单相感应电动机的空载试验和堵转试验


单相感应电动机的等效电路参数可以通过堵转试验和空载试验确定。除了电容运行电动机外,堵转试验和空载试验是在辅助绕组保持断开状态下进行的。

单相感应电动机的堵转试验

在堵转试验中,电动机的转子被堵转,即保持静止。向定子施加降低的电压,使额定电流流过主绕组。测量电压、电流和功率。

Vsc、Isc和Psc分别是在堵转条件下的电压、电流和功率。当转子被堵转时,滑差s = 1,则单相感应电动机等效电路中的励磁电抗$(\frac{𝑋_{𝑚}}{2})$与阻抗$(\frac{{𝑅^{'}}_{2}}{2}+𝑗\frac{{X^{'}}_{2}}{2})$相比非常大,可以忽略。因此,单相感应电动机在滑差s = 1时的等效电路简化为图1所示的电路。

参考图1。参考定子的等效阻抗由下式给出:

$$\mathrm{𝑍_{𝑒𝑞} =\frac{𝑉_{sc}}{𝐼_{sc}}… (1)}$$

电动机的等效串联电阻由下式给出:

$$\mathrm{𝑅_{𝑒𝑞} =𝑅_{1𝑚} +\frac{{𝑅^{'}}_{2}}{2}+\frac{{𝑅^{'}}_{2}}{2}=𝑅_{1𝑚} +{𝑅^{'}}_{2}=\frac{𝑃_{sc}}{{𝐼^{2}_{sc}}}… (2)}$$

其中,R1m为主定子绕组的电阻,已测量,则有效转子电阻在工频下的值为:

$$\mathrm{{𝑅^{'}}_{2}=\frac{𝑃_{sc}}{{𝐼^{2}_{sc}}}-𝑅_{1𝑚} … (3)}$$

电动机的等效漏电抗由下式给出:

$$\mathrm{𝑋_{𝑒𝑞} = 𝑋_{1𝑚} +\frac{{X^{'}}_{2}}{2}+\frac{{X^{'}}_{2}}{2}=𝑋_{1𝑚} + {𝑋^{′}}_{2}… (4)}$$

由于漏电抗X1m和X’2无法分离,因此我们做一个简化的假设,即两个电抗相等,即$𝑋_{1𝑚} = {𝑋^′}_{2}$。

$$\mathrm{∴ 𝑋_{1𝑚} ={X^{'}}_{2}=\frac{𝑋_{𝑒𝑞}}{2}=\frac{1}{2}×\sqrt{{Z^{2}_{𝑒𝑞}}-{R^{2}_{𝑒𝑞}}}… (5)}$$

因此,通过对单相感应电动机进行堵转试验,如果已知电阻R1m,则可以确定等效电路的参数。

单相感应电动机的空载试验

在电动机的空载试验中,电动机在额定电压和额定频率下空载运行。分别使用电压表、电流表和瓦特表测量电压、电流和输入功率。

空载时,电动机的滑差s非常小(接近于零),因此阻抗$(\frac{{R^{'}}_{2}}{2𝑠})$与励磁阻抗$(\frac{𝑋_{𝑚}}{2})$相比非常大。

此外,

$$\mathrm{\frac{{𝑅^′}_{2}}{2(2 − 𝑠)}\cong\frac{{𝑅^′}_{2}}{2(2 − 0)}=\frac{{𝑅^′}_{2}}{4}}$$

因此,与反向旋转磁场相关的电阻$[\frac{{𝑅^′}_{2}}{2(2 − 𝑠)}]$与励磁阻抗$(\frac{𝑋_{𝑚}}{2})$相比非常小,反向励磁电流可以忽略不计。因此,在空载条件下,单相感应电动机的等效电路简化为图2所示的电路。

因此,电动机在空载时的等效电抗由下式给出:

$$\mathrm{𝑋_{0𝑒𝑞} = 𝑋_{1𝑚} +\frac{𝑋_{𝑚}}{2}+\frac{{𝑋^′}_ {2}}{2}… (6)}$$

由于从堵转试验中已知电抗X1m和X’2的值,因此可以根据公式(6)确定励磁电抗(Xm)的值。

如果V0、I0和P0分别是空载试验中的电压、电流和输入功率。则电动机在空载时的功率因数由下式给出:

$$\mathrm{cos\:φ_{0} =\frac{𝑃_{0}}{𝑉_{0}𝐼_{0}}… (7)}$$

空载时的等效阻抗由下式给出:

$$\mathrm{𝑍_{0𝑒𝑞} =\frac{𝑉_{0}}{𝐼_{0}}… (8)}$$

电动机在空载时的等效电抗由下式给出:

$$\mathrm{𝑋_{0𝑒𝑞} = 𝑍_{0𝑒𝑞}\:sin\:φ_{0}}$$

更新于:2021年9月24日

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