电机实验8个电机试验.docx
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电机实验8个电机试验
实验一单相变压器实验
一、实验目的和任务
1、通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。
2、通过负载实验测取变压器的运行特性。
二、实验内容
1、空载实验
测取空载特性U0=f（I0），P0=f（U0）,cosφ0=f（U0）。
2、短路实验
测取短路特性UK=f（IK），PK=f（IK）,cosφK=f（IK）。
三、实验仪器、设备及材料
序号
型号
名称
数量
1
D33
交流电压表
1件
2
D32
交流电流表
1件
3
D34-3
单三相智能功率、功率因数表
1件
4
DJK10
三相心式变压器
1件
5
D42
三相可调电阻器
1件
6
D43
三相可调电抗器
1件
7
D51
波形测试及开关板
1件
四、实验原理
1、空载试验：
接线如图1-1所示。
为了便于测量和安全起见，通常在低压侧加电压，将高压侧开路。
为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外加电压应能在一定范围内调节。
在测定的空载特性曲线I0=f（U1），p0=f（U1）上，找出对应于U1=U1N时的空载电流I0和空载损耗p0作为计算励磁参数的依据。
2、短路试验：
接线如图1-2所示。
为便于测量，通常在高压侧加电压，将低压侧短路。
由于短路时外加电压全部降在变压器的漏阻抗Zk上，而Zk的数值很小，一般电力变压器额定电流时的漏阻抗压降I1NZK仅为额定电压的4~17.5％，因此，为了避免过大的短路电流，短路试验应在降低电压下进行，使Ik不超过1.2I1N。
在不同的电压下测出短路特性曲线Ik=f（Uk）、pk=f（Uk）。
根据额定电流时的pk、Uk值，可以计算出变压器的短路参数。
五、主要技术重点、难点
1、空载实验
在三相调压交流电源断电的条件下，按图1-1接线。
被测变压器选用三相组式变压器DJK10中的一只作为单相变压器，其额定容量SN=50VA，U1N/U2N=127/31.8V，I1N/I2N=0.4/1.6A。
变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。
2、短路实验
按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图1-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。
将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
六、实验步骤
图1-1空载实验接线图
1、空载实验
1）在三相调压交流电源断电的条件下，按图1-1接线。
被测变压器选用三相组式变压器DJK10中的一只作为单相变压器，其额定容量SN=50VA，U1N/U2N=127/31.8V，I1N/I2N=0.4/1.6A。
变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。
2）选好所有电表量程。
将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。
3）合上交流电源总开关，按下“开”按钮，便接通了三相交流电源。
调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN（UN=31.8V），然后逐次降低电源电压，在1.2～0.2UN的范围内，测取变压器的U0、I0、P0。
4）测取数据时，U=UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。
记录于表1-1中。
5）为了计算变压器的变比，在UN以下取3点测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表1-1中。
表1-1
序号
实验数据
U0（V）
I0（A）
P0（W）
UAX（V）
2、短路实验
1）按下控制屏上的“关”按钮，切断三相调压交流电源，按图1-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。
将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。
图1-2短路实验接线图
2）选好所有电表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。
3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN（IN=0.4A）为止，在（0.2～1.1）IN范围内测取变压器的UK、IK、PK。
4）测取数据时，IK=IN点必须测，共测取数据6-7组记录于表1-2中。
实验时记下周围环境温度（℃）。
表1-2室温℃
序号
实验数据
UK（V）
IK（A）
PK（W）
七、实验报告要求
1、计算变比
由空载实验测变压器的原副方电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。
K=UAX/Uax
2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数
（1）绘出空载特性曲线U0=f（I0），P0=f（U0），
（2）计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式算出激磁参数
3、绘出短路特性曲线和计算短路参数
（1）绘出短路特性曲线UK=f（IK）、PK=f（IK）
（2）计算短路参数
从短路特性曲线上查出对应于短路电流IK=IN时的UK和PK值由下式算出实验环境温度为θ（℃）时的短路参数。
折算到低压方
由于短路电阻rK随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算到基准工作温度75℃时的阻值。
式中：
234.5为铜导线的常数,若用铝导线常数应改为228。
计算短路电压（阻抗电压）百分数
IK=IN时短路损耗PKN=IN2rK75℃
4、利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“T”型等效电路。
八、实验注意事项
1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。
2、短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。
九、思考题
1、变压器的空载和短路实验有什么特点？
实验中电源电压一般加在哪一方较合适？
2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接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及铜耗。
实验二三相变压器的联接组实验
一、实验目的和任务
1、掌握用实验方法测定三相变压器的极性。
2、掌握用实验方法判别变压器的联接组。
二、实验内容
1、测定极性
2、连接并判定以下联接组
（1）Y/Y-12
（2）Y/Y-6
（3）Y/Δ-11
三、实验仪器、设备及材料
序号
型号
名称
数量
1
D33
交流电压表
1件
2
D32
交流电流表
1件
3
D34-3
单三相智能功率、功率因数表
1件
4
DJK10
三相心式变压器
1件
5
D51
波形测试，开关板
1件
四、实验原理
1、测定极性：
由于变压器高、低压绕组交链着同一主磁通，当某一瞬间高压绕组的某一端为正电位时，在低压绕组上必有一个端点的电位也为正，则这两个对应的端点称为同极性端，并在对应的端点上用符号“．”标出。
绕组的极性只决定于绕组的绕向，与绕组首、末端的标志无关。
我们规定绕组电动势的正方向为从首端指向末端。
当同一铁心柱上高、低压绕组首端的极性相同时，其电动势相位相同；当首端极性不同时，高、低压绕组电动势相位相反。
2、连接并判定联接组：
高、低压绕组的相电动势均从首端指向末端，线电动势
从A指向B；同一铁心柱上的绕组（在连接图中为上下对应的绕组），首端为同极性时相电动势相位相同，首端为异极性时相电动势相位相反；相量图中A、B、C与a、b、c的排列顺序必须同为顺时针排列，即原、副方同为正相序；对于星形接法
（
）、
（
）是真实的；对于三角形接法
（
）、
（
）是假定的。
五、主要技术重点、难点
1、测定极性：
（1）被测变压器选用三相心式变压器DJK10，用其中高压和低压两组绕组，额定容量SN=152/152VA，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y接法。
测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z标记。
低压绕组标记用a、b、c、x、y、z；按图2-4接线。
A、X接电源的U、V两端子，Y、Z短接。
（2）测定原、副方极性，暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图2-5接线，原、副方中点用导线相连。
2、连接并判定联接组：
（1）Y/Y-12
按图2-3接线。
A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表2-3中。
（2）Y/Y-6
将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a两点用导线相联。
六、实验步骤
（1）测定相间极性
被测变压器选用三相心式变压器DJK10，用其中高压和低压两组绕组，额定容量SN=152/152VA，UN=220/55V，IN=0.4/1.6A，Y/Y接法。
测得阻值大的为高压绕组，用A、B、C、X、Y、Z标记。
低压绕组标记用a、b、c、x、y、z。
1）按图2-1接线。
A、X接电源的U、V两端子，Y、Z短接。
2）接通交流电源，在绕组A、X间施加约50%UN的电压。
3）用电压表测出电压UBY、UCZ、UBC，若UBC=│UBY-UCZ│，则首末端标记正确；若UBC=│UBY+UCZ│，则标记不对。
须将B、C两相任一相绕组的首末端标记对调。
4）用同样方法，将B、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出每相首、末端正确的标记。
2-1测定相间极性接线图
（2）测定原、副方极性
1）暂时标出三相低压绕组的标记a、b、c、x、y、z,然后按图2-2接线，原、副方中点用导线相连。
2）高压三相绕组施加约50%的额定电压，用电压表测量电压UAX、UBY、UCZ、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=UAx-Uax，则A相高、低压绕组同相，并且首端A与a端点为同极性。
若UAa=UAX+Uax，则A与a端点为异极性。
图2-2测定原、副方极性接线图
3）用同样的方法判别出B、b、C、c两相原、副方的极性。
4）高低压三相绕组的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。
4、检验联接组
（1）Y/Y-12
图2-3Y/Y-12联接组
（α）接线图（ｂ）电势相量图
按图2-3接线。
A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的额定电压，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表2-3中。
根据Y/Y-12联接组的电势相量图可知：
为线电压之比
表2-3
实验数据
计算数据
UAB
（V）
Uab
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
若用两式计算出的电压UBb，UCc，UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示绕组连接正确，属Y/Y-12联接组。
（2）Y/Y-6
将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a两点用导线相联，如图2-4所示。
图2-4Y/Y-6联接组
（α）接线图（ｂ）电势相量图
按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表2-4中。
根据Y/Y-6联接组的电势相量图可得
表2-4
实验数据
计算数据
UAB
（V）
Uab
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
若由上两式计算出电压UBb、UCc、UBc的数值与实测相同，则绕组连接正确，属于Y/Y-6联接组。
（3）Y/△-11
按图2-5接线。
A、a两端点用导线相连，高压方施加对称额定电压，测取UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数据记录于表2-5中
图2-5Y/Δ-11联接组
（α）接线图（ｂ）电势相量图
根据Y/Δ-11联接组的电势相量可得
若由上式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数值与实测值相同，则绕组连接正确，属Y/Δ-11联接组。
表2-5
实验数据
计算数据
UAB
（V）
Uab
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
UBb
（V）
UCc
（V）
UBc
（V）
七、实验报告要求
计算出不同联接组的UBb、UCc、UBc的数值与实测值进行比较，判别绕组连接是否正确。
八、实验注意事项
1、在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表的合理布置及量程选择。
2、在校验Y/Y-12和Y/Y-6时要注意将Y/Y-12联接组的副方绕组首、末端标记对调,A、a两点用导线相联。
九、思考题
1、联接组的定义。
为什么要研究联接组。
国家规定的标准联接组有哪几种。
2、如何把Y/Y-12联接组改成Y/Y-6联接组以及把Y/Δ-11改为Y/Δ-5联接组。
实验三三相异步电动机工作特性测定实验
一、实验目的和任务
用直接负载法测取三相异步电动机的工作特性。
二、实验内容：
负载实验
三、实验仪器、设备及材料
序号
型号
名称
数量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1件
2
DJ23
校正过的直流电机
1件
3
DJ17
三相线绕式异步电动机
1件
4
D33
交流电压表
1件
5
D32
交流电流表
1件
6
D34-3
单三相智能功率、功率因数表
1件
7
D31
直流电压、毫安、安培表
1件
8
D42
三相可调电阻器
1件
9
D51
波形测试及开关板
1件
10
D55-2
转矩、转速、输出功率测试
1件
四、实验原理
异步电动机的工作特性是指，在电动机的定子绕组加额定电压，电压的频率又为额定。
值，这时电动机的转速n、定子电流
、功率因数
、电磁转矩T、效率η等与输出功率P2的关系。
即
、
时，n、
、
、T、
。
如果用直接负载法求异步电动机的工作特性，要先测出电动机的定子电阻、铁损耗和机械损耗。
这些参数都能从电动机的空载试验中得到。
直接负载试验是在电源电压为额定电压
、额定频率
的条件下，给电动机的轴上带上不同的机械负载，测量不同负载下的输入功率
、定子电流
、转速n，即可算出各种工作特性，并画成曲线。
五、主要技术重点、难点
1）、图中Rf用D42上1800Ω阻值，RL用D42上1800Ω阻值加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
2）注意：
先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω电阻。
六、实验步骤
1）测量接线图如图3-1。
同轴联接负载电机。
图中Rf用D42上1800Ω阻值，RL用D42上1800Ω阻值加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。
S用D51上开关。
J为接入D55-2上的插接头。
2）合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压（线电压220V）并保持不变。
3）合上校正过的直流电机的励磁电源，调节励磁电流至校正值（100mA）并保持不变。
4）调节负载电阻RL（注：
先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω电阻），使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.25倍额定电流（0.75A）。
5）从这负载开始，逐渐减小负载直至空载，在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、输出功率P2、输出转矩T2等数据。
图3-1三相异步电动机试验接线图
图2-6Rf和RL的接线图
6）共取数据8～9组记录于表3-1中。
表3-1U1N=220V（Y）If=mA
序
号
I1（A）
P1（W）
P2
（W）
T2
（N·m）
n
（r/min）
IA
IB
IC
I1
PⅠ
PⅡ
P1
七、实验报告要求
由负载试验数据计算工作特性，填入表3-2中。
计算公式为：
式中——定子绕组相电流，A；
——定子绕组线电压，V；η——效率。
作工作特性曲线n、I1、η、T2、cosφ1=f（P2）。
表3-2U1=220V（Y）If=mA
序
号
（A）
T2
（N·m）
n
（r/min）
P2
（W）
η
（%）
cosφ1
八、实验注意事项
在调节负载电阻RL时：
注：
先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接再调节450Ω电阻）。
九、思考题
1、异步电动机的工作特性指哪些特性？
2、工作特性的测定方法。
实验四三相同步发电机的并联运行实验
一、实验目的和任务
1、掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。
2、掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。
二、实验内容
1、用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。
2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。
3、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节。
（1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。
（2）测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。
三、实验仪器、设备及材料
序号
型号
名称
数量
1
DD03
导轨、测速发电机及转速表
1件
2
DJ23
校正直流测功机
1件
3
DJ18
三相同步电机
1件
4
D32
交流电流表
1件
5
D33
交流电压表
1件
6
D34-3
单三相智能功率、功率因数表
1件
7
D31
直流电压、毫安、安培表
1件
8
D41
三相可调电阻器
1件
9
D52
旋转灯、并网开关、同步机励磁电源
1件
10
D51
波形测试及开关板
1件
四、实验原理
三相同步发电机并联运行试验的原理及接线图如图4-1所示。
图4-1三相同步发电机的并联运行
五、主要技术重点、难点
1、旋转灯光法：
（1）Rst选用D41上90Ω与90Ω串联电阻，Rf选用D41上90Ω与90Ω串联.R选用D41上90Ω固定电阻。
（2）当发电机和电网相序不同则应停机（先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停”按钮），并把三相调压器旋至零位。
（3）停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。
2、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节
先调节Rf使同步发电机励磁电流If上升，使同步发电机定子电流上升到额定电流，并调节Rst保持P2≈0。
记录此点同步发电机励磁电流If、定子电流I。
六、实验步骤
1、旋转灯光法
1）按图4-1接线。
三相同步发电机ＧＳ选用DJ18（170W，220V，Y接，0.45A，1500r/min，励磁14V，1.2A），ＧＳ的原动机采用DJ23校正直流测功机MG。
Rst选用D41上90Ω与90Ω串联电阻，Rf选用D41上90Ω与90Ω串联.R选用D41上90Ω固定电阻。
开关S1选用D52挂箱，S2选用D51挂箱。
并把开关S1打在“关断”位置，开关S2合向固定电阻端（图示左端）。
2）三相调压器旋钮退至零位，在电枢电源及励磁电源开关都在“关断”位置的条件下，合上电源总开关，按下“开”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220伏，可通过V1表观测。
3）按他励电动机的起动步骤（校正直流测功机ＭＧ电枢必须串联最大起动电阻Rst，先接通控制屏上的励磁电源，后接通控制屏上的电枢电源），起动ＭＧ并使ＭＧ电机转速达额定转速1500r/min。
将开关S2合到同步发电机的24V励磁电源端（图示右端），调节Rf以改变ＧＳ的励磁电流If，使同步发电机发出额定电压220伏，可通过V2表观测。
4）观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。
当发电机和电网相序不同则应停机（先将Rst回到最大位置，断开控制屏上的电枢电源开关，再按下交流电源的“停”按钮），并把三相调压器旋至零位。
在确保断电的情况下，调换发电机或三相电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动MG。
5）当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁使同步发电机电压和电网（电源）电压相同。
再进一步细调原动机转速。
使各相灯光缓慢地轮流旋转发亮，待A相灯熄灭时合上并网开关S1，把同步发电机投入电网并联运行（为选准并网时机，可让其循环几次再并网）。
6）停机时应先按下D52上红色按钮，即断开电网开关S1，将Rst调至最大，断开电枢电源，再断开励磁电源，把三相调压器旋至零位。
2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。
1）在并网开关S1断开且相序相同的条件下，把开关S2闭合到励磁端（图示右端）。
2）按他励电动机的起动步骤起动MG，并使MG升速到接近同步转速（1485～1515r/min之间）。
3）调节同步电机励磁电源调压旋钮或Rf，以调节If使发电机电压约等于电网电压220伏。
4）将开关S2闭合到R端。
R用90Ω固定阻值（约为三相同步发电机励磁绕组电阻的10倍）。
5）合上并网开关S1，再把开关S2闭合到励磁端，这时电机利用“自整步作用”使它迅速被牵入同步。
3、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节
（1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。
1）按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并联运行。
2）保持同步发电机的输出功率P2≈0。
3）先调节Rf使同步发电机励磁电流If上升，使同步发电机定子电流上升到额定电流，并调节Rst保持P2≈0。
记录此点同步发电机励磁电流If、定子电流I。
4）减小
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