R1min=0
Ua（V）
203.3
206.3
209.9
214.1
218.2
n（r/min）
1418
1441
1467
1497
1526
Ia（A）
0.081
0.081
0.082
0.083
0.083
（5）改变励磁电流调速。
直流电动机运行后，M的电枢串联电阻R1和励磁调节电阻R2调至零，保持电动机M的U=UN，记下此时的T2值（电机未施加负载转矩）。
逐次增加励磁调节电阻阻值R2直至n＝1.2nN，每次测取电动机的n、If和Ia，共取7－8组记录于表3－2中。
注意：
导线连接要牢固，严禁励磁回路开路，电动机转速不得超过1.2nN。
表3－2U＝UN＝218.1VT2＝0.01N·m
n（r/min）
1528
1565
1604
1643
1681
1719
1756
1795
1834
If（mA）
96.74
89.74
82.71
76.98
72.34
68.65
64.75
61.75
58.69
Ia（A）
0.082
0.083
0.084
0.084
0.086
0.086
0.087
0.088
0.089
（6）改变电动机的转向。
将电枢绕组或励磁绕组中的任意一个绕组的两端对调。
起动电动机（注意：
电枢串联起动电阻R1调至最大值，励磁调节电阻R2调至最小值），观察转向变化并记录（从电动机轴端视顺时针或逆时针）。
2.并励直流电动机的特性测试
1）直流并励电动机工作特性和机械特性实验线路，可参考图3-1所示接线。
2）将直流并励直流电动机M的电枢串联起动电阻R1调至最大值，励磁调节电阻R2调至最小值，接通电源开关，起动电动机。
M起动正常后，将其电枢串联电阻R1调至零，调节电枢电源的电压为220V。
3）闭合测功机开关并将数字显示清零，在转矩模式下调节涡流测功机控制旋钮，逐步增加电机负载转矩，同时调节励磁电阻R2，使电动机达到额定运行点：
U＝UN，Ia＝IaN，n＝nN，此时电动机M的励磁电流If即为额定励磁电流IfN。
记录额定点数据：
UN、IfN、IaN、nN、电动机的输出转矩T2=TN和输出功率P2=PN。
5）保持U＝UN，If=IfN，从额定运行点开始，逐次减小电动机负载，直至电动机空载。
测取电动机的电枢电流Ia，转速n和输出转矩T2、输出功率P2，共取数据9-10组，记录于表3-3中。
表3－3工作特性数据U＝UN＝220VIf=IfN=75.81mA
实验数据
Ia[A]
1.000
0.901
0.898
0.696
0.693
0.499
0.403
0.295
0.202
0.098
n[r/min]
1599
1604
1611
1616
1627
1632
1644
1659
1672
1689
T2[N·m]
1.32
1.17
0.95
0.82
0.68
0.52
0.40
0.28
0.17
0.05
P2[W]
230.0
195.0
163.1
139.1
117.0
90.07
70.40
50.01
31.00
9.94
计算数据
I[A]
1.076
0.977
0.974
0.772
0.769
0.575
0.479
0.371
0.278
0.174
P1[W]
236.7
214.9
214.2
169.8
169.1
126.5
105.3
81.58
61.12
38.24
η[％]
97.18
90.74
76.13
81.92
69.17
71.23
66.83
61.30
50.72
25.99
Δn[％]
5.63
五.现象分析与实验数据处理
1.对电动机认识实验中的起动过程、电动机的转速变化、旋转方向的改变等现象进行说明与分析，明确使用电动机的注意事项。
答:
电机启动后，随着逐步增加电源电压，电动机的转速逐渐增大，直到电枢电源的电压为220V时，转速停止变化。
然后，保持此时的If和T2不变，调节电枢串联电阻R1，由最大值逐步减小至零，观察到电动机的转速逐渐增大，直到R1=0，转速停止变化。
R1=0，R2=0，U＝UN＝218.1V时，逐次增加励磁调节电阻阻值R2直至n＝1.2nN，此时，因电阻变大，励磁电流If逐渐减小，电动机的转速逐渐增大，而电枢电流Ia稍有增加。
改变电动机的转向：
之前电动机旋转方向一直不变，从负载方向看，是逆时针。
当将电枢绕组或励磁绕组中的任意一个绕组的两端对调后，变成顺时针方向，如果同时对调两个绕组两端，那么转动方向不改变。
2.并励直流电动机的特性测试，据测量数据计算I、P1、η、Δn并填入表中。
输入电流：
I=Ia+IfN电动机输入功率：
P1=UI
电动机效率：
计算转速变化率：
绘制出并励电动机的工作特性和机械特性n、T、η＝f（Ia）及n＝f（T）曲线（忽略T0时,T≈T2）。
对实验数据和特性进行分析，说明结论，撰写完成实验报告。
n＝f（Ia）曲线
T＝f（Ia）曲线
η＝f（Ia）曲线
n＝f（T）曲线
6.结论
1、并励直流电机工作特性曲线图，在误差允许的范围内，与理论上的直流电机工作特性曲线图相吻合。
2、并励直流电机机械特性曲线图，在误差允许的范围内，与理论上的直流电机机械特性特性曲线图相吻合。
七.有关实验问题探讨、方法建议与感悟
（1）实验前的预习和准备工作很重要，它决定了实验进程的快慢。
（2）在操作高压电时，我们特别要注意安全。
特别要树立起安全第一的意识！
（3）、在开启电源的时候要向周围同学提示打开电源的消息，实验仪上的电源开关必须关闭。
（4）、为了不让电枢电流一开始就很大，在实验前应该先把1R调至最大，保证在开启电源的时候电枢电流较小，不至于烧坏电机。
2R调至最小，保证在开启电源的时候，有足够大的励磁电流产生走够大的磁场，使得电机启动。
（5）、在实验接线环节，应现串联后并联，防止电路接线错误。
（6）、当报警器蜂鸣时，应当立即关闭电源，防止事故发生。
（7）、在实验中，电机也不能超负荷运行，如果电机超负荷运行，反电动势立即减小，使得电枢电流立即增大，同时产生的电磁转矩小于负载转矩，电机必将立即减速甚至停止运转，导致电枢电流进一步增大，很可能会烧毁电枢绕组和换向器。
在实验时我们必须小心谨慎地严格按规则操作实验仪器。
1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？
工作特性：
电动机输入电源----电流在定子与转子之间产生电磁感应-----电磁同极排斥-----推动转子（定子是固定的）------转动做功-----传动带动其它设备.
机械特性：
电动机的转速n随转矩T而变化的特性【n=f（T）】称为机械特性。
2.并励电动机的速率特性n＝f（Ia）为什么是略微下降？
是否会出现上翘现象？
为什么？
上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
3.如何改变电动机的旋转方向？
为什么？
励磁电流不变，电枢端电压不变，转速下降之后，反电动势减小，电枢电流会变大，电磁转矩变大。
4.当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，会引起电动机转速如何变化？
为什么？
电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速如何变化？
为什么？
电磁转矩与电枢电流成正比，减小电枢端电压，电枢励磁电流也会下降，电动机在新的转速下保持恒速运行。
转速不变时，反电动势与励磁电流成正比，减小励磁电流，反电动势会减小，电枢电流变大，电动机会加速，直到比较高的转速，保持恒速运行。
5.他励（或并励）直流电动机调速的原理是什么？
方法有几种？
各有何特点？
直流电动机调速的原理是：
方法：
a、改变电枢电压调速；转速特性为一组平行下移的直线，特点是空载转速随电枢电压的下降而减小。
b、电枢回路串电阻调速；转速特性为一组空载转速不变的直线，特点是所串电阻要消耗功率，电机转速随所串电阻的增加而下降。
c、改变磁通调速；弱磁调速的特点是电动机转速只能向上调高而不能向下调低，当然也可以采用两种方法同时进行的调速。
6.并励电动机在负载运行中，当励磁回路断线时是否一定会出现“飞车”？
为什么？
不一定会出现“飞车”。
若并励直流电动机在运行中励磁绕组断开，励磁电流为0，主磁通迅速下降到剩磁磁通，此时电动机仍接有额定电压，感应电动势很小，
将会使电枢电流迅速增大并超过额定值。
若电动机空载，转速迅速上升会造成“飞车”；若电动机负载，磁通很小使电动机产生的电磁转矩克服不了负载转矩，电动机会停转，使电枢电流过大烧坏电动机绕组
八.参考资料
[1]窦晓霞.电机工程技术实践与实验.实践教学校内教材，2007.10
[2]顾绳谷.电机及拖动基础（第3版）.北京：
机械工业出版社，2004.1
九.评语
实验项目二三相变压器极性及联结组的测定
一.实验目的
1.熟悉三相变压器的联接方法和极性检查法；
2.掌握确定三相变压器联结组标号的方法。
二.实验项目
1.三相变压器的极性测定；
2.校验确定三相变压器联结组标号。
三.实验设备仪器
1.三相变压器SG-4/0.38，4KVA，一次侧380/220V，二次侧110/55V，1台；
2.DDSZ-1型电机及电气技术实验装置，三相可调交流电源0~450V，10A；
3.万用表MF-47，1个；
4.导线若干。
四.实验内容及方法
1.测定三相变压器的极性
1）确定三相变压器的高、低压绕组
用万用表电阻挡测量12个出线端通断情况及阻值的大小，并记录于表3-4。
表3-4三相变压器的高、低压绕组电阻测量
高压侧电阻（Ω）
1.5
1.5
1.6
1.53
比较阻值大小：
>
低压侧电阻（Ω）
0.3
0.4
0.4
0.37
注意：
万用表测闭电阻后，换至交流电压最大挡。
2）验证高、低压绕组的对应关系（即找中心柱及同柱关系）
找中心柱：
AX（U1、U2）相施加50%的额定电压（按相电压UNφ=220V考虑）测量各相电压并记录于表3-5。
表3-5各相电压测量单位：
V
UAX
UBY
UCZ
Uax
Uby
Ucz
109.3
81.1
28.3
31.4
23.3
8.1
同柱关系：
确定哪两个绕组属于绕在同一铁心柱上的同相绕组，与AX相同柱的绕组感应电势为最大。
实验分析：
由同柱关系可知，在同一铁心柱的线圈，感应电动势最大，因为通过其的磁通量最多，产生的感应电动势最大。
实验结果：
根据以上分析和实验数据可知，UAX 和Uax是同柱关系，同理可知
UBY和Uby、UCZ和Ucz是同柱关系
3）验证高压绕组相间极性（首末端）
按实验图3-2接线，将Y、Z（V2、W2）两点用导线相连，步骤如下：
①AX相施加50%的额定电压（注意：
按相电压UNφ=220V考虑）。
②测量UBY、UCZ、UBC，并记录于表3-6。
③若满足UBC=UBY-UCZ则BC为同名端。
同理，施压于BY（V1V2）端，将X、Z（U2、W2）两点用导线相连，判别式满足相减关系，AC为同名端。
表3-6高压绕组相间极性测试单位：
V
UAX
UBY
UCZ
UBC
UBY-UCZ=52.7
109.4
81.0
28.3
52.9
UBY
UAX
UCZ
UAC
UAX-UCZ=-1.7
109.3
53.7
55.4
1.8
实验分析：
为了使三相变压器正确联接，必须对三相变压器三个原绕组的极性于以正确的判别，由图3-5可知，三相变压器的三相绕组是分别绕于三个铁芯柱上。
而每相的原、付绕组是绕在同一铁芯柱上的，并且每相的绕法是一致的，按图3-5的绕法，三相变压器三个原边绕组的同名端为Ａ、Ｂ、Ｃ（即U1，V1，W1），且Ａ、Ｂ、Ｃ定为三相原绕组的相头，Ｘ、Ｙ、Ｚ（即U2，V2，W2）为三相原绕组的相尾。
在Ａ相的原绕组ＡＸ上加一个单相交流电压，则在ＢＹ和ＣＺ上有感应出电动势。
采用判别原、付绕组极性的方法，用导线把不同的原绕组的相尾Ｘ、Ｙ短接，并在ＡＸ绕组上加单相交流电压，测量ＡＢ端电压，UBC=UBY-UCZ，即Ａ、Ｂ为三相变压器原绕组的同名端，用同样的方法可以测出C端。
高压侧极性测定简化图
实验结果：
根据实验原理，实验数据符合相应标记测量值要求UBY-UCZ≈UBC，UAX-UCZ≈UAC即高压侧三个接线柱首端分别为A，B，C。
末端分别为X，Y，Z.
误差分析：
由于实验仪器系统误差和人为读数视觉误差必然导致测量结果与理论结果有所偏差，测量数据结果接近期望值。
4）测定一次、二次（原、副边）绕组极性（同名端）
1一次、二次绕组极性测定线路，按实验图3-3接线；
2调节三相可调交流电源输出为50%UN（线电压UN=380V）；
3注意实验设备的布局，便于安全操作与测试观察，接线牢固、可靠；
4测如下数据，并记录于表3-7；
5用相应的判别式，计算并判断低压绕组各相首末端。
表3-7一次、二次绕组极性测试单位：
V
UAX
UBY
UCZ
Uax
Uby
Ucz
UAa
UBb
UCc
110.6
110.3
113.4
31.8
31.7
32.6
78.8
78.6
80.7
实验分析：
测原副边极性，接线图同图3-6，高压线圈施加低电压后，测出各极间电压如上表所示。
若
则
与
同相，说明原副边极性相同。
当
时，表示
和
反相位，说明原副边不同极性，则副线圈的标记
和
两两对调。
实验结果:
根据实验原理，实验数据符合相应标记测量值要求即低压侧对应的三个接线柱首端分别为a，b，c。
末端分别为x，y，z.
误差分析：
由于实验仪器系统误差和人为读数视觉误差必然导致测量结果与理论结果有所偏差，测量数据结果接近期望结果。
绕组的判别：
根据以上判断，三相变压器有六个绕组，共有12个接线端，其中，三个原方（高压）绕组分别标以A，X，B；Y；C，Z。
三个副方（低压）绕组分别标为a，x，b；y，c，z。
图3-2相间极性测定线路图3-3一次、二次绕组极性测定线路
2.校验联结组标号
要求：
把三相变压器联接为Y，y0，并校验之。
1）把三相变压器联接为Y，y0，再用导线将Aa（U1、u1）连起来。
实验图如3-4所示。
2）调节三相交流电源输出为50%UN（190V）加在高压侧，用电压表分别测量以下各量，并记录于表3-8中。
3）将测量值与计算值相比较
式中K为变压器变比。
若实测电压与计算值相同，则表示的联结组标号为Y，y0。
表3-8Y，y0三相变压器联结组测定单位：
V
电压（V）
UAB
Uab
UBb
UCc
UBc
测量值
190.9
55.74
136.1
136.1
172.8
计算值
190
55
135
135
170
实验分析：
按图3-7接线，图中U1（A）和u1（a）两点用导线相连，说明相量图的
两点重合，以便根据几何关系得出某联结组的校核计算式:
而公式中的K线压之比为
实验结果：
由实验数据作得向量图三相变压器联接为Y，y0
由实验数据得K=190.9/55.74=3.42，再根据上述理论值计算公式可得：
=135.16
误差分析：
由于实验仪器系统误差和人为读数视觉误差必然导致测量结果与理论结果有所偏差，测量数据结果接近期望结果。
5.数据处理（现象分析）
如上所写。
6.结论
1.相间极性的判别方法：
为了使三相变压器正确联接，必须对三相变压器三个原绕组的极性于以正确的判别，由图3-5可知，三相变压器的三相绕组是分别绕于三个铁芯柱上。
而每相的原、付绕组是绕在同一铁芯柱上的，并且每相的绕法是一致的，按图3-5的绕法，三相变压器三个原边绕组的同名端为Ａ、Ｂ、Ｃ（即U1，V1，W1），且Ａ、Ｂ、Ｃ定为三相原绕组的相头，Ｘ、Ｙ、Ｚ（即U2，V2，W2）为三相原绕组的相尾。
在Ａ相的原绕组ＡＸ上加一个单相交流电压，则在ＢＹ和ＣＺ上有感应出电动势。
采用判别原、付绕组极性的方法，用导线把不同的原绕组的相尾Ｘ、Ｙ短接，并在ＡＸ绕组上加单相交流电压，测量ＡＢ端电压，UBC=UBY-UCZ，即Ａ、Ｂ为三相变压器原绕组的同名端，用同样的方法可以测出C端。
2.一次、二次绕组极性判别方法：
测原副边极性，接线图同图3-6，高压线圈施加低电压后，测出各极间电压如上表所示。
若
则
与
同相，说明原副边极性相同。
当时，表示和反相位，说明原副边不同极性，则副线圈的标记
和
两两对调。
3.将联结组实测的电压与校核公式的计算值进行分析比较并得出结论。
实验结果存在一定的误差，来源于测量仪器系统误差和人为读数误差。
七.有关实验问题探讨、方法建议与感悟
1.何谓三相变压器的联结组？
联结组标号Y，y0的含义是什么？
常见的连接方法有星形和三角形两种。
以高压绕组为例，星形连接是将三相绕组的末端连接在一起结为中性点，把三相绕组的首端分别引出，画接线图时，应将三相绕组竖直平行画出，相序是从左向右，电势的正方向是由末端指向首端，电压方向则相反。
画相量图时，应将B相电势竖直画出，其它两相分别与其相差120°按顺时针排列，三相电势方向由末端指向首端，线电势也是由末端指向首端。
三角形连接是将三相绕组的首、末端顺次连接成闭合回路，把三个接点顺次引出，三角形连接又有顺接、倒接两种接法。
画接线图时，三相绕组应竖直平行排列，相序是由左向右，顺接是上一相绕组的首端与下一相绕组的末端顺次连接。
倒接是将上一相绕组的末端与下一相绕组的首端顺次连接。
画相量图时，仍将B相竖直向上画出，三相接点顺次按顺时针排列，构成一个闭合的等边三角形，顺接时三角形指向右侧，倒接时三角形指向左侧，每相电势与电压方向与星形接线相同。
也就是说，相量图是按三相绕组的连接情况画出的，是一种位形图。
其等电位点在图上重合为一点，任意两点之间的有向线段就表示两面三刀点间电势的相量，方向均由末端指向首端。
连接三相绕组时，必须严格按绕组端头标志和接线图进行，不得将一相绕组的首、末端互换，否则会造成三相电压不对称，三相电流不平衡，甚至损坏变压器。
连接组标号是表示变压器绕组的连接方法以及原、副边对应线电势相位关系的符号。
连接组标号由字符和数字两部分组成，前面的字符自左向事依次表示高压、低压绕组的连接方法，后面的数字可以是0——11之间的整数，它代表低压绕组线电势对高压绕组线电势相位移的大小，该数字乘以30°即为低压边线电势滞后于高压边红电势相位移的角度数。
这种相位关系通常用“时钟表示法”加以说明，即以原边线电势相量做为时钟的分针，并令其固定指向12位置，以对应的副边线电势相量做为时针，它所指的时数就是连接组标号中的数字，也就是所谓的地基连结组。
Y，y0连接组的含义：
原、副绕组都是星形连接，且原、副绕组都以同极性端做为首端，所以原、副绕组对应的相电势是同相位。
2.如何确定三相变压器中心柱上的绕组？
三相交压器有二套原、付绕组，为了使三相对称，一般是每相原付绕组套在同一铁芯上。
利用此特点，可以用实验方法找出结构封闭．出线凌乱的三相变压器的三相原、付绕组的对应关系。
首先，可以用万用表测出同一绕组的两个出线端，再根据六个绕组的电阻值大小区别出高压绕组（电阻头）和低压绕组（电阻小），然后通过给某极原绕组加一交流电压．万用表测三个付绕组感应电动势，其中感应电动势最高的一个绕组即为加突流电压的一相原绕组的付绕组，可以用同样方法找出第二相绕组，剩下的即为第三相绕组。
3.使用三相调压器时应注意什么？
⑴在接通电源前，必须检查线路，以避免原、副方短路。
⑵在Y/y接法时，先要检查副方线电压是否对称，相电压是否为线电压的
（3）在Y/Δ接法时，副方
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