單相感應電動機的空載試驗和堵轉試驗


單相感應電動機的等效電路引數可以透過堵轉試驗和空載試驗確定。除了電容執行電動機外,堵轉試驗和空載試驗是在輔助繞組保持斷開狀態下進行的。

單相感應電動機的堵轉試驗

在堵轉試驗中,電動機的轉子被堵轉,即保持靜止。向定子施加降低的電壓,使額定電流流過主繞組。測量電壓、電流和功率。

Vsc、Isc和Psc分別是在堵轉條件下的電壓、電流和功率。當轉子被堵轉時,滑差s = 1,則單相感應電動機等效電路中的勵磁電抗$(\frac{𝑋_{𝑚}}{2})$與阻抗$(\frac{{𝑅^{'}}_{2}}{2}+𝑗\frac{{X^{'}}_{2}}{2})$相比非常大,可以忽略。因此,單相感應電動機在滑差s = 1時的等效電路簡化為圖1所示的電路。

參考圖1。參考定子的等效阻抗由下式給出:

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

電動機的等效串聯電阻由下式給出:

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

其中,R1m為主定子繞組的電阻,已測量,則有效轉子電阻在工頻下的值為:

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

電動機的等效漏電抗由下式給出:

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

由於漏電抗X1m和X’2無法分離,因此我們做一個簡化的假設,即兩個電抗相等,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,透過對單相感應電動機進行堵轉試驗,如果已知電阻R1m,則可以確定等效電路的引數。

單相感應電動機的空載試驗

在電動機的空載試驗中,電動機在額定電壓和額定頻率下空載執行。分別使用電壓表、電流表和瓦特表測量電壓、電流和輸入功率。

空載時,電動機的滑差s非常小(接近於零),因此阻抗$(\frac{{R^{'}}_{2}}{2𝑠})$與勵磁阻抗$(\frac{𝑋_{𝑚}}{2})$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,與反向旋轉磁場相關的電阻$[\frac{{𝑅^′}_{2}}{2(2 − 𝑠)}]$與勵磁阻抗$(\frac{𝑋_{𝑚}}{2})$相比非常小,反向勵磁電流可以忽略不計。因此,在空載條件下,單相感應電動機的等效電路簡化為圖2所示的電路。

因此,電動機在空載時的等效電抗由下式給出:

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

由於從堵轉試驗中已知電抗X1m和X’2的值,因此可以根據公式(6)確定勵磁電抗(Xm)的值。

如果V0、I0和P0分別是空載試驗中的電壓、電流和輸入功率。則電動機在空載時的功率因數由下式給出:

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

空載時的等效阻抗由下式給出:

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

電動機在空載時的等效電抗由下式給出:

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

更新於:2021年9月24日

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