(jié)直流電源及R阻值使試驗電流不超過電機額定電流的20%，以防因試驗電流過大而引起繞組的溫度上升，讀取電流值，再接通開關S2讀取電壓值。讀完后，先打開開關S2，再打開開關S1。</p><p>　　調節(jié)R使

24、A表分別為50mA，40mA，30mA測取三次，取其平均值，測量定子三相繞組的電阻值，記錄于表4-2中。 </p><p>　　表4-2 室溫 24 ℃</p><p><b>　　注意事項：</b></p><p>　　1) 在測量時，電動機的轉子須靜止不動。

25、</p><p>　　2) 測量通電時間不應超過1分鐘。</p><p>　　5、判定定子繞組的首末端</p><p>　　（a） （b）</p><p>　　圖4-2 三相交流繞組首末端測定</p><p>　　先用萬用表測出各相繞組的兩個

26、線端，將其中的任意兩相繞組串聯(lián)，如圖4-2所示。將控制屏左側調壓器旋鈕調至零位，開啟鑰匙開關，按下“啟動”按鈕，接通交流電源。調節(jié)調壓旋鈕，并在繞組端施以單相低電壓U=80～100V,注意電流不應超過額定值，測出第三相繞組的電壓， 如測得的電壓值有一定讀數(shù)，表示兩相繞組的末端與首端相聯(lián)，如圖4-2(a)所示。反之，如測得電壓近似為零，則兩相繞組的末端與末端(或首端與首端)相聯(lián)，如圖4-2(b)所示。用同樣方法測出第三相繞組的首末端。&l

27、t;/p><p><b>　　6、空載實驗</b></p><p>　　（1）按圖4-3接線。電機繞組為Δ接法(UN=220V)，直接與測速發(fā)電機同軸聯(lián)接，不聯(lián)接校正直流測功機DJ23。</p><p>　　(2) 把交流調壓器調至電壓最小位置，接通電源，逐漸升高電壓，使電機起動旋轉，觀察電機旋轉方向。并使電機旋轉方向為正轉(如轉向不符合要求需調整

28、相序時，必須切斷電源)。</p><p>　　(3) 保持電動機在額定電壓下空載運行數(shù)分鐘，使機械損耗達到穩(wěn)定后再進行試驗。</p><p>　　圖4-3 三相鼠籠式異步電動機試驗接線圖</p><p>　　(4) 調節(jié)電壓由1.2倍額定電壓開始逐漸降低電壓，直至電流或功率顯著增大為止。在這范圍內讀取空載電壓、空載電流、空載功率。</p><p

29、>　　(5) 在測取空載實驗數(shù)據時，在額定電壓附近多測幾點，共取數(shù)據7～9 組記錄于表4-4中。</p><p><b>　　表4-4</b></p><p><b>　　7、短路實驗</b></p><p>　　(1) 測量接線圖同圖4-3。用制動工具把三相電機堵住。制動工具可用DD05上的圓盤固定在電機軸上，螺桿

30、裝在圓盤上。</p><p>　　(2) 調壓器退至零，按下啟動按鈕，接通交流電源。調節(jié)控制屏左側調壓器旋鈕使之逐漸升壓至短路電流到1.2倍額定電流，再逐漸降壓至0.3倍額定電流為止。</p><p>　　(3) 在這范圍內讀取短路電壓、短路電流、短路功率。</p><p>　　(4) 共取數(shù)據5～6組記錄于表4-5中。</p><p>&l

31、t;b>　　8、負載實驗</b></p><p>　　(1) 測量接線圖同圖4-3。同軸聯(lián)接負載電機。圖中Rf用R1上1800Ω阻值，RL用R5上1800Ω阻值加R上1300Ω并聯(lián)1300Ω共2450Ω阻值。</p><p>　　(2) 按下啟動按鈕，接通交流電源，調節(jié)調壓器使之逐漸升壓至額定電壓并保持不變。</p><p>　　(3) 合上校正過

32、的直流電機的勵磁電源，調節(jié)勵磁電流至校正值(100mA)并保持不變。</p><p>　　(4) 合上開關S，調節(jié)負載電阻RL（注：先調節(jié)R5上的1800Ω電阻，調至零值后用導線短接再調節(jié)R上的650Ω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) 從這負載開始，逐漸減小負載直至空載（即斷開開關S），在這范圍內讀取異步電動機的定子電流

33、、輸入功率、轉速、校正直流測功機的負載電流IF等數(shù)據。</p><p>　　(6) 共取數(shù)據8～9組記錄于表4-6中。</p><p>　　表4-6 U1=U1N=220V（Δ） If= Ma</p><p><b>　　五、實驗報告</b></p><p>　　1、計算基準工作溫度時的相電阻&

34、lt;/p><p>　　由實驗直接測得每相電阻值，此值為實際冷態(tài)電阻值。冷態(tài)溫度為室 溫。按下式換算到基準工作溫度時的定子繞組相電阻：</p><p>　　式中 ｒ1ref —— 換算到基準工作溫度時定子繞組的相電阻，Ω；</p><p>　　ｒ1c ——定子繞組的實際冷態(tài)相電阻，Ω；</p><p>　　θref ——基準工作溫度 ，對于E

35、級絕緣為75℃；</p><p>　　θc ——實際冷態(tài)時定子繞組的溫度，℃；</p><p>　　作空載特性曲線：IL、 P0=f(U0L</p><p><b>　　作工作特性曲線：</b></p><p>　　4.由負載實驗數(shù)據計算工作特性,填入表4-7.</p><p>　　表4-7

36、 U=220V I=100mA</p><p>　　計算公式為： </p><p><b>　　式中:</b></p><p><b>　　思考題目</b></p><p>　　由空載短路試驗數(shù)據求

37、取異步電動機的等效電路參數(shù)時，有哪些因素會引起誤差？</p><p>　　答：電動機在正常運行情況下，就是負載轉矩在額定轉矩以下情況時，電動機總能維持負載轉矩與電機輸出轉矩的平衡，并且保持轉矩變換很小，擔當負載轉矩過大，超過額定轉矩時，電動機仍然要維持轉矩平衡，只有將低轉速，繼續(xù)提高轉矩，（如果轉矩超過最大負載轉矩電機將堵轉）轉矩的繼續(xù)提高，必然導致定子電流的升高，從而導致定子繞組發(fā)熱增加，如果持續(xù)大過載，會造成

38、電動機燒壞。 </p><p>　　2.從短路試驗數(shù)據我們可以得出什么結論？</p><p>　　答：在異步電機的短路試驗中，我們測出的是電機在堵轉時的線電壓、電流及功率，而由于堵轉時定子電壓通常只有額定值的20%左右，此時磁通密度很低，鐵芯損耗小，可忽略，即可認為測得功率為定子和轉子的銅耗之和，由此可以計算出堵轉時的每相電阻，根據電壓電流可以計算每相阻抗，根據阻抗和電阻可求的每相

39、漏抗</p><p>　　由直接負載法測得電機效率和用損耗分析法求得的電機效率各有哪些因素引起誤差？</p><p>　　答：直接負載法測量輸入功率和輸出軸功率，電壓，電流互感器誤差，測量儀器誤差造成輸入功率誤差；轉速轉矩傳感器的誤差引起輸出功率誤差。</p><p>　　損耗分析法需要做空載試驗、負載試驗、計算鐵耗，機械耗，銅耗后才能求出效率，誤差積累就很大。&l

40、t;/p><p><b>　　實驗總結</b></p><p>　　一周的課程設計結束了，在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計，和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處世。</p><

41、p>　　課程設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎．</p><p>　　在此感謝我們的**老師，嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；老師循循善誘的教導和不拘一格的思路

42、給予我無盡的啟迪；這次設計的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據，都離不開老師您的細心指導。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設計。 </p><p>　　由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p&g

43、t;　　[1]閻國華主編，三相異步電動機經濟運行速查表[D].機械工業(yè)出版社，2000:35-37.</p><p>　　[2]陳世坤，機械設計[D].機械工業(yè)出版社.1982.263-280.</p><p>　　[3]秦和主編，“三項鼠籠異步電動機的說明與討論”，中小型電機技術情報[D]，1977第二期：38-56.</p><p>　　[4]魏斌貴.電機與拖動