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三相异步电机空载试验原理
一、空载运行原理
三相异步电机在空载运行时，转子转速接近于同步转速，此时电机处于发电状态。
空载运行是异步电机的一个重要工作状态，通过空载试验可以了解电机的机械特性、电磁性能和损耗情况等。
二、电磁感应原理
三相异步电机的工作原理基于电磁感应原理。
当三相交流电流通过定子绕组时，会产生旋转磁场。
旋转磁场与转子导体相互作用，产生感应电动势和电流。
感应电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，驱动转子旋转。
三、机械特性分析
三相异步电机的机械特性是指在不同条件下的转速和转矩之间的关系。
通过空载试验，可以测量电机的转速、转矩和功率等参数，从而得到电机的机械特性曲线。
这些曲线可以用来分析电机的启动性能、稳定运行性能和调速性能等。
四、损耗与效率测定
在空载试验中，可以测定三相异步电机的各种损耗，包括铁损、铜损和机械损耗等。
损耗的测定有助于了解电机的效率、发热情况和运行稳定性。
通过损耗分析，可以判断电机的制造质量和使用状态，为电机的维护和优化提供依据。
五、电压与电流分析
在空载试验中，需要测量电机的输入电压和电流，以分析电机的电气性能。
通过电压和电流的测量，可以计算出电机的输入功率、功率因数和效率等参数。
这些参数对于评价电机的性能和节能效果具有重要意义。
同时，通过对电压和电流的波形分析，可以判断电机的运行状态和故障情况。
总之，通过三相异步电机空载试验，可以对电机的性能进行全面了解和分析，为电机的设计、制造、使用和维护提供重要依据。
任务3.2三相异步电动机的等效电路一、学习目的与要求1．分析三相异步电动机空载运行特征、空载运行参数和空载等效电路。
2.三相异步电动机负载运行参数、负载运行T型等效电路和平衡方程式。
二、学习方法1．学习本课程，首先要精读教材和讲义，了解三相异步电动机空载和负载运行的特征。
2. 充分利用学习资源，对三相异步电动机空载和负载的电路进行分析，进而掌握两个运行方式的特征。
三、授课内容1、三相异步电动机空载运行三相异步电动机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，将能量从定子传递到转子。
这一点和变压器完全相似。
三相异步电动机的定子绕组相当于变压器的一次绕组，转子绕组那么相当于变压器的二次绕组。
因此，分析变压器内部电磁关系的根本方法也同样适用于异步电动机。
三相异步电动机定子绕组接在对称的三相电源上，转子轴上不带机械负载的运行称空载运行。
空载运行的特点：异步电动机空载运行时，由于轴上不带机械负载，其转速很高，接近同步转速，即n≈n1，s很小。
此时定子旋转磁场与转子之间的相对切割速度几乎为0，于是转子的感应电动势E2≈0，转子的电流I2≈0，转子磁动势F2≈0。
〔1〕主漏磁通的分布当三相异步电动机定子绕组通入三相对称交流电时，将产生旋转磁动势，该磁动势产生的磁通绝大局部穿过气隙，并同时交链于定转子绕组，这局部磁通称为主磁通。
主磁通的路径为：定子铁心→气隙→转子铁心→气隙→定子铁心，构成闭合回路。
主磁通同时交链定转子绕组并在其中分别产生感应电动势。
由于异步电动机的转子绕组为三相或多相短路绕组，在转子的感应电动势的作用下，转子绕组中有电流产生，转子电流与定子磁场相互作用产生电磁转矩，实现异步电动机的机电能量转换。
除主磁通外的磁通称为漏磁通，包括定子绕组的槽部漏磁通和端部漏磁通等，漏磁通沿磁阻很大的空气隙形成闭合回路，因此它比主磁通小很多。
漏磁通仅在定子绕组中产生漏磁感应电动势，不起能量转换的媒介作用，只起电抗压降的作用。
教案（首页）授课班级机电高职1002授课日期课题序号 3.2 授课形式讲授授课时数 2 课题名称三相异步电动机的运行教学目标1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
3．熟悉三相异步电动机的功率关系。
4．了解三相异步电动机的工作特性。
教学重点1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
教学难点1．了解三相异步电动机运行时的电磁关系。
2．了解三相异步电动机的机械特性。
教材内容更新、补充及删减无课外作业课后习题教学后记以实物展示学生容易接受送审记录盐城生物工程高等职业技术学校课堂时间安排和板书设计复习5导入5新授60练习5小结5一、电磁转矩二、空载运行与负载运行三、机械特性1、起动转矩及起动过程2、额定转矩3、最大转矩四、三相异步电机的工作特性1、转速特性2、定子电流特性3、定子功率因数特性4、电磁转矩特性5、效率特性课题序号课题名称第页共页教学过程主要教学内容及步骤导入新授三相异步电动机空载运行时，转子的转速接近旋转磁场的转速，转子中的电流接近零。
转轴上的负载增大后，电动机的转速下降，转差率增大，转子导体与旋转磁场间的相对运动速度加大，转子绕组中的电流增大，从电源输入的电功率也随之增大。
电动机带不同负载时，电流、转矩、功率因数、效率等参数均不同，为了高效经济地利用电动机，需要掌握分析异步电动机性能的方法。
异步电动机的工作特性是用好电动机的依据，因此熟悉异步电动机的运行性能，掌握常用的测试方法是很有必要的。
三相异步电动机的运行特性主要是指三相异步电动机在运行时，电动机的功率、转矩、转速相互之间的关系。
一、电磁转矩所谓电磁转矩即是电动机由于电磁感应作用，从转子转轴上输出的作用力矩。
它是衡量三相异步电动机带负载能力的一个重要指标。
为了更好地使用三相异步电动机，我们必须要首先弄清楚电磁转矩同哪些物理量有关。
由于电动机的转子是通过旋转磁场与转子绕组之间的电磁感应作用而带动的，因此电磁转矩必然与旋转磁场的每极磁通Φ和转子绕组的感应电流I2的乘积有关。
三相异步电动机空载电流过大的8种原因第一种原因：电源电压过高。
当电源电压超过额定电压时，三相异步电动机的空载电流将会增加。
这是因为随着电压的上升，电动机的磁通密度也会增加，从而导致回转速度增加，空载电流也会随之增加。
第二种原因：电源电压不平衡。
如果三相电源的电压不平衡，即三相电压之间存在较大的差异，那么三相异步电动机的空载电流将会增加。
这是因为电源电压不平衡会导致电动机的磁场不稳定，从而增加了磁通变化的频率，进而导致空载电流增加。
第三种原因：电机内部短路。
当电动机内部出现短路故障时，比如转子绕组与定子绕组之间发生了短路，那么空载电流将会增加。
因为短路会导致电动机的绕组电流异常增加，从而增加了空载电流。
第四种原因：电机内部绝缘损坏。
如果电动机的绝缘损坏，会导致定子与转子之间发生直接短路，从而导致空载电流增加。
第五种原因：电动机的转子绕组断条。
当电动机的转子绕组断条或断裂时，会导致不均匀的磁化，从而导致空载电流增加。
第六种原因：电动机负载失衡。
如果电动机接驳的负载不平衡，即各相负载不一致，那么空载电流将会增加。
这是因为负载不平衡会导致空载电压不平衡，进而产生不均匀的磁化，从而增加了空载电流。
第七种原因：电动机轴承损坏。
当电动机的轴承损坏时，会导致转子的摩擦阻力增加，空载电流也会随之增加。
第八种原因：电动机控制系统故障。
电动机控制系统的故障也可能导致三相异步电动机的空载电流过大。
比如，电动机启动电流过大、控制系统的保护装置失效等情况都会导致空载电流增加。
综上所述，三相异步电动机空载电流过大的原因有电源电压过高、电源电压不平衡、电机内部短路、电机内部绝缘损坏、转子绕组断条、电动机负载失衡、电动机轴承损坏以及电动机控制系统故障等。
为了避免这些问题导致空载电流过大，需要定期检查和维护电动机的各项参数和部件，确保其正常运行。
实验4：三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性实验目的：1、了解三相异步电动机的基本结构和工作原理；2、学习三相异步电动机的电气参数计算方法；4、掌握测量三相异步电动机的机械特性的方法。
实验原理：三相异步电动机是一种广泛应用的电动机，其基本结构和工作原理如下图所示：三相异步电动机的主要部件包括：旋转部分和定子部分。
旋转部分包括转子和轴承等部分，定子部分包括绕组、铁心、端盖等部分。
在三相交流电压的作用下，定子上的三组绕组会产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子上的导体产生感应电动势，从而在转子中产生转动力矩。
由于转子中感应电动势的存在，转子的转速与旋转磁场的同步速度是有一定差距的，因此称之为异步电动机。
三相异步电动机的主要电气参数有定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感、互感系数和空载电流等，这些参数与三相异步电动机的机械特性密切相关。
三相异步电动机的机械特性包括：空载特性、转矩特性和效率特性。
其中空载特性是指在无负载情况下，机械输出功率与输入电功率之比；转矩特性是指在有负载的情况下，三相异步电动机的旋转磁场力矩和负载之间的关系；效率特性是指在不同运行状态下，三相异步电动机的效率和输入电功率之间的关系。
实验内容：1、接线及仪器调整：根据图1所示连接电路，仪表的电压选择250V档，电流选择10A 档。
2、实验步骤：(1)打开柜门，启动三相异步电动机，使其无负载运行。
(2)调整滑动变阻器，依次改变定子电压，记录定子电流、转速、输入电功率和输出电功率。
(3)理论计算机械输出功率和机械效率，并与实验测量结果进行比较。
3、实验结果与分析：（1）绘制三相异步电动机空载特性曲线。
（2）比较理论计算结果与实验测量结果，分析其差异的原因。
(3)计算旋转磁场力矩和负载间的关系，并绘制转矩特性曲线。
实验注意事项：1、实验过程中，电动机的运行状态要保持稳定，否则会影响测量结果。
2、实验时需要注意安全，避免触电等意外情况的发生。
三相异步电动机空载试验
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三相异步电动机空载试验
空载试验就是要测定电动机的空载电流和空载损耗功率；利用电动机空转检查电动机的装配质量和运行情况。
空载试验电路如图1所示。
试验中应测量三相电压、三相电流及三相输入功率。
图 1 空载试验电路图由于空载时电动机的功率因数较低，为了测量准确，宜选用低功率因数功率表来测量功率。
电流表和功率表的电流线圈要按可能出现的最大空载电流来选择量程。
起动过程中，要慢慢升高电压，以免过大的起动电流冲击仪表。
当三相电源电压对称且等于电动机额定电压时，电动机任一相空载电流与三相电流平均值的偏差均不得大于10%。
若超过10%，应查明原因。
空载时，电动机不输出机械功率，试验时的输入功率就是电动机的空载损耗功率。
电动机空载电流与额定电流的百分比，一般在表1规定的范围中。
表1 电动机空载电流与额定电流的百分比。
三相异步电动机的空载及堵转实验三相异步电动机的空载及堵转实验一实验目的：1 掌握异步电动机空载和堵转实验方法及测试技术。
2 通过空载及堵转实验数据求取异步电动机的铁耗和机械损耗。
3 通过空载及堵转实验数据求取异步电动机的各参数。
二预习要点：1 试就下列几个方面与变压器相比较，有何相同与相异之处？（1）空载运行状况及转子堵转状况。
（2）空载运行时的cosØ0、I0 、P0。
（3）转子堵转实验时测得的Sk＝X1＋X2ˊ.2 在用两瓦法测量三相功率时，在相同的接线情况下，为什么有时会出现其中一只瓦特表指针反转的现象？有的试验又没有这一现象出现，为什么？3 为什么在作空载试验时，瓦特表要选用低功率因数表？而在作堵转试验时，瓦特表又要选用高功率因数表？4 在作空载试验时，测得的功率主要是什么损耗？在作堵转试验时，测得的功率主要是什么损耗？三实验内容：1 定子绕组直流电阻测定。
2 作异步电动机的空载实验。
3 作异步电动机的堵转实验。
四 实验线路及操作步骤：380VDK三相调压器图11-1 异步机空载实验接线图VW电压A插销功率表 电压表 电流表的接法01 定子绕组直流电阻测定：对于三相异步电动机定子绕组直流电阻的测定，用直流伏安法或直流说明书桥，测量均在定子三相出线端进行。
（1）直流伏安法：分别在定子绕组的出线端A —B 、B —C 、C —A 加一适当直流电压合流过绕组的电流不大于绕组额定电流的20%，分别将所测电压、电流数据记录于表11—1中。
表11—1A —B线电阻B —C线电阻 C —A线电阻 u I rAB u I rBC u I rCA（2）直流电桥法：用双臂电桥直接测量定子绕组线电阻，每一线电阻测量三次，将读数记录于表11—2中。
表11—2 室温θ＝ °CrAB rBC rCA 1 2 3 4 5 6 7 8 91 作三相异步电动机的空载实验：实验接线如图11—1所示。
定子三相绕组经电流插盒和调压器接到电源，合上开关K ，调节调压器输出，使电动机降压启动，启动后将电压调到1.1UN(约230伏)左右，开始读取三相线电压，线电流和三相功率，然后逐渐降低电压，在Uo=（1.1～0.4）UN 范围内测取8～9组数据记录于表11—3中。
三相异步电动机空载电流的经验计算公式三相异步电动机空载运行时，定子三相绕组中通过的电流，称为空载电流。
绝大部分的空载电流用来产生旋转磁场，称为空载激磁电流，是空载电流的无功分量。
还有很小一部分空载电流用于产生电动机空载运行时的各种功率损耗（如摩擦、通风和铁芯损耗等），这一部分是空载电流的有功分量，因占的比例很小，可忽略不计。
因此，空载电流可以认为都是无功电流。
从这一观点来看，它越小越好，这样电动机的功率因数提高了，对电网供电是有好处的。
如果空载电流大，因定子绕组的导线截面积是一定的，允许通过的电流是一定的，则允许流过导线的有功电流就只能减小，电动机所能带动的负载就要减小，电动机出力降低，带过大的负载时，绕组就容易发热。
但是，空载电流也不能过小，否则又要影响到电动机的其他性能。
总之，空载电流是三相异步电动机的重要参数，它是鉴定电动机制造和修理质量的重要标准之一。
在电动机的修理工作中，往往需要知道电动机损坏前的空载电流值，以便与修复后的空载电流值进行比较，从而判断修理质量好坏。
但是，在电动机的铭牌或产品说明书上，一般不标注空载电流的额定数据，如果运行时没有留下空载电流数据，只可用计算方法来确定电动机的空载电流值。
（1）根据电动机的简化原理图推导出来的计算公式如下：=m cos (3-19)m=tg-sin=式中——电动机的空载电流，A；——电动机的额定电流，A；cos——额定功率因数；——额定功率因数角；——起动功率因数角；tg——对应于角的正切；tg——对应于角的正切；sin——对应于角的正弦；——起动电流倍数，即起动电流与额定电流之比；——起动转矩倍数，即起动转矩与额定转矩之比。
此公式计算所需用的原始参数（产品目录的数据）太多，且不易获得；再就是计算麻烦、费时。
所以，它在理论上讲是正确的。
但在实用计算上很不方便，故不多述。
（2）对大量试验数据的分析和统计，归纳出的实用近似公式：=K[(1-cos)] (3-20)式中——电动机的额定电流，A，由铭牌上查得；cos——额定功率因数，由铭牌上查得；K——计算用系数，查看表3-2可得。
