電機實驗教程(實驗指導書)2009-9(改)2

1、電機實驗教程魏香臣 主編西南交大峨眉校區(qū)電氣工程系2009年3月內容簡介 電機實驗作為一門專業(yè)技術基礎實驗課程，目的不僅在于培養(yǎng)學生掌握基本的實驗方法，可以根據(jù)實驗目的完成擬定的實驗線路接線、按照實驗步驟完成實驗內容、測取實驗數(shù)據(jù)、獲取實驗結果，還能夠在此基礎上進行個別內容的設計性實驗。 本書實驗包括直流電機、變壓器、交流電機等10個實驗內容，可以滿足電機學、電機與拖動和電工技術實驗電機部分等實驗課程教學大綱的要求。實驗教學與理論教學具有同樣的地位，都是教學過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。與理論教學不同之處是，實驗教學可以培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、發(fā)現(xiàn)問題和分析問題與解決問題的能力，使學生具有尊重實際、

2、嚴謹務實的科學態(tài)度、認真細致的工作作風，培訓學生操作設備、儀表和儀器的動手能力，拓展學生的創(chuàng)造性思維。本書主要針對我們自行設計的直流電機實驗系統(tǒng)、交流電機實驗系統(tǒng)，以及依據(jù)實驗教學大綱的要求進行編寫的。本書所提的實驗系統(tǒng)采用的是現(xiàn)場使用的小型交直流電動機，而不是一般院校實驗使用的微型電動機，這樣可以使學生更加能夠親身體驗到實際現(xiàn)場上的狀況；另外根據(jù)實驗教學需要，我們還增設了一個設計性實驗環(huán)節(jié)，不僅提高學生理論與實際相結合的能力，同時還增加了學生們的學習興趣。前 言本實驗教程是在針對我們自行設計交、直流電機實驗系統(tǒng)，同時結合本人多年來實驗教學所得的基礎上編寫的。電機學、電機與拖動、電工技術以及電

3、工技術基礎實驗包括直流電機、變壓器、交流電機等10個實驗內容，達到該實驗課程教學大綱的要求。教師可以根據(jù)實驗課時的要求，有選擇的安排實驗項目，使學生通過針對性的實驗，來鞏固和加深對電機理論的理解，培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力。電機實驗作為一門專業(yè)技術基礎實驗課程，目的不僅在于培養(yǎng)學生掌握基本的實驗方法，可以根據(jù)實驗目的完成擬定的實驗線路接線、按照實驗步驟完成實驗內容、測取實驗數(shù)據(jù)、獲取實驗結果，還能夠在此基礎上進行個別內容的設計性實驗。由于編者水平有限，書中不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。電機實驗具體要求電機實驗是電機學、電機與拖動課程、電工技術以及電工技術基礎等課程的重要組成部分

4、。實驗的目的在于鞏固和加深電機、變壓器的理論知識以及對相關電氣設備有一個感性認識，同時培養(yǎng)學生掌握基本的實驗方法和操作技能，提高學生的動手能力。本實驗是學生在學習電機學、電機與拖動課程、電工技術以及電工技術基礎等課程過程中，配合課堂教學，用實驗設備和方法驗證所學內容，以加深對所學理論知識的理解。為了做好電機實驗，使每次實驗收到良好的效果，具體要求如下：1、實驗前的預習1）學生在實驗前必須復習相關的理論知識及預習實驗內容，認真閱讀理解實驗教程的相關內容，明確實驗目的和要求。2）完成實驗預習報告。預習報告一般包括：實驗過程中的注意事項；實驗內容和步驟；實驗線路圖；實驗要測取的數(shù)據(jù)。2、實驗過程的要

5、求1）每次實驗開始前，由實驗指導教師進行講解。學生在實驗中必須愛護實驗設備，認真對待每一次實驗。2）接線前要熟悉所要使用的儀表、設備，特別要注意儀表量程是否正確。按照實驗需要，應校正各種儀表的零位。3）學生認真按圖接線，要求接線簡潔、牢固。按照實驗線路圖進行接線。接線的原則是從總電源開關開始，先連接串聯(lián)主回路，再接并聯(lián)支路。對于直流電路或者單相電路，一般從電源的正極（或火線）開始，經過主要線路的各種測量儀表、設備，最后回到電源的負極（或零線）。對于三相電路，一般來講，三根導線同時從總電源開關開始向下連接，最后在設備處連接完畢。接線完成后，同組同學都要進行檢查，接通電源前，必須請指導教師檢查所接

6、的線路；只有在得到指導教師的同意后，才能接通電源，開始實驗。4）實驗過程中，各種參數(shù)應嚴格按照實驗要求進行調整，嚴禁超出實驗設備的額定值。發(fā)現(xiàn)問題，必須及時、如實向實驗指導教師反映，請實驗指導教師進行解答和處理。5）認真做好實驗數(shù)據(jù)記錄，并且觀察實驗現(xiàn)象。6）實驗完畢，請實驗指導教師檢查；在得到指導教師同意后，拆除實驗連線，收拾好實驗設備，方可離開。3、實驗報告學生必須按時完成實驗報告，學生的實驗成績記入本課程成績。實驗報告應簡明扼要、字跡清晰、圖表整潔、原理正確、結論明確。內容一般應包括：1）課程名稱、實驗名稱、指導教師、學號、專業(yè)班級、姓名、實驗日期、實驗組別。2）實驗目的、實驗設備（并且

7、注明實驗所用儀表的量程）、實驗內容、實驗步驟和相應實驗線路圖，。3）實驗數(shù)據(jù)分析、計算。注明實驗條件（如溫度等），所做實驗的理論推導，列出計算公式，進行計算。4）繪制曲線。繪制曲線時，要選擇合適的坐標系，各坐標軸應明確標明各物理量的名稱和單位，實驗測取的數(shù)據(jù)應標示明確，各數(shù)據(jù)點間的連線要光滑，同時要標明各曲線所代表的函數(shù)關系；需要進行比較的曲線應畫在同一坐標系中。5）實驗結果分析。對實驗數(shù)據(jù)和結果要從理論角度上進行分析，同時對實驗中的經驗、體會和收獲進行總結。6）回答思考題。目 錄第1章 直流電機實驗實驗1 直流電機認識實驗實驗2 他勵直流發(fā)電機實驗實驗3 并勵直流發(fā)電機實驗實驗4 并勵直流電

8、動機特性實驗第2章 變壓器實驗實驗5 單相變壓器的參數(shù)測定實驗6 三相變壓器的參數(shù)測定實驗7 三相變壓器聯(lián)接組別的判別第3章 異步電機實驗實驗8 三相交流異步電動機的參數(shù)測定實驗9 三相交流異步電動機的工作特性與機械特性實驗10 三相交流異步電動機的起動與調速第4章 電機實驗系統(tǒng)簡介1、電機基礎2、直流電動機實驗系統(tǒng)簡介3、交流電動機實驗系統(tǒng)簡介4、各種設備簡介實驗1 直流電機認識實驗一、實驗目的1、學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項；2、學習直流電機實驗中使用的直流電機、勵磁變阻器、各種測量儀表的使用方法；3、熟悉并勵直流電動機的結構、接線、起動的方法；4、熟悉他勵直流發(fā)電機的結構、接

9、線、起動的方法。二、預習重點1、如何依據(jù)實驗系統(tǒng)中電動機的容量，正確選擇和使用電壓表、電流表，以及確定其量程？2、直流電動機起動時，電樞回路中的起動變阻器的作用是什么？3、實驗過程中，直流電動機如果勵磁回路開路，會造成什么后果？如何防止此類現(xiàn)象發(fā)生？4、他勵直流發(fā)電機的工作條件。三、實驗內容1、了解直流電動機、直流發(fā)電機的結構；2、了解直流電機實驗系統(tǒng)中的各種測量儀表、勵磁變阻器等元器件；3、用伏安法測取直流電動機和直流發(fā)電機電樞繞組的冷態(tài)電阻；4、對直流電動機和直流發(fā)電機進行接線并起動。四、實驗設備1、直流電機實驗系統(tǒng)；2、Z2-31直流電動機、Z2-22直流發(fā)電機；3、勵磁變阻器、滑線變阻

10、器；4、毫安表、電流表、電壓表。五、實驗步驟1、由實驗指導教師講解電機實驗的基本要求2、介紹直流電機實驗系統(tǒng)的布置和使用方法以及注意事項、直流電動機和直流發(fā)電機的結構1）直流電機實驗系統(tǒng)布置直流電機實驗系統(tǒng)布置見圖1-1。2）使用方法和注意事項按照相關要求進行介紹。3）直流電機結構由實驗指導教師對照已拆卸的直流電動機和直流發(fā)電機進行講解。3、介紹直流電機實驗系統(tǒng)中的各種測量儀表、勵磁變阻器等元器件1）介紹直流電壓表、電流表（伏安表和毫安表）等；2）介紹勵磁變阻器、滑線變阻器、燈箱（負載）等。4、采用伏安法測量直流電機電樞的直流電阻伏安法測量直流電機電樞的直流電阻接線圖見圖1-2。圖1-1 直流

11、電機實驗系統(tǒng)平面布置圖R1、R2滑線變阻器 R3-勵磁變阻器M直流電動機 Z2-31 額定功率：1.5KW 額定電壓：220V 額定電樞電流：8.7A 額定勵磁電流：0.37AG直流發(fā)電機 Z2-22 額定功率1.0KW 額定電壓：230V 額定電樞電流：4.35A 額定勵磁電流：0.2AIF發(fā)電機電樞電流；U0發(fā)電機電樞電壓；If發(fā)電機勵磁電流；UN發(fā)電機額定電壓；nN電動機額定轉速。圖1-2 伏安法測量直流電機電樞的直流電阻接線圖圖中：U實驗系統(tǒng)中的可調直流電源； R滑線變阻器； V直流電壓表； A直流電流表； M直流電機電樞。1）按照圖1-2進行接線，檢查無誤后，調節(jié)滑線變阻器R為最大值

12、。2）閉合實驗系統(tǒng)的總電源開關，調節(jié)直流電源旋鈕使輸出直流電源為220V。調節(jié)滑線變阻器R使得電樞電流為0.2A（保持電機靜止不動），迅速測量電機電樞兩端電壓值UM；繼續(xù)保持電樞電流Ia=0.2A不變，將直流電機旋轉1/3和2/3周，分別測量電樞端電壓UM值填入表1-1中。調節(jié)滑線變阻器R，使得電樞電流分別減少到0.15A和0.1A，同樣用上述方法測量相應數(shù)據(jù)，填入表1-1中。實驗完畢，直流電源調節(jié)到零位，斷開總電源開關。表1-1 伏安法測量直流電機電樞的直流電阻實驗數(shù)據(jù)表 環(huán)境溫度 0C 序號U(V)I(A)R(平均)()Ra()( ) 1 2 3 取三次測量結果的平均值作為實際冷態(tài)電阻值，

13、有 由以上實驗測量的電樞電阻值是實際冷態(tài)電阻值，此時的冷態(tài)溫度為環(huán)境溫度，應按照下式把實際冷態(tài)電阻值換算到基準溫度時的電樞電阻值，以便于進行比較。 5、直流電機的接線與起動1）按照圖1-1直流電機實驗系統(tǒng)布置圖（含實驗原理圖）進行接線；勵磁變阻器、滑線變阻器、燈箱、電流表、電壓表等全部連接正確；2）調節(jié)直流電壓輸出調節(jié)旋鈕，使輸出為220V。調節(jié)滑線電阻器R2使直流電動機的電樞電壓為額定值220V；調節(jié)滑線電阻器R1使電動機勵磁電流為0.37A，起動直流電動機。同時直流電動機帶動直流發(fā)電機旋轉。3）合刀開關K1（向上），給直流發(fā)電機提供他勵勵磁電流，通過調節(jié)勵磁變阻器R3，使發(fā)電機勵磁電流If

14、從零開始增加至0.2A，逐個打開燈箱上的開關，改變負載大小，直流發(fā)電機正常運行發(fā)電。實驗2 他勵直流發(fā)電機一、實驗目的1、掌握用實驗方法測定他勵直流發(fā)電機的運行特性。 2、根據(jù)測量的運行特性評價被測發(fā)電機的性能。二、預習重點1、發(fā)電機的運行特性包括哪些？對于不同的運行特性，各項參數(shù)應如何變化？2、測量空載特性時，為何必須單方向調節(jié)勵磁電流？三、實驗內容 1、測空載特性：保持n=nN ，IF=0； 求UO=f ( If ) 2、測外特性： 保持n=nN ，I f =I f N；求UO= f ( IF) 3、測調節(jié)特性：保持n=nN， U= UN；求If= f ( IF) 四、實驗設備1、直流電機

15、實驗系統(tǒng)；2、Z2-31直流電動機Z2-22直流發(fā)電機機組；3、勵磁變阻器、滑線變阻器；4、毫安表、電流表、電壓表。五、實驗步驟直流電機實驗系統(tǒng)布置見圖2-1圖2-1 直流電機實驗系統(tǒng)布置圖其中： R1、R2滑線變阻器 R3-勵磁變阻器M直流電動機 Z2-31 額定功率：1.5KW 額定電壓：220V 額定電樞電流：8.7A 額定勵磁電流：0.37AG直流發(fā)電機 Z2-22 額定功率1.0KW 額定電壓：230V 額定電樞電流：4.35A 額定勵磁電流：0.2AIF發(fā)電機電樞電流；U0發(fā)電機電樞電壓；If發(fā)電機勵磁電流；UN發(fā)電機額定電壓；nN電動機額定轉速。實驗原理圖見圖2-2所示。圖2-2

16、 他勵直流發(fā)電機實驗原理圖1、做他勵直流發(fā)電機的空載特性曲線 UO=f ( I f)，保持n=nN IF=0；調節(jié)電樞電壓調節(jié)旋鈕，起動直流電動機；調節(jié)滑線變阻器R2使直流電動機的電樞電壓為額定值220V；調節(jié)滑線變阻器R1使電動機轉速為額定轉速1450r/min，在實驗中保持不變。合刀開關K1（向上），給直流發(fā)電機提供他勵勵磁電流，測無載特性曲線的上升分支和下降分支。通過調節(jié)勵磁變阻器R3，使發(fā)電機勵磁電流If從零開始增加，直至發(fā)電機電樞電勢U0=1.2UN；再逐漸減小勵磁電流If，直到為零為止。在上升和下降分支中分別測量6點（必須包括發(fā)電機電樞額定電壓UN與額定勵磁電流Ifn為零這兩點），

17、測量勵磁電流及對應的電樞電勢，填入表2-1中（注：無論上升分支還是下降分支，勵磁電流都必須單方向調節(jié)）。2、做他勵直流發(fā)電機的外特性（電壓調整特性）曲線U= f（IF ），保持n=nN，I f =I f N；表2-1 無載特性曲線的勵磁電流和電樞電勢實驗數(shù)據(jù)表上升勵磁電流If電樞電勢E0下降勵磁電流If電樞電勢E0首先將直流發(fā)電機調整到額定工作點，其次調節(jié)勵磁變阻器R3使直流發(fā)電機勵磁電流為額定電流。合刀開關K2，改變負載（燈箱）的大小，即改變負載電流的大??；在額定負載到空載運行點之間的范圍內，任意測量6點負載電流及對應的電樞端電壓填入表2-2中（其中額定和空載兩點必須測量）。表2-2 外特性

18、的電樞端電壓和負載電流實驗數(shù)據(jù)表電樞端電壓U負載電流 IF3、做他勵直流發(fā)電機的調節(jié)特性曲線 If= f（IF），保持n=nN， U= UN；斷開發(fā)電機負載開關K2，調節(jié)發(fā)電機勵磁變阻器R3，使發(fā)電機空載電壓達到額定值（UN=230V）。在保持發(fā)電機n=nN條件下，合上負載開關K2，調節(jié)負載電阻（燈箱），逐漸增加發(fā)電機輸出電流IF，同時相應調節(jié)發(fā)電機勵磁電流If ，使發(fā)電機端電壓保持額定值U0=UN不變，從發(fā)電機的空載至額定負載范圍內每次測取發(fā)電機的輸出電流IF和勵磁電流I f ，共測量6組數(shù)據(jù)填入表2-3中。表2-3 調節(jié)特性的負載電流和勵磁電流實驗數(shù)據(jù)表負載電流IF勵磁電流I f六、 實驗

19、報告要求1畫出他勵直流發(fā)電機的空載特性曲線。2畫出他勵直流發(fā)電機的外特性曲線。3畫出他勵直流發(fā)電機的調節(jié)特性曲線。七、思考題1什么是電樞反應？發(fā)電機的電樞反應對性能有什么影響？ 2在本實驗系統(tǒng)中采用的是電動機發(fā)電機組成的機組，當發(fā)電機增加負載時，為什么機組轉速會降低？應如何調節(jié)才可以保持發(fā)電機的轉速不變？為什么？實驗3 并勵直流發(fā)電機一、實驗目的1、掌握并勵直流發(fā)電機自勵條件。 2、掌握并勵直流發(fā)電機自勵過程。二、預習重點1、如何實現(xiàn)并勵直流發(fā)電機的自勵？2、當發(fā)電機不能自勵時應如何處理？三、實驗內容 1、驗證自勵建立電壓的條件及過程；2、測量外特性：保持n=nN ，R3=常數(shù)；求UO= f

20、( IF)四、實驗設備1、直流電機實驗系統(tǒng)；2、Z2-31直流電動機Z2-22直流發(fā)電機機組；3、勵磁變阻器、滑線變阻器；4、毫安表、電流表、電壓表。五、實驗步驟直流電機實驗系統(tǒng)布置見圖3-1圖3-1 直流電機實驗系統(tǒng)布置圖其中： R1、R2滑線變阻器 R3-勵磁變阻器M直流電動機 Z2-31 額定功率：1.5KW 額定電壓：220V 額定電樞電流：8.7A 額定勵磁電流：0.37AG直流發(fā)電機 Z2-22 額定功率1.0KW 額定電壓：230V 額定電樞電流：4.35A 額定勵磁電流：0.2AIF發(fā)電機電樞電流；U0發(fā)電機電樞電壓；If發(fā)電機勵磁電流；UN發(fā)電機額定電壓；nN電動機額定轉速。

21、并勵直流發(fā)電機實驗原理圖見圖3-2所示。圖3-2 并勵直流發(fā)電機實驗原理圖1、 驗證自勵建立電壓的條件及過程（1）檢查剩磁。斷開開關K1，K2，起動電動機發(fā)電機機組，使機組轉速達到發(fā)電機的額定轉速，用低量程電壓表測量電樞電壓，檢查發(fā)電機是否有剩磁，若沒有，將K1合向他勵進行沖磁。（2）觀察自勵過程。將勵磁變阻器R3調為最大值，將開關K1投向并勵，觀察電樞電壓，如果電樞電壓大于剩磁電壓，逐步減小R3，觀察電樞建壓過程，如果電樞電壓小于剩磁電壓，調換發(fā)電機勵磁繞組極性，或改變電動機旋轉方向后，逐漸減小R3，觀察建壓過程。2、做并勵直流發(fā)電機的外特性 并勵直流發(fā)電機的外特性實驗方法與他勵基本相同。（

22、1）將開關K2拉開，開關K1合向并勵位置（向下），建立電壓在額定值左右。（2）合開關K2，增加發(fā)電機負載，同時調節(jié)發(fā)電機轉速與電樞電壓，使轉速、電樞電壓、電樞電流三者均達到額定值，即, , （3）保持此時的勵磁變阻器R3和轉速不變，先增加負載，使負載電流，然后逐漸減小負載到直到斷開開關K2為止，共測量6組數(shù)據(jù)。（4）每次記錄電樞電壓和負載電流填入表3-1中，其中額定點和空載點必須測量。表3-1 并勵直流發(fā)電機的負載電流和電樞電壓實驗數(shù)據(jù)表負載電流I（A）電樞電壓U（V）六、 實驗報告要求1說明并勵直流發(fā)電機自勵過程。2畫出并勵直流發(fā)電機的外特性曲線。七、思考題1并勵直流發(fā)電機不能建立電壓有哪些

23、原因？ 2在本實驗系統(tǒng)中采用的是電動機發(fā)電機組成的機組，當發(fā)電機增加負載時，為什么機組轉速會降低？應如何調節(jié)才可以保持發(fā)電機的轉速不變？為什么？實驗4 并勵直流電動機特性實驗一、實驗目的1、掌握用實驗方法測取并勵直流電動機的工作特性。2、 掌握并勵直流電動機的調速特性。二、預習重點1、什么是并勵直流電動機的工作特性？2、并勵直流電動機的調速原理和方法是什么？三、實驗內容1、求取并勵直流電動機的工作特性曲線 n=f ( Ia )，保持U=UN ,If=Ifn；2、求取改變勵磁電流的并勵直流電動機的調速特性曲線 n=f ( If )，保持U=UN, 電動機帶一恒定負載；3、求取改變電樞端電壓的并勵

24、直流電動機的調速特性曲線 n=f ( Ua)，保持If=Ifn, 電動機帶一恒定負載；四、實驗設備1、直流電機實驗系統(tǒng)；2、Z2-31直流電動機Z2-22直流發(fā)電機機組；3、勵磁變阻器、滑線變阻器；4、毫安表、電流表、電壓表。五、實驗步驟實驗電路接線圖見圖4-1所示。圖4-1 并勵直流電動機實驗接線圖其中： R1、R2滑線變阻器；R3-勵磁變阻器M直流電動機 Z2-31 額定功率：1.5KW 額定電壓：220V 額定電樞電流：8.7A 額定勵磁電流：0.37AG直流發(fā)電機 Z2-22 額定功率1.0KW 額定電壓：230V 額定電樞電流：4.35A 額定勵磁電流：0.2AUa直流電動機電樞電壓

25、；Ia 直流電動機電樞電流；If直流電動機勵磁電流；實驗原理圖見圖4-2所示。圖4-2 并勵直流電動機實驗原理圖1、做并勵直流電動機的工作特性曲線 n=f ( Ia)，保持U=UN ,If=Ifn；按圖接線，緩慢調節(jié)電樞電壓調節(jié)旋鈕，使輸出直流電壓為220V；調節(jié)滑線變阻器R1，使直流電動機勵磁電流為額定電流0.37A；起動直流電動機。調節(jié)滑線變阻器R2，使直流電動機為額定電壓。使直流電動機運行在額定狀態(tài)下：U=UN=220V，Ia=IN，n=nN=1500r/min，直流電動機勵磁電流If=Ifn（額定勵磁電流）。保持滑線變阻器R1、R2不變，合開關K1、K2，改變負載（燈箱）的大小同時調節(jié)

26、勵磁變阻器R3來改變直流電動機電樞電流Ia，在8.73.0A范圍內變化，測量直流電動機電樞電流Ia及對應的直流電動機轉速n，測量6點，填入表4-1中。表4-1 電樞電流和轉速實驗數(shù)據(jù)表直流電動機電樞電流Ia（A）直流電動機轉速n （r/min）2、做改變勵磁電流的并勵直流電動機的調速特性曲線n=f ( If )，保持U=UN 電動機帶一恒定負載；調節(jié)勵磁滑線變阻器R3，使發(fā)電機勵磁電流為額定電流0.2A；調節(jié)燈箱負載，使直流發(fā)電機負載電流為2.0A左右，保持不變，即使直流電動機帶一恒定負載；調節(jié)滑線變阻器R2，使直流電動機電樞電壓為額定電壓。調節(jié)滑線變阻器R1，改變直流電動機勵磁電流If，在3

27、00400mA范圍內，任意測量6點直流電動機勵磁電流If及其對應的直流電動機轉速n，填入表4-2中（直流電動機勵磁電流必須單方向調節(jié)）。表4-2 直流電動機勵磁電流和轉速實驗數(shù)據(jù)表直流電動機勵磁電流If（mA）直流電動機轉速n（r/min）3、做改變電樞端電壓的并勵直流電動機的調速特性曲線n=f (Ua)，保持If=Ifn 電動機帶一恒定負載保持直流發(fā)電機部分不變（使直流電動機仍帶一恒定負載）；調節(jié)滑線變阻器R1，使直流電動機勵磁電流為額定電流0.37A；調節(jié)滑線變阻器R2，改變直流電動機電樞端電壓，在160220V范圍內，任意測量6點直流電動機電樞端電壓U及其對應的電動機轉速n，填入表4-3

28、中。表4-3 直流電動機電樞端電壓和轉速實驗數(shù)據(jù)表直流電動機電樞端電壓U（V）直流電動機轉速n（r/min）六、實驗報告要求1畫出并勵直流電動機的工作特性曲線。2畫出改變勵磁電流的并勵直流電動機的調速特性曲線。3畫出改變電樞端電壓的并勵直流電動機的調速特性曲線。七、思考題做直流電動機調速實驗時，為什么降低電樞電壓，轉速下降；而減小勵磁電流轉速上升？實驗5 單相變壓器的參數(shù)測定一、 實驗目的1、通過空載和短路實驗測量變壓器的變比和相關參數(shù)。2、通過負載實驗測量變壓器的運行特性。二、預習重點1、單相變壓器的空載和短路實驗有什么特點？實驗中電源電壓一般加在哪一側？為什么？2、在空載和短路實驗中，各種

29、測量儀表怎樣連接才能保證測量誤差最小？為什么？3、怎樣測量變壓器的鐵耗和銅耗？三、實驗內容1、單相變壓器空載實驗2、單相變壓器短路實驗四、實驗設備1、交流電機實驗系統(tǒng)；2、自制單相變壓器；3、三相自藕調壓器；4、功率表、電流表、電壓表。五、實驗步驟1、單相變壓器空載實驗交流電機實驗系統(tǒng)見圖5-1所示。圖5-1 交流電機實驗系統(tǒng)實驗電路原理接線圖見圖5-2所示。圖5-2 單相變壓器空載實驗原理接線圖單相變壓器銘牌：額定容量PN=1KW，U1N/U2N=380V/220V，I1N/I2N=2.6 A/4.5 A（1）按照圖5-2進行接線，單相變壓器二次端接電源，一次端斷開。閉合開關QS1、QS2，

30、按下主機啟動按鈕；調節(jié)調壓器，使變壓器空載電壓達到U0=1.2UN。（2）逐漸降低電源電壓，在1.20.5UN的范圍內，測量變壓器的U0、I0、P0記錄于下表中。其中U0=UN點必須測量，且在該點附近測試點應密集一些。為了計算變壓器的變比，在UN點以下測量一次電壓U0的同時測量二次電壓。實驗完畢，按下主機停止按鈕、斷開QS2。實驗數(shù)據(jù)填入表5-1中（注：使用1A電流表，功率表cos=0.2）。序號實 驗 數(shù) 據(jù)計算數(shù)據(jù)U0（V）I0（A）P0（W）V2（V）cos0123456表5-1 單相變壓器空載實驗數(shù)據(jù)表2、單相變壓器短路實驗實驗電路原理接線圖見圖5-3所示。圖5-3 單相變壓器短路實驗

31、原理接線圖（1）按照圖5-3進行接線，單相變壓器一次端接電源，二次端直接短接。（2）閉合開關QS2，按下主機啟動按鈕；調節(jié)調壓器，逐漸增加輸入電壓，直到短路電流等于1.1IN為止。在0.51.1 IN范圍內測取變壓器的Uk、Ik、Pk填入表5-2中，其中Ik=IN點必須測量（注：使用10A電流表），同時記錄實驗時的環(huán)境溫度（0C）。實驗完畢，按下主機停止按鈕、斷開QS2。表5-2 單相變壓器短路實驗數(shù)據(jù)表 室溫= 0C序號實 驗 數(shù) 據(jù)計算數(shù)據(jù)Uk（V）Ik（A）Pk（W）cosk123456 3、單相變壓器負載實驗實驗電路原理接線圖見圖5-4所示。圖5-4 單相變壓器負載實驗原理接線圖（1）

32、按照上圖進行接線，變壓器一次端連接電源端，二次側接負載（燈箱）。（2）在開關K/（燈箱上的開關）斷開的情況下，閉合開關QS2，按下主機啟動按鈕；調節(jié)調壓器，使電壓表的指示值為230V。合開關K/，通過改變燈箱負載的大小，逐漸增加負載的電流值，使電流值在1.04.5A范圍內任意取6個值，同時將對應的電壓值填入表5-3中，實驗完畢，按下主機停止按鈕，斷開QS2、QS1（注：使用10A電流表）。表5-3 單相變壓器負載實驗數(shù)據(jù)表U230VI0 注意：每一次實驗開始前，都要檢查調壓器，確保在零位；實驗結束，都要把調壓器“回零”。實驗完畢，關閉所有電源！六、實驗報告要求1、計算變比K；2、根據(jù)P0、U0

33、、I0，計算出zm、rm、xm；3、根據(jù)Pk、Uk、Ik，計算出zk、rk、xk；4、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)繪制空載的特性曲線U0=f（I0）、P0= f（U0）、cos0= f（U0）以及負載特性曲線U=f（I）。 式中；七、思考題1、請解釋，負載變大是何含義？在負載實驗時，為何負載變大時電壓減小？2、在測量短路、空載數(shù)據(jù)時，為何電流表位置不同？八、數(shù)據(jù)處理1、計算變比 從空載實驗測得的變壓器一、二次電壓值（UN以下的）數(shù)據(jù)中任取三組數(shù)據(jù)，分別計算變比，然后取其算術平均值作為變壓器的變比K。2、計算勵磁參數(shù) 從空載實驗中或空載特性曲線上，查出對應于U0=UN時的I0和P0值，由下式計算出勵磁

34、參數(shù) 折算到高壓側： 3、計算短路參數(shù) 從短路實驗中或短路特性曲線上，查出短路電流Ik=IN時的Uk和Pk，由下式算出實驗環(huán)境溫度為（0C）時的短路參數(shù)。 由于短路電阻rk隨溫度變化，因此，算出的短路電阻應按國家標準換算到基準工作溫度750C時的阻值。 式中234.5為銅導線的溫度系數(shù)；若采用鋁導線，該系數(shù)為228。實驗6 三相變壓器的參數(shù)測定一、實驗目的1、通過空載、短路實驗等，測定三相變壓器的變比和參數(shù)；2、通過負載實驗，測定三相變壓器的運行特性。二、預習重點1、如何用雙功率表法測量三相變壓器的功率？測量儀表應如何布置？2、怎樣測量三相變壓器的鐵耗和銅耗？ 三、實驗內容1、測量三相變壓器的

35、變比；2、三相變壓器的空載實驗；3、三相變壓器的短路實驗； 4、純電阻負載實驗。四、實驗設備1、交流電機實驗系統(tǒng)；2、自制三相變壓器；3、三相自藕調壓器；4、功率表、電流表、電壓表。五、實驗步驟1、測量三相變壓器的變比被試三相變壓器參數(shù)：SN=1.5KVA，U1N/ U2N =380V/220V，I1N/I2N =2.3 A /4.0A，Y/Y接法。交流電機實驗系統(tǒng)見圖6-1所示。圖6-1 交流電機實驗系統(tǒng)測量三相變壓器的變比實驗原理接線圖見圖6-2所示。圖6-2 測量三相變壓器的變比實驗線路原理接線圖接通電源的操作步驟同單相變壓器實驗。電源接通后，調節(jié)外施電壓U1=0.5UN，通過電壓表測量

36、高低壓線圈的線電壓UAB、UBC、UCA、Uab、Ubc、Uca，記錄在表6-1中。表6-1 測量三相變壓器的變比實驗數(shù)據(jù)表U（V）KAU（V）KBU（V）KCUABUabUBCUbcUCAUca2、三相變壓器的空載實驗三相變壓器的空載實驗原理接線圖見圖6-3所示。圖6-3 三相變壓器的空載實驗線路原理接線圖變壓器低壓線圈接電源，高壓線圈開路。接通電源前，先將交流電源自藕調壓器調到輸出電壓為零的位置。選好所有電表量程，電源接通后，調節(jié)調壓器，使變壓器的空載電壓U0=1.2UN，然后逐漸降低電源電壓，在1.20.2UN范圍內，測量變壓器的三相電壓、電流和功率，填入表6-2中（注：U0=UN點必測

37、；使用1A電流表）。表6-2 三相變壓器的空載實驗數(shù)據(jù)表序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)U（V）I（A）P（W）U0（V）I0（A）P0（W）cos0UabUbcUcaIaIbIcP01P02123456 3、三相變壓器的短路實驗三相變壓器的短路實驗原理接線圖見圖6-4所示。圖6-4 三相變壓器的短路實驗原理接線圖變壓器高壓線圈接電源，低壓線圈直接短路。接通電源前，應將調壓器調到輸出電壓為零的位置，選好所有電表量程，接通電源后，逐漸增大電源電壓，使變壓器的短路電流IK=1.1IN。然后逐漸降低電源電壓，在1.10.2IN的范圍內，測取變壓器的三相輸入電壓、電流及功率，填入表6-3中（注：其中IK=IN點必

38、測；使用10A電流表）。實驗時，記下周圍環(huán)境溫度（0C），作為線圈的實際溫度。表6-3 三相變壓器的短路實驗表 數(shù)據(jù)室溫= 0C序號實驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)U（V）I（A）P（W）UK（V）IK（A）PK（W）cosKUABUBCUCAIAIBICPK1PK212345注意：短路實驗操作要快，否則線圈發(fā)熱會引起電阻變化！4、三相變壓器純電阻負載實驗三相變壓器純電阻負載實驗原理接線圖見圖6-5所示。圖6-5 三相變壓器純電阻負載實驗原理接線圖變壓器高壓線圈接電源，低壓線圈直接接負載（燈箱）。接通電源前，應將調壓器調到輸出電壓為零的位置，選好所有電表量程，接通電源后，調節(jié)調壓器使變壓器高壓線圈輸入電壓U1

39、=U1N=380V，保持電壓不變。在改變負載的情況下，從空載到額定負載范圍內，測定變壓器三相輸出線電壓和相電流，紀錄在下表6-4中（注：其中I2=0、I2=I2N兩點必測）。表6-4 三相變壓器純電阻負載實驗數(shù)據(jù)表序號U（V）I（A）1UabUbcUcaU2IaIbIcI223456式中 六、實驗報告要求1、計算變壓器的變比2、繪出空載實驗數(shù)據(jù)空載特性曲線U0=f（I0）、P0=f（U0）、cos0= f（U0）3、繪出短路特性曲線Uk=f（Ik）、Pk=f（Uk）、cosk= f（Uk） 4、繪出負載特性曲線U2=f（I2）七、思考題1、為什么做空載實驗時在低邊加電源，而做短路實驗時在高壓邊

40、加電源？2、做空載實驗和短路實驗時，測量儀表的布置不同，為什么？八、數(shù)據(jù)處理1、計算變比 根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，分別計算各項變比，然后取其平均值作為變壓器的變比K。 2、根據(jù)空載實驗數(shù)據(jù)做空載特性曲線并計算勵磁參數(shù)1）繪出空載特性曲線：、式中： 2）計算勵磁參數(shù)從空載特性曲線上查出對應于U0=UN時的I0和P0值，由下式計算勵磁參數(shù)： 折算到高壓側： 3、計算短路參數(shù) 從短路實驗中或短路特性曲線上，查出短路電流Ik=IN時的Uk和Pk，由下式算出實驗環(huán)境溫度為（0C）時的短路參數(shù)。 由于短路電阻rk隨溫度變化，因此，算出的短路電阻應按國家標準換算到基準工作溫度750C時的阻值。 式中234.5為

41、銅導線的溫度系數(shù)；若采用鋁導線，該系數(shù)為228。實驗7 三相變壓器聯(lián)接組別的判別一、 實驗目的1、掌握用實驗方法測定三相變壓器的極性。2、掌握三相變壓器聯(lián)接組別的聯(lián)接。二、預習重點1、根據(jù)已給出的三相變壓器，如何測定極性？2、掌握三相變壓器各聯(lián)結組別的聯(lián)結方式，并自行設計好聯(lián)結線路。三、實驗內容1、測定三相變壓器的極性；2、把三相變壓器分別聯(lián)接成Y/Y-12、Y/-11、Y/-5、Y/Y-6，并校驗。四、實驗設備1、交流電機實驗系統(tǒng)；2、自制三相變壓器；3、三相自藕調壓器；4、數(shù)字萬用表。五、實驗步驟三相變壓器參數(shù)：額定容量1.5KVA，U1N/U2N=380V/220V，I1N/I2N=2.

42、3A/4.0A。實驗中使用的三相變壓器見圖7-1所示。圖7-1 實驗中使用的三相變壓器 此三相變壓器共有6組線圈，均安裝在變壓器內部，通過12個接線柱引出來。 1、測定三相變壓器極性 （1）確定高、低壓線圈繞組1）測量三相變壓器的12個接線柱，相互連通的為同一線圈；2）測量六組線圈的電阻值，電阻值大的為高壓線圈，電阻值小的為低壓線圈。（2）測定三相變壓器相間極性（確定高壓端極性）首先把高、低壓繞組分別用標號AX，BY，CZ、ax，by，cz進行標記。確定B、C相間極性，實驗接線圖見圖7-2所示。圖7-2 測定三相變壓器相間極性聯(lián)接Y、Z，在人為認定的A、X兩端加電壓UAX=100V；測量UBY

43、、UCZ、UBC，若結果為UBC|UBY -UCZ |，則說明假設的極性正確，若UBC|UBY +UCZ |，則所標極性錯誤。須將B、C兩相任一相線圈的首末端標記對調。之后可以用同樣的方法，對B、C兩相中的任一相施加電壓，另外兩相末端相連，定出A相首、末端正確標記。（3）測定三相變壓器每相高、低壓邊繞組間的極性測定三相變壓器A相高、低壓邊繞組間的極性實驗接線圖見圖7-3所示。圖7-3 測定三相變壓器每相高、低壓邊繞組間的極性聯(lián)接X、x，在人為認定的A、X兩端加電壓UAX=100V；測量UAX、Uax、UAa，若UAa=UAXUax，則所假設的A、X、a、x標示正確，否則標示錯誤。同理可測量B相

44、、C相。2、三相變壓器聯(lián)接成Y/Y-12，并校驗自行設計三相變壓器Y/Y-12接線方式，畫出聯(lián)結圖。按自行設計聯(lián)結圖進行接線，把三相變壓器接成Y/Y-12，再聯(lián)接A、a，在高壓側施加三相對稱交流電壓100V，測量電壓UAB、Uab、UBb、UCc、UBc；將測量值與Y/Y-12計算值比較，高、低壓邊電壓之比為K=UAB/Uab，UBb=UCc=(K-1)Uab，UBc=Uab，結果填入表7-1中。表7-1 三相變壓器聯(lián)接成Y/Y-12計算與測量數(shù)據(jù)表UABUabKUBb=UCcUBc計算值測量值如果測量值與計算值一致，則可確定變壓器聯(lián)接組別是Y/Y-12。3、三相變壓器聯(lián)接成Y/-11，并校驗

45、自行設計三相變壓器Y/-11接線方式，畫出聯(lián)結圖。按自行設計聯(lián)結圖進行接線，把三相變壓器接成Y/-11，再聯(lián)接A、a，在高壓側施加三相對稱交流電壓100V，測量電壓UAB、Uab、UBb、UCc、UBc；將測量值與Y/Y-12計算值比較，高、低壓邊電壓之比為K=UAB/Uab，則UBb=UCc=UBc=Uab結果填入表7-2中。表7-2 三相變壓器聯(lián)接成Y/-11計算與測量數(shù)據(jù)表UABUabKUBb=UCc=UBc計算值測量值如果測量值與計算值一致，則可確定變壓器聯(lián)接組別是Y/-11。 4、三相變壓器聯(lián)接成Y/-5，并校驗自行設計三相變壓器Y/-5接線方式，畫出聯(lián)結圖。按自行設計聯(lián)結圖進行接線

46、，將三相變壓器接成Y/-5，再連接A、a，在高壓側施加三相對稱交流電壓100V，測量電壓UAB、Uab、UBb、UCc、UBc；將測量值與Y/-5計算值比較，高、低壓邊電壓之比為K=UAB/Uab，則UBb=UCc=UBc= Uab結果填入表7-3中。表7-3 三相變壓器聯(lián)接成Y/-5計算與測量數(shù)據(jù)表UABUabKUBb=UCc=UBc計算值測量值如果測量值與計算值一致，則可確定變壓器聯(lián)接組別是Y/-5。5、三相變壓器聯(lián)接成Y/Y-6，并校驗自行設計三相變壓器Y/Y-6接線方式，畫出聯(lián)結圖。按自行設計聯(lián)結圖進行接線，把三相變壓器接成Y/Y-6，再聯(lián)接A、a，在高壓側施加三相對稱交流電壓100V

47、，測量電壓UAB、Uab、UBb、UCc、UBc；將測量值與Y/Y-12計算值比較，高、低壓邊電壓之比為K=UAB/Uab，則UBb=UCc=(K+1)Uab，UBc=Uab，結果填入表7-4中。表7-4 三相變壓器聯(lián)接成Y/Y-6計算與測量數(shù)據(jù)表UABUabKUBb=UCcUBc計算值測量值如果測量值與計算值一致，則可確定變壓器聯(lián)接組別是Y/Y-6。實驗完畢，關閉所有電源，拆除連線。六、實驗報告要求1、畫出電動勢向量圖2、總結聯(lián)結三相變壓器的各種聯(lián)接組別的方法七、思考題 變壓器并聯(lián)運行的條件？實驗8 三相交流異步電動機參數(shù)測定一、 實驗目的1、掌握三相交流異步電動機的空載、堵轉和負載實驗的方法。2、測定三相交流異步電動機的有關參數(shù)。二、預習重點1、三相交流異步電動機的參數(shù)測量方法。2、熟悉電動機各銘牌參數(shù)所代表的意義。三、實驗內容1、空載實驗2、短路（堵轉）實驗3、負載實驗四、實驗設備1、交流電機實驗系統(tǒng)；2、三相交流異步電動機直流發(fā)電機機組；3、三相自藕調壓器；4、電壓表、電流表、功率表。五、實驗步驟交流電機實驗系統(tǒng)見圖8-1所示。圖8-1 交流電機實驗系統(tǒng)1、空載實驗三相交流異步電動機空載實驗原理接線圖見圖8-2所示（測量儀表均接在接觸器KM2下端，）。 圖8-2 三相交流異步電動機空載實驗原理接線圖電動機參數(shù)： JR251-4S 額