實驗11　初步認識三相鼠籠式異步電動機的基本結構和額定值

1.實驗目的

（1）熟悉三相鼠籠式異步電動機的結構和額定值。

（2）學習檢驗三相鼠籠式異步電動機絕緣情況的方法。

（3）學習三相鼠籠式異步電動機定子繞組首、末端的判別方法。

（4）掌握三相鼠籠式異步電動機的啟動和反轉方法。

2.原理說明

（1）三相鼠籠式異步電動機的結構

三相鼠籠式異步電動機是基于電磁原理把交流電能轉換為機械能的一種旋轉電動機。三相鼠籠式異步電動機的基本結構有定子和轉子兩大部分。

定子主要由定子鐵芯、三相對稱定子繞組及機座等組成，是電動機的靜止部分。三相對稱定子繞組一般有六根引出線，出線端裝在機座外面的接線盒內，如圖11-1所示。根據三相電源電壓的不同，三相對稱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。

轉子主要由轉子鐵芯、轉軸、鼠籠式轉子繞組及風扇等組成，是電動機的旋轉部分。小容量鼠籠式異步電動機的轉子繞組大都采用鋁澆鑄而成。冷卻方式一般都采用風冷式。

（2）三相鼠籠式異步電動機的銘牌

三相鼠籠式異步電動機的額定值標記在銘牌上。下面為本實驗三相鼠籠式異步電動機的銘牌。

型號：DJ24；電壓：380V/220V；接法：Y/△；功率：180W；電流：1.13A/0.65A；轉速：1400r/min；定額：連續。其中：

①功率是在額定運行情況下，電動機軸上輸出的機械功率；

②電壓是在額定運行情況下，三相對稱定子繞組應加的電源線電壓；

③接法是三相對稱定子繞組接法，當額定電壓為380V/220V時，應為Y/△接法。

④電流是在額定運行情況下，當電動機輸出額定功率時，定子電路的線電流。

（3）三相鼠籠式異步電動機的檢查

三相鼠籠式異步電動機在使用前應進行必要的檢查。

①機械檢查。

機械檢查包括檢查引出線是否齊全、牢靠，轉子轉動是否靈活、勻稱，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機繞組間及繞組與機殼之間的絕緣性能。對額定電壓為1000V以下的三相鼠籠式異步電動機，其絕緣電阻值應大于1000Ω，測量方法如圖11-2所示。一般500V以下的中小型三相鼠籠式異步電動機應具有至少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機三相定子繞組的六個出線端包括三個首端和三相末端。一般，首端標以A、B、C，末端標以X、Y、Z。在接線時，如果沒有按照首、末端的標記來接，則當三相鼠籠式電動機啟動時，磁勢和電流就會不平衡，可引起繞組發熱、振動、噪聲，甚至不能啟動或因過熱而被燒毀。由于某種原因無法辨認定子繞組六個出線端的標記時，可以通過實驗方法判別首、末端（同名端）。其方法如下。

用萬用表的歐姆擋確定六個出線端中的哪一對屬于同一相，分別找出三相繞組，并標記符號，如A、X，B、Y，C、Z，將其中的任意兩相繞組串聯，如圖11-3所示。

將三相自耦調壓器的手柄置零位，開啟電源總開關，按下啟動按鈕，接通三相交流電源；調節調壓器的輸出，使串聯兩相繞組的出線端有單相低電壓U=80～100V，測量第三相繞組的電壓，如有一定的讀數，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。用同樣的方法可測量第三相繞組的首、末端。

（5）三相鼠籠式異步電動機的啟動

三相鼠籠式異步電動機的直接啟動電流可達額定電流的4～7倍，但持續時間很短，不至于引起過熱而被燒壞。但對容量較大的三相鼠籠式異步電動機，過大的啟動電流會導致電網電壓的下降，影響其他負載的正常運行，因此通常采用降壓啟動，最常用的是Y-△換接啟動，可使啟動電流減小到直接啟動的1/3，但使用的條件必須為△連接。

（6）三相鼠籠式異步電動機的反轉

三相鼠籠式異步電動機的旋轉方向取決于三相電源接入定子繞組時的相序，只要改變三相電源與定子繞組連接的相序，即可改變旋轉方向。

3.實驗設備

（1）三相交流電源（380V，220V）。

（2）三相鼠籠式異步電動機（DJ24）。

（3）兆歐表（500V）。

（4）交流電壓表（0～500V）。

（5）交流電流表（0～5A）。

（6）萬用表。

4.實驗內容

（1）抄錄三相鼠籠式異步電動機的銘牌數據，并觀測結構。

（2）用萬用表判別定子繞組的首、末端。

（3）用兆歐表測量三相鼠籠式異步電動機的絕緣電阻。

各相繞組之間的絕緣電阻　　　　繞組對地（機座）之間的絕緣電阻

A相與B相　　　　（MΩ）　　　A　相與地（機座）　　　　　（MΩ）

A相與C相　　　　（MΩ）　　　B　相與地（機座）　　　　　（MΩ）

B相與C相　　　　（MΩ）　　　C　相與地（機座）　　　　　（MΩ）

（4）三相鼠籠式異步電動機的直接啟動。

①采用380V三相交流電源。

將三相自耦調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關置于“調壓輸出”側；根據三相鼠籠式異步電動機的容量選擇交流電流表的合適量程。

開啟三相電源總開關，按啟動按鈕時，自耦調壓器的一次側繞組端U1、V1、W1得電，調節自耦調壓器的輸出使U、V、W端輸出的線電壓為380V，三塊電壓表的指示應基本平衡。保持三相自耦調壓器的手柄位置不變，按停止按鈕，三相自耦調壓器斷電。

a.按如圖11-4所示接線，供電線電壓為380V，Q1為接觸器，FU為熔斷器，由U、V、W端子開始接線，以后各控制實驗均同此。

b.按啟動按鈕，三相鼠籠式異步電動機直接啟動，觀測啟動瞬間的電流沖擊情況及旋轉方向，記錄啟動電流。當啟動運行穩定后，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機穩定運行后，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），觀測三相鼠籠式異步電動機做單相運行時電流表的讀數并記錄，再仔細傾聽運行的聲音有何變化（可由指導教師做示范操作）。

d.在三相鼠籠式異步電動機啟動之前，先斷開U、V、W中的任一相做缺相啟動，觀測電流表的讀數，并記錄數據；觀測三相鼠籠式異步電動機是否啟動；再仔細傾聽是否發出異常的聲響。

e.實驗完畢后，按停止按鈕，切斷實驗線路的三相電源。

②采用220V三相交流電源。

調節自耦調壓器的輸出使輸出線電壓為220V，三相鼠籠式異步電動機的定子繞組接成△。

按如圖11-5所示接線，重復①中的各項操作內容，記錄數據。

（5）三相鼠籠式異步電動機的反轉

如圖11-6所示，按啟動按鈕，觀測啟動電流及三相鼠籠式異步電動機的旋轉方向是否為反轉。

實驗完畢后，將自耦調壓器調回到零位，按停止按鈕，切斷實驗線路的三相電源。

5.實驗注意事項

（1）本實驗是強電實驗，在接線前（包括改接線路）、實驗后都必須斷開實驗線路的電源，特別是在改接線路和拆線時，必須遵守“先斷電，后拆線”的原則。三相鼠籠式異步電動機在運轉時，電壓和轉速均很高，切勿觸碰導電和轉動部分，以免發生人身和設備事故。為了確保安全，學生應穿絕緣鞋進入實驗室。接線或改接線路時，必須經指導教師檢查后，方可進行實驗。

（2）啟動電流持續時間很短，且只能在接通電源的瞬間讀取電流表指針偏轉的最大讀數（因指針偏轉的慣性，故此讀數與實際的啟動電流數據略有不同）。如錯過這一瞬間，則必須將三相鼠籠式異步電動機停機，待停穩后，再重新啟動讀取數據。

（3）單相（缺相）運行時間不能太長，以免過大的電流損壞三相鼠籠式異步電動機。

6.預習思考題

（1）如何判斷三相鼠籠式異步電動機的六個引出線？如何進行Y連接或△連接？根據什么確定該電動機是Y連接或△連接？

（2）缺相是三相鼠籠式異步電動機運行中的一大故障，在啟動或運轉時發生缺相會出現什么現象？有何后果？

（3）三相鼠籠式異步電動機的轉子被卡住不能轉動，如果定子繞組接通三相電源，將會發生什么后果？

7.實驗報告

（1）總結對三相鼠籠式異步電動機絕緣性能檢查的結果，判斷是否完好可用。

（2）對三相鼠籠式異步電動機的啟動、反轉及各種故障情況進行分析。