项目2 三相异步电动机分析与控制

任务2.1 三相异步电动机结构与原理分析

知识与能力目标

1)了解三相异步电动机的类型、铭牌数据和结构。

2)理解三相异步电动机的工作原理与工作特性。

3)掌握三相异步电动机的机械特性及其测试方法。

2.1.1 三相异步电动机结构认知

三相异步电动机种类繁多，若按转子结构的不同分为笼型和绕线型异步电动机两大类；若按机壳的防护形式分类，笼型异步电动机可分为防护式、封闭式和开启式。异步电动机和所有旋转电动机一样，都由3个基本部分组成：定子(固定部分)、转子(旋转部分)和气隙。三相笼型异步电动机的结构如图2-1所示。

图2-1 三相笼型异步电动机的结构

1.异步电动机的定子

定子主要由机座、定子铁心和定子绕组3部分组成。

1)机座是用铸铁或铸钢、压铸铝或挤压铝、钢板等制成的，用来固定和防护电动机。

2)铁心是电动机磁路的组成部分。为减小磁滞和涡流损耗，一般用表面涂有绝缘漆或经表面氧化处理的硅钢片叠制而成。铁心的内圆周表面冲有槽孔，用以放置定子绕组，定子铁心叠片如图2-2所示。

3)定子绕组是电动机的电路组成部分。以2极三相异步电动机为例，定子绕组由单个线圈按照一定的规律联结而成的三相对称绕组，每相绕组轴线在空间互差120°。三相异步电动机的对称绕组共有6个出线端，每相绕组的首端U₁、V₁、W₁和末端U₂、V₂、W₂接到机座的接线盒内。根据电源电压和电动机绕组电压的额定值不同，把三相绕组接成星形()或者三角形(△)，如图2-3所示。当三相电源的线电压为380V时，如果电动机一相绕组的额定电压是220V，则定子绕组联结成星形；如果电动机一相绕组的额定电压是380V，则定子绕组联结成三角形。中小型电动机一般采用绝缘铜线或铝线绕制成的三相对称绕组，按一定的联结规则嵌放在定子槽中。

图2-2 定子铁心叠片

图2-3 定子绕组的星形和三角形联结

a)星形联结 b)三角形联结

2.异步电动机的转子

异步电动机的转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴3部分组成。它的功能是在旋转磁场的作用下，通过电磁感应产生电磁转矩，从而带动生产机械运转。

1)转子铁心是电动机磁路的一部分，由硅钢片叠成，其铁心外圆周表面开有槽孔(如图2-4所示)，以便放置转子绕组。转子绕组根据构造不同分成笼型和绕线型。

2)转轴。转轴的作用是固定转子铁心和传递机械功率。为保证其刚度和强度，转轴一般由低碳钢或合金钢制成。

图2-4 转子铁心冲片

3)转子绕组。转子绕组的作用是产生电磁转矩。根据转子绕组的不同，转子可分为笼型转子和绕线型转子两种。

①笼型转子。在转子铁心每个槽中穿入裸铜条，并在铜条两端分别用两个铜环(端环)联结，形成了一个自行短路的多相对称短路绕组。由于转子绕组的形状像一个笼子，故称为笼型转子，如图2-5a所示。为了节省铜材，中、小型电动机一般都采用铸铝转子。把熔化的铝浇铸在转子铁心槽内，将冷却用的风叶和转子一次铸成，简化了制造工艺，如图2-5b、c所示。

②绕线转子。绕线转子绕组与定子绕组相似，也是由彼此绝缘的导体按一定的规律联结成三相对称绕组，极数与定子绕组的极数相同，嵌放在转子铁心槽中。三相绕组接成星形，首端分别接到转轴上的3个彼此绝缘的滑环上，末端连在一起。滑环通过电刷将转子绕组的3个首端引到机座的接线盒里，以便在转子电路中串入附加电阻，用来改善电动机的起动和调速性能。绕线转子异步电动机的结构示意图与绕线转子实物形状如图2-6所示。

笼型电动机的结构简单、价格低廉、工作可靠、使用方便，因而在生产中得到广泛使用；而绕线式电动机主要用于具有较大起动转矩，但起动电流相对较小，有一定调速范围的场合，如大型立式车床和起重设备等。

图2-5 笼型转子

a)铜条转子 b)铸铝转子 c)铸铝转子的铝条和风扇

图2-6 绕线转子

a)绕线转子形状 b)结构示意图

3.气隙

气隙是磁路的一部分，异步电动机的气隙比同容量的直流电动机的气隙要小得多。在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.2～1.5mm左右。

一般电动机的气隙过大或过小都会对异步电动机的运行产生不良影响。因为异步电动机的励磁电流是由定子电流提供的，气隙大则磁阻大，要求的励磁电流也大，从而降低电动机的功率因数(δ↑→I_m↑→cosφ↓)。为了提高功率因数，应尽量让气隙小些。但也不能过小，否则装配困难，转子还有可能与定子发生机械摩擦。另外，从减少附加损耗及高次谐波磁势产生的磁通来看，气隙大一点也有好处。

4.三相异步电动机的铭牌数据

每台电动机机座上都有一块铭牌，铭牌上面标明了电动机的型号、额定值和有关技术数据。接下来将结合实例对铭牌数据进行讲解，如某电动机铭牌数据如下：

三相异步电动机

型号Y132M-4 功率7.5kW 频率50Hz

电压380V 电流15.4A 接法(三角形)

转速1440r/min 绝缘等级B 工作方式 联结

年 月 日 编号 ∗∗电机厂

1)异步电动机的型号。

电动机产品的型号一般由大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。其中汉语拼音字母是根据电机的全名称选择有代表意义的汉字，再用该汉字的第一个拼音字母组成，三相异步电动机的型号含义如图2-7所示。

图2-7 三相异步电动机的型号含义

2)额定电压U_N和接法。U_N是指电动机额定运行时，定子绕组上应加的线电压。本例U_N＝380V。

若电压低于额定值，将引起转速下降，若在满载或接近满载时，电压的增加超过额定值，使绕组过热。一般规定额定功率在3kW及以下的系列三相异步电动机为星形联结，4kW及以上的为△系列三角形联结，三相异步电动机绕组接线图如图2-8所示。

3)额定电流I_N。I_N是指电动机在额定电压下运行，输出功率达到额定值时，流入定子绕组的线电流，单位为安培(A)，本例中I_N＝15.4A。

4)额定功率P_N。电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位是kW，它不等于从电源吸取的电功率P₁。三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为0.7～0.9，空载时功率因数很低，一般在0.1以下。

图2-8 三相异步电动机绕组接线图

5)额定转速n_N。n_N指电动机定子加额定电压，且输出额定功率时电动机的转速，单位为转/分(r/min)，本例中的额定转速为n＝1440r/min。

6)额定频率f_N。f_N是指加在电动机定子绕组上的允许频率，我国电网频率规定为50Hz。

7)绝缘等级。电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、B、E、F、H共5级，A级最低(105℃)，H级最高(180℃)，本例电动机为B级绝缘。其中，定子绕组的允许温度不能超过130℃。

8)工作方式。电动机工作方式分为10种，较常用的3种方式如下。

①连续工作方式用S1表示，这种工作方式允许电动机在额定条件下长时间连续运行。

②短时工作方式用S2表示，这种工作方式允许电动机额定条件下只能在额定时间内运行。

③断续工作方式用S3表示，它允许电动机在额定条件下以周期性间歇方式运行。

2.1.2 三相异步电动机工作原理分析

1.旋转磁场的产生及转速

三相异步电动机之所以能转起来，是因为当三相绕组通以三相对称电流时会产生旋转磁场。如果在定子绕组中通入对称的交流电流，就会在电动机内部建立一个恒速旋转的磁场，称为旋转磁场，它与转子绕组内的感应电流相互作用形成电磁转矩，推动转子旋转。

2极三相异步电动机定子绕组分布的示意图如图2-9所示。三相对称绕组U₁U₂、V₁V₂、W₁W₂的线圈边嵌放在定子槽内，在空间上互差120°。规定各绕组中电流的正方向从绕组的首端流入、末端流出。

图2-9 三相异步电动机定子绕组分布的示意图

a)定子绕组结构示意图 b)三相绕组的星形联结

(1)圆形旋转磁场的产生

图2-10所示为用图解法分析旋转磁场的电动机绕组结构图。图中交流电动机的定子上嵌放着对称的三相绕组U₁—U₂、V₁—V₂、W₁—W₂。

图2-10 用图解法分析旋转磁场的电动机绕组结构图

a)ωt＝0° b)ωt＝120°c)ωt＝240°d)ωt＝360°

三相对称交流电流波形如图2-11所示。假定电流从绕组首端流入为正，末端流出为负。电流的流入端用符号 表示，流出端用⊙表示。

对称三相交流电流通入对称三相绕组时，便产生一个旋转磁场。下面选取各相电流出现最大值的几个瞬间进行分析。

图2-11 三相对称交流电流的波形

在图2-11中，当ωt＝0°时，U相电流达到正最大值，电流从首端U₁流入，用 表示，从末端U₂流出，用⊙表示；V相和W相电流均为负，因此电流均从绕组的末端流入，首端流出，故末端V₂和W₂应填上⊕，首端V₁和W₁应填上⊙，如图2-10a所示。从图可见，合成磁场的轴线正好位于U相绕组的轴线上。

当ωt＝120°时，V相电流为正的最大值，因此V相电流从首端V₁流入，用⊕表示，从末端V₂流出，用⊙表示。U相和W相电流均为负，则U₁和W₁端为流出电流，用⊙表示，而U₂和W₂为流入电流，用⊕表示，如图2-10b所示。由图可见，此时合成磁场的轴线正好位于V相绕组的轴线上，磁场方向已从ωt＝0°时的位置沿顺时针方向旋转了120°。

当ωt＝240°和ωt＝360°时，合成磁场的位置分别如图2-10c、d所示。当ωt＝360°时，合成磁场的轴线正好位于U相绕组的轴线上，磁场方向从起始位置顺时针方向旋转了360°，即电流变化一个周期，合成磁场旋转一周。

(2)旋转磁场的转向

对称三相交流电流通入对称三相绕组所形成的磁场是一个旋转磁场。旋转的方向从U→V→W，正好和电流出现正的最大值的顺序相同，即由电流超前相转向电流滞后相。

如果三相绕组通入负序电流，则电流出现正的最大值的顺序是U→W→V。通过图解法分析可知，旋转磁场的旋转方向也为U→W→V。要改变转向，只要改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。

(3)旋转磁场的转速

式中，f为电源频率，单位为Hz；p为电机极对数。旋转磁场的转速n₁，又称为同步转速。

2.三相异步电动机的工作原理及转差率

(1)工作原理

三相异步电动机定子接三相电源后，电机内便形成圆形旋转磁动势，圆形旋转磁密，设其方向为顺时针转，两极三相异步电动机的工作原理图如图2-12所示。若转子不转，转子笼型导条与旋转磁密有相对运动，导条中有感应电动势e，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流，不考虑电动势与电流的相位差时，电流方向同电动势方向。这样，导条就在磁场中受到电磁力F，用左手定则确定受力方向，如图2-12所示。由于转子导体是圆周均匀分布，所以电磁力F对转轴形成电磁转矩T的方向与旋转磁场的旋转方向相同，于是转子就顺着定子旋转磁场旋转方向转动起来了。

(2)异步电动机的转差率

同步转速n₁与转子转速n之差(n₁-n)和同步转速n₁的比值称为转差率，用字母s表示，即

图2-12 两极三相异步电动机的工作原理图

转差率s是异步电动机的一个基本物理量，它反映异步电动机的各种运行情况。对异步电动机而言，当转子尚未转动(如起动瞬间)时，n＝0，s＝1，转差率最大；当转子转速接近同步转速(空载运行)时，n≈n₁，此时转差率s≈0，转差率最小。由此可见，作为异步电动机，转速在0～n₁范围内变化，其转差率s在0～1范围内变化，对异步电动机在额定负载情况下，一般s＝0.01～0.06，s＝0为理想空载情况，则对应的转速称为理想空载转速，由于存在摩擦和风扇阻力作用，理想空载转速是不存在的，所以，异步电动机的转差率是0<s<1。

在正常运行范围内，转差率的数值很小，一般在0.01～0.06之间，即异步电动机的转速很接近同步转速。

异步电动机负载越大，转速就越低，其转差率就越大；反之，负载越小，转速就越高，其转差率就越小。故转差率直接反映了转子转速的高低或电动机负载的大小。异步电动机的转速可由式(2-2)推算

3.三相异步电动机的功率、转矩平衡方程式及工作特性

(1)功率平衡

异步电动机运行时，定子从电网吸收功率，通过电磁感应作用变成机械能从转子输出。电动机在实现机电能量转换的过程中，必然会产生各种损耗。根据能量守恒定律，输出功率应等于输入功率减去总损耗。

三相异步电动机以转速n稳定运行时，从电源输入的电功率为

式中，U₁、I₁为定子绕组的相电压和相电流。

定子电流流过定子绕组时，电流I₁在定子绕组电阻r₁上所消耗的功率称为定子铜耗，计算公式为

旋转磁场在铁心中产生铁损，铁损可看作励磁电流I₀在励磁电阻r_m上消耗的功率，正常情况下，转子转速接近于同步转速，转子回路铁耗很小，可忽略，因此只计定子回路的铁耗

因此从输入功率p₁中扣除定子铜损p_Cu1和铁损p_Fe，剩余的功率是由气隙磁场通过电磁感应关系由定子传递到转子侧的电磁功率P_em，即

转子绕组中的铜铝损耗为

这样，电磁功率减去转子铜耗，剩下的就是电动机转轴上总的机械功率，用P_ω表示，即

电动机在运行时，会产生轴承以及风阻等摩擦阻转矩，这也要损耗一部分功率，把这部分功率叫作机械损耗，用p_mec表示，当然除了这些损耗外，还有一些附加损耗等，因此，输出功率为

所以整个功率传递过程中的功率关系为

从以上功率关系定量分析中看出，异步电动机运行时电磁功率、转子回路铜损耗和机械功率三者之间的关系是

功率流程图如图2-13所示。

(2)转矩平衡

旋转体的机械功率等于作用在旋转体上的转矩与其机械角速度 的乘积，机械功率P_ω除以轴的角速度Ω就是电磁转矩T，即

图2-13 功率流程图

式中，Ω₁为同步角速度(用机械角表示)，对功率表达式(2-10)进行变形即两边同除以机械角速度便得到稳态时异步电动机的转矩平衡方程式

即 T₂＝T-T₀ (2-15)

式中，T₂为输出转矩，T₀为空载转矩。

(3)三相异步电动机的工作特性

异步电动机的工作特性是指在额定电压和额定频率运行时，电动机的转速n、输出转矩T₂、定子电流I₁、功率因数cosφ₁、效率η与输出功率P₂之间的关系。工作特性可以通过电动机直接加负载试验得到。图2-14所示为三相异步电动机的工作特性曲线。下面分别加以说明。

1)转速特性n＝f(P₂)。

空载时，P₂＝0，转子电流很小，n≈n₁，即转子转速接近同步转速。负载时，随着P₂的增大，转子电流也增大，转速n则降低，但下降不多。额定运行时，转差率很小，一般s_N≈0.01～0.06，相应的转速n_N＝(1-s_N)n₁＝(0.99～0.94)n₁，与同步转速n₁接近，故转速特性n＝f(P₂)是一条稍向下倾斜的曲线。

图2-14 三相异步电动机的工作特性曲线

2)转矩特性T₂＝f(P₂)。

异步电动机的输出转矩

空载时，P₂＝0，T₂＝0；负载时，随着输出功率P₂的增加，转速略有下降，故由上式可知，T₂的上升速度略快于P₂的上升速度，故T₂＝f(P₂)为一条过零点稍向上翘的曲线。由于从空载到满载，n变化很小，故T₂＝f(P₂)可近似看成一条直线。

3)定子电流特性I₁＝f(P₂)。

电动机空载时，P₂＝0，定子电流I₁＝I₀。负载时，随着输出功率P₂的增加，转子电流增大，于是定子电流的负载分量也随之增大，所以I₁随P₂的增大而增大。

4)定子功率因数特性cosφ₁＝f(P₂)。

三相异步电动机运行时需要从电网吸收感性无功功率来建立磁场，所以异步电动机的功率因数总是滞后的。

空载时，定子电流主要是无功励磁电流，因此功率因数很低，通常不超过0.1。负载运行时，随着负载的增加，转子电流和定子电流的有功分量增加，使功率因数逐渐上升，在额定负载附近，功率因数最高。当超过额定负载后，由于转差率s迅速增大，使转子功率因数cosφ₂下降，于是转子电流无功分量增大，相应的定子无功分量电流也增大，因此定子功率因数cosφ₁反而下降，如图2-14所示。

5)效率特性η＝f(P₂)。

根据公式

可知，电动机空载时，P₂＝0，η＝0。当负载运行时，随着输出功率P₂的增加，效率η也在增加。在正常运行范围内因主磁通和转速变化很小，故铁损耗p_Fe和机械损耗p_mec可认为是不变损耗。而定、转子铜损耗p_Cu1和p_Cu2、附加损耗p_ad随负载而变，称为可变损耗。当负载增大到使可变损耗等于不变损耗时，效率达最高。若负载继续增大，则与电流二次方成正比的定、转子铜损耗增加很快，故效率反而下降，如图2-14所示。一般在(0.7～1.0)P_N范围内效率最高。

4.三相异步电动机的机械特性

机械特性是指在一定条件下，电动机的转速与转矩之间的关系，即n＝f(T)。因为异步电动机的转速n与转差率s之间存在一定的关系，异步电动机的机械特性常用T＝f(s)的形式表示，成为T-s曲线，如图2-15所示。

(1)固有机械特性

三相异步电动机的固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线方式接线，定子和转子电路不外接电阻或电抗时的机械特性。当电动机处于电动机运行状态时，其固有机械特性如图2-16所示。

图2-15 异步电动机的机械特性曲线

图2-16 固有机械特性

对曲线上几个特殊点的分析如下：

1)最大转矩T_m和临界转差率s_m。

电动机转矩的最大值为最大转矩T_m(或称临界转矩，对应曲线上的B点)，此时对应的转差率s_m称为临界转差率。

过载倍数：最大转矩与额定转矩的比值，或称最大转矩倍数，用λ表示。即

一般三相异步电动机λ＝1.6～2.2，起重、冶金用的异步电动机λ＝2.2～2.8。电动机拖动负载时，有时由于某些原因负载转矩突然增大，如果电动机的过载倍数较小，负载转矩超过电动机最大转矩，电动机的转速有可能大幅度下降，甚至停转。如果电动机有足够大的过载能力，负载转矩短时间内突然增大，电动机的速度几乎不受影响，等负载转矩恢复正常后，电动机又处于正常运行状态，但电动机不能长期超负载运行，这样会造成电动机各部分的温度升高，时间长了可能会烧坏电动机。当负载转矩超过最大转矩时，电动机因带不动负载而发生停车，俗称为“闷车”，此时，电动机严重过热，甚至烧毁。

2)起动转矩T_st。

对应n＝0，s＝1的电磁转矩，用T_st表示。

可见，T_st与电压平方成正比，而且转子电阻越大，起动转矩越大，漏电抗越大，起动转矩越小。

起动转矩倍数：起动转矩与额定转矩的比值，用k_st表示，即

k_st是表征异步电动机运行性能的一个重要指标，它反映了电动机起动能力的大小，显然，只有当起动转矩大于负载转矩时，电动机才能起动，一般系列笼型三相异步电动机的起动转矩倍数k_st在1.7～2.2之间，起重和冶金用的电动机起动转矩倍数大约在2.0～4.0之间。

3)额定点C。

电动机在稳定运行时，电磁转矩和转速的大小全部取决于它拖动的机械负载，负载转矩变化时，异步电动机的转速也随着变化，但转速变化不大，这种机械特性称为硬特性，这种特性适合于一般金属切削机床。

电动机在额定负载下稳定运行时输出的机械功率称为额定功率P_N，对应的转矩为额定转矩T_N，经数学分析可知额定转矩与额定功率的关系为

式中 P_N——电动机的额定功率，单位是kW；

n——电动机的额定转速，单位是r/min；

T_N——电动机的额定转矩，单位是N·m。

从图2-16可以看出三相异步电动机固有机械特性不是一条直线，它具有以下特点：

1)在0≤s≤1，即0≤n≤n₁的范围内，特性在第Ⅰ象限，电磁转矩T和转速n都为正，从正方向规定判断，T与n同方向。电动机工作在这范围内是电动状态。

2)在s<0范围内，n>n₁，特性在第Ⅱ象限，电磁转矩为负值，是制动性转矩，电磁功率也是负值，是发电状态，机械特性在s<0和s>0两个范围内近似对称。

3)在s>1范围内，n<0，特性在第Ⅳ象限，T>0，也是一种制动状态，在第Ⅰ象限电动状态的特性上，C点为额定运行点，其电磁转矩与转速均为额定值。D点n＝n₁，T＝0，为理想空载运行点；B点是电磁转矩最大点，A点n＝0，转矩为T_st为起动点(见图2-16)。

(2)人为机械特性

三相异步电动机的人为特性是指人为地改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。三相异步电动机的人为特性种类很多，这里只介绍两种常见的人为特性。

1)降低定子电压的人为机械特性。

当定子电压U₁降低时，T_em(包括T_st与T_m)与U²₁成正比减小，s_m、n₁与U₁无关而保持不变，所以可得到U₁下降后的人为机械特性如图2-17所示。由图可见，降低电压后的人为机械特性，其线性段的斜率变大，即特性变软。最大转矩T_m以及起动转矩T_st都要随U²₁减小，即电动机的起动转矩倍数和过载能力均显著下降，而最大转矩对应的转差率s_m不变。如果电动机在额定负载下运行，U₁降低后将导致n下降，s增大，转子电动势增大，转子电流增大，从而引起定子电流增大，导致电动机过载。长期欠电压过载运行，必然使电动机过热，电动机的使用寿命缩短。另外，电压下降过多，可能出现最大转矩小于负载转矩，这时电动机将停转。

2)转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性(只适用于绕线式转子)。

在绕线式转子异步电动机的转子三相电路中，可以串接三相对称电阻R_s，转子回路串电阻后，n₁、T_m不变，而s_m则随外接电阻R_s的增大而增大。转子回路串电阻时的人为机械特性如图2-18所示。在一定范围内增加转子电阻，可以增大电动机的起动转矩。当所串接的电阻(见图2-18中的R_s3)使其s_m＝1时，对应的起动转矩达到最大转矩，如果再增大转子电阻，起动转矩反而会减小。另外转子串接对称电阻后，其机械特性线性段的斜率增大，特性变软。

图2-17 降低定子电压U₁时的人为机械特性

图2-18 转子回路串电阻时的人为机械特性

2.1.3 任务训练 三相异步电动机的工作特性测取

1.实训目的

用直接负载法测取三相笼型异步电动机的工作特性。

2.预习要点

1)异步电动机的工作特性指哪些特性?

2)工作特性的测定方法。

3.实训项目

1)判断定子绕组的首末端。

2)空载实训。

3)堵转实训。

4)负载实训。

4.实训设备

1)三相笼型异步电动机，电压380/220V(/△)。

2)直流和交流电压表、电流表、转速表、功率因数表。

3)三相可调电阻器(900Ω)。

4)旋转指示灯、并网开关、同步电动机励磁电源。

5.实训电路及操作步骤

(1)判定定子绕组的首末端

1)用万用表的电阻档，分别找出三相定子绕组中各相绕组的两个线头。

2)按图2-19所示接法，判别三相异步电动机定子绕组首、末端。

按照图2-19所示接线，其中W₅或W₆接黑表笔，W₂或W₃接红表笔，加电瞬间若指针正偏，那么接黑表笔的那端与接电源正极W₄的那端为同名端，若指针反偏则为异名端。

(2)空载实训

测量电路如图2-20所示，电动机绕组联结成△接法，这时电动机的额定电压为220V。

实训时首先把三相交流调压器分别调到零位，然后接通电源，旋转三相可调电源旋钮逐渐升高电压至额定值U_N＝220V，使电动机启动，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实训，调节电压至1.2U_N，再由1.2U_N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，共读取7～9组数据，记录于表2-1中(注：在额定电压点附近多测几组值)。

图2-19 判定定子绕组首末端实训接线图

图2-20 三相笼型异步电动机空载实训接线图

注意：调整相序时，必须切断电源。

表2-1 空载实训测量数据表

(3)堵转实训

测量电路如图2-20所示，用销钉将电动机堵转，调压器退至零，调节调压器使之逐渐升压至短路电流到1.2I_N，再逐渐降压至短路电流到0.3I_N为止。在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率，共读取4～5组数据，记录于表2-2中。

表2-2 堵转实训测量数据表

注意：实训电压必须由零开始逐渐上升。

(4)负载实训

测量电路图如图2-21所示，调压器退至零位，调节调压器使之逐渐升压至额定值，调整磁粉制动器输出力矩，使电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25I_N，从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、校正电动机转矩等资料，共读取5～6组资料，记录于表2-3中。

图2-21 三相笼型异步电动机实训接线图

表2-3 负载实训测量数据表

注意：在做负载实训时应保持定子输入电压恒定且为额定值。

6.实训报告

1)作空载特性曲线：I₀、P₀、cosφ₀＝f(U₀)；

2)作堵转特性曲线：I_K、P_K、cosφ_K＝f(U_K)；

3)作工作特性曲线：P₁、I₁、η、s、cosφ₁＝f(P₂)。

由负载实训资料计算工作特性，填入表2-4中。

表2-4 负载实训计算工作特性测量数据表

计算公式为：I₁＝(I_U＋I_V＋I_W)/(3×3^1/2)

s＝(1500-n)/1500

cosφ₁＝P₁/3U₁I₁

P₂＝0.105nT₂

η＝P₂/P₁

式中，U₁——定子绕组相电压，单位为V；

I₁——定子绕组相电流，单位为A；

s——转差率；

η——效率。

7.思考题

1)从堵转实训数据我们可以得到哪些结论?

2)由直接负载法测得的电动机效率和用损耗分析法求得的电动机效率有哪些因素会引起误差?