电机与变压器实验指导书.doc

实验一 单相变压器的空载和短路实验一、 实验目的（1） 学习并掌握单相变压器参数的实验测定方法；（2） 根据单相变压器的空载和短路实验数据，计算其等值参数。二、 实验内容及说明1、实验内容：（1） 测变压器变比 （2） 测极性：用直流感应法。（3） 空载实验1） 测量当一次侧（低压边）加电压,二次侧开路时的空载电流、功率及二次侧开路电压2） 测空载特性。（4） 短路实验 将二次侧短路，测量当一次侧（高压边）通入电流时的短路电压、功率及室温。2、内容说明： （1）空载实验通常将高压侧开路，由低压侧通电进行测量。因变压器空载时功率因，数很低，故应采用低功率因数瓦特表。因变压器空载阻抗很大，故电压表应接在电流表外侧，如图1所示。以减少测量误差。（2）空载实验应将低压侧短路，由高压侧通电进行测量。因变压器短路阻抗很小，故测量时电流表应接在电压表的外侧，如图2所示。三、试验线路及操作步骤1 测变压器变比如图所示，电源经调压器TZ接变压器低压线圈，高压线圈开路，合上开关QS,将低压线圈所接电压调至电压的50左右，测量低压线圈电压UO1及高压线圈电压UO2(对应不同的输入电压)，共取读数三组并记录于表A1-1中。2 测变压器极性线路如图所示，现任意假定一次侧、二次测绕组的极性，并用1U1、2U2表示一次侧绕组首尾端；用2U1、2U2表示二次侧绕组首尾端。在开关合上瞬间，根据仪表的偏转方向，判断变压器的同名端。3.空载实验（1）按图所示接好实验线路，低压线圈通过调压器接于电源，高压线圈开路；并经老师确认无误。（2）调节调压器使变压器一次侧电压为零，然后合上开关QS,并调节调压器使其输出电压等于变压器额定电压UO1=U1N,记下此时的空载电流IO1、空载损耗P0和二次侧电压U02的值。（3）调节调压器使变压器一次侧电压为UO1=(1.1-1.2)U1N,然后逐步降低电压UO1，直至UO1=0为止。此过程中，共测取7组或8组数据，并记录于表A1-2中，每次测量UO1、IO1的值（注意在UO1=U1N附近多测量几点），作空载曲线。然后断开电源开关QS。4.短路实验（1）按图所示接好实验线路，高压侧通过调压器接于电源，低压侧短路，且电流表接于电压表外侧；并经老师确认无误。（2）现将调压器置于输出电压为零的位置，然后合上开关QS,监视电流表，缓慢加大调压器输出电压，直至高压侧电流达到变压器的额定电流I1N为止。（3）记录IK=I1N时的短路损耗PK、短路电压UK及室温。（4）将调压器输出电压降至零，然后拉下电源开关QS。四、试验结果记录及处理a) 变比测定序号U01 (V)U02(V)k123变压比：K=U01/U02=_ V。（取平均值）2.空载实验数据记录（1）当U01=U1N=_V,时 I01= _ A P0=_W U01=_VU01（V）I01 (V)(2)根据上表数据作空载特性曲线。（3）额定电压时的空载参数计算：阻抗：Z/m=U01/I01=U1N/I01电阻：r/m=P0/I201感抗：x=因为空载试验是在低压侧通电作出的，应折合高压侧，即： Zm=K2Z/m rm=K2r/m Xm=K2x/m3.短路实验时数据记录及计算（1）IK=I1N=_A,UK=_V PK=_V 室温_（2）计算短路参数： ZK=UK/IK=UK/I1N rK=PK/I2=PK/I2IN xK=五、注意事项a) 实验中按图接好实验线路后，必须经老师检查认可，方可动手操作。b) 合开关通电前，一定要注意将调压器手柄置于输出电压为零的位置，注意高阻抗和低阻抗仪表的布置。c) 短路实验时，操作、读数应尽量快，以免温升对电阻产生影响。d) 遇异常情况，应立即断开电源，处理好故障后，再继续实验。实验二 三相变压器的极性和连接组的测定一、 实验目的（1） 学习并掌握用实验测定三相变压器绕组极性的方法；（2） 学习用实验方法确定三相变压器的连接组别。二、 实验内容（1） 测定三相变压器的极性，用电压表测定三相芯式变压器的一次侧、二次侧极性与三相绕组的首和尾。（2） 连接并校核三相变压器的Y、y0连接组。（3） 连接并校核三相变压器的Y、d11连接组。三、 实验线路及操作步骤1、测定三相变压器的一次侧、二次侧极性与三相绕组的首和尾（1） 首先用万用表电阻挡测量12个出线端间通断情况及电阻大小，找出三相高压线圈。暂定标记1U1、1V1、1W1、1U2、1V2、1W2。（2） 测定相间极性 按图接线，将1V1、1W2两点用导线相连，在U相施加低电压（约50UN）,用电压表测出U1V1,IV2、U1W1,U1W2及U1V1,U1W1,若U1V1,U1W1 U1V1,U1V2- U1W1,U1W2,则标记正确；U1V1,U1W1 U1V1,U1V2U1W1,U1W2,则标记错误，应把V、W相中任一相的端点标记互换（如将1V1、1V2换成1V2、1V1）。用同样的方法，在V相施加低电压，决定U、W相间极性，测定三相高压线圈相互间极性后，把它们的首、末端做正式标记。（3） 测定每相一次侧、二次侧绕组极性，暂定低压线圈三相标记为2U1、2V1、2W1、2U2、2V2、2W2,然后按图A2-2接线，将1W2、2W2用导线相连，在W相的1W1和1W2之间施加低电压（约50%UN）,测出电压U1W1、2W1、U1W1、1W2、U2W1、2W2,若U1W1、2W1U1W1、1W2U2W1、2W2，则说明标记正确；若U1W1、2W1U1W1、1W2U2W1、2W2，则说明标记错误，应将标记2W1、2W2对调。同理，其他两项也可以此法定出。测定后，按国家标准规定，把低压线圈各项、首末端做出正式标记。 2对Y、y0连接组的数据测定 （1）按图将变压器接成Y、y0连接组，并经确认。 （2）将1U1、2UI两端用导线连接起来，在高压线圈中施加三相低电压（约50%UN），测量电压UIU11V1、U2U12V1、U1V12V1、U1W12W1、U1V12W1，并记录于下表中测量值校核值UIU11V1U2U12V1U1V12V1U1W12W1U1V12W1U1V12V1U1W12W1U1V12W1 3.对Y、d11连接组的数据测定（1）按图将变压器接成Y、d11连接组，并经确认。（2）将1U1、2UI两端用导线连接起来，在高压线圈中施加三相低电压（约50%UN），测量电压UIU11V1、U2U12V1、U1V12V1、U1W12W1、U1V12W1，并记录于下表中测量值校核值UIU11V1U2U12V1U1V12V1U1W12W1U1V12W1U1V12V1U1W12W1U1V12W1四、 实验结果记录及处理1、对Y、y0连接组的记录及校核值计算Y、y0连接组线电压之比为K=U1U11V1/U2U12V1，则由向量图可得校核公式： U1V12V1=U1W12W1=（K-1）U2U12V1 U1V12W1=U2U12V1五、 注意事项（1） 按规定完成接线后，必须经老师检查，确认无误后，方可进行下一步操作。（2） 合闸通电前，调压器一定要置于输出电压为零的位置。（3） 实验时，外加电压不能太低，以免读数误差过大。（4） 若遇异常情况，应立即切断电源，排除故障后，再通电实验。实验三 三相异步电动机的启动一、 实验目的（1） 学习并掌握三相笼型异步电动机常用的几种启动方法；（2） 粗略测量各种启动方法启动电流的大小；（3） 学习三相绕线式异步电动机的启动方法。二、 实验内容及说明（1） 三相笼型异步电动机的直接启动只适用于小型电动机，直接启动时其启动电流达额定电流的47倍。（2） 笼型异步电动机的Y-启动只适用于正常运行时定子绕组接成形的电动机，Y-启动时，定子绕组上电压降到额定电压的1/倍；启动电流降到直接启动的1/3倍。实验中可用380V、Y接法的异步电动机进行模拟操作测试，但这时应用调压器将电压降至220V后，才能进行Y-启动试验。（3） 用自耦变压器可对三相异步电动机进行降压启动试验，一般专做启动用的自耦变压器均备有两种抽头，其电压分别为额定电压的65和85，可视具体情况选用。（4） 转子回路串电阻启动是三相绕线式异步电动机常用的启动方法，它的主要优点是既可降低启动电流，又可增大启动转矩。三、 实验线路及操作步骤1， 直接启动（1） 按图所示直接启动线路图接好实验线路，并经老师确认无误。（2） 合上开关QS，电动机通电直接启动，观察并记录启动瞬间启动电流的大小（因电流表指针偏转时有惯性，故所测启动电流只是近似值）。（3） 拉下开关QS，然后重复（2）（3）操作两次（注意，再次启动前必须让电动机完全停止转动，然后进行再次启动，否则测量值会偏小），并记录启动电流的大小，取三次直接启动电流的平均值作为直接启动的电流值。2，Y-启动（1） 按图接好实验线路，检查确认无误。（2） 先合上开关QS1，再将开关QS2合至“Y”位（则电动机接成Y形启动），同时观察启动瞬间启动电流的大小并记录于下表中。待电机转速升至将近额定值时，将开关QS2迅速由“Y”合向“”位，使电机正常运行。（3） 断开开关QS2，然后重复启动两次，分别将启动电流记录于下表中。取三次启动电流的平均值作为Y-启动时的启动电流。Y-启动直接启动序号启动电流平均值启动电流123（4） 先将QS2合至“”位，然后合上QS1（则电动机在形接法下直接启动），同时观察启动瞬间启动电流的大小，并记录于上表中。3、自耦变压器降压启动（1）按图所示接好实验线路，经检查确认无误。（2）先合上开关QS2至1位，再合上开关QS1（则电动机降压启动），同时观察并记录启动电流大小。（3）迅速将QS2由1位合至2位，则电动机全压正常运行。4、绕线式异步电动机转子串电阻启动（1）按图所示接好实验线路，检查确认无误。（2）将Rst置于电阻最大的位置，然后合上开关QS，同时观察启动电流大小。（3）逐步调节Rst直至Rst=0，则电动机进入稳态运行。（4）将Rst置于最大值的一半位置，重复启动操作，并注意观察启动瞬间电流大小（此时启动电流应比步骤（2）时为大）。（5）拆除线路，整理现场。四、实验结果记录及处理（1）直接启动电流记录Ist1=A， Ist2=A， Ist3=A， 其平均值为：A。（2）Y-启动实验数据及平均值。（3）自耦变压器降压启动的启动电流为Ist=A。（4）绕线式异步电动机转子串电阻启动记录：当电阻Rst为最大时，启动电流为Ist=A；当电阻Rst为最大的一半时，启动电流为Ist=A。五、注意事项（1）启动电流的测量时间很短，读数时应迅速、准确。（2）实验时启动次数不易过多。（3）遇异常情况时，迅速断开电源开关，处理故障后，再继续实验。实验四 三相异步电动机的反转和制动一、 实验目的（1） 学习并掌握三相异步电动机反转的方法；（2） 学习三相异步电动机能耗制动的方法，观察其制动效果；（3） 比较三相异步电动机的自然停车与能耗制动停车的快慢。二、 实验内容及说明（1） 三相异步电动机反转是通过改变三相电源的相序实现的，实际操作中是将电动机三相绕组的任意两个出线端与电源接线对换。（2） 三相异步电动机能耗制动是当电动机脱离交流电源后，在任意两相定子绕组中通入直流电源，在气隙中形成一个恒定磁场，惯性运动的转子在这个恒定磁场作用下产生感应电流，并产生一个制动性质的电磁力矩，使电动机迅速制动。注意观察直流电流大小改变时，对电动机制动效果的影响。三、 实验线路及操作步骤按图接好实验线路，经老师检查允许后，依下列步骤操作。1、 三相异步电动机的反转（1）将开关QS1断开，然后将QS2合至1位，再合上QS1，则电动机通电启动。观察并记录电机旋转方向于下表，然后断开QS1使电动机停转。1未改变接线时的转向作时针转动2对调U1、V1两端连线后的转向作时针转动3对调V1、W1两端连线后的转向作时针转动（2）在QS1、QS2均断开时，将电机三相绕组出线端中的U1、V1两端对调接线。然后将QS2合至1位，合上QS1则电机又通电旋转，观察并记录此时电机的转向于上表中。随后断开QS1使电机停转。（3）将电机出线端的V1、W1两端对调接线，然后再次合QS2至1位，合上QS1则电动机又通电旋转，观察此时电机的旋转方向，然后再次断开QS1使电机停转。把实验结果记录于上表中。2、三相异步电动机的能耗制动（1）将制动电阻RP调至最大值，将开关QS2合至2位，观察并记录此时定子绕组中直流电流Ip的数值，记录于下表。然后将开关QS2由2位合至1位，合上QS1，则电动机通电旋转。待电机转速稳定后，迅速将开关QS2由1位合至2位（这时电机开始能耗制动）。记录此制动过程的制动时间于下表。电动机停转后拉下开关QS1和QS2.1Rp为最大值Ip= At1= s2调节Rp，Ip=0.7INIp=0.7 IN= At2= s 3调节Rp，Ip=INIp=IN= At3= s4自然停车t4= s （2）将QS2合至2位，调节Rp使直流电流等于电动机额定电流的0.7倍，即Ip=0.7IN。然后，将开关QS2由2位合至1位，电动机通电启动。待电机转速稳定后，将开关QS2迅速由1位合至2位，则电机又能进行能耗制动。记录此制动过程的时间于上表。（3）再次调节电阻Rp，使电流表中读数为电机的额定电流，即Ip=IN。然后如上所述，再重复一次能耗制动操作，并记录下制动时间。3、比较自然停车与能耗制动停车的快慢将开关QS2合至1位，合上QS1则电动机通电启动，待电机转速稳定后，再断开开关QS2，使电动机自然停车。在上表中记下自然停车时间，并将它与能耗制动停车时间比较。四、实验结果记录（1）三相异步电动机反转实验的电机转向（顺时针或逆时针）记录。（2）三相异步电动机的能耗制动实验记录。五、注意事项（1）实验过程中，线路的连接应做到仔细、准确，不得将交流电源与直流电源直接连接。（2）能耗制动时绕组中的直流电流不可过大，电机停车后，应立即切断直流电源。（3）遇异常情况，应立即断开电源开关，排除故障后，才可继续实验。实验五 直流电动机的启动和调速一、实验目的（1）学习并掌握直流电动机的启动方法，掌握启动器的使用方法及注意事项；（2）掌握直流电动机的调速方法，测出改变电枢回路电阻调速和削弱磁场调速的特性曲线n=f（IL）和n=f（Rpa）。二、实验内容及说明（1）直流电动机的额定电压直接启动电流Ist=U/Ra，由于电枢电阻Ra很小，故启动电流Ist很大，达（10-20）IN。在保证有足够大的启动转矩的前提下，要限制启动电流。本实验用启动器和在电枢回路串电阻的方法来限制启动电流。（2）直流电动机的调速方法1）调磁调速 一般是使磁通而转速n，适用于额定转速以上范围的调速。2）调压调速 一般是使电压U而转速n，适用于它励电动机额定转速以下范围的调速。3）电枢回路串电阻调速 电枢回路串电阻Rpa，使电动机转速n，适用于并励（他励）电动机额定转速以下范围的调速。三、实验线路及操作步骤1、利用启动器进行直流并励电动机的启动实验（1）按图接线，并确认接线无误。（2）在QS断开时，将启动器QT手柄放在起始位置（左边空挡），再可合上QS（这时因启动器处于空挡，电动机不会启动）。（3）将启动器手柄顺时针方向匀速转动，使电动机通电启动，直至启动器处于运转位置（此时启动器手柄被自动锁住）。（4）断开QS开关，则电动机停转。观察此时启动器失电后自动复位的过程。（5）启动器复位后，再次合上QS，重复一次启动操作。2、利用可变电阻器进行电枢串电阻启动及调速实验（1）按图接好线路，并确认无误。（2）电阻器回路串电阻启动1）将QS置于断开位置，电枢电阻Rpa置于最大位置，励磁电阻RL置于最小位置；2）合上QS，则电动机进行电枢串电阻启动，观察启动效果。（3）改变励磁电流调速和改变Rpa调速1）电机启动完毕后，立即将Rpa调至零，并测量此时的电机转速n及励磁电流IL,记录于下表中，随后逐渐增大R L,使IL,n,直至转速升至n=1.2nN为止。此过程中记录n、IL数据4、5组于下表中，随后将RL调回到零。n（r/min）IL（A）n（r/min）Rpa（）2）在RL=0时，逐步增大Rpa，使转速n下降，直至Rpa为最大为止。此过程中记录n、Rpa数据5、6组于上表中（Rpa值应断电后进行测量，或根据设备情况进行估算）。(4)断开QS，切断电源停机；拆除实验线路，并清理现场。四、实验结果记录及处理（1）填写实验数据。（2）在坐标纸上画出n=f（IL）和n=f（Rpa）曲线。五、注意事项（1）应用启动器启动直流电机时，启动器手柄连续转动直至被锁住，手柄不可停留于中间任何位置。转动时不要太快，也不能太慢。（2）电动机失电停转后，启动器手柄要稍有延时才能复位。若要重新启动电动机，一定要等启动器复位后才能进行；否则，电动机相当于直接启动，将产生很大的启动电流。（3）利用可变电阻器启动直流电机前，一定要注意电阻位置（电枢电阻Rpa应置于最大位，励磁电阻RL置于最小位）。并要检查励磁回路，不允许开路。（4）按实验线路正确接线，完成后由老师检查无误后方可开始下一步实验。(5)实验过程中，如遇异常情况，应立即断开电源开关。实验六 直流电动机的反转与制动一、实验目的（1）学习并掌握实现直流电动机反转的方法；（2）掌握直流电动机实现能耗制动的方法；（3）比较自然停车和能耗制动停车的快慢。二、实验内容说明1、实现直流电动机的反转有两种方法（1）将电枢绕组反接；（2）将励磁绕组反接。但要注意：电枢绕组和励磁绕组不能同时反接。2、直流电动机能耗制动电枢绕组脱离电源后，立即转换到制动电阻上形成回路，转子的惯性使转子产生感生电流（与原电流方向相反），并产生制动的电磁力矩，使电动机快速停下来。3、自然停车电动机停车后不施加制动措施，利用电机本身的摩擦停下来，所以停车时间相对要长。三、实验路线及操作1、直流电动机的反转（1）按图接好实验线路，并确认无误。（2）将励磁调节电阻RL放在最小位置，电枢调节电阻Rpa调至最大位置，开关QS2合至1位。然后合上QS1，启动直流电动机，并观察电动机的转动方向。在下表中记下转向后，拉下开关QS1使QS1使电动机停转。（3）将电动机电枢绕组两端