电机学实验指导书.docx

1、电机学实验指导书实验一单相变压器、实验目的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、预习要点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。三、实验项目1、空载实验测取空载特性 Uo=f(lo), Po=f(Uo) , COS 0=f(Uo)。2、短路实验测取短路特性 UK=f(I K), PK=f(lK), COS K=f(l K)。3、负载实验(1)纯电阻负载保持U1=Un , cos 2=1的条件下，测取 U2=

2、f(l 2)。(2)阻感性负载保持U1=Un, cos 2=0.8的条件下，测取U2=f(l2)四、实验方法1、实验设备序号型号名 称数量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJ11三相组式变压器1件5D42三相可调电阻器1件6D43三相可调电抗器1件7D51波形测试及开关板1件图1-1空载实验接线图2、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DJ11中的一只作为单相变压器，其额定容量PN=77W Un/U2n=220/55V, IM 2n=0.35/1.4A。变压器的低压线圈a、x接电源

3、，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Uo=1.2Un，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Uo、Io、Poo4）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 据计算数据Uo(V)Io(a)Po(W)Uax(V)COS 03

4、、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。u1 K!PkC0UK :Wi *源电流交压调相一一厂ODD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为止, 在（0.21.1）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C)。表1-2 室温 C序号实验数据计算数据Uk (V)Ik (A)

5、Pk (W)COS k五、 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。六、 实验报告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=U ax/U ax2 、绘出空载特性曲线和计算激磁参数(1) 绘出空载特性曲线 Uo=f(lo)，Po=f(Uo), COS 0=f(Uo)。式中： COSo P-Uolo(2)计算激磁参数从空载特性曲线上查出对应于 Uo=Un时的Io和Po值，并由下式算出激磁参 数Porm 21 0Z 乜m1 0Xm = Zm - rm

6、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(lK)、PK=f(lK)、COS K=f(l k)。(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9 CC)时的短路参数。Z UkZ KrK折算到低压方基准工作温度75 C时的阻值。计算短路电压(阻抗电压)百分数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”l K iK型等效电路。5、变压器的电压变化率3(1)绘出cos 2=1和cos 2=0.8两条外特性曲线U2=f(l2)，由特性曲线计算 出l2 = l2N时的电压变化率100%U20(2)

7、根据实验求出的参数，算出l2 = l2N、cos 2=1和l2 = l2N、COS 2=0.8时的 电压变化率 U。lu = uKr cos ;:2 uKX sin ;:2将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对变压器输出电压 U2的影响。6、绘出被试变压器的效率特性曲线(1)用间接法算出cos 2=0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表1-5)100%P + I 2 PKNI2PN cos 2 P0 I22Pkn式中：I；PN cos = P2 (W )PKn为变压器I K=l N时的短路损耗(W)；P0为变压器U=Un时的空载损耗(W)。I 2 =丨2 l2N为副边电流标么值表

8、1-5 cos 2=0.8 P= W Pkn= W*I 2P2(W)n0.20.40.60.81.01.2(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线 n =f(l 2) (3)计算被试变压器n = n max时的负载系数B m。实验二三相变压器一、 实验目的1、 通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。2、 通过负载实验，测取三相变压器的运行特性。二、 预习要点1、 如何用双瓦特计法测三相功率，空载和短路实验应如何合理布置仪表。2、 三相心式变压器的三相空载电流是否对称，为什么？3、 如何测定三相变压器的铁耗和铜耗。4、 变压器空载和短路实验时应注意哪些问题？ 一般电源应加在哪一方比较 合适

9、？三、 实验项目1、 测定变比2、 空载实验测取空载特性 U0L=f(l0L), P0=f(U0L), COS 0=f(U0L)。3、 短路实验测取短路特性 UKL=f(I KL)，PK=f(I KL)，COS K=f(l KL)。4、 纯电阻负载实验保持Ui = Un， COS 2=1的条件下，测取 U2=f(| 2)。四、 实验方法1、实验设备序号型号名 称数量1D33交流电压表1件2D32交流电流表1件3D34-3单三相智能功率、功率因数表1件4DJ12三相心式变压器1件5D42三相可调电阻器1件6D51波形测试及开关板1件2、测定变比图2-1三相变压器变比实验接线图实验线路如图2-1所

10、示，被测变压器选用DJ12三相三线圈心式变压器，额 定容量 Pn=152/152/152W, U=220/110/55V，I n=0.4/0.8/1.6A ，Y/ /Y 接法。 实验时只用咼、低压两组线圈，低压线圈接电源，咼压线圈开路。 将三相交流电源调到输出电压为零的位置。开启控制屏上电源总开关，按下“开”按钮，电源 接通后，调节外施电压 U=0.5Un = 27.5V测取高、低线圈的线电压 Uab、Ubc、 UcA、Uab、Ubc、Uca, 记录于表2-1中。表2-1高压绕组线电压(V)低压绕组线电压(V)变比(K)UabUabKabUbcUbcKbcUcaUcaKca计算：变比K:平均变

11、比:3、空载实验1）将控制屏左侧三相交流电源的调压旋钮调到输出电压为零的位置，按下“关” 按钮，在断电的条件下，按图2-2接线。变压器低压线圈接电源，高压线圈开路图2-2三相变压器空载实验接线图2）按下“开”按钮接通三相交流电源，调节电压， 使变压器的空载电压U0l=1.2Un。3） 逐次降低电源电压，在（1.20.2）Un范围内， 测取变压器三相线电压、 线电流和功率。4） 测取数据时，其中Uo=Un的点必测，且在其附近多测几组。共取数据 8-9组记录于表2-2中。表2-2序号实 验 数 据计算数据Uol(V)Iol(A)Po(W)Uol(V)IoL(A)Po(W)COS oUabUbcUc

12、aI a0IbOIcOPo1PO24、短路实验1）将三相交流电源的输出电压调至零值。按下“关”按钮，在断电的条件下，按图2-3接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。2）按下“开”按钮，接通三相交流电源， 缓慢增大电源电压，使变压器的短路电流I KL=1.1I N。图2-3三相变压器短路实验接线图3） 逐次降低电源电压，在1.10.2In的范围内，测取变压器的三相输入电压、 电流及功率。4） 测取数据时，其中Ikl=In点必测，共取数据5-6组。记录于表2-3中。实 验时记下周围环境温度C）,作为线圈的实际温度。表2-3 室温 C序号实 验 数 据计算数据Ukl(V)Ikl(A)Pk(W

13、)Ukl(V)Ikl(A)Pk(W)COS KUabUbcUcaI akIbkIcKPk1PK2五、注意事项在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合理布置。做短路 实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。六、实验报告1、计算变压器的变比根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为变压器的变比2、根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数(1)绘出空载特性曲线 U0L =f(l0L), P0=f(U0L), COS 0=f(U0L)表5-2中U Uab Ubc UcaUoL - 3I Ia Ib Ic0一 3Po = P)1 P32COS% - L3UolIol(2)计算

14、激磁参数从空载特性曲线查出对应于Uol = Un时的I0L和Po值，并由下式求取激磁参数。相电压，相电流，三相空载功率(注：丫接法，以后计算变压器和电机参数时都 要换算成相电压，相电流)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 UKL=f(I KL)，PK=f(I KL)，COS K=f(l KL) 式中(2)UklU AB U BC U CA(2)计算短路参数从短路特性曲线查出对应于Ikl=In时的Ukl和Pk值，并由下式算出实验环境温度9 C时的短路参数Pkkl = |N , Pk 短路时的相电压、相电流、三相短路功率。折算到低压方ZkK2K2XkXk K22 计算Ik =

15、 In时的短路损耗 PKN =3IN：rK75C4、 根据空载和短路实验测定的参数， 画出被试变压器的“ T”型等效电路。5、 变压器的电压变化率(1)根据实验数据绘出COS 2=1时的特性曲线U2=f(l2)，由特性曲线计算出|2 = |2N时的电压变化率20 根据实验求出的参数，算出I2=In , cos 2=1时的电压变化率- = (UKr COS 2 UKX Sin 2)6绘出被试变压器的效率特性曲线(1)用间接法算出在cos 2=0.8时，不同负载电流时变压器效率，记录于表表2-52-5 中。l2*P2(W)n0.20.40.60.81.01.2cos 2=0.8P=WPkn =WP

16、0 I22PkN*2”I；PncosP0KN|22Pkn)100%式中 l*2PNCoS 2=P2Pn为变压器的额定容量Pkn为变压器Ikl=In时的短路损耗P为变压器的Ul=Un时的空载损耗计算被测变压器n = n max时的负载系数B m。实验三三相异步电动机的起动与调速一、 实验目的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。二、 预习要点1、 复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。2、 复习异步电动机的调速方法。三、 实验项目1、 直接起动2、 星形一一三角形(Y-A)换接起动。3、 自耦变压器起动。4、 线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。5、 线绕式异步电动机转子绕组串

17、入可变电阻器调速。四、 实验方法1、实验设备序号型号名 称数量1DD03导轨、测速发电机及转速表1件2DJ16三相鼠笼异步电动机1件3DJ17三相线绕式异步电动机1件4DJ23校正过的直流电机1件5D31直流电压、毫安、安培表1件6D32交流电流表1件7D33交流电压表1件8D43三相可调电抗器1件9D51波形测试及开关板1件10DJ17-1起动与调速电阻箱1件11DD05测功支架、测功盘及弹簧秤1套2、三相鼠笼式异步电机直接起动试验图3-1异步电动机直接起动1） 按图3-1接线。电机绕组为接法。异步电动机直接与测速发电机同轴 联接，不联接负载电机 DJ2&2） 把交流调压器退到零位，开启电源

18、总开关，按下“开”按钮，接通三相 交流电源。3） 调节调压器，使输出电压达电机额定电压 220伏，使电机起动旋转，（如 电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交流电源）。4） 再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值（按 指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量 ）。3、星形一一三角形（Y-A）起动图3-2三相鼠笼式异步电机星形一一三角形起动1）按图3-2接线。线接好后把调压器退到零位。2） 三刀双掷开关合向右边（Y接法）。合上电源开关，逐渐调节调压器使升 压至电机额定电压

19、220伏，打开电源开关，待电机停转。3） 合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S合向左边，使电机（）正常 运行，整个起动过程结束。观察起动瞬间电流表的显示值以与其它起动方法作定性比较。4、自耦变压器起动。1） 按图3-3接线。电机绕组为接法。2） 三相调压器退到零位，开关 S合向左边。自耦变压器选用 D43挂箱。3） 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压 220伏，断开电源开关，待电机停转。4） 开关S合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动 （自耦变压器抽头输出电压分别为电源电压的 40%、60%和80%）并经一定时间再把 S 合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个

20、起动过程结束。 观察起动瞬间电流以作定性的比较。图3-3三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动騎mTE饌兰理云OUU5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动电机定子绕组Y形接法1） 按图3-4接线。2） 转子每相串入的电阻可用 DJ17-1起动与调速电阻箱。4）接通交流电源，调节输出电压（观察电机转向应符合要求），在定子电压为180伏，转子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。5）试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。数据记入表 3-2中图3-4线绕式异步电机转子绕组串电阻起动表3-2Rst( Q)02515I st(A)6线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速1） 实验线

21、路图同图3-3。同轴联接校正直流电机 MG作为线绕式异步电动机 M的负载，MG的实验电路参考图2-5左接线。电路接好后，将 M的转子附加 电阻调至最大。2） 合上电源开关，电机空载起动， 保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转子附加电阻调至零。3） 调节校正电机的励磁电流If为校正值（100mA或50mA），再调节直流发电机负载电流，使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩 T2不变，改变转子附加电阻（每相附加电阻分别为0Q、2Q、5Q、15Q），测相应的转速记录 于表4-10中。表 3-3 U=220V If= mA T?= N mrst( Q)02515n(r/mi n)五、实

22、验报告1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。2、 由起动试验数据求下述三种情况下的起动电流和起动转矩：（1）外施额定电压Un o （直接法起动）外施电压为Un 3 o （丫-起动）（3）外施电压为Uk/Ka,式中Ka为起动用自耦变压器的变比。（自耦变压器起 动）o3、 线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。4、 线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。六、思考题1、 起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么 情况下才能成立？2、 起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？实验四认识直流电动机一、 实验目的1、学习电机实验

23、的基本要求与安全操作注意事项。2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。3 、熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）的接线、起动、改变电机转 向与调速的方法。二、 预习要点1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器 ？不串接会产生什么严重后果？3、直流电动机起动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置 ？为什么？若励磁回路断开造成失磁时，会产生什么严重后果？4、直流电动机调速及改变转向的方法。三、 实验项目1、了解DZ01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、 变阻器、多量程直流电

24、压表、电流表及直流电动机的使用方法。2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。四、实验设备及控制屏上挂件排列顺序1、实验设备序号型号名 称数量1DD03导轨、测速发电机及转速表1台2DJ23校正直流测功机1台3DJ15直流并励电动机1台4D31直流数子电压、毫安、安培表2件5D42三相可调电阻器1件6D44可调电阻器、电容器1件7D51波形测试及开关板1件8D41三相可调电阻器1件五、实验说明及操作步骤1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及 使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。2、用伏安

25、法测电枢的直流电阻图4-1测电枢绕组直流电阻接线图(1)按图4-1接线，电阻R用D44上1800Q和180Q串联共1980Q阻值并 调至最大。A表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A档。开关S选用D51 挂箱。(2) 经检查无误后接通电枢电源，并调至 220V。调节R使电枢电流达到0.2A (如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此 时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差)，迅速测取电机电枢两端电压 U和电流I。将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取 U、I三组数据列于表1-1中。(3)增大R使电流分别达到0.15A和0.1A，用同样方法测取六组数据列于

26、 表4-1中。取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值1 Ra (Ra1 Ra2 Ra3)3表4-1 室温 C序号U( V)I (A)R (平均)(Q )Ra (Q)Raref ( Q )1Ra11 =Ra1 =Ra12 =Ra13 =2Ra21 =Ra2=Ra22 =Ra23 =Ra31 =Ra33 =表中:(4)计算基准工作温度时的电枢电阻由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温 按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：235+ 日 refRaref = Ra235 +&a式中Raref换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。(Q)。Ra电枢绕组的实际冷态电阻。(Q )。9 ref 基准工作温度，对于E级绝缘为75 C。0 a实际冷态时电枢绕组的温度。 C)3、直流仪表、转速表和变阻器的选择直流仪表、转速表