电机实验答案.docx
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电机实验答案
实验一直流发电机的工作特性
一实验目的
1观察并励直流发电机的自励过程及自励条件。
2测定并励及他励直流发电机运行的负载外特性曲线。
3观察直流发电机的剩磁（无励磁）发电。
二预习要点
1什么是发电机的运行外特性？
如何测定？
2并励直流发电机不能自励发电时该如何处理？
3如何保持直流发电机的转速不变？
4直流发电机的他励运行与并励运行差异何在？
为什么？
5认真阅读附录部分关于实验台的使用说明。
三实验设备
1原动机为直流电动机M03一台：
UN220V，IN1.1A,PN185W，nN1600rpm
2直流发电机为M01一台：
UN200V，IN0.5A,PN100W，nN1600rpm
3直流电流表三台（500mA、2A、2A各一台）
4直流电压表一台
5MEL－03可变电阻箱（900Ω×6）及转速表（MEL－09）各一台
6直流励磁电源、可调直流电源各一台
四实验项目
1并励发电机
A实验线路
图1-1并励发电机
（1）可调直流源经电枢电流测量表A1向直流电动机M03的电枢供电（V0内接）。
（2）直流励磁电源经励磁电流测量表A2向直流电机的励磁线圈F1，F2供电。
（3）直流发电机M01输出端接300V档电压表，负载回路串直流电流表2A档。
（4）直流发电机的励磁线圈F1，F2并联到发电机的电枢端。
（5）RL由3组900Ω可变电阻并联后串联（见附录），总阻值0～1350Ω可调。
接线要求：
必须保证在操作过程中带电导线的金属部分不裸露在外。
完成接线后，检查各旋钮的初始位置：
可调直流电源输出最小（调节旋钮逆时针旋到底），而RL在最大位置（3个调节旋钮都逆时针旋到底）；直流励磁电源开关置“0N”，可调直流电源开关置“0N”；
必须经指导教师检查认可，才能通电。
B实验系统的启动及调试
（1）接通总电源后，先检查直流电动机的励磁电流测量表A2，必须要有100mA左右的电流指示，才能按复位键启动电机，否则禁止启动电动机，直到励磁电流正常。
（2）渐升电动机转速，发电机端的电压表和电流表应有逐渐再大的读数，则表明发电成功，可将电动机升速到1600rpm。
（3）如果渐升电动机转速，发电机端的电压表和电流表的读数不变化，则表明发电机不能发电，则将可调直流电源恢复到最低后关断，待改接发电机励磁接线后再开。
（4）若励磁端对换后发电机仍不能发电，则要先充磁。
方法如下：
a）先将可调直流电源降到最小，然后关断。
b）再将直流励磁电源关断。
c）将发电机与电动机的励磁线圈F1，F2并联（见图1-2，不管如何并联法）。
d）开启直流电源总开关，开启励磁电源，励磁电流测量表A2应有200mA左右的电流指示，片刻后关断两个开关。
e）将发电机的励磁线圈F1，F2重新并联到发电机G的电枢F1，F2端。
f）按以上步骤重新启动电动机。
图1-2发电机充磁
C并励直流发电机的运行外特性U=f（I）测定（n=1600rpm保持恒定）
表1-1数据记录：
（n=1600rpm保持恒定）
U（V）
243
238
234
231
227
218
I（A）
Imin=（RL最大）
0.25
0.30
0.35
0.40
0.50
注意：
随发电机输出功率增大，必然造成电动机的转速跌落，要不断将转速调整到n=1600rpm（增大电动机的电枢端电压）。
2他励直流发电机外特性U=f（I）测定（n=1600rpm保持恒定）
把发电机的励磁绕组（见右侧的F1、F2）也接到直流励磁电源，其余不变。
图1-3他励发电机
所有旋钮重新置初始位置后启动电动机，操作方法同上。
表1-2数据记录：
（n=1600rpm保持恒定）
U（V）
244
240
238
236
233
231
I（A）
Imin（RL最大）
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
3观察直流发电机的剩磁（无励磁）发电
关闭所有直流电源后，将直流发电机的励磁线圈F1、F2从励磁直流电源处断开
（无励磁），并使发电机空载（且断开RL回路）。
图1-4剩磁发电
所有旋钮重新置初始位置后启动电动机。
观察发电机输出端的电压表是否有电压指示值：
若有则剩磁发电成功，否则不成功。
表1-3数据记录：
n（rpm）
1600
U（V）
19
五实验报告
1画出实验时电气线路图。
2写出实验操作步骤（上电前的准备工作和上电后的操作步骤及注意事项）。
3实验原始数据记录。
4在同座标上画出直流发电机并励和他励运行时的外特性。
5
6回答问题
（1）并励发电机不能发电的原因有哪些？
实验中如何解决？
答：
可能是发电机失磁或是励磁绕组接到电枢的记性不正确。
解决方法是改变发电机励磁接线，若励磁端兑换后发电机仍不能发电，可采用充磁的方法。
（2）在电动机—发电机组成的机组中，当发电机负载增加时，机组的转速会发生什么变化？
如何处理？
为什么？
答：
转速会降低。
因为发电机负载增加时，电流随之增加发电机的输出功率增加，短时的输出功率增加会造成转速下降，应增加电动机的电枢端电压，从而使转速上升到1600rpm。
（3）简述发电机并励运行与他励运行时外特性曲线的异同。
答：
（1）相同，当负载增加时，磁通减小，相应的电动势下降，电枢电阻压降和电刷接触压降均增大。
（2）不同：
并励发电机中，端电压下降时，历次电流减小，引起磁通及电动势进一步减小。
因此并励发电机的外特性比他励电动机好。
（4）直流发电机的剩磁发电是否一定能实现，为什么？
答：
不一定，因为励磁发电必须满足两个条件：
励磁绕组并接到电枢的极性必须正确，且Rf满足两个条件才可能实现剩磁发电。
（5）发电机是否可能发生电枢端有电压，但额定转速下离额定电压甚远？
为何？
答：
有可能。
估计是励磁回路未接通，使发电机处于剩磁发电状态。
如果在励磁回路传入电流表就可能发现问题的症结。
心得体会：
通过本次试验我对滞留发电机的工作特性有了更进一步的了解。
实验前的预习准备对实验的顺利与否非常重要，理论与实践的结合也是关键。
实验二单相变压器的参数测定
一实验目的
1通过变压器的空载和短路试验测定变压器的变比和参数
2通过负载试验测定变压器的运行特性、电压调整率、变压器的效率η等
二预习要点
1变压器的空载和短路试验有什么特点?
电源电压一般加在哪一方较合适？
2在空载和短路试验中，各仪表如何排序才能使测量误差最小？
3如何用实验方法测定变压器的铁耗、铜损和电压调整率？
三实验设备
1单相变压器一台（U1N220V，I1N0.35A；U2N55V，I2N1.4A）
2可调交流电源一台
3交流电压表、交流电流表、功率表各一台、可变电阻箱一台（MEL－04）。
四实验项目
1空载试验测取空载特性U0=f（I0），P0=f（U0）
电源加在变压器低压侧，额定电压55V。
电压表V应可随时改变测量点。
图2-1空载试验
通电前必须使三相调压器输出为零。
且数字表的显示会滞后，所以操作要慢一些。
A表接在W表及V表之后，是因为变压器空载电流较小，避免将电压表线圈的电流或功率表电压表线圈的电流计入电流表，造成较大测量误差。
表2-1记录数据（电压不必精确地为某一值，接近即可）：
序号
实验数据
计算数据
U0（V）
I0（A）
P0（W）
U1U1、1U2
COSφ0
1
1.2UN≈66。
0
0.12
1.52
259.4
0.192
2
1.1UN≈60。
5
0.09
1.23
237.3
0.226
3
UN≈55。
0
0.07
1.02
216.6
0.265
4
0.9UN≈49。
5
0.06
0.83
196.6
0.279
5
0.8UN≈44。
0
0.05
0.66
173.9
0.3
6
0.7UN≈38。
5
0.04
0.52
153.1
0.338
7
0.5UN≈27。
5
0.03
0.28
109.6
0.339
其中：
COSφ0=P0/S=P0/I0U0
2短路试验（操作要尽快完成）测取短路特性UK=f（IK），PK=f（IK）
实验线路如下：
注意，通电前必须使三相调压器输出为零！
电源加在高压侧。
由于副绕组短路，所以要严密监视电流表的读数，小心地增大三相调压器的输出！
图2-2短路试验
注意到电流表A的位置被移到了功率表W及电压表V之前，因为短路试验时的电流较大，电压表线圈的电流或功率表电压表线圈的电流很小，对短路试验的计算不会产生什么影响。
另一方面，电流表A由于电流增大，其两端电压会增大，而此时V测量到的电压较小，当然不希望计入电流表A的端电压。
表2-2记录数据：
（电流不必精确地为某一值，接近即可）室温θ=C0
序号
实验数据
计算数据
UK（V）
IK（A）
PK（W）
COSφK≈PK/IKUK
1
20.32
1.1IN≈0。
39
5.41
0.683
2
28.63
1.0IN≈0。
35
4.56
0.699
3
16.70
0.9IN≈0。
32
3.67
0.687
4
14.62
0.8IN≈0。
28
2.81
0.686
5
12.97
0.7IN≈0。
25
2.22
0.685
6
9.21
0.5IN≈0。
18
1.13
0.682
在计算出短路阻抗后，要按国家标准换算到75C0时的值（参见实验报告部分）。
3负载试验测取负载特性U2=f（I2）
实验线路如图2-3所示。
上电前RL置最大值。
当U2=U2N=55V时，使I2=I2N=1.4A左右，然后逐渐减小I2并同时测量U2值。
*************
注意：
由于I2=I2N=1.4A已经略大于RL的额定电流1.3A，故操作要尽快完成。
图2-3负载试验
表2-3记录数据（电流不必精确地为某一值，接近即可）：
序号
U2（V）
I2（A）
P1=I1U1cosφ（W）
P2=I2U2（W）
1
U2N=51.42
I2N≈1.40
78.45
71.99
2
51.85
0.9I2N≈1.26
71.37
65.33
3
52.36
0.8I2N≈1.12
63.93
58.64
4
53.25
0.6I2N≈0.84
48.07
44.73
5
54.17
0.4I2N≈0.56
33.00
30.34
6
54.86
0.2I2N≈0.28
17.02
15.36
7
55.88
I2=0.00
1.22
0
注意：
保持U1=UN=220V；其中I2=0及I2=I2N两点必须测量。
4电压调整率的计算
变压器在额定负载电流下的电压与空载时的电压是不同的，所谓变压器的电压调整率就是指该电压的相对变化量（归算到原边）：
其中：
而U20则是二次侧空载电压，变比取K=U1N/U2
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