电机学实验教学课件

1、 电机学实验 目录 实验一 单相变压器 实验前言 实验二 三相变压器 实验三 三相变压器的联接组 实验四 三相变压器的不对称短路 实验五 单相变压器的并联运行 实验六 三相变压器的并联运行 实验七 三相鼠笼异步电动机工作特性 实验八 三相异步电动机的综合实验 实验九 三相同步发电机的运行特性 实验十 三相同步发电机的并联运行 实验十一 三相同步电机参数的测定 实验十二 直流发电机实验 实验十三 直流电动机实验 实验前言 电机实验室简介：电机实验室简介： 电机实验室是根据电机学等课程设置，由于 本课程横跨“电力系统”、“电机”，“热能集 控”与“智能建筑”多个领域，是电力系统及自 动化专业的基础

2、课程之一，广泛应用在工农业生 产、国防、交通等各个领域，有着广阔的应用前 景。因此通过本课程的实践环节，可使学生对单 相变压器、三相变压器、异步电动机、同步发电 机、同步电动机、直流电动机与直流发电机等内 容的学习有更进一步的深入了解，使学生具有初 步分析、调试、维护电机装置等方面的能力。 实验一 单相变压器 一实验目的 二实验项目 1.空载实验 测取空载特性UO=f(IO)，PO=f(UO)。 保持U1=U1N, =1的条件下，测取U2=f(I2)。 保持U1=U1N， =0.8的条件下，测取U2=f(I2)。 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

3、特性. 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 (2)阻感性负载 2cos 2cos 三实验方法 1空载实验 实验线路如图。实验时，变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。 c然后，逐次降低电源电压，在(1.20.5)UN的范围内；测取变压 器的U0、I0、P0，共取67组数据，记录于表1中。其中U=UN的点 必须测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变比， 在UN以下测取原方电压的同时测取副方电压，填入表1中。 a在交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转 到底。并合理选择各仪表量程。 b合上交流电源，顺时针调节调压器旋钮，

4、使变压器空载电压 U0=1.2UN d测量数据以后，断开电源，为下次实验作好准备。 表1 序号 实 验 数 据 1 2 0U 0I 0P 计算数据 21 , 11UUU2cos 2短路实验 实验线路如图。 实验时，变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 a断开交流电源开关，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底， 使输出电压为零。 b合上交流电源开关，逐渐增加输入电压，直到短路电流等 于1.1IN为止。在（0.51.1）IN范围内测取变压器的UK、IK、PK， 共取4-5组数据记录于表2中，其中IK=IN的点必测。并记录实 验时周围环境温度（）。 1 表2 序 号 室温 = C 实 验 数 据计算

5、数据 KUKI KP KCOS 3负载实验 实验线路如图。 变压器低压线圈接电源，高压线圈经过开关S1和S2，接到负载电 阻RL和电抗XL上。 （1）纯电阻负载 a未上主电源前，调压器调节旋钮逆时针调到底，S1、S2断开， 负载电阻值调到最大。 b合上交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1=UN。 c在保持U1=UN的条件下，合上开关S1，逐渐增加负载电流，即 减小负载电阻RL的值，从空载到额定负载范围内，测取变压器的 输出电压U2和电流I2。 d测取数据时，I2=0和I2=I2N必测，共取数据67组，记录于表3 中。 7 6 5 4 3 2 1 表31 2COS NUU1 序 号

6、2U 2I （2）阻感性负载（ ） a用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载，S1、S2打开，电阻 及电抗器调至最大。 b合上交流电源，调节电源输出使U1=U1N。 8 . 02COS 7 6 5 4 3 2 1 表48.02COS NUU11 序 号 2U 2I c合上S1、S2，在保持U1=U1N及 条件下，逐渐增加负 载，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U2和I2，共测取数 据6-7组记录于表4中，其中I2=0和I2=I2N两点必测。 8 . 02COS 四实验报告 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。 1.计算变比 2.

7、绘出空载特性曲线和计算激磁参数。 3.绘出短路特性曲线和计算短路参数 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“”型等效电路。 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，测定三相变压器的运行特性。 二.实验内容 2.空载实验：测取空载特性U0=f(I0) ,P0=f(U0),cos0=f(U0)。 1. 测定变比。 3. 短路实验：测取短路特性Uk=f(Ik) ,Pk=f(Ik),cosk=f(Ik) 。 4. 纯电阻负载实验：保持U1=U1N, cos2=1 的条件下,测取 U2=f(I2)。 三.实验

8、要求 1. 根据实验题目、三相变压器铭牌选择、本实验所需设备(包 括名称、规格)和仪表(含类型和量程) 2. 根据实验目的及内容,参照单相变压器确定本实验方案、步 骤,并设计实验接线图。要求用两表法。 3.列出实验数据表格。 4.标明本实验注意事项。 5.写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进 行分析。 实验三 三相变压器的联接组 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。 二.实验项目 1.测定极性 （1）相间极性 （2）原副方极性 2.连接并判定以下联接组 (1)YY-12 (2)YY-6 (3)Y-11 (4)Y-5 三

9、实验方法 1.测定极性 （1）测定相间极性 a按照图接线，将1U1、1U2和电源U、V相连,1V2、1W2两端点 用导线相联。 b合上交流电源开关，顺时针调节调压器旋钮，在U、V间 施加约50UN的电压。 c测出电压U1V1,1V2，U1W1 ,1W2，U1V1.1W1,若U1V1,1W1 =U1V11V2- U1W1 1W2，则首末端标记正确；若U1V11W1 =U1V11V2 +U1W11W2， 则标记不对。须将V、W两相任一相绕组的首末端标记对调。 d. 同样方法，测U1U1 1U2、U1W11W2，U1U1.1W1,标记出U、W (2)测定原、副方极性 a暂时标出三相低压绕组的标记3U

10、1、3V1、3W1、3U2、3V2、 3W2，然后按照图接线。原、副方中点用导线相连。 b高压三相绕组施加约50%的额定电压，测出电压U1U1 1U2、 U1V1 1V2、U1W11W2、U3U13U2、U3V13V2、U3W13W2、U1U13U1、 U1V1 3V1、U1W13W1，若U1U13U1=U1U11U2-U3U13U2，则U相高、低压 绕组同柱，并且首端1U1与3U1点为同极性；U1U1 3U1=U1U11U2 +U3U1 3U2，则1U1与3U1端点为异极性。 c用同样的方法判别出1V1、1W1两相原、副方的极性。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。 2

11、.检验联接组 (1)YY-12 按照图接线。1U1、3U1两端点用导线联接，在高压方施加三相 对称的额定电压，测出U1U1 1V1、U3U13V1、U1V13V1、U1W13W1 U1V1 3W1 U1W13V1，将数字记录于表1中。 表1 11 , 11VUU 13, 13VUU13,11VVU 13, 11WWU13, 11WVU 13, 11VWU (2)YY-6 按图接线。测出电压U1U1 1V1、U3U23V2、U1V13V2、U1W13W2 U1V1 3W2 U1W13V2，将数据记录于表2中。 (3)Y-11 按图接线。1U1、3U1两端点用导线相连，高压方施加对称额定 电压，测

12、取U1U1 1V1、U3U13V1、U1V13V1、U1W13W1 U1V13W1 U1W13V1， 将数据记录于表3中 表2 11 , 11VUU23,23VUU23 , 11VVU23, 11WWU 23,11WVU 23, 11VWU 表3 11 , 11VUU 13, 13VUU 13,11VVU13, 11WWU 13, 11WVU13, 11VWU (4)Y-5 按图接线测出电压U1U1 1V1、U3U23V2、U1V13V2、U1W13W2、 U1V1 3W2、U1W13V2，将数据记录于表4中。 四实验报告 1.测出不同联接组时的相应电压的数值与电动势相量图进行比 较，判别绕组

13、连接是否正确 表4 11 , 11VUU23,23VUU23 , 11VVU23, 11WWU23,11WVU23, 11VWU 实验四 三相变压器的不对称短路 一.实验目的 1.研究三相变压器的不对称短路。 2.分析三相变压器不同接法和不同铁心结构在不对称情况下有 何区别。 二.实验内容实验内容 1. Y/Y0连接单相短路。分三相心式变压器和三相组式变压器两种 情况。 2. Y/Y连接两相短路。分三相心式变压器和三相组式变压器两种 情况。 2.根据实验目的及内容,确定本实验方案、步骤,并设计实验接 线图。 3.列出实验数据表格。 4.标明本实验注意事项。 5.写出实验报告，着重讨论采用本方案

14、的原因，并对实验结果进 行分析。 三.实验要求实验要求 1. 根据实验题目、三相变压器铭牌选择本实验所需设备(包括 名称、规格)和仪表(含类型和量程)。 实验五 单相变压器的并联运行 一实验目的 1学习变压器投入并联运行的方法。 2研究阻抗电压对负载分配的影响。 二实验项目 1将两台单相变压器投入并联运行。 2阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分配 情况。 3阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行，研究其负载分 配情况。 三实验线路和操作步骤 实验线路如图所示。 图中单相变压器的高压绕组并联接电源，低压绕组接负载电阻 RL。为了人为地改变变压器的阻抗电压，在其副方串入电阻R。 1

15、.两台单相变压器空载投入并联运行步骤 (1)检查变压器的变比和极性。 a接通电源前，将开关S1、S3打开，合上开关S2。 b接通电源后，调节变压器输入电压至额定值，测出两台变压器 副方电压U2U1。2V2和U2V1。2V2，若U2U1。2V2=U2V1。2V2，则两台变压器的 变比相等，即KI=KII。 c测出两台变压器副方的2U1与2V1端点之间的电压U2U1 2V1，若 U2U1 2V1U2U1。2U2-U2V1。2V2，则首端1U1与1V1为同极性端，反之为 异极性端。 (2)投入并联：检查两台变压器的变比相等和极性相同后，合上开 关S1，即投入并联。若KI与K不是严格相等，将会产生环流

16、。 2.阻抗电压相等的两台单相变压器并联运行 a投入并联后，合上负载开关S3。 b在保持原方额定电压不变的情况下，逐次增加负载电流，直 至其中一台变压器的输出电流达到额定电流为止，测取I、I1、 I2，共取56组数据记录于表1中。 4 3 2 1 表1 序号 1I 2II 3.阻抗电压不相等的两台单相变压器并联运行 变压器的副方串入电阻R，重复前面实验测出I、I1、I2，共 取56组数据，记录于表2中。 4 3 2 1 表2 序号 1I 2II 四实验报告 1.根据实验(2)的数据，画出负载分配曲线I1=f(I)及I2=f(I)。 2.根据实验(3)的数据，画出负载分配曲线I1=f(I)及I2

17、=f(I)。 3.分析实验中阻抗电压对负载分配的影响。 实验六 三相变压器的并联运行 一.实验目的实验目的 1.握变压器的并联条件、方法(包括如何检验并联条件)及实际操作。 2.研究多台变压器并联运行时，短路电压对负荷分配的影响。 二. 实验内容实验内容 1.测定并联运行单相变压器的短路电压及变比。 2.将两台单相变压器接成并联，检验并联条件，进行并联操作。 3.容量相同，UkI=UkII ,KI=KII时的并联实验 。 4.容量相同，UkIUkII ,KI=KII时的并联实验。 2.根据实验目的及内容,确定本实验方案、步骤,并设计实验 接线图。 3.列出实验数据表格。 4.标明本实验注意事项

18、。 5.写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进 行分析。 1. 根据实验题目、变压器铭牌选择本实验所需设备(包括名称、 规格)和仪表(含类型和量程) 三. 实验要求实验要求 实验七 三相鼠笼异步电动机的工作特性 一实验目的 1掌握三相鼠笼异步电机的空载、短路和负载试验的方法。 2用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。 3测定三相鼠笼异步电动机的参数。 二实验项目 1测量定子绕组的冷态电阻。 2判定定子绕组的首末端。 3空载试验。 4短路试验。 5负载试验。 三实验方法及步骤 1测量定子绕组的冷态直流电阻。 （1）伏安法 测量时，通过的测量电流约为电机额定电流的10%。实

19、验开始前， 合上开关S1，断开开关S2，调节电阻R至最大。 调节直流电源及电阻R，使试验电机电流不超过电机额定电流的 10%，以防止因试验电流过大而引起绕组的温度上升，读取电 流值，再接通开关S2读取电压值。读完后，先打开开关S2，再 打开开关S1。 调节R测取三次电流，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻 值。 测量线路如图。 2判定定子绕组的首末端 先用万用表测出各相绕组的两个线端，将其中的任意两相绕组串联， 如图所示。 将调压器调压旋钮退至零位，接通交流电源，调节交流电源，在绕 组端施以单相低电压U=80100V，注意电流不应超过额定值，测出 第三相绕组的电压，如测得的电压有一定读数，表示

20、两相绕组的末 端与首端相联，如图（a）所示；反之，如测得电压近似为零，则 二相绕组的末端与末端（或首端与首端）相连，如图（b）所示。 用同样方法测出第三相绕组的首末端。 (a) (b) 3空载试验 测量电路如图所示。电机绕组为接法。 a起动电机前，把交流电压零，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。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。在此范围内读取空载电压、空载电流、空载功 率的值。 d在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测

21、几点，共取数据 7-9组记录于表1中。 4 3 2 1 表1 序号 0U 0I 0PCOS 4短路实验 测量线路如图。 a使电动机转子处于堵转状态。将三相调压器调至零位。 b合上交流电源，调节调压器逐渐升压至短路电流到1.1倍 额定电流，再逐渐降压至0.3倍额定电流为止。 c在此范围内读取短路电压、短路电流、短路功率的值，共取 4-5组数据，填入表2中。做完实验后，注意取出测功机堵转孔中 的起子。 4 3 2 1 表2 序号 KU KIKP COS 5负载实验 a合上交流电源，调节调压器逐渐升压至额定电压，并在试验 中保持额定电压不变。 b调节转矩使之加载，使异步电动机的定子电流逐渐上升，直

22、至电流上升到1.2倍额定电流。 c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、转矩等数据，共读取5-6组数据，记录于表 3中。 4 3 2 1 表3 序 号I P2T n 2P 四实验报告 1.计算基准工作温度时的相电阻。 2.作空载特性曲线。 3.作短路特性曲线。 4.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。 (2)由空载试验数据求激磁回路参数。 5.作工作特性曲线P1、I1、n、S、cos1=f(P2)。 6.由损耗分析法求额定负载时的效率。 实验八 三相异步电动机的综合实验 一.实验目的实验目的 1.熟悉三相异步电

23、动机几种常见起动方法。 2.了解电机调速及改变转向的方法 。 3.了解三相异步电动机的某些非正常运行现象,探讨产生这些 现象的原因。 4.掌握力矩与电压平方成正比的关系。 二.实验内容实验内容 1.测定三相异步电动机定子绕组的首末端。 2.三相异步电动机的起动。 3.三相异步电动机的调速和逆转。 4.三相异步电动机的非正常运行 。 5.验证力矩与电压平方成正比的关系。 三.实验要求实验要求 1.根据实验题目、三相异步电动机铭牌选择本实验所需设备(包括 名称、规格)和仪表(含类型和量程) 2.根据实验目的及内容,确定本实验方案、步骤,并设计实验接线图。 3.列出实验数据表格。 4.标明本实验注意

24、事项。 5.写出实验报告，着重讨论采用本方案的原因，并对实验结果进 行分析。 实验九 三相同步发电机的运行特性 一实验目的 1.用实验方法测量同步发电机在对称负载下的运行特性。 2.由实验数据计算同步发电机在对称负载下运行时的稳态参数。 二实验项目 1测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 2空载试验：在n=nN、I=0的条件下，测取空载特性曲线 U0=f（If）。 3三相短路实验：在n=nN、U=0的条件下，测取三相短路特 性曲线IK=f（If）。 4纯电感负载特性：在n=nN、I=IN、cos0的条件下，测取纯 电感负载特性曲线。 5外特性：在n=nN、If=常数、cos=1和cos=0.8（滞后

25、）的条 件下，测取外特性曲线U=f（I）。 6调节特性：在n=nN、U=UN、cos=1的条件下，测取调节特 性曲线If=f（I）。 三实验方法及步骤 1测定电枢绕组实际冷态直流电阻。 被试电机采用三相凸极式同步电机。 测量与计算方法参见实验。记录室温，测量数据记录于表1中。 表1 室温 C I U R 绕组1 绕组2绕组3 2空载试验 按图接线，同步发电机的定子绕组为Y形接法。 （1）未上电源前，同步电机励磁电源调节旋钮逆时针到最小,直 流电机磁场调节电阻Rf调至最小，电枢调节电阻Rst调至最大。 （2）合上直流电机励磁电源和电枢电源，启动直流电机。调节 Rst至最小，并调节可调直流稳压电源

26、（电枢电压）和磁场调节 电阻Rf，使直流电机转速达到同步发电机的额定转速并保持恒定。 （3）合上同步电机励磁电源开关，调节同步电机励磁电流If，使 If单方向递增至发电机输出电压U01.2UN为止。在这范围内，读 取同步发电机励磁电流If和相应的空载电压Uo，测取7-8组数据填 入表2中。 （4）减小同步电机励磁电流，使If单方向减至零值为止。读取励 磁电流If和相应的空载电压U0。填入表3中。 实验注意事项： （1）转速保持n=nN恒定。 （2）在额定电压附近读数相应多些。 8 7 6 5 4 3 2 1 表2 序号 0U fI Nnn0I 8 7 6 5 4 3 2 1 表3 序号 0U

27、fI Nnn0I 3三相短路试验 （1）同步电机励磁电源调到最小，按空载试验方法调节电机转 速为额定转速，并保持恒定。 （2）用短接线把发电机输出三端点短接，合上同步电机励磁电源 开关，调节同步电机的励磁电流If，使其定子电流IK=1.1IN，读取 同步电机的励磁电流If和相应的定子电流值IK。 （3）减小发电机的励磁电流If使定子电流减小，直至励磁电流为 零，读取励磁电流If和相应的定子电流IK，共取数据7-8组并记录 于表4中。 8 7 6 5 4 3 2 1 表4 序 号 KI fI 0U Nnn 4纯电感负载特性 （1）未上电源前，把同步电机励磁电源调到最小，调节可变电抗 器使其阻抗达

28、到最大，同时折除同步电机定子端的短接线。 （2）按空载试验方法起动直流电动机，调节同步发电机的转速达 额定转速，并保持恒定。使电机带纯电感负载运行。 （3）调节直流电动机的磁场调节电阻Rf和可变电抗器使同步发电 机端电压接近1.1倍额定电压且电流为额定电流，读取端电压值和 励磁电流值。 （4）调节励磁电流使电机端电压减小且调节可变电抗器使定子电 流值保持恒定为额定电流。读取端电压和相应的励磁电流。测取 7-8组数据并记录于表5中。 8 7 6 5 4 3 2 1 表5 序 号 0U fI NnnNII 5测同步发电机在纯电阻负载时的外特性 （1）把三相可变电阻器RL调至最大，按空载试验的方法起

29、动直 流电动机，并调节其转速达同步发电机额定转速，且转速保持 恒定。 （2）发电机带三相纯电阻负载运行。 （3）合上同步电机励磁电源开关，调节同步发电机励磁电流If和 负载电阻RL使同步发电机的端电压达额定值，且负载电流亦达额 定值。 （4）保持这时的同步发电机励磁电流If恒定不变，调节负载电阻 RL，测同步发电机端电压和相应的平衡负载电流，直至负载电流 减小到零，测出整条外特性。记录6-8组数据于表6中。 8 7 6 5 4 3 2 1 表6 序号 U I NnnfI1COS 6测同步发电机在负载功率因数为0.8时的 外特性 （1）分别把三相可变电阻RL和三相可变电抗XL调至最大，并把 同步

30、电机励磁电源调到最小。 （2）按空载方法起动直流电动机，并调节电机转速使其达同步 电机额定转速n=nN，且保持转速额定。 （3）合上同步电机励磁电源开关，分别调节同步电机励磁电流 If，负载电阻RL和可变电抗XL，使同步发电机的端电压达额定值 UN=220伏，负载电流达额定值且功率因数为0.8。 8 7 6 5 4 3 2 1 表7 序 号 Nnn fI 8 . 0cos U I （4）保持这时的同步发电机励磁电流If恒定不变，调节负载电阻 RL和可变电抗器XL使负载电流改变而功率因数保持不变为0.8， 测同步发电机端电压和相应的平衡负载电流，测出整条外特性。 记录6-7组数据于表7中。 7测

31、同步发电机在纯电阻负载时的调整特性 （1）同步发电机接入三相负载电阻RL ，断开感性负载XL ，并调 节RL至最大，按前述方法起动直流电动机，并调节电机转速到额 定转速，且保持恒定。 （2）合上同步电机励磁电源开关，调节同步电机励磁电流If，使 发电机端电压达额定值，且保持恒定。 （3）调节负载电阻RL以改变负载电流，同时保持电机端电压不变。 读取相应的励磁电流If和负载电流I，测出整条调整特性。测出67 组数据记录于8中。 表8 序 号 I fI VUUN220 Nnn 5. 利用空载特性和纯电感负载特性确定同步电机的直轴同 步电抗Xd（饱和值）。 6.求短路比。 7.由外特性试验数据求取电

32、压调整率U。 四实验报告 1.根据实验数据绘出同步发电机的空载特性 ，短路特性 ，纯电感 负载特性 ，外特性 ，调整特性。 2.由空载特性和短路特性求取电机定子漏抗X和特性三角形。 3.由零功率因数特性和空载特性确定电机定子保梯电抗。 4.利用空载特性和短路特性确定同步电机的直轴同步电抗Xd（不 饱和值）。 实验十 三相同步发电机的并联运行 一实验目的 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。 二实验项目 1.用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 2.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。 3.三相同

33、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。 三实验方法及步骤 1用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。 实验接线如图。 （1）合上交流电源，调节调压器旋钮，使交流输出电压达 到同步发电机额定电压。 （2）起动直流电动机，并调节电机转速为额定转速。 （3）调节同步电机励磁电流If，使同步发电机发出额定电压。 （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先

34、停机，调换发电机 任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动电动机。 （5）当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁电流If使 同步发电机电压和电网电压相同。再细调直流电动机转速，使各 相灯光缓慢地轮流旋转发亮，此时接通整步表开关，观察整步表 中V表和Hz表的指示位置，S表指针逆时针缓慢旋转。 （6）待A相灯熄灭时合上并网开关，把同步发电机投入电网并联 运行。 （7）停机时应先断开整步表开关，断开并网开关，将Rst调至最大， 三相调压器逆时针旋到零位，并先断开电枢电源后断开直流电机励 磁电源。 2三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。 （1）按上述方法把同步发电机投入电网并联运行

35、。 （2）并网以后，调节直流电动机的励磁电阻Rf和同步电机的励磁电 流If，使同步发电机定子电流接近于零，这时相应的同步发电机励 磁电流If=Ifo。 （3）保持这一励磁电流If不变，调节直流电动机的励磁调节电阻Rf， 使其阻值增加，这时同步发电机输出功率P2增加。 （4）在同步电机定子电流接近于零到额定电流的范围内读取三 相电流、三相功率、功率因数，共取数据67组记录于表1中。 2 1 表1 序 号 测 量 值 输 出 电 流I输出功率 P AI CI BI 1P 2P 0ffIIA 表中：3/ )(CBAIIII 21PPP )3/(UIPCOS 3三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的

36、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。 a按上述方法把同步发电机投入电网并联运行。 b保持同步发电机的输出功率P20。 c先调节同步发电机励磁电流If，使If上升，发电机定子电流 随着If的增加上升到额定电流，并调节Rst保持P20。记录此点 同步发电机励磁电流If、定子电流Io。 d减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值，记录此 点数据。 e继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增加直至额 定电流。 f分别在这过励和欠励情况下，读取数据9-10组记录表2中。 3 2 1 表2 序 号 三 相 电 流I AIBI CII 励磁电流 fI 表中： min/15

37、00rn VU220WP0 3/ )(CBAIIII （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 按上诉方法保持同步发电机的输出功率P2等于0.5倍额定功率。 再做一遍。 3 2 1 序 号 三 相 电 流I AIBI CII 励磁电流 fI 表中：3/ )( CBA IIII 表3min/1500rn VU220NPP5 . 0 四实验报告 1.评述准确同步法优缺点。 2.试述并联运行条件不满足时并网将引起什么后果？ 3.画出P20和P20.5倍额定功率时同步发电机的V形曲线， 并加以说明。 实验十一 三相同步电机参数的测定 一实验目的 掌握三相同步发电机参数的测定

38、方法，并进行分析比较加深理 论学习。 二实验项目 1.用转差法测定同步发电机的同步电抗Xd、Xq。 2.用反同步旋转法测定同步发电机的逆序电抗X2及负序电阻r2。 3.用单相电源测同步发电机的零序电抗X0。 4.用静止法测超瞬变电抗Xd、Xq或瞬变电抗Xd、Xq。 三.实验方法 1.用转差法测定同步发电机的同步电抗Xd、Xq。 按图接线。 同步发电机定子绕组采用Y形接法。 （1）实验开始前，三相调压器旋钮逆时针到底；功率表电流线圈 短接，可调直流稳压电源和直流电机励磁电源、同步电机励磁电源 处在断开位置，开关S合向R端。 （2）Rst调至最大，Rf调至最小，先接通直流电机励磁电源，再接 通电枢

39、电源，启动直流电动机，观察电动机转向。 （3）断开直流电机电枢电源和励磁电源，使直流电机停机。调节三 相交流电源输出，给三相同步电机加一电压，使其作同步电动机起 动，观察同步电机转向。 （4）若此时同步电机转向与直流电机转向一致，则说明同步电机 定子旋转磁场与转子转向一致，若不一致，将三相电源任意两相换 接，使定子旋转磁场转向改变。 （5）调节调压器给同步发电机加5-15%的额定电压。 （6）调节直流电机转速，使之升速到接近同步电机额定转速，直 至同步发电机定子电流表指针缓慢摆动，在同一瞬间读取电流周期 性摆动的最小值与相应电压最大值，以及电流周期性摆动最大值和 相应电压最小值。测此两组数据记

40、录于表1中。 2 1 计算：Xq=Umin/（ Imax） Xd=Umax/（ Im） 表1 序号 axmI minU qXinmImaxUdX 33 2用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X2及负序电阻r2 （1）在上述实验的基础上，将同步发电机定子绕组任意两相对换， 以改换相序使同步发电机的定子旋转磁场和转子转向相反。 （2）开关S闭合在短接端，调压器旋钮调至零位，功率表处于正常 测量状态（拆掉电流线圈的短接线）。 （3）启动直流电机，并使电机转速升至额定转速；缓慢调节调压 器旋钮，使三相交流电源逐渐升压直至同步发电机定子电流达30- 40%额定电流。读取定子绕组电压、电流和功率记录于表

41、2中。 2 1 P PII PI 表中：P=PI+PII 计算：Z2=U/（ I） r2=P/(3I2) X2= 表2 序 号IU 2rdX 3 2 2 2 2rz 3用单相电源测同步发电机的零序电抗X。 （1）按图接线，将同步电机的三相定子绕组首尾依次串联，接 至单相交流电源端上。调压器调至零位，同步发电机励磁绕组短 接。 （2）起动直流电动机，并使转速升至同步电机额定转速。 （3）接通交流电源并调节调压器使同步电机定子绕组电流上升 到额定电流值。 （4）测取此时的电压、电流和功率值并记录于表3中。 表中XO的计算：Z0=U/（ I） r0=P/(3I2) X0= 表3 d XUIP 0X

42、序号 2 0 2 0rz 3 4用静止法测超瞬变电抗Xd、Xq或降变电抗Xd、Xq （1）按图接线，将同步电机三相绕组联接成星形，任取二相端点 接至单相交流电源。 （2）调压器调到零位，发电机处于静止状态。 （3）接通交流电源并调节调压器逐渐升高输出电压，使同步电机 定子绕组电流接近20%IN。 （4）用手慢慢转动同步发电机转子，观察两只电流表读数的变化， 仔细调整同步发电机转子的位置使两只电流表读数达最大。读取这 位置时的电压、电流、功率值并记录于表4中。从这数据可测定 Xd或Xd。 r d=P/(2I2) X d= 表中Xd或Xd的计算：Zd=U/（2I） 表4 序号U I P d X 2

43、 2 ddrz （5）把同步发电机转子转过45角，在这附近仔细调整同步发 电机转子的位置使二只电流表指示达最小。 （6）读取这位置时的电压U、电流I、功率P值并记录于表5中，从 这数据可测定Xq或Xq。 表中Xq或Xq的计算：Zq=U/（2I） r q=P/(2I2) X q= 表5 序 号 U I P qX 2 2 qqrz 四实验报告 根据试验数据计算：Xd、Xq、X2、r2、X0、Xd、Xq或Xd、 Xq。 实验十二 直流发电机实验 一实验目的 1通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件； 2掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性，并根据 所测得的运行特性评定该被测试电机的有关性能。

44、二预习要点 1什么是发电机的运行特性？对于不同的特性曲线，在 实验中哪些物理量应保持不变，而哪些物理量应测取； 2做空载实验时，励磁电流为什么必须单方向调节？ 3并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时 应如何处理？ 三实验项目 他励发电机 1空载特性：保持n=nN，使I=0，测取U0=f(If)； 2外特性：保持n=nN，使If =IfN，测取U=f(I)； 3调节特性：保持n=nN，使U=UN，测取If =f(I)。 四实验设备及仪器 1DTSZ-2系列电机系统教学实验台主控制屏，包括直 流励磁电源、直流电枢电源、单相可调电阻器等； 2直流电动机发电机机组； 3直流电压、安培表。 实

45、验十二 直流发电机实验 五实验说明及操作步骤 1他励发电机。 按图7-1接线 G：直流发电机，PN=1.5KW，UN=230V，IN=6.52A，nN=1500r/min， Uf=220V，If=0.49A。 M：直流电动机，PN=2.2KW，UN=220V，IN=12.5A，nN=1500r/min， Uf=220V，If=0.61A。 S1：双刀双掷开关，位于BMEL-30。 U1：直流电机电枢电源 U2、U3：直流电机励磁电源 V：直流电流、电压表（BMEL-34C） 实验十二 直流发电机实验 图2-1 直流他励发电机接线图 V1 M AA1 可 调 直 流 电 枢 电 源 可 调 直

46、流 励 磁 电 源 2 直流电动机 可 调 直 流 励 磁 电 源 G AA12 直流发电机 4A30A 30A 4A U1U2 U3 S R 1 实验十二 直流发电机实验 （1）空载特性 a打开发电机负载开关S1并把负载调至最大，励磁电源 和电枢电源的电压都调至零位（注意选择各仪表的量程）； b缓慢调节直流电机电枢电源使电动机旋转；。 c从数字转速表上观察电机旋转方向，若电机反转，可 先停机，将电枢或励磁两端接线对调，重新起动，则电机 转向应符合正向旋转的要求； d调节直流电机励磁电流至0.61A，再调节直流电动机电 枢电压，使电动机转速达到1500r/min（额定值），并在以 后整个实验过

47、程中始终保持此额定转速； 实验十二 直流发电机实验 e调节发电机励磁电源，使发电机空载电 压达U0=1.2UN（264V）为止； f在保持电机额定转速（1500r/min）条件 下，从U0=1.2UN开始，单方向调节，使发 电机励磁电流逐次减小，直至If2=0； 每次测取发电机的空载电压U0和励磁电流If2, 只取几组数据，填入表7-1中，其中U0=UN 和If2=0两点必测，并在U0=UN附近测点应较 密。 实验十二 直流发电机实验 实验十二 直流发电机实验 （2）外特性 a在空载实验后，把发电机负载电阻R调到最大值，合上 负载开关S1 ； b同时调节直流电动机励磁电压，发电机励磁电压和负

48、载电阻R，使发电机的n=nN , U=UN（220V），I=IN （6.52A），该点为发电机的额定运行点，其励磁电流称 为额定励磁电流If2N= A ； c在保持n=nN和If2=If2N不变的条件下，逐渐增加负载电阻， 即减少发电机负载电流，在额定负载到空载运行点范围内， 每次测取发电机的电压U和电流I，直到空载（断开开关 S1），共取几组数据，填入表7-2中。其中额定和空载两 点必测。 实验十二 直流发电机实验 实验十二 直流发电机实验 （3）调整特性 a断开发电机负载开关S1，调节发电机励磁电压， 使发电机空载电压达额定值（UN=220V） b在保持发电机n=nN条件下，合上负载开关S

49、1， 调节负载电阻R，逐次增加发电机输出电流I，同 时相应调节发电机励磁电流If 2，使发电机端电压 保持额定值U=UN，从发电机的空载至额定负载范 围内每次测取发电机的输出电流I和励磁电流If2， 共取几组数据填入表7-3中。 实验十二 直流发电机实验 实验十二 直流发电机实验 实验十二 直流发电机实验 六注意事项 1. 起动直流电动机时，先加励磁电压，再加电枢电压； 2. 做实验过程中，励磁电流和电枢电流都不能超过额定值 1.2倍以上。 一一. .实验目的实验目的 1.掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性 和机械特性和机械特性 2.掌握直流并

50、励电动机的调速方法掌握直流并励电动机的调速方法 二二. .预习要点预习要点 1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？什么是直流电动机的工作特性和机械特性？ 2.直流电动机调速原理是什么直流电动机调速原理是什么 实验十三 直流电动机实验 三三. .实验项目实验项目 1.直流电动机工作特性和机械特性直流电动机工作特性和机械特性 保持保持U=UN 和和If =IfN 不变，测取不变，测取n、T2 、n=f(Ia)及及n=f(T2)。 2.调速特性调速特性 (1 )改变电枢电压调速改变电枢电压调速 保持保持U=UN 、If=IfN =常数，常数，T2 =常数，测取常数，测取n=f(Ua)。 (2)改

51、变励磁电流调速改变励磁电流调速 保持保持U=UN，T2 =常数，常数，Ra =0，测取，测取n=f(If) (3)观察能耗制动过程观察能耗制动过程 实验十三 直流电动机实验 四实验方法及步骤四实验方法及步骤 1并励电动机的工作特性和机械特性实验并励电动机的工作特性和机械特性实验 接线图接线图2-1 1.M为直流并励电动机M12（接成他励方式）， UN=220V，IN=0.55A，nN=1500r/min，PN=80W；励磁 电压Uf=220V，励磁电流If 0.13A,( IfN=90mA). 实验十三 直流电动机实验 M：直流并励：直流并励(他他)电动机电动机M03 U1;直流可调稳压电直流

52、可调稳压电 源源; V1直流稳压电源电压表直流稳压电源电压表 A可用直流电源自带电流表可用直流电源自带电流表 Ra电枢调节电阻电枢调节电阻 900 Rf:磁场调节电阻磁场调节电阻 3000 V2:直流电压表直流电压表 300V, mA：直流毫安表：直流毫安表 G:涡流测功机涡流测功机 IS：电流源，位于：电流源，位于MEL-13，由，由“转矩设定转矩设定”电位电位 器进行调节器进行调节 。 实验十三 直流电动机实验 步骤： a将将Ra调至最大，调至最大，Rf调至最小，毫安表量程为调至最小，毫安表量程为200mA，电，电 流表量程为流表量程为2A档，电压表量程为档，电压表量程为300V档，将档，

53、将MEL-13“转速控转速控 制制”和和“转矩控制转矩控制”选择开关板向选择开关板向“转矩控制转矩控制”，“转矩设转矩设 定定”电位器逆时针旋到底，缓慢提高直流电源电压，起动并电位器逆时针旋到底，缓慢提高直流电源电压，起动并 调整电机的旋转方向，使电机正转。调整电机的旋转方向，使电机正转。 b直流电机正常起动后，将电枢串联电阻直流电机正常起动后，将电枢串联电阻Ra调至零调至零，调节，调节 直流可调稳压电源的输出至直流可调稳压电源的输出至220V，再分别调节磁场调节电阻，再分别调节磁场调节电阻 Rf和和“转矩设定转矩设定”电位器，使电动机达到额定值：电位器，使电动机达到额定值： U=UN=220

54、V，Ia=IaN，N=nN=1600r/min，此时直流电机的，此时直流电机的 励磁电流励磁电流If=IfN（额定励磁电流）。（额定励磁电流）。 c在保持在保持U=UN， If=IfN 不变的条件下，逐次减小电动机的不变的条件下，逐次减小电动机的 负载，即逆时针调节负载，即逆时针调节“转矩设定转矩设定”电位器，测取电动机电位器，测取电动机电枢电枢 电流电流Ia、转速转速n和和转矩转矩T2，共取数据组填入表中，共取数据组填入表中 实验十三 直流电动机实验 表1U=UN=220VIf=IfN=ARa= Ia（）实测值 n（r/min）实测值 （）实测值 P2（w）计算值 P1（w）计算值 （%）计算值 n（%）计算值 实验十三 直流电动机实验 . .调速特性调速特性 （1 1）改变电枢端电压的调速）