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电机试验报告 20082012 1 实验一实验一 单相变压器单相变压器 一 实验目的一 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 cos 2 1 的条件下 测取 U2 f I2 2 阻感性负载 保持 U1 U1N cos 2 0 8 的条件下 测取 U2 f I2 五 实验说明五 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 电机试验报告 20082012 2 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 实验六 实验线路及操作步骤线路及操作步骤 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 cos 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 A C B 三 A V W V A X a x 相 调 压 器 图 1 1 单相变压器空载实验接线图 表 1 1 序 号 实 验 数 据 计算数据 U0 V I0 A P0 W UAX V cos 0 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 C B 三 A V W A X a x 相 调 压 器 图 1 2 单相变压器短路实验接线图 电机试验报告 20082012 3 电压表选择 15V 档 电流表选择 5A 档 功率仍选择 150V 5A cos 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 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 序 号 实 验 数 据 计算数据 UK V IK A PK W cos K 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 A C B A V A X a x V1 1 1 1 AW 2 2 S1 灯 相 调 压 器 箱 负 载 S2 X RL L L L 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 cos 2 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 电机试验报告 20082012 4 七 实验报告七 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 cos 0 f U0 其中 cos 0 P0 U0I0 2 计算激磁参数 空载特性曲线 U0 f I0 0 50 100 150 200 250 1234567 电流I A 电压U V 空载特性曲线 P0 f U0 0 100 200 300 0510152025 电压U V P W 空载特性曲线 cos 0 f U0 0 0 05 0 1 0 15 0 2 050100150200250 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 2 0 0 I P m 1 41 0 0 I U Zm 65 67 22 mmm ZX 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 cos 0 f IK 短路特性曲线 UK f IK 电机试验报告 20082012 5 0 2 4 6 8 10 12 14 00 511 522 533 5 I U 短路特性曲线 PK IK 0 10 20 30 40 00 511 522 533 5 I P 短路特性曲线 cos 0 f IK 0 9 0 91 0 92 0 93 0 94 0 95 0 96 00 511 522 533 5 I 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 下的短路参数 K K K I U Z 4 27 2 K K K I P 4 07 22 KKK ZX 1 29 然后 折算到试低压方 2 K Z Z K K 1 43 2 K K K 1 36 2 K X X K K 0 43 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 电机试验报告 20082012 6 到基准工作温度 75 时的阻值 5 234 755 234 75KcK 1 62 22 7575KCKcK XZ 1 68 式中 234 5 为铜导线的常数 若用铝导线常数应改为 228 阻抗电压 100 75 N CKN K U ZI U 0 39 100 75 N CKN Kr U rI U 0 38 100 N KN KX U XI U 0 10 IK IN时的短路损耗为 PKN I 2 N K75 4 用空载和短路实验测算的参数 画出被试变压器折算到高压方的 型等效电路 5 变压器的电压变化率 u 1 绘出 cos 2 1 和 cos 2 0 8 两条外特性曲线 U2 f I2 由特性曲线 计算出 I2 I2N时的电压变化率 u 100 20 220 U UU u cos 2 1 特性曲线 U2 f I2 212 214 216 218 220 222 0123456 100 20 220 U UU u 1 59 电机试验报告 20082012 7 实验二实验二 三相变压器实验三相变压器实验 一 实验目的一 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 三相芯式变压器的三相空载电流是否对称 3 如何测定三相变压器的铁耗和铜耗 三 实验设备及仪表三 实验设备及仪表 1 三相变压器 3kw 1 台 2 三相调压变压器 15KVA 1 台 3 交流电压表 2 块 4 交流电流表 3 块 5 低功率因数功率表 2 块 6 高功率因数功率表 2 块 7 三相可调电阻器或灯箱 1 台 8 三相可调电抗器 1 台 9 功率因数表 1 块 或电机及电气技术实验装置 1 台 四 实验内容四 实验内容 1 测定变比 2 空载实验 测取空载特性 U0 f I0 P0 f U0 3 短路实验 测取短路特性 UK f IK PK f UK 4 纯电阻负载实验 保持 U1 U1N cos 2 1 的条件下 测取 U2 f I2 五 实验说明五 实验说明 1 中小型电力变压器的空载电流以约为 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 以减小测量误差 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 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 空载实验读取数据时 要注意读取额定电压 UN时的相关数据 短路实 验要注意读取额定电流 IN时的相关数据 5 变压器一次和二次绕组接法不同时 参数计算应则注意对应的电压和电 流 6 感性负载实验时 功率因数测量使用一相测量的简单方法 六 实验线路及操作步骤六 实验线路及操作步骤 1 测定变比 被试变压器选用三相三线圈芯式变压器 额定容量 PN 3kw U1N U2N 380 220V I1N I2N 4 5 7 8A Y Y 接法 电机试验报告 20082012 8 图 2 1 三相变压器变比实验接线圈 实验线路如图 2 1 所示 实验时只用高 低压两组线圈 接通交流电源的操 作步骤和单相变压器实验相同 电源接通后 调节外施电压 U1 0 5UN 通过电 压表测取高 低压线圈的线电压 UAB UBC UCA Uab Ubc Ucn 记录于表 2 1 表 2 1 U V KA U V KB U V KC K KA KB KC UAB Uab UBC Ubc UCA Uca 3 190 110 1 737 190 110 1 737 190 110 1 727 1 727 2 空载实验 图 2 2 三相变压器空载实验接线图 实验线路如图 2 2 所示 变压器低压线圈接电源 高压线圈开路 接通电源 前 先将三相调压器调到输出电压为零的位置 选好所有电表量程 电压表 300V 挡位 电流表 150mA 档位 功率表 W U 300V 电流 I 2 5A cos 0 2 挡 位 这样每小格为 1W 电源接通后 调节调压旋钮 使变压器的空载电压 U0 1 2U2N 并注意三相电压要基本对称 然后逐渐降低电源电压 在 1 2U2N 0 2U2N 260V 60V 范围内 测取变压器三相线电压 电流和功率 注意功率 表正负 总有功功率为功率表的代数和 共取 6 7 组数据 记录于表 2 2 中 其中 U0 U2N的点必测 实验完后 断开电源 表 2 2 序 号 实 验 数 据 计 算 数 据 U V I A P W U0 V I0 A P0 W cos 0 Ubc Ibo P01 P02 1 260 0 18 45 18 260 0 18 27 0 333 B 三 相 调 压 器 C A X Y Z x z y a c b A B C U1VU2V A C B 三 A V W 相 调 压 器 X Y Z x z y a c b A B C VV W A A 电机试验报告 20082012 9 2 220 0 10 21 2 220 0 10 19 0 498 3 160 0 05 9 0 160 0 05 9 0 650 4 110 0 025 4 0 110 0 025 4 0 840 5 60 0 01 1 0 60 0 01 1 0 962 3 短路实验 实验线路如图 2 3 所示 变压器高压线圈接电源 低压线圈直接短路 接通 电源前 应将三相调压器调到输出电压为零的位置 选好所有电表量程 电压表 60V 挡位 电流表 5A 档位 功率表 W U 150V 电流 I 5A cos 0 2 挡位 这样每小格为 1W 接通电源后 逐渐增大电源电压 使变压器的短路电流 IK 1 1I1N 5A 并注意三相电源电压基本对称 然后逐渐降低电源电压 在1 1I1N 0 2I1N的范围内 测取变压器的三相输入电压 电流及功率 共取 4 5 组数据 记录于表 2 3 中 其中 IK I1N 4 5A 点必测 实验时 记下周围环境温度 作为线圈的实际温度 注 升高电压时 同时观测电流表变化 使电流表最大 值不超过 1 1I1N 5A 短路实验要快 否则线圈发热 会引起电阻变化 图 2 3 三相变压器短路实验接线图 表 2 3 22 序 号 实 验 数 据 计 算 数 据 U V I A P W UK V IK A PK W cos K UBC IB PK1 PK2 1 19 8 5 111 51 19 8 5 60 0 350 2 18 6 4 5 97 40 18 6 4 5 57 0 393 3 12 7 3 46 5 19 5 12 7 3 27 0 409 4 8 2 2 19 5 7 5 8 2 2 12 0 422 5 4 6 1 6 1 5 4 6 1 4 5 0 565 4 纯电阻负载实验 实验线路如图 2 4 所示 变压器低压线圈接电源 高压线圈经开关 S1接负 载电阻 RL RL选用灯箱 负载灯箱开关全关 合上开关 S1 接通电源 调节三 相调压旋钮 使加入变压器低压边的电压 U1 U2N 220V 并且三相电源基本对 称 在保持 U1 U2N的条件下 逐次增加负载电流 对称开灯泡 从空载到额定 负载范围内 测取变压器三相输出线电压和相电流 共取 5 组数据 记录于表 2 4 中 其中 I2 0 和 I2 I1N 4 5A 两点必测 A C B 三 A V W 相 调 压 器 X Y Z x z y a c b A B C VV W A A 电机试验报告 20082012 10 V U2 A A B C V X Y Z ax B C b c y z 三 相 调 压 器 U1 灯 箱 负 载 A 图 2 4 三相变压器负载实验接线图 表 2 4 U1 U1N 220V cos 2 1 序号 U V I V UAB UBC UCA U2 IA IB IC I2 1 38 0 0 2 37 6 0 8 3 37 2 1 6 4 36 3 2 5 5 36 0 3 3 6 35 8 4 1 7 35 6 4 5 8 35 4 5 4 注意 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及 量程选择 七 实验报告七 实验报告 1 计算变压器的变化 根据实验数据 计算出各项的变化 然后取其平均值作为变压器的变比 ab AB A U U K bc BC B U U K ca CA C U U K 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 U0 f I0 P f U0 cos 0 f U0 3 0 cabcab UUU U 3 0 cabcab III I P0 P01 P02 00 0 3 cos IU P 电机试验报告 20082012 11 U0 f I0 0 50 100 150 200 250 300 00 050 10 150 2I U P f U0 0 5 10 15 20 25 30 050100150200250300U P cos 0 f U0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 050100150200250300U 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 2 0 0 3I P m 633 33 电机试验报告 20082012 12 0 0 3I U Zm 1270 17 22 mmm ZX 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 cos K f IK 3 CABCAB K UUU U 3 CBA K III I KK K K IU P 3 cos UK f IK 0 5 10 15 20 25 0123456Ik Uk PK f IK 0 10 20 30 40 50 60 70 0123456Ik Pk cos K f IK 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0123456Ik 2 计算短路参数 电机试验报告 20082012 13 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 时的短路参数 22 NI PK K 2 3 0 074 N K K I U Z 3 2 386 22 KKK ZX 2 385 折算到试低压方 2 K K K 0 0248 2 K Z Z K K 0 8000 2 K X X K K 0 7997 换算到基准工作温度的短路参数为 K75 和 ZK75 计算出阻抗电压 100 3 75 N CKN K U ZI U 0 3353 100 3 75 N CKN K U rI U 0 0125 100 3 N KN KX U XI U 0 3351 IK IN时的短路损耗 PKN 3I 2 N K75 1 8179 4 用空载和短路实验测算的参数 画出被试变压器的 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 cos 2 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 100 20 220 U UU u 0 06316 350 355 360 365 370 375 380 385 012345 I U 2 根据实验求出的参数 算出 I2 IN cos 2 1 时的电压变化率 u 电机试验报告 20082012 14 u UK1cos 2 UKXsin 2 24V 八八 思考题 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 实验三实验三 三相变压器的联接组实验三相变压器的联接组实验 一 实验目的一 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 电机试验报告 20082012 15 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 A B C X Y Z a x B C b c y z 三 相 调 压 器 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 电机试验报告 20082012 16 A A B C X Y Z a x B C b c y z 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 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 1 2 LLabBC KKUU 式中 ab AB L U U K 为线电压之比 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 B 三 相 调 压 器 C A Xx Y zZ y a b c B C A A B C z x y a b c EAB Eab 电机试验报告 20082012 17 图 3 4 Y Y 6 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 UAB V Uab V UBb V UCc V UBc V KL UBb V UCc V UBc 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 1 2 LLabBC KKUU 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 图 3 5 Y 11 表 3 3 实验数据 计算数据 UAB V Uab V UBb V UCc V UBc V KL UBb V UCc V UBc V 190 64 139 140 139 5 2 9688 138 3298 138 3298 138 3298 B 三 相 调 压 器 C A X x Y z Z y a b c B C A A B C z x y a E b c ab EAB B 三 相 调 压 器 C A X x Y z Z y a b c B C A A B C zx y a E b c ab EAB 电机试验报告 20082012 18 根据 Y 11 联接组的电动势相量可得 13 2 LLabBcCcBb KKUUUU 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 3 6 Y 5 表 3 4 实验数据 计算数据 UAB V Uab V UBb V UCc V UBc V KL UBb V UCc V UBc V 190 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 13 2 LLabBcCcBb KKUUUU 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 B 三 相 调 压 器 C A X x Y z Z y a b c B C A B C zx y b c EAB A a Eab 电机试验报告 20082012 19 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 3和其基波 1都通过铁心闭合 因此 在各相绕 组中 除了主磁通基 1产生的基波电动势e1外 还有 3 次谐波磁通 3产生的 3 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 ee e 31 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 实验四实验四 直流发电机直流发电机 一 实验目的一 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 电机试验报告 20082012 20 五 实验说明五 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 M A A V V A Rf2 Rf1 R1 G RL Q 3 Q 2 Q 1 他励 并励 RC AM1 AM2 AG1AG2 A UD I If1 If2 IF UF 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 电机试验报告 20082012 21 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 序 号 1 2 3 4 5 6 7 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 序 号 1 2 3 4 5 6 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 电机试验报告 20082012 22 序 号 1 2 3 4 5 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 序 号 1 2 3 4 5 IF A 0 1 33 2 2 2 88 3 25 UF V 230 180 170 140 110 七 实验报告与要求七 实验报告与要求 他励发电机空载实验数据 n 1450r min 序 号 1 2 3 4 5 6 7 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 他励发电机调整特性实验数据 n 1450r min U 230v 序 号 1 2 3 4 5 If2 A 0 295 0 305 0 3325 0 365 0 3875 IF A 1 35 2 05 3 08 4 05 4 5 电机试验报告 20082012 23 他励发电机外特性实验数据 n 1450r min If2为定值 序 号 1 2 3 4 5 6 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 序 号 1 2 3 4 5 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 实验五实验五 直流电动机直流电动机 一 实验目的一 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 电机试验报告 20082012 24 二 实验内容二 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 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 实验四 实验预习预习 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 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 电机试验报告 20082012 25 M A A V V A Rf2 Rf1 R1 G RL Q 3 Q 2 Q 1 他励 并励 RC AM1 AM2 AG1AG2 A UD I If1 If2 IF UF 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