實(shí)驗(yàn)11　初步認(rèn)識(shí)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

（1）熟悉三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和額定值。

（2）學(xué)習(xí)檢驗(yàn)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)絕緣情況的方法。

（3）學(xué)習(xí)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子繞組首、末端的判別方法。

（4）掌握三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)方法。

2.原理說(shuō)明

（1）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)是基于電磁原理把交流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。

定子主要由定子鐵芯、三相對(duì)稱(chēng)定子繞組及機(jī)座等組成，是電動(dòng)機(jī)的靜止部分。三相對(duì)稱(chēng)定子繞組一般有六根引出線，出線端裝在機(jī)座外面的接線盒內(nèi)，如圖11-1所示。根據(jù)三相電源電壓的不同，三相對(duì)稱(chēng)定子繞組可以接成星形或三角形，然后與三相交流電源相連。

轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)軸、鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組及風(fēng)扇等組成，是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。小容量鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組大都采用鋁澆鑄而成。冷卻方式一般都采用風(fēng)冷式。

（2）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的額定值標(biāo)記在銘牌上。下面為本實(shí)驗(yàn)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的銘牌。

型號(hào)：DJ24；電壓：380V/220V；接法：Y/△；功率：180W；電流：1.13A/0.65A；轉(zhuǎn)速：1400r/min；定額：連續(xù)。其中：

①功率是在額定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率；

②電壓是在額定運(yùn)行情況下，三相對(duì)稱(chēng)定子繞組應(yīng)加的電源線電壓；

③接法是三相對(duì)稱(chēng)定子繞組接法，當(dāng)額定電壓為380V/220V時(shí)，應(yīng)為Y/△接法。

④電流是在額定運(yùn)行情況下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出額定功率時(shí)，定子電路的線電流。

（3）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的檢查

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在使用前應(yīng)進(jìn)行必要的檢查。

①機(jī)械檢查。

機(jī)械檢查包括檢查引出線是否齊全、牢靠，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活、勻稱(chēng)，是否有異常聲響等。

②電氣檢查。

用兆歐表檢查三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)繞組間及繞組與機(jī)殼之間的絕緣性能。對(duì)額定電壓為1000V以下的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，其絕緣電阻值應(yīng)大于1000Ω，測(cè)量方法如圖11-2所示。一般500V以下的中小型三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有至少2MΩ的絕緣電阻。

（4）定子繞組首、末端的判別

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)三相定子繞組的六個(gè)出線端包括三個(gè)首端和三相末端。一般，首端標(biāo)以A、B、C，末端標(biāo)以X、Y、Z。在接線時(shí)，如果沒(méi)有按照首、末端的標(biāo)記來(lái)接，則當(dāng)三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，磁勢(shì)和電流就會(huì)不平衡，可引起繞組發(fā)熱、振動(dòng)、噪聲，甚至不能啟動(dòng)或因過(guò)熱而被燒毀。由于某種原因無(wú)法辨認(rèn)定子繞組六個(gè)出線端的標(biāo)記時(shí)，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法判別首、末端（同名端）。其方法如下。

用萬(wàn)用表的歐姆擋確定六個(gè)出線端中的哪一對(duì)屬于同一相，分別找出三相繞組，并標(biāo)記符號(hào)，如A、X，B、Y，C、Z，將其中的任意兩相繞組串聯(lián)，如圖11-3所示。

將三相自耦調(diào)壓器的手柄置零位，開(kāi)啟電源總開(kāi)關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕，接通三相交流電源；調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使串聯(lián)兩相繞組的出線端有單相低電壓U=80～100V，測(cè)量第三相繞組的電壓，如有一定的讀數(shù)，則兩相繞組的末端與首端相連，如圖11-3（a）所示；反之，如近似為零，則兩相繞組的末端與末端（或首端與首端）相連，如圖11-3（b）所示。用同樣的方法可測(cè)量第三相繞組的首、末端。

（5）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4～7倍，但持續(xù)時(shí)間很短，不至于引起過(guò)熱而被燒壞。但對(duì)容量較大的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的下降，影響其他負(fù)載的正常運(yùn)行，因此通常采用降壓?jiǎn)?dòng)，最常用的是Y-△換接啟動(dòng)，可使啟動(dòng)電流減小到直接啟動(dòng)的1/3，但使用的條件必須為△連接。

（6）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電源接入定子繞組時(shí)的相序，只要改變?nèi)嚯娫磁c定子繞組連接的相序，即可改變旋轉(zhuǎn)方向。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

（1）三相交流電源（380V，220V）。

（2）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（DJ24）。

（3）兆歐表（500V）。

（4）交流電壓表（0～500V）。

（5）交流電流表（0～5A）。

（6）萬(wàn)用表。

4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）抄錄三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)，并觀測(cè)結(jié)構(gòu)。

（2）用萬(wàn)用表判別定子繞組的首、末端。

（3）用兆歐表測(cè)量三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻。

各相繞組之間的絕緣電阻　　　　繞組對(duì)地（機(jī)座）之間的絕緣電阻

A相與B相　　　　（MΩ）　　　A　相與地（機(jī)座）　　　　　（MΩ）

A相與C相　　　　（MΩ）　　　B　相與地（機(jī)座）　　　　　（MΩ）

B相與C相　　　?。∕Ω）　　　C　相與地（機(jī)座）　　　　?。∕Ω）

（4）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)。

①采用380V三相交流電源。

將三相自耦調(diào)壓器的手柄置于輸出電壓為零的位置；三相電壓表的切換開(kāi)關(guān)置于“調(diào)壓輸出”側(cè)；根據(jù)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的容量選擇交流電流表的合適量程。

開(kāi)啟三相電源總開(kāi)關(guān)，按啟動(dòng)按鈕時(shí)，自耦調(diào)壓器的一次側(cè)繞組端U1、V1、W1得電，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出使U、V、W端輸出的線電壓為380V，三塊電壓表的指示應(yīng)基本平衡。保持三相自耦調(diào)壓器的手柄位置不變，按停止按鈕，三相自耦調(diào)壓器斷電。

a.按如圖11-4所示接線，供電線電壓為380V，Q1為接觸器，F(xiàn)U為熔斷器，由U、V、W端子開(kāi)始接線，以后各控制實(shí)驗(yàn)均同此。

b.按啟動(dòng)按鈕，三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)，觀測(cè)啟動(dòng)瞬間的電流沖擊情況及旋轉(zhuǎn)方向，記錄啟動(dòng)電流。當(dāng)啟動(dòng)運(yùn)行穩(wěn)定后，將電流表的量程切換至較小的量程擋位上，記錄空載電流。

c.三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后，突然拆除U、V、W中的任一相電源（注意，要小心操作，以免觸電），觀測(cè)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)做單相運(yùn)行時(shí)電流表的讀數(shù)并記錄，再仔細(xì)傾聽(tīng)運(yùn)行的聲音有何變化（可由指導(dǎo)教師做示范操作）。

d.在三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前，先斷開(kāi)U、V、W中的任一相做缺相啟動(dòng)，觀測(cè)電流表的讀數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)；觀測(cè)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)；再仔細(xì)傾聽(tīng)是否發(fā)出異常的聲響。

e.實(shí)驗(yàn)完畢后，按停止按鈕，切斷實(shí)驗(yàn)線路的三相電源。

②采用220V三相交流電源。

調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出使輸出線電壓為220V，三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成△。

按如圖11-5所示接線，重復(fù)①中的各項(xiàng)操作內(nèi)容，記錄數(shù)據(jù)。

（5）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)

如圖11-6所示，按啟動(dòng)按鈕，觀測(cè)啟動(dòng)電流及三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否為反轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)完畢后，將自耦調(diào)壓器調(diào)回到零位，按停止按鈕，切斷實(shí)驗(yàn)線路的三相電源。

5.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）本實(shí)驗(yàn)是強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)，在接線前（包括改接線路）、實(shí)驗(yàn)后都必須斷開(kāi)實(shí)驗(yàn)線路的電源，特別是在改接線路和拆線時(shí)，必須遵守“先斷電，后拆線”的原則。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電壓和轉(zhuǎn)速均很高，切勿觸碰導(dǎo)電和轉(zhuǎn)動(dòng)部分，以免發(fā)生人身和設(shè)備事故。為了確保安全，學(xué)生應(yīng)穿絕緣鞋進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。接線或改接線路時(shí)，必須經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（2）啟動(dòng)電流持續(xù)時(shí)間很短，且只能在接通電源的瞬間讀取電流表指針偏轉(zhuǎn)的最大讀數(shù)（因指針偏轉(zhuǎn)的慣性，故此讀數(shù)與實(shí)際的啟動(dòng)電流數(shù)據(jù)略有不同）。如錯(cuò)過(guò)這一瞬間，則必須將三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)停機(jī)，待停穩(wěn)后，再重新啟動(dòng)讀取數(shù)據(jù)。

（3）單相（缺相）運(yùn)行時(shí)間不能太長(zhǎng)，以免過(guò)大的電流損壞三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。

6.預(yù)習(xí)思考題

（1）如何判斷三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的六個(gè)引出線？如何進(jìn)行Y連接或△連接？根據(jù)什么確定該電動(dòng)機(jī)是Y連接或△連接？

（2）缺相是三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的一大故障，在啟動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生缺相會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？有何后果？

（3）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)，如果定子繞組接通三相電源，將會(huì)發(fā)生什么后果？

7.實(shí)驗(yàn)報(bào)告

（1）總結(jié)對(duì)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)絕緣性能檢查的結(jié)果，判斷是否完好可用。

（2）對(duì)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)及各種故障情況進(jìn)行分析。