实验11　初步认识三相鼠笼式异步电动机的基本结构和额定值

1.实验目的

（1）熟悉三相鼠笼式异步电动机的结构和额定值。

（2）学习检验三相鼠笼式异步电动机绝缘情况的方法。

（3）学习三相鼠笼式异步电动机定子绕组首、末端的判别方法。

（4）掌握三相鼠笼式异步电动机的启动和反转方法。

2.原理说明

（1）三相鼠笼式异步电动机的结构

三相鼠笼式异步电动机是基于电磁原理把交流电能转换为机械能的一种旋转电动机。三相鼠笼式异步电动机的基本结构有定子和转子两大部分。

定子主要由定子铁芯、三相对称定子绕组及机座等组成，是电动机的静止部分。三相对称定子绕组一般有六根引出线，出线端装在机座外面的接线盒内，如图11-1所示。根据三相电源电压的不同，三相对称定子绕组可以接成星形或三角形，然后与三相交流电源相连。

转子主要由转子铁芯、转轴、鼠笼式转子绕组及风扇等组成，是电动机的旋转部分。小容量鼠笼式异步电动机的转子绕组大都采用铝浇铸而成。冷却方式一般都采用风冷式。

（2）三相鼠笼式异步电动机的铭牌

三相鼠笼式异步电动机的额定值标记在铭牌上。下面为本实验三相鼠笼式异步电动机的铭牌。

型号：DJ24；电压：380V/220V；接法：Y/△；功率：180W；电流：1.13A/0.65A；转速：1400r/min；定额：连续。其中：

①功率是在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率；

②电压是在额定运行情况下，三相对称定子绕组应加的电源线电压；

③接法是三相对称定子绕组接法，当额定电压为380V/220V时，应为Y/△接法。

④电流是在额定运行情况下，当电动机输出额定功率时，定子电路的线电流。

（3）三相鼠笼式异步电动机的检查

三相鼠笼式异步电动机在使用前应进行必要的检查。

①机械检查。

机械检查包括检查引出线是否齐全、牢靠，转子转动是否灵活、匀称，是否有异常声响等。

②电气检查。

用兆欧表检查三相鼠笼式异步电动机绕组间及绕组与机壳之间的绝缘性能。对额定电压为1000V以下的三相鼠笼式异步电动机，其绝缘电阻值应大于1000Ω，测量方法如图11-2所示。一般500V以下的中小型三相鼠笼式异步电动机应具有至少2MΩ的绝缘电阻。

（4）定子绕组首、末端的判别

三相鼠笼式异步电动机三相定子绕组的六个出线端包括三个首端和三相末端。一般，首端标以A、B、C，末端标以X、Y、Z。在接线时，如果没有按照首、末端的标记来接，则当三相鼠笼式电动机启动时，磁势和电流就会不平衡，可引起绕组发热、振动、噪声，甚至不能启动或因过热而被烧毁。由于某种原因无法辨认定子绕组六个出线端的标记时，可以通过实验方法判别首、末端（同名端）。其方法如下。

用万用表的欧姆挡确定六个出线端中的哪一对属于同一相，分别找出三相绕组，并标记符号，如A、X，B、Y，C、Z，将其中的任意两相绕组串联，如图11-3所示。

将三相自耦调压器的手柄置零位，开启电源总开关，按下启动按钮，接通三相交流电源；调节调压器的输出，使串联两相绕组的出线端有单相低电压U=80～100V，测量第三相绕组的电压，如有一定的读数，则两相绕组的末端与首端相连，如图11-3（a）所示；反之，如近似为零，则两相绕组的末端与末端（或首端与首端）相连，如图11-3（b）所示。用同样的方法可测量第三相绕组的首、末端。

（5）三相鼠笼式异步电动机的启动

三相鼠笼式异步电动机的直接启动电流可达额定电流的4～7倍，但持续时间很短，不至于引起过热而被烧坏。但对容量较大的三相鼠笼式异步电动机，过大的启动电流会导致电网电压的下降，影响其他负载的正常运行，因此通常采用降压启动，最常用的是Y-△换接启动，可使启动电流减小到直接启动的1/3，但使用的条件必须为△连接。

（6）三相鼠笼式异步电动机的反转

三相鼠笼式异步电动机的旋转方向取决于三相电源接入定子绕组时的相序，只要改变三相电源与定子绕组连接的相序，即可改变旋转方向。

3.实验设备

（1）三相交流电源（380V，220V）。

（2）三相鼠笼式异步电动机（DJ24）。

（3）兆欧表（500V）。

（4）交流电压表（0～500V）。

（5）交流电流表（0～5A）。

（6）万用表。

4.实验内容

（1）抄录三相鼠笼式异步电动机的铭牌数据，并观测结构。

（2）用万用表判别定子绕组的首、末端。

（3）用兆欧表测量三相鼠笼式异步电动机的绝缘电阻。

各相绕组之间的绝缘电阻　　　　绕组对地（机座）之间的绝缘电阻

A相与B相　　　　（MΩ）　　　A　相与地（机座）　　　　　（MΩ）

A相与C相　　　　（MΩ）　　　B　相与地（机座）　　　　　（MΩ）

B相与C相　　　　（MΩ）　　　C　相与地（机座）　　　　　（MΩ）

（4）三相鼠笼式异步电动机的直接启动。

①采用380V三相交流电源。

将三相自耦调压器的手柄置于输出电压为零的位置；三相电压表的切换开关置于“调压输出”侧；根据三相鼠笼式异步电动机的容量选择交流电流表的合适量程。

开启三相电源总开关，按启动按钮时，自耦调压器的一次侧绕组端U1、V1、W1得电，调节自耦调压器的输出使U、V、W端输出的线电压为380V，三块电压表的指示应基本平衡。保持三相自耦调压器的手柄位置不变，按停止按钮，三相自耦调压器断电。

a.按如图11-4所示接线，供电线电压为380V，Q1为接触器，FU为熔断器，由U、V、W端子开始接线，以后各控制实验均同此。

b.按启动按钮，三相鼠笼式异步电动机直接启动，观测启动瞬间的电流冲击情况及旋转方向，记录启动电流。当启动运行稳定后，将电流表的量程切换至较小的量程挡位上，记录空载电流。

c.三相鼠笼式异步电动机稳定运行后，突然拆除U、V、W中的任一相电源（注意，要小心操作，以免触电），观测三相鼠笼式异步电动机做单相运行时电流表的读数并记录，再仔细倾听运行的声音有何变化（可由指导教师做示范操作）。

d.在三相鼠笼式异步电动机启动之前，先断开U、V、W中的任一相做缺相启动，观测电流表的读数，并记录数据；观测三相鼠笼式异步电动机是否启动；再仔细倾听是否发出异常的声响。

e.实验完毕后，按停止按钮，切断实验线路的三相电源。

②采用220V三相交流电源。

调节自耦调压器的输出使输出线电压为220V，三相鼠笼式异步电动机的定子绕组接成△。

按如图11-5所示接线，重复①中的各项操作内容，记录数据。

（5）三相鼠笼式异步电动机的反转

如图11-6所示，按启动按钮，观测启动电流及三相鼠笼式异步电动机的旋转方向是否为反转。

实验完毕后，将自耦调压器调回到零位，按停止按钮，切断实验线路的三相电源。

5.实验注意事项

（1）本实验是强电实验，在接线前（包括改接线路）、实验后都必须断开实验线路的电源，特别是在改接线路和拆线时，必须遵守“先断电，后拆线”的原则。三相鼠笼式异步电动机在运转时，电压和转速均很高，切勿触碰导电和转动部分，以免发生人身和设备事故。为了确保安全，学生应穿绝缘鞋进入实验室。接线或改接线路时，必须经指导教师检查后，方可进行实验。

（2）启动电流持续时间很短，且只能在接通电源的瞬间读取电流表指针偏转的最大读数（因指针偏转的惯性，故此读数与实际的启动电流数据略有不同）。如错过这一瞬间，则必须将三相鼠笼式异步电动机停机，待停稳后，再重新启动读取数据。

（3）单相（缺相）运行时间不能太长，以免过大的电流损坏三相鼠笼式异步电动机。

6.预习思考题

（1）如何判断三相鼠笼式异步电动机的六个引出线？如何进行Y连接或△连接？根据什么确定该电动机是Y连接或△连接？

（2）缺相是三相鼠笼式异步电动机运行中的一大故障，在启动或运转时发生缺相会出现什么现象？有何后果？

（3）三相鼠笼式异步电动机的转子被卡住不能转动，如果定子绕组接通三相电源，将会发生什么后果？

7.实验报告

（1）总结对三相鼠笼式异步电动机绝缘性能检查的结果，判断是否完好可用。

（2）对三相鼠笼式异步电动机的启动、反转及各种故障情况进行分析。