电机实验报告

电机试验报告（20082012）

实验一 单相变压器

一、实验目的

1、通过空载（也称开路实验、也称负载实验）和短路实验测定变压器的变化和参数。

2、通过不同性质的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、实验设备及仪表

1）单相变压器 1台 2）三项调压器 1台 3）交流电压表 2块 4）交流电流表 2块 5）低功率因数功率表 1块 6）高功率因数功率表 1块 7）负载灯箱 1台 8）功率因数表 1块 9）单相可调电抗器 1台 或电机及电气技术实验装置 1台

四、实验内容

1、空载实验：测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)。 2、短路实验：测取短路特性Uk=f(Ik)，Pk=f(Ik)。 3、负载实验

（1）纯电阻负载：保持U1=U1N，cosφ2=1的条件下，测取U2=f(I2)。 （2）阻感性负载：保持U1=U1N，cosφ2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。

五、实验说明

1）中小型电力变压器的空载电流约为I0=(3～10)%IN，短路电压约为Uk=（5～10）%UN，以此选择电流表和功率表的量程。

2）空载实验应选择低功率因数功率表测量功率，短路实验选择高功率因数功率表测量功率，以减小测量误差。实验时应辨明调压变压器的输入和输出端，以免错接而损坏实验设备。

3）空载和短路实验时，若电源电压加在变压器一次侧，由所测数据计算的参数不必归算到一次侧。若电源电压加在变压器二次侧，由所测数据计算的参数应归算到一次侧。

4）空载实验时，应注意读取额定电压UN时的相关数据。短路实验时，应注意读取额定电流IN时的相关数据。

5）变压器的铁耗与电源电压的频率及波形有关，实验要求电源电压的频率等于或接近被测试变压器的额定频率（允许偏差不超过±1%），其波形应属实际正弦波。

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6）变压器短路实验时操作应尽快进行，以免线圈发热而引起电阻阻值的变化。

7）变压器负载实验时，所加负载不应超过变压器的额定容量。

六、实验线路及操作步骤

1、空载实验

实验线路如图1-1所示。被试变压器选用单相变压器，其额定容量PN=1kw，U1N/U2N=380/220v，I1N/I2N=2.6A/4.5A。变压器的低压线圈接电源，高压线圈开路。低压边交流电压表选用250V挡，交流电流表选用0.5A挡，功率表选用量程选择300V、2.5A、cosφ=0.2挡。接通电源前，选好所有电表量程，将交流电源调压旋钮调到输出电压为零的位置，然后打开钥匙开头，按下面板上“通”的按钮，此时变压器接入交流电源，调节交流电源调压旋钮，使变压器空载电压U0=1.2U2N，然后，逐渐降低电源电压，在1.2～0.2U2N的范围内，测取变压器的U0、I0、P0，计算功率因数，为了计算变压器的变化，共取6～7组数据，记录于表2-1中，其中U=U2N的点必侧，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变比，在U2N附近测取三组原方电压和副方电压的数据，记录于表1-1中。 **WAAa三相调压器ABCxXVV图1-1 单相变压器空载实验接线图 表1-1 实 验 数 据 计算数据 序号 U0（V） I0（A） P0（W） UAX（V） cosφ0 1 238 0.5 19.5 410 0.1639 2 220 3.35 15.8 380 0.0214 3 188 1.6 11 324 0.0366 4 162 1.05 8.2 280 0.0482 5 138 0.75 6 238 0.0570 6 92 0.45 3 160 0.0725 7 62 0.25 1.2 106 0.0774 2、短路实验 变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路，实验线路如图1-2所示。 * A*WaA三相调压器ABCXxV图1-2 单相变压器短路实验接线图 2 电机试验报告（20082012）

电压表选择15V档，电流表选择5A档，功率仍选择150V、5A、cosφ=0.2挡。接通电源前，先将交流调压旋钮调到输出电压为零的位置，选好所有电表量程，按上述方法接通交流电源。逐次增加输入电压，直至短路电流等于1.1I1N为止。在0.3～1.1I1N（0～3A）范围内测取变压器的UK、IK、PK共取4-5组数据记录于表1-2中，其中IK=I1N的点必测。并记下实验时周围环境温度θ（℃）。 注意：调高电压时，切记应在观察电流表同时缓慢升高。短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。 表1-2 实 验 数 据 计算数据 序 号 UK（V） IK（A） PK（W） cosφK 1 4.4 1 4 0.9091 2 5.4 1.25 6.2 0.9185 3 7.1 1.65 11 0.9390 4 9.3 2.15 19 0.9502 5 11.1 2.6 27.5 0.9529 6 12.9 3 36 0.9302 3、负载实验 *A1相调压器ABCV1*AaWA2S1VRL灯箱负载S2XLXx 图1-3 负载实验接线图 实验线路如图1-3所示。变压器高压线圈接电源，低压线圈经过开关S1和S2，接到负载电阻RL和电抗XL上。 （1）纯电阻负载 接通电源前，将交流电源调节旋钮调到输出电压为零的位置，负载电阻调至最大（不开灯泡），然后合上S1，按下接通电源的按钮，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=U1N=380V，在保持U1=U1N的条件下，逐渐增加负载电流，即减少负载电阻RL的阻值（开灯泡），从空载到额定负载的范围内（0～5A），测取变压器的输出电压U2和电流I2，共取5-6组数据，记录于表1-3中，其中I2=0和I2=I2N两点必测。

表1-3 cosφ2=1，U1=UN= 380 V 序 号 U2（V） I2（A） 1 220 0 2 218 1.325 3 216 2.2 4 215 3.09 5 214 3.95 6 213 4.81 3

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七、实验报告

1、计算变化

由空载实验测取变压器的原、副方电压的三组数据，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 =380/220=1.727

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），cosφ0=f（U0）。其中cosφ0=P0/U0I0。

（2）计算激磁参数

空载特性曲线：U0=f（I0）

2502001501005001234电流I/A567电压U/V空载特性曲线：P0=f（U0）

30020010000510电压U/V152025

P/W空载特性曲线：cosφ0=f（U0）

0.20.150.10.050050100150200250

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

P?m?0=1.41 2I0U0Zm?=65.67

I022Xm?Zm??m=65.65

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=（IK），cosφ0=f（IK）。 短路特性曲线：UK=f（IK）

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1412108642000.511.5I22.533.5U

短路特性曲线：PK=（IK）

40302010000.511.5I22.533.5P短路特性曲线：cosφ0=f（IK）

0.960.950.940.930.920.910.900.511.5I22.533.5

（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，由下式计算出实验环境温度为θ（℃）下的短路参数。

UK'?ZKIK=4.27 P??K?K=4.07 2IK??XK?2??K?2=1.29 ZK

然后，折算到试低压方：

?ZKZK?2=1.43

K?K?XK???KK2=1.36

?XK=0.43 2K5

由于短路电阻rK随温度而变化，因此，算出的短路电阻应按国家标准换算

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U0=f（I0）

300250U20015010050000.05I0.10.150.2P=f（U0）

30252015

P1050050100U150200250300cosφ0=f（U0）

1.210.80.60.40.20050100U150200250300

（2）计算激磁参数

从空载特性曲线查出对应于U0=UN时的I0和P0值，并由下式求取激磁参数。

P?m?02=633.33

3I011

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Zm?U03I0=1270.17

22Xm?Zm??m=1101.01

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）、cosφK=f（IK）。

U?UBC?UCAUK?AB

3I?IB?ICPKIK?A cos?K?

33UKIKUK=f（IK）

2520Uk151050012Ik3456

PK=f（IK）

706050403020100012Ik3456PkcosφK=f（IK）

0.60.50.40.30.20.10012Ik3456

（2）计算短路参数

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从短路特性曲线查出对应于IK=IN时的U=UK值，并由下式算出实验环境温度θ（℃）时的短路参数。

θ=22°

PK??2=0.074 ?K3IN??ZKUK3IN=2.386

??ZK?2??K?2=2.385 XK折算到试低压方

??K?K?2=0.0248

KZK??ZK=0.8000 2KXK??XK=0.7997 2K换算到基准工作温度的短路参数为γK75℃和ZK75℃，计算出阻抗电压

3INZK75?CUK??100%=0.3353

UNUK?3INrK75?C?100%=0.0125

UN3INXKUKX??100%=0.3351

UNIK=IN时的短路损耗PKN=3I2NγK75℃。=1.8179

4、用空载和短路实验测算的参数，画出被试变压器的“г”型等效电路。 5、变压器的电压变化率△u

（1）根据实验数据绘出cosφ2=1时的特性曲线U2=f（I2），由特性曲线计算出I2=I2N时的电压变化率△u。

U?U2?u?20?100%=0.06316

U20385380375370365360355350012I345

（2）根据实验求出的参数，算出I2=IN、cosφ2=1时的电压变化率△u。

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△u=（UK1cosφ2+UKXsinφ2）=24V

八、思考题

1、通常做变压器的空载实验时在低压边加电源，而做短路实验时在高压边加电源，这是为什么？

答：做变压器的空载实验时，要求电路中的线电压要大于等于额定电流值，因为在低压边的额定电压比在高压边的额定电压要小的很多，所以通常做变压器的空载实验时在低压边加电源；做短路实验时，要求电路中的线电流要大于等于额定电流值，因为在低压边的额定电流比在高压边的额定电流要大的很多，所以做短路实验时在高压边加电源。

2、在做变压器空载实验与短路实验时，仪表的布置有什么不同？说明理由。 答：做空载试验时，仪表是在低压侧；做短路实验时仪表在高压侧 3、为什么做空载实验时，所测量的数据中一定要包含额定电压点。

答：由于Zm 和磁路饱和程度有关，故应以额定电压下测得的数据来计算励磁支路的参数。

4、在接线时如果将三相自耦调压器的输入输出，接反调压器在零位时合闸，会出现什么情况？

答：输出还会有电压剩。

实验三 三相变压器的联接组实验

一、实验目的

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。

3、观察三相变压器线圈不同的连接法和不同铁心结构对空载电源、电动势波形的影响。

二、预习要点

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/△-11改为Y/△-5联接组。

3、三相变压器线圈的连接法和磁路系统对空载电流和电动势波形的影响。

三、实验设备及仪表

1）三相调压变压器 1台 2）三相芯式变器 1台 3）三相组式变压器 1组 4）多量程交流电压表 1块 5）可调电阻器 1台 6）示波器 1台 或电机及电气技术实验装置 1台

四、实验内容

1、测定变压器的极性。 2、连接并判定以下联接组。 （1）Y/Y-12

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（2）Y/Y-6 （3）Y/△-11 （4）Y/△-5 3、观察不同连接法和不同铁心结构对空载电流和电动势波形的影响（演示）。

五、实验说明

1）实验时应辨明三相调压器的输入和输出端，以免错接。 2）实验时外施电压不能过低（190V左右），以免引起仪表读数误差过大。

六、实验线路及操作步骤

1、测定极性

（1）测定相间极性

被试变压器选用三相芯式变压器，用其中高压和低压两组线圈，额定容量SN=3KW，UN=380/220V，IN=2.6/4.5A，Y/Y接法。用万用表的电阻挡测出高、低压线圈12个出线端之间哪两个相通，并观察其阻值。阻值大为高压线圈，用A、B、C、X、Y、Z标出首末端。低压线圈标记用a、b、c、x、y、z。按照图3-1接线，将Y、Z两端点用导线相联，在A相施加约50%U1N的电压，测出电压UBY、UCZ、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两相任一相线圈的首末端标记对调。

然后用同样方法，将N、C两相中的任一相施加电压，另外两相末端相联，定出A相首、末端正确的标记。

A三相调压器

XYZABCBCxyzabc图3-1 测定相间极性接线图 （2）测定原、副边极性

暂时标出三相低压线圈的标记a、b、c、x、y、z，然后按照图3-2接线。原、副方中点用导线相连，高压三相线圈施加约50%的额定电压，测出电压UAX、UBY、UCZ、Uax、Uby、Ucz、UAa、UBb、UCc，若UAa=UAX-Uax，则A相高、低压线圈同柱，并且首端A与a点为同极性；若UAa=UAX+Uax，则A与a端点为异极性。用同样的方法判别出B、C两相原、副方的极性。高低压三相线圈的极性确定后，根据要求连接出不同的联接组。

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A三相调压器

图3-2 测定原、副边极性接线图 2、检验联接组 （1）Y/Y-12 XYZABCBCxyzabc三相调压器AA*XY*x*a.EABBBBCC*y*b.EabbzycxCZz*caA图3-3 Y/Y-12联接组 按照图3-3接线。A、a两端点用导线联接，在高压方施加三相对称的0.5U1N=190V，测出UAB、Uab、UBb、UCc及UBc，将数字记录于表3-1中。 表3-1 实验数据 计算数据 UAB Uab UBb UCc UBc KL UBb(V) UCc（V） UBc（V） 190 110 80 80 166 1.7273 80.003 80.003 165.2296 根据Y/Y-12联接组的电动势相量图可知。 UBb=UCc=(KL-1)Uab 2UBC?Uab(KL?KL?1) UAB为线电压之比。 Uab若用上两式计算出的电压UBb、UCc、UBc的数值与实验测取的数值相同，则表示线图连接正常，属Y/Y-12联接组。测取完后，关闭电源，重新接线进行下面实验内容。 （2）Y/Y-6 将Y/Y-12联接组的副方线圈首、末端标记对调，A、a两点用导线相联，如图3-4所示。 式中，KL?16 电机试验报告（20082012） 图3-4 Y/Y-6 B三相调压器ABCA*XY*a*xyzbAEABc.BC*b*zyxCZc*Eab.a 按前面方法测出电压UAB、Uab、UBb、UCc、及UBc，将数据记录于表3-2中。 表3-2 实验数据 计算数据 UABUabUBbUCcUBcKL UBb(V) UCc（V） UBc（V） （V） （V） （V） （V） （V） 190 109 300 300 300 1.7273 297.2757 297.2757 260.4818 根据Y/Y-6联接组的电动势相量图可得。 UBb=UCc=(KL+1)Uab 2UBC?Uab(KL?KL?1) 若由上两式计算出电压UBb、UCc、UBc的数值与实测相同，则线圈连接正确，属于Y/Y-6联接组。测取完后，关闭电源，重新接线进行下面实验内容。 （3）Y/△-11 按图3-5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3-3中。 三相调压器ABCA*XxY**BabcEABb.Eab.BC*yZz*zcyxC*aA 图3-5 Y/△-11 表3-3 实验数据 计算数据 UABUabUBbUCcUBcKL UBb(V) UCc（V） UBc（V） （V） （V） （V） （V） （V） 190 64 139 140 139.5 2.9688 138.3298 138.3298 138.3298 17 电机试验报告（20082012） 根据Y/△-11联接组的电动势相量可得。 2UBb?UCc?UBc?Uab(KL?3KL?1) 若由上式计算出电压UBb、UCc、UBc的数值与实测值相同，则线圈连接正确，属于Y/△-11联接组。测取完后，关闭电源，重新接线进行下面实验内容。 （4）Y/△-5 将Y/△-11联接组的副方线圈首、末端的标记对调，如图3-6所示。实测方法同前，测取UAB、Uab、UBb、UCc、UBc，将数据记录于表3-4中。 图B3-6 AXaxA.Y/三**EAB相△zxBBYby调y-5 A**压Ca表.cCZc器zEab3-4 **bC实验数据 计算数据 UABUabUBbUCcUBcK UBb(V) UCc（V） UBc（V） （V） （V） （V） （V） （V） L190 64 248 248 248 2.9688 247.5101 247.5101 247.5101 根据Y/△-5联接组的电动势相量图可得。 2UBb?UCc?UBc?Uab(KL?3KL?1) 若由上式计算出电压UBb、UCc、UBc的数值与实测值相同，则线圈连接正确，属于Y/△-5联接组。 七、实验报告与要求 （1）绘出测定三相变压器相间极性和一次、二次同名端（极性）的实际接线图，列出被试变压器的主要额定数据。 （2）绘出测定三相变压器不同联结组号的实际接线图。 （3）对于不同联结组标号的三相变压器，根据实测电压值与计算电压值数据，并进行分析比较。 （4）分析三相变压器不同铁心结构和不同绕组联结方式时，对变压器空载电流及二次侧电动势数值大小、波形的影响。 （5）用表3-5中的公式对实测几种三相变压器联结组标号的数据进行校核。 八、实验思考 （1）在测量三相变压器的相间极性时，为什么要用高内阻的电压表来测量？ 答：高内阻的电压表电流小，可以保护电压表不被烧毁。 （2）测定三相变压器联结组标号时为什么将一次、二次绕组的A、a两端子用导线连接？

答：为使A与a的电压相位相等，这样在在画相位图市，A与a就可以相连了。

（3）为什么三相组式变压器的三次谐波电动势比三相芯式变压器大？ 答：三相变压器组的各相磁路是互相独立的，因此三相对称的磁通和三相同

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相的磁通所遇到的磁阻是一样的，都是铁心磁路的磁阻。三相心式变压器的各相磁路是彼此相关的，因此三相对称的磁通和三相同相的磁通所遇到的磁阻是不一样。三相对称磁通的大小相等，时间相位互差120°，即他们的和为零，因此一相磁通实际上需要经过其他两相的磁路而闭合；三相同相磁通的大小相等，时间上同相，三相之和为每相磁通的3陪，它们无法通过铁心来闭合，而必须经过铁心之外的非铁磁材料（空气或变压器油等），因此遇到的磁阻主要是非铁磁材料的磁阻，其值比铁心磁路的要大很多。

（4）分析三相组式变压器不宜采用Yyn与Yy联结方式的原因。

答：三相变压器组的各组磁路互相独立。在励磁电流为正弦波、主磁通为平顶波时，主磁通中的3次谐波?和其基波?都通过铁心闭合，因此，在各相绕

31组中，除了主磁通基?产生的基波电动势e1外，还有3次谐波磁通?产生的3

13次谐波电动势e3，由于三相中的3次谐波电动势相同的，因此在线电动势中互相抵消，即线电动势仍为正弦波。但是，相电动势e?e1?e3，e的幅值较基波电动势e1有了较大的增加。在工程实际中使用的变压器，e3的幅值可能达到e1的45%~60%。幅值较大的尖顶波形的相电动势会对变压器绝缘材料构成很大威胁，特别是对高压大容量变压器的威胁更大，因此三相变压器组不采用Yy联结。

实验四 直流发电机

一、实验目的

1）掌握并励直流发电机建立稳定电压的操作过程。 2）掌握如何用实验方法测定直流发电机的运行特性。

二、实验内容

1）观察并励直流发电机的自励过程。

2）测定他励直流发电机的空载特性U0=f(If)、外特性U=f(I)和调整特性If=f(I)。

3）测定并励直流发电机的外特性U=f(I)。

三、实验设备与仪表

1）直流发电机 1台 2）直流电动机 1台 3）可调电阻器(Rf1=500欧 Rf2=2K欧) 3台 4）直流电压表 2块 5）直流电流表（If1、If2=1A挡 I、IF=10A挡） 3块 6）转速表或测速仪 1台 7）可调有源负载 1台 或电机及电气技术实验装置 1台

四、实验预习

1）复习并励直流发电机的自励条件及达到自励条件应采取的措施。 2）预习直流发电机的空载特性和外特性的定义及测定的条件。 3）了解测取直流发电机空载特性和外特性的实验线路。

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五、实验说明

1）注意正确起动直流电动机，使直流电动机的转向与发电机规定的转向一致。若电动机容量小则可以直接起动。

2）并励直流发电机实验时，应检查发电机是否有剩磁，若无剩磁应对发电机进行充磁。

3）直流发电机的负载使用可调有源负载，所加负载不能超过发电机的额定容量。

4）实验线路图4-1中Q2是双向开关，可以闭合直流发电机励磁回路至他励位置或并励位置。

5）直流发电机空载实验时，励磁电流应单方向调节。

六、实验操作方法

直流发电机的实验线路如图4-1所示，作为驱动电机的并励直流电动机M的转子与直流发电机G的转子机械连接。

Q1 RC他励Q2 AVR1AM1UDI并励AAG1If2AG2GVRf2UFMAM2Rf1AIf1Q3 RLAIF图4-1 直流发电机的实验线路 1．并励直流发电机的自励过程

1)将并励直流电动机M电枢回路的起动电阻R1，调至最大值、励磁回路电阻Rf1调至最小值，断开直流发电机G的励磁开关Q2和负载开关Q3。

2)闭合电源开关Ql起动直流电动机，调节电动机电枢回路电阻R1和励磁回路电阻Rf1，使电动机转速达到额定值nN并保持不变。

3)检查直流发电机有无剩磁的方法是，断开发电机励磁回路双向开关Q2，在发电机转速n=nN的状态下，用电压表测量发电机电枢两端有无剩磁电压。若无剩磁电压，则将发电机励磁回路双向开关Q2闭合至他励位置进行充磁即可。

4)将直流发电机励磁回路电阻Rf2调至最大值，双向开关Q2闭合至并励位置。 5)在发电机空载且转速n=nN的状态下，逐步减小励磁回路电阻Rf2值，观察发电机电枢两端的电压UF的变化情况。若电枢电压UF上升，即发电机励磁绕组与电枢绕组的连接极性正确。若电枢电压UF减小，则发电机励磁绕组与电枢绕组的连接极性错误。此时应断开电源开关Q1，待机组停机后，再断开励磁回路双向开关Q2，对调发电机励磁绕组的连接极性或改变发电机的转向。注意两者只取其一，不可同时改变。

6)并励直流发电机在有剩磁、励磁绕组极性接法正确和励磁回路总电阻小于

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电机试验报告（20082012）

临界电阻的条件下，才能建立起稳定的电压。

2．测定他励直流发电机的空载特性 1)将双向开关Q2置于中间位置，闭合电源开关Q1，如前述起动直流电动机，并注意观察电机转向是否与规定的转向一致。

2)调节直流电动机的转速，使发电机的转速达到n=nN。

3)断开发电机负载开关Q3，调节发电机励磁回路电阻Rf2至最大值位置，同时将直流发电机励磁回路双向开关Q2闭合至他励位置。

4)逐步减小发电机的励磁回路电阻Rf2值，使发电机空载电压UF≈1.2UFN。 5)在保持发电机空载及转速额定的条件下，从UF≈1.2UFN开始，单方向逐步增加励磁回路电阻Rf2值，使发电机励磁电流If2逐步减小。

6)每次记下发电机空载电压UF和励磁电流If2的数据，应在UF=UFN附近增加数据的测量点，直至If2=0(即断开发电机励磁回路开关Q2此时所测的即为剩磁电压)。共读取7～9组数据，将所读数据记入表4-1中。

表4-1 他励发电机空载实验数据 2 3 4 5 6 7 序 号 1 UF0/V 250 230 210 190 160 120 80 If2/A 0.36 0.261 0.205 0.1685 0.1258 0.085 0.071 3、测定他励直流发电机的外特性

（1）如前述起动直流电动机并保持发电机转速n=nN，调节发电机励磁回路电阻Rf2值，使发电机输出电压为UF=UFN。

（2）将发电机负载电阻RL调至最大值，闭合负载开关Q3。

（3）逐步减小负载电阻RL值，使负载电流逐步增加，同时调节发电机输出电压与转速，使UF=UFN、n=nN和IF=IFN，此时为发电机的额定运行点。额定运行点对应的励磁电流为额定励磁电流If2=If2N，记录下该组数据。

（4）在保持直流发电机n=nN和If2=If2N不变的条件下，逐步增加负载电阻RL值，使发电机负载电流逐步减小。每次记下发电机负载电流IF、输出电压UF直至空载（即断开负载开关Q3）的数据，共读取5-6组，将所读数据记入表4-2中。

表4-2 他励发电机外特性实验数据 2 3 4 5 6 序 号 1 IF/A 6.5 4.4 3.65 2.89 1.82 0 UF/V 40 110 150 170 198 230 4、测定他励直流发电机的调整特性

（1）如前述，起动直流电动机并保持发电机转速n=nN，调节发电机励磁回路电阻Rf2值，使发电机输出电压为UF=UFN。将发电机负载电阻RL调至最大值，然后闭合负载开关Q3。

（2）在保持直流发电机n=nN和UF=UFN不变的条件下，逐步增加负载电阻IF。当负载电流增加时，为保持发电机输出电压UFN不变，要相应调节发电机励磁电流If2。在负载电流IF=0至IF=IFN的范围内，每次记下负载电流IF和发电机励磁电流If2的数据，共读取5-6组，将所读数据记入表4-3中。

表4-3 他励发电机调整特性实验数据

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2 3 4 5 序 号 1 If2/A 0.295 0.305 0.3325 0.365 0.3875 IF/A 1.35 2.05 3.08 4.05 4.5 5、测定并励直流发电机的外特性 （1）并励直流发电机的外特性是在n=nN和Rf2=Rf2N保持不变的条件下测取的，操作步骤参照他励发电机方法进行。

（2）将发电机励磁回路双向开关Q2闭合至并励位置，调节发电机至n=nN、UF=UFN和IF=IFN的额定工作状态，并保持发电机在此额定状态下的励磁回路电阻Rf2=Rf2N不变（并非保持If2=If2N不变）。

（3）在上述状态下，逐步增加负载电阻RL值，以减小发电机的负载电流直至IF=0。每次记下发电机输出电压UF和输出电流IF的数据，共读取5-6组，将所读取数据记入表4-4中。

表4-4 并励发电机外特性实验数据 1 2 3 4 5 序 号 IF/A 0 1.33 2.2 2.88 3.25 UF/V 230 180 170 140 110 七、实验报告与要求

他励发电机空载实验数据 n=1450r/min 1 2 3 4 5 6 序 号 UF0/V 250 230 210 190 160 120 If2/A 0.36 0.261 0.205 0.1685 0.1258 0.085

7 80 0.071

他励发电机调整特性实验数据 n=1450r/min U=230v 1 2 3 4 序 号 If2/A 0.295 0.305 0.3325 0.365 IF/A 1.35 2.05 3.08 4.05

5 0.3875 4.5 22

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他励发电机外特性实验数据 n=1450r/min If2为定值 1 2 3 4 5 6 序 号 IF/A 6.5 4.4 3.65 2.89 1.82 0 UF/V 40 110 150 170 198 230 并励发电机外特性实验数据 n=1450r/min If2为定值 1 2 3 4 5 序 号 IF/A 0 1.33 2.2 2.88 3.25 UF/V 230 180 170 140 110

对他励和并励情况下发电机电压调整率△U的差异原因进行分析。

答：因为当改变电压时并励电机的励磁电流也会改变，而它励发电机不会。

八、实验思考

（1）直流发电机空载实验时，其励磁电流为什么必须单方向调节？

答：因为存在磁滞现象，若双方向改变则会造成电流与磁通大小不成比例，对实验结果造成巨大偏差。

（2）直流发电机外特性实验时，当发电机负载电流增加，机组转速发生变化的原因是什么？

答：当负载电流增加时，电磁转矩增大使转速变化。

（3）为什么并励直流发电机的空载特性要用他励方式测取？ 答：因为电流会影响并励直流发电机的励磁。

实验五 直流电动机

一、实验目的

1）掌握用实验的方法测定并盛直流电动机的工作特性和调速特性。 2）掌握并励直流电动机的调速方法。

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二、实验内容

1、测定并励直流电动机的固有（自然）工作特性

在保持电动机端电压UD=UN和励磁电流If1=If1N的条件下，测取电动机的转速特性n=f（Ia）、转矩特性T=f（Ia）和效率特性η=f（Ia）。

2、测定并励直流电动机的调速特性

1）改变电动机电枢电压Ua调速是在保持电动机端电压UD=UN、励磁电流If1=If1N不变以及输出转矩T2为常数的条件下，测取电动机的调速特性n=f（Ua）。

2）改变电动机励磁电流If1调速是在保持电动机端电压UD=UDN、输出转矩T2不变的条件下，测取电动机的调速特性n=f（If1）。

三、实验设备与仪表

1）并励直流电动机—直流发电机机组 1台

2）可调电阻器(Rf1=500欧 Rf2=2K欧) 3台 3）直流电压表 2块 4）直流电流表（If1、If2=1A挡 I、IF=10A挡） 3块 5）转速表或测速仪 1台 6）有源负载 1台 或电机及电气技术实验装置 1台

四、实验预习

1）预习并励直流电动机固有工作特性的定义及测定条件。 2）预习并励直流电动机的调速原理及各种调速方法的特点。 3）了解测定并励直流电动机工作特性和调速特性的实验线路。 4）了解测定并励直流电动机的工作特性和调速特性的方法。

五、实验说明

1）直流电动机应由起动器起动或降低电枢电压起动。 2）检查直流电动转向。

3）若用直流发电机作为直流电动机的负载，工作特性中转速特性n=f(Ia)为实测数据，转矩特性T=f(Ia)和效率特性η=f(Ia)则应根据实验数据计算求得。

4）实验前，了解被试电动机的主要额定数据。

5）实验中，电动机的励磁回路一定接牢固，不能开路，调电动励磁时要慢。

六、实验操作方法

测定并励直流电动机工作特性和调速特性的实验线路如图5-1所示。

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Q1 RC他励Q2 AVR1AM1UDI并励AAG1If2AG2GVRf2UFMAM2Rf1AIf1Q3 RLAIF图5-1 直流电动机实验线路 1、并励直流电动机的工作特性 1）调节并励电动机电枢回路电阻R1为最大值、励磁回路所阻Rf1为最小值，合上电源开关Q1起动并励电动机。

2）调压电阻R1逐步减小至零，使电动机电枢端电压为额定值Ua=UDN，电机起动结束。

3）将直流发电机励磁回路电阻Rf2调至最大值，合上励磁电源开关Q2。合上负载开关Q3。

4）在保持电动机电枢端电压Ua=UDN、励磁电流If1=If1N和转速n=nN的条件下、调电阻Rf2、RL以增加电动机负载，直到电动机的输入电流达到额定值为止。此时即为电动机的额定运行状态。

5）读取额定点数据UND、IN、If1N、nN和直流发电输出电流及电压UF、IF。在仍然保持电动机电枢端电压Ua=UDN及励磁电流If1=If1N不变的条件下，调RL及Rf2、逐步减小电动机负载直至空载（即断开测功机的电源开关Q3）为止。每次记下电动机的输入电流I、UD转速n和直流发电机输出电压UF、电流IF的数据，共读取5～7组，将所读数据记入表5-1中。

表5-1 工作特性实验数据

UDN= 220 V，If1N= 0.388 A 1 2 3 4 5 6 7 序号 I/A 8.7 6.5 5.05 3.95 3.25 I/A 8.7 Ia/A 8.312 6.112 4.662 3.562 2.862 Ia/A 8.312 n/(r/min) 1607 1630 1635 1668 1671 n/(r/min) 1607 UF 240.5 262 275 290 295 UF 240.5 IF 6.2 4.6 3.3 2.2 1.5 IF 6.2 UD 220 220 220 220 220 UD 220 注：表中Ia=I-If1N。 2、并励直流电动机的调速特性

（1）改变电动机电枢端电压Ua调速 1）按前述步骤起动电动机。

2）将电枢回路电阻R1调至零，此时电枢端电压Ua=UN。调节励磁回路电阻Rf1，使励磁电流If1=If1N并保持不变。

3）合上电源开关Q2和负载开关Q3，调节直流发电机负载适当增加电动机

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电机试验报告（20082012）

它们同时产生的三个脉动磁场在空间所合成的总磁场，成为一个旋转磁场。

八、实验思考

1、哪些接线错误可能建立不起旋转磁场？

答：只要不满足A,B,C三相绕组轴线空间电角度相差120°的接线，就可能建立不起旋转磁场。

2、采用木模定子，绕组电阻很小，须直接加电网电压吗？

答：不一定，直接加电网的电压相对有点大，可以先用变压器将电压变小再加到绕组线圈上。

实验七 三相鼠笼异步电动机的工作特性

一、实验目的

1．掌握三相异步电机的空载、堵转和负载试验的方法。 2．用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。 3．测定三相笼型异步电动机的参数。

二、实验项目

1．空载试验。 2．短路试验。 3．负载试验。

三、实验设备及仪器

1．直流稳压电源10伏。 2．红外线转速表。

3．交流功率、功率因数表2只（cosφ=1，V=150U、600U，I=5A）。 4．直流电压表（75V、125V、500V）、安培表（5A，3只；0.5A，1只）。 5．可调电阻10欧。

6．三相调压器15千伏安。 7．温度计。 8、开关板。

四、预习要点

1．异步电动机的工作特性指哪些特性？

2．异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的特理意义是什么？ 3．工作特性和参数的测定方法。

五、实验说明

1、测量三相异步电动机的电功率可以采用“二表法”。采用“二表法”时，功率表读数可能会有正负，使用时要注意功率表连接极性“*”。

2、直流发电机及带负载作三相异步电动机的负载时，要注意是否规定了电动机的转向。

3、本实验每相电压取三相相电压的平均值，实验时要注意三相异步电动机定子绕组接法（Y接）。

4、进行堵转实验时，定子绕组所加电压不能过高，实验速度要快，以避免

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电机试验报告（20082012）

电动机绕组过热。应确保自动工具安全可靠。

六、实验方法及步骤

1．空载试验

测量电路如图7-3所示。电机绕组为Y接法（UN=380伏），直流发电机空载。

a．起动电压前，把交流电压调节旋钮退至零位，然后接通电源，逐渐升高电压，使电机起动旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求。

b．保持电动机在额定电压下空载运行数分钟，使机械损耗达到稳定后再进行试验。

c．调节电压由1.2倍额定电压开始逐渐降低电压，直至电流或功率显著增大为止。在这范围内读取空载电压、空载电流、空载功率。

图7-3 三相笼型异步电机实验接线图

d．在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据7-9组记录于表7-3中。 IOLPOcos?K 序号 UOC（V） （A） （W） 1 440 3.1 380 0.2786 2 398 2.8 280 0.2513 3 380 2.1 240 0.3008 4 360 1.9 240 0.3509 5 340 1.7 220 0.3806 6 320 1.55 204 0.4113 7 280 1.3 200 0.5495 8 240 1.1 184 0.6970 9 200 1 180 0.9 表7-3 2．短路实验

测量线路如图7-3。

a．将起子插入堵转孔中，使定转子堵住。将三相调压器退至零位。

b．合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至短路电流到1.2倍额定电流

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电机试验报告（20082012）

（IN=3.7A），再逐渐降压至0.3倍额定电流为止。

c．在这范围内读取短路电压、短路电流、短路功率，共取4-5组数据，填入表7-4中。做完实验后，注意取出堵转孔中的起子。

IOLPOcos?K 序号 UOC（V） （A） （W） 1 117 4.5 520 0.9877 2 99 3.7 360 0.9828 3 90 3.3 280 0.9428 4 71 2.6 160 0.8667 5 49.8 1.8 80 0.8925 6 32.5 1.15 32 0.8562 表7-4 3．负载实验

选用设备和测量接线同空载试验。

a．合上交流电源，调节调压器使之逐渐升压至额定电压（UN=380V），并在试验中保持此额定电压不变。

b．给直流发电机加负载，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（IN=3.7A）。

c．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、转速数据，共读取5-6组数据，记录于表7-5中。

表7-5 UN=380伏（Y） n(r/min) 序号 U(V) I(A) P(w) 1 378 4.45 2360 1374 2 376 3.7 2280 1403 3 380 3.2 1520 1424 4 376.4 3 1400 1430 5 376.8 2.5 960 1454 6 380 2.4 800 1463 7 378 2.3 720 1469 8 380 2.1 280 1489 七、实验报告 1.作空载特性曲线：I0、P0、cos?0=f(U0)

I0=f(U0)

3.532.521.510.500100200U300400500I P0 =f(U0)

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40030020010000100200U300400500P cos?0=f(U0)

10.80.60.40.200100200U300400500

cosQ2.作短路特性曲线：IK、PK=f(UK) IK =f(UK)

5432100204060Uk80100120140

IkPK=f(UK)

6005004003002001000

Pk

3.由空载、短路试验的数据求异步电机等效电路的参数。 (1)由短路试验数据求短路参数 短路阻抗 短路电阻

短路阻抗25.51? 短路电阻9.03?

0204060Uk80100120140短路电抗 短路电抗23.86?

式中 UK、IK、PK——由短路特性曲线上查得，相应于IK为额定电流时的相电压、相电流、三相短路功率。

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电机试验报告（20082012）

转子电阻的折合值

定、转子漏抗

(2)由空载试验数据求激磁回路参数 空载阻抗 100.02? 空载电阻

空载电阻 9.91?

空载电抗 空载电抗99.53?

式中 U0、I0、P0 —— 相应于U0为额定电压时的相电压、相电流、三相空载功率。

激磁电抗

激磁电阻

式中 PFe为额定电压时的铁耗，由图7-4确定。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 图7-4 电机中的铁耗和机械损耗

4.作工作特性曲线P1、I1、n、η、S、cos?1=f(P2) 由负载试验数据计算工作特性，填入表7-6中。

表7-6 U1 = 380V（Y） If = A 电动机输入 电 动 机 输 出计算值 U2(V) I1(A) P1(W) T2(N2m) n(r／min) P2（W） S(％) η(％) cos?1 4.45 3.7 3.2 3 2.5 2.4 2.3 2.1 2360 2280 1520 1400 960 800 720 280 378 376 380 376.4 376.8 380 378 380 11.66 9.44 8.13 7.52 6.17 5.94 5.64 5.10 1374 1403 1424 1430 1454 1463 1469 1489 1682.1 1391.2 1216 1129.2 942 912 869.4 798 8.4 6.47 5.07 4.67 3.07 2.47 2.07 0.73 71.28 61.02 80 98.12 0.4652 0.5405 0.4167 0.4094 0.3368 0.2924 0.2746 0.1170 八、思考题

1.由空载、短路试验数据求取异步电机的等效电路参数时，有哪些因素会引起误差？

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