实习一三相感应电动机之无载与堵住试验.doc

實習一 三相感應電動機之無載與堵住試驗 實習目的： 練習三相感應電動機之參數測量方法。 測量並計算三相感應電動機之等效電路參數。 計算三相感應電動機之感應轉矩。 繪製三相感應電動機之輸出特性曲線。 原理：一、多相感應電動機每相的等效電路如圖1.1所示，其中X1為定子繞組的漏電抗，R1為定子繞組的內電阻，X2為等效到定子側之轉子繞組的漏電抗，R2為等效到定子側之轉子繞組的內電阻，Rc代表鐵損電阻，Xm為鐵芯磁化電抗。 圖1.1 多相感應電動機之相等效電路 二、s 稱為轉差率，代表轉子角速率(r與定子旋轉磁場角速率(s相差距的程度，其定義為： (1-1)由上式可知，s = 1代表轉子為靜止狀態，而s = 0則表示轉子達到同步轉速。 三、感應電動機的等效電路與變壓器的等效電路近似，各參數所代表的物理意義亦雷同，所以其量測、計算參數的方法也相類似；唯多相電路中，需先將量測到的線電壓、線電流與總功率，依感應機繞組的連結方式，換算成相電壓、相電流與單相功率，才能進一步計算等效電路參數。 四、將感應機以額定電壓於無載運轉至同步速率，即s = 0，使得轉子側，可形成類似變壓器二次側開路的狀態，稱為感應機無載試驗，可用以量測計算Rc與Xm。 五、將感應機轉子鎖定，並輸入額定電流，此時s = 1，轉子側，可形成類似變壓器二次側短路的狀態，稱為感應機堵住試驗，可用以量測計算Req( = R1+R2)與Xeq( = X1+X2)。 六、感應機R1、R2與X1、X2之比率，受轉子結構之影響，與變壓器並不相同。一般R1可在定子側以直流試驗量測計算，而X1與X2的分配比率則視轉子結構而定，如表1.1所列。 表1.1 轉子結構 X1 X2 繞線式轉子 0.5Xeq 0.5Xeq A設計 0.5Xeq 0.5Xeq B設計 0.4Xeq 0.6Xeq C設計 0.3Xeq 0.7Xeq D設計 0.5Xeq 0.5Xeq 七、由等效電路的參數可計算出感應電動機在各不同的轉差率運轉下，其感應轉矩的大小： (1-2)其中q為相數，如三相即q = 3。 八、由感應轉矩T對應於轉差率s所繪成的關係曲線，稱為感應電動機之特性曲線，其中s = 1時的T值即為啟動轉矩，而s = 0到s = 1區間最大的T值(Tmax)則稱為感應電動機的峰值轉矩或崩潰轉矩。 九、感應電動機之特性曲線中，斜率為負的部分為穩態運轉區，而斜率為正的部分則稱為非穩態運轉區。 使用儀器設備: 三相感應電動機 1台 交流電壓表 1台 交流電流表 1台 三相瓦特表 1台 動力計 1台 三相可調式交流電源 1組 實驗步驟： 一. 無載試驗 依圖1.2完成接線。（注意：短路線必須最後再接，以方便移除） 圖1.2 感應電動機之無載試驗((-接) 完成下列設定： (1).三相電源電壓 0V。 動力計設定： (1).調整鈕：10，(2). Control Mode：M，(3). Nm：＊2，(4). rpm：＊1。 先將動力計電源開啟，再啟動三相電源。 調電源電壓使感應機啟動，並將電源電壓調升至220V。 將兩條短路線分別移除。 待機約二分鐘，至瓦特表指示值穩定之後，記錄無載線電壓Vl,nl、線電流Il,nl及三相功率P3?,nl之讀數於表1.2中。 關閉三相電源。 依(-接之聯結方式，換算感應機每相之相電壓V?,nl、相電流I?,nl及單相功率P?,nl。 依公式計算感應電動機之激磁阻抗 二. 賭住試驗 將三相電源歸零，並將動力計轉子控制鈕設成0。 將感應機換成圖1.3之Y-接結線。 圖1.3 感應電動機之堵住試驗(Y-接) 先將動力計電源開啟，再啟動三相電源。 慢慢調升電源電壓，至輸入電流為0.8A，【注意：此時的輸入電壓甚低，應緩慢地調整，以防過電流將儀器損毀】。 待瓦特表指示值穩定之後，記錄堵轉線電壓Vl,br、線電流Il,br及三相功率P3?,br之讀數於表1.3中。 關閉三相電源。 依Y-接之聯結方式，換算感應機每相之相電壓V?,br 、相電流I?,br及單相功率P?,br。 依公式計算感應機之等效阻抗。 其中R1 = 29.2 ( 三. 特性曲線繪製 1. 就表1.4所列之各轉差率s，分別依式(1-2)計算感應機轉子之感應轉矩。 其中q = 3，V( = 220V，(s = 60?。T-s特性曲線。 實驗結果： 表1.2 無載試驗 Vl,nl(V) Il,nl(A) P3?,nl(W) V?,nl(V) I?,nl(A) P?,nl(W) Rc() Xm() 220 表1.3 堵住試驗 Vl,br(V) Il,br(A) P3?,br(W) V?,br(V) I?,br(A) P?,br(W) R2() X1()