电机实验指导书(2005定稿)

1、目录第一章 直流电机1实验一 认识实验1实验二 直流发电机3实验三 直流他励电动机8实验四 直流串励电动机12第二章 变压器实验15实验一 单相变压器15第三章 异步电机20实验一 三相笼型异步电动机的工作特性20实验二 三相异步电动机的起动与调速26实验三 异步电机的M-S自动测绘和手动测绘28实验四 单相电阻起动异步电动机30实验五 单相电容起动异步电动机32实验六 单相电容运转异步电动机34第四章 同步电机36实验一 三相同步电动机36实验二 三相同步电机参数的测定39第五章 拖动及控制电机43实验一 直流他励电动机机械特性43实验二 三相绕线式异步电机在各种运行状态下的机械特性46第一

2、章 直流电机实验一 认识实验一、实验目的1. 学习电机实验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。 3. 学习并励电动机的接线、起动、改变电机转向以及调速的方法。二、预习要点1. 直流电动机起动的基本要求。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？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？ 三、实验项目 1.了解 MEL-1 实验台中的直流稳压电源、测功机、变阻器、多量程直流电压、电流表、直流电动机的使用方法。 2.直流并励电动机电枢串电阻起动。 3.改变串入电枢回路电阻或改变串入励磁回路电阻时

3、，观察电动机转速变化情况。四、实验说明及操作步骤1.由实验指导人员讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。介绍实验装置的使用方法。 2.仪表和变阻器的选择 仪表的量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择。 (1)电压量程的选择 如测量电动机两端为220伏的直流电压，选用直流电压表应为300伏量程档。 (2)电流量程的选择 因为电动机的额定电流为1.1安，测量电枢电流的电表A1可选用直流电流表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16安，电流表A2 选用200mA量程档。 (3)变阻器的选择 变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定。 3.直流并励电动机的起

4、动 实验线路如图1-1所示。图中M为直流并励电动机M03，其额定功率PN =185，额定电压UN =220V，额定电流IN =1.1A，额定转速nN =1600rmin，额定励磁电流IfN0.16A。G为测功机，TG为测速发电机。 直流电压电流表选用MEL-06的直流表,R1选用MEL-09挂箱上电阻值为100、电流为1.22A的变阻器，作为直流并励电动机的起动电阻。Rf选用MEL-09挂箱上阻值为3000、电流为200mA的变阻器，作为直流并励电动机励磁回路串接的电阻。接好线后，检查M、G之间是否用联轴器直接联接好，电枢电源的电压应调节到约220V。 图1-1 直流并励电动机接线图 4.并励

5、电动机起动步骤 (1)接好线后检查接线是否正确，电表的极性、量程选择是否对，励磁回路接线是否牢靠。然后，将起动电阻R1调到阻值最大位置，磁场调节电阻Rf调到最小位置，作好起动准备。 (2)将调压器调至零位，打开钥匙开关，主电源面板红色指示灯亮，再按下绿色按纽，红灯熄，绿灯亮。 (3)打开下组件励磁电源开关，观察M励磁电流值，再打开220V直流稳压电源，按下复位按钮，即对M加电枢电压，使电机起动，电压表和电流表均应有读数。 (4)电机起动后观察转速表指针偏转方向，若不正确，可拨动转速正、反向开关来纠正。调节电枢电源调压旋钮，使电动机端电压加到220伏。减小起动电阻R1，直至短接。 5.调节并励电

6、动机的转速 分别改变串入电枢回路的调节电阻和励磁回路的调节电阻，观察转速变化情况。 6.改变电动机的转向 切断电源，将电枢两端或励磁绕组两端接线对调后，起动电机，观察电动机转向及转速表指针偏转方向。五、注意事项1.电机在起动前，应使Rf 放在最小位置，R1放在最大位置。2.测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。 3.起动时先对电机加励磁电压，观察A2 表应有电流指示，再加电枢电压使电机正常起动。 六、实验报告 1.画出直流并励电动机电枢串电阻起动的接线图。说明电动机起动时，起动电阻R1 和磁场调节电阻Rf 应调到什么位置？为什么？ 2.增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增

7、大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？ 3.用什么方法可以改变直流电动机的转向？4.为什么要求直流并励电动机磁场回路的接线要牢靠？实验二 直流发电机一、实验目的1.掌握用实验方法测定直流发电机的运行特性。 2.通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。 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.做空载试验时，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？ 4.如何确定复励发电机是积复励还是差复励？ 三、实验项目 1.他励发电机 (1)空载特性 保持n=nN 使I=0，测

8、取Uo=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)。 2.并励发电机 (1)观察自励过程 (2)测外特性 保持n=nN 使Rf2 =常数,测取U=f(I)。 3.复励发电机 积复励发电机外特性 保持n=nN 使Rf=常数，测取U=f(I)。 四、实验方法 1.他励发电机 按图1-2接线。图中M为 M03直流电动机，G为M12直流发电机，其额定值PN=100W，UN=200V，IN=0.20A，nN =1600rmin。M、G及TG由联轴器直接连接，R2为发电机的负载电阻，选用MEL-03，采用串

9、联得1800欧。Rf2选用MEL-04，采用分压器接法，阻值为900。开关S1、S2选用MEL-05挂件，直流电流电压表选用MEL-06及主控屏左侧直流表。(1)空载特性图1-2 直流他励发电机接线图 断开S1、S2开关，把Rf2 调至最大位置，起动直流电动机。调节电动机电枢串联电阻R1 至最小值，电动机输入电压为220伏，调节电动机磁场调节电阻Rf1，使发电机转速达额定值，并在以后整个实验过程中始终保持此额定转速不变。合上发电机励磁电源开关S1，调节发电机磁场电阻Rf2 ，使发电机空载电压达Uo=1.1UN为止。在保持n=nN=1600rmin条件下，从Uo=1.10UN开始，单方向调节分压

10、器电阻Rf2，使发电机励磁电流逐次减小，直至If2=0（断开S1，即If2=0）。每次测取发电机的空载电压Uo和励磁电流If2，共取7-8组数据，记录于表1-1中。其中Uo=UN和If2=0两点必须测取，并在Uo =UN 附近测点应较密。 表1-1 n=nN = 1600 rminUo(V)If2(A) (2)外特性在空载实验后，先把发电机负载电阻R2调到最大值，合上开关S1和S2 ，同时调节电动机的磁场调节电阻Rf1，发电机的磁场调节电阻Rf2 和负载电阻R2，使发电机的n=nN，U=UN，I=IN，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，在保持n=nN 和If2 =I

11、f2N不变的条件下，逐次增加负载电阻R2 ，即减小发电机负载电流。从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（拉开开关S2），共取6-7组数据，记录于表1-2。其中额定和空载两点必测。 表1-2 n = nN = rmin If2=f2N = AU(V)I(A) (3)调整特性 合上S1开关，调节发电机的磁场调节电阻Rf2 ，使发电机空载时达额定电压，在保持发电机n=nN 条件下，合上负载开关S2，读取此时的发电机的输出电流I和励磁电流If2，调节负载电阻R2 ，改变发电机输出电流I，此时发电机电压发生改变，相应调节发电机励磁电流If2，使发电机端电压保持额定值U=

12、UN。重复以上步骤，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5-6组数据记录于表1-3中。 表1-3 n=nN = rmin U=UN = VI(A)If2(A)2.并励发电机(1)自励过程 接线如图1-3所示。Rf2选用MEL-03(阻值为1800)并调至最大，打开开关S1，S2，起动电动机后，调节电动机的转速，使发电机的转速n=nN ，用直流电压表测量发电机是否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接他励法进行充磁。合上开关S1，逐渐减小Rf2 观察发电机电枢两端的电压，若电压逐渐上升，说明满足自励条件，如果不能自励建压，将励磁回路的两个端头对调联

13、接即可。对应着一定的励磁电阻，逐步降低发电机转速，使发电机电压随之下降，直至电压不能建立，此时的转速即为临界转速。图1-3 直流并励发电机接线图 (2)外特性 在并励发电机建压后，调节负载电阻R2到最大，合上负载开关S2，调节电动机的磁场调节电阻Rf1，发电机的磁场调节电阻Rf2 和负载电阻R2，使发电机n=nN ，U=UN ，I=IN ，保持此时Rf2的值和n=nN不变的条件下，逐步减小负载，直至I=0，从额定到空载运行范围内，每次测取发电机的电压U和电流I，共取6-7组数据，记录于表1-4中，其中额定和空载两点必测。 表1-4 n=nN= rmin Rf2=常值U(V)I(A)3.复励发电

14、机 (1)积复励和差复励的判别接法如图1-4所示，Rf2选用MEL-03 (1800阻值)。C1 C2 为串励绕组。先合上开关S1 将串励绕组短接，使发电机处于并励状态运行，按上述并励发电机外特性试验方法， 图1-4 直流复励发电机接线图调节发电机输出电流I=0.5IN 。然后打开短路开关S1，在保持发电机n，Rf2 和R2不变的条件下，观察发电机端电压的变化，若此时电压升高即为积复励，若电压降低为差复励。如要把差复励改为积复励，对调串励绕组接线即可。 (2)积复励发电机的外特性 实验方法与测取并励发电机的外特性相同。先将发电机调到额定运行点，n=nN，U=UN ，I=IN，在保持此时的Rf2

15、 和n=nN 不变的条件下，逐次减小发电机负载电流，直至I=0。从额定负载到空载范围内，每次测取发电机的电压U和电流I，共取6-7组数据，记录于表1-5中，其中额定和空载两点必测。 表1-5 n=nN = rmin Rf2=常数U(V)I(A) 五、注意事项 1.起动直流电动机，R1调到最大，Rf2 调到最小，起动完毕，R1调到最小。 2.做外特性时，当电流超过0.4安时，R2中串联的电阻必须调至零，以免损坏。 六、实验报告 1.根据空载实验数据，作出空载特性曲线，由空载特性曲线计算出被试电机的饱和系数和剩磁电压的百分数。2.在同一张座标上绘出他励、并励和复励发电机的三条外特性曲线。分别算出三

16、种励磁方式的电压变化率： U= 100%并分析差异的原因。 3.绘出他励发电机调整特性曲线，分析在发电机转速不变的条件下，为什么负载增加时，要保持端电压不变，必须增加励磁电流的原因。 七、思考题 1.并励发电机不能建立电压有哪些原因？ 2.在发电机一电动机组成的机组中，当发电机负载增加时，为什么机组的转速会变低？为了保持发电机的转速n=nN，应如何调节？实验三 直流他励电动机一、实验目的 1.掌握用实验方法测取直流他励电动机的工作特性和机械特性。 2.掌握直流他励电动机的调速方法。 二、预习要点 1.什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？三、实验原理1他励直流电

17、机的机械特性直流电动机机械特性的一般形式为：对于他励电动机，当T变化时，只要保持If不变且不计电枢反应的去磁作用，其主磁通是不变的。所谓他励直流电动机的固有机械特性，是指当U=UN; =N且R0时的nf(T)关系，即。由上式可知他励直流电动机的固有机械特性是一条下降的直线，其额定负载时的转速降为： 由于电枢回路电阻Ra很小，所以斜率很小，即额定负载时转速降落很小。因此，他励直流电动机固有机械特性是一条下降不多的“硬”特性，即负载变化时转速变化很小。2降低电枢端电压调速 保持电动机的=N不变且R0，仅降低施加于电动机电枢两端电压U来达到调速的目的，称为降压调速。由图15所示的降低端电压时的人为特

18、性可知，对于同一个负载T2，端电压越低，则稳定后的速度也越低，而且也是使转速向低于额定转速的方向调节的。 图153减弱电动机主磁通调速 保持UUN且R0，仅减少电动机的励磁电流If使主磁通减少来达到调速的目的，称为减弱磁通调速。 由图1所示的减弱磁通时的人为特性可知，对于同一个负载T，主磁通越弱，则稳定后的转速越高，而且是使转速向高于额定转速的方向调节。4如图16， 图16保持励磁电流If的大小及方向不变，将电源开关导向RZ端，使电枢从电网脱离而经制动电阻RZ闭合。因此，其参数特点是：=N，U0且电枢回路总电阻RRaRZ，在制动过程中，电机实际上成为一台与电网脱离的他励直流发电机。他把从轴上输

19、入的机械能转换成电能，全部消耗在电枢回路RRaRZ上，所以称为能耗制动。 四、实验项目1.工作特性和机械特性保持U=UN 和If =IfN 不变，测取n、T2 、n=f(Ia)及n=f(T2)。 2.调速特性 (1)改变电枢电压调速 保持U=UN 、If=IfN =常数，T2 =常数，测取n=f(Ua)。(2)改变励磁电流调速 保持U=UN，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(If)。 (3)观察能耗制动过程 五、实验方法 1.他励电动机的工作特性和机械特性实验线路如图1-7所示。 图17直流他励电动机接线图R1选用MEL-09挂箱上电阻值为100、电流为1.22A的变阻器，作为直流并励电动

20、机的起动电阻。Rf选用MEL-09挂箱上阻值为3000、电流为200mA的变阻器，作为直流并励电动机励磁回路串接的电阻。电机启动前，将R1调到最大，Rf调到最小。然后接通电源，按可调直流稳压电源复位开关，电机启动后，将电动机电枢调节电阻R1调至零，调节可调直流稳压电压调压旋钮 使U=UN，、MEL-13挂箱上的转矩设定旋钮(将开关置“转矩控制”) 使I=IN ，调节电动机的磁场调节电阻Rf，调到其电机的额定值n=nN，其励磁电流即为额定励磁电流IfN ，在保持U=UN，If =IfN 不变的条件下，逐次减小电动机的负载。测取电动机电枢电流 Ia，转速n和转矩T2，共取6-7组数据，记录于表1-

21、6中。 表1-6 U=UN = V If =IfN = A Ra= 实验数据Ia（A）n（r/min）T2（Nm）计算数据Ia(A）P2（W）（%） 表中Ra 对应于环境温度为0OC时电动机电枢回路的总电阻，可由实验室给出。 2.调速特性 (1)改变电枢端电压的调速 直流电动机起动后，将电阻R1 调至零，同时调节负载、电枢电压及电阻Rf，使U=UN，I=0.5IN，If =IfN，保持此时的T2值和If =IfN，逐次增加R1的阻值，即降低电枢两端的电压Ua，R1从零调至最大值，每次测取电动机的端电压Ua，转速n和电枢电流Ia，共取5-6组数据，记录于表1-7中。 表1-7 If =IfN =

22、 A T2 = NmUa(V)n(r/min)Ia(A) (2)改变励磁电流的调速 直流电动机起动后,将电阻R1和电阻Rf 调至零，同时调节电枢电压调压旋钮和转矩设定旋钮使之加载，使电动机U=UN，I=0.5IN，If=IfN保持此时的T2值和U=UN 的值，逐次增加磁场电阻Rf阻值，直 图1-8并励电动机能耗制动接线图 至n=1.3nN，每次测取电 动机的n、If和Ia，共取5-6组数据，记录于表1-8中。 表1-8 U=UN = V T2= Nmn（r/min）If(A)Ia(A）(3)能耗制动按图1-8接线，把S放至空位，先合励磁电源，并把Rf调至零，使电机磁场电流最大，再把S合向电枢电

23、压端电机开始起动，起动后，把S拨向空位。由于电枢开路，电机处于自由停机。重复实验，但开关S合向RL 端，并选择不同RL的阻值，观察对停机时间的影响。六、实验报告 1.由表1-6计算出 P2和，并绘出n、T2、=f(Ia )及n=f(T2)的特性曲线。 电动机输出功率 P2 = T20.105nT2式中输出转矩T2 的单位为Nm，转速n的单位为rmin。 电动机输入功率 P1=UI 电动机效率 = 100 电动机输入电流 I =Ia + IfN 由工作特性求出转速变化率： n= 1002.绘出并励电动机调速特性曲线n=f(Ua)和n=f(If)。分析在恒转矩负载时两种调速的电枢电流变化规律以及两

24、种调速方法的优缺点。3.能耗制动时间与制动电阻RL的阻值有什么关系？为什么？该制动方法有什么缺点？ 六、思考题 1.他励电动机的速率特性n=f(Ia)为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？ 2.当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端压，为什么会引起电动机转速降低？ 3.当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？ 4.他励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”？为什么？并励呢？实验四 直流串励电动机 一、实验目的 1.用实验方法测取串励电动机工作特性和机械特性。 2.了解串励电动机起动、调速

25、及改变转向的方法。 二、预习要点 1.串励电动机与并励电动机的工作特性有何差别。串励电动机的转速变化率是怎样定义的？ 2.串励电动机的调速方法及其注意问题。 三、实验项目 1.工作特性和机械特性 在保持U=UN的条件下，测取n、T2 、=f(Ia)以及n=f(T2)。 2.人为机械特性 保持U=UN 和电枢回路串入电阻R1 =常值的条件下，测取n=f(T2)。 3.调速特性 (1)电枢回路串电阻调速 保持U=UN 和T2=常值的条件下，测取n=f(Ua)。 (2)磁场绕组并联电阻调速 保持U=UN、T2=常数及R1=0的条件下，测取n=f(If)。 四、实验线路及操作步骤 实验线路如图1-9所

26、示。图中M为直流串励电动机，选用M02，测功机作为电动机的负载，两者之间用联轴器直接联接。R1 选用MEL-04(阻值为180)，R2也选用180。直流电压，电流表选用MEL-06或主控屏右侧直流表，开关选用MEL-05。 图19 串励电机接线图 1.工作特性和机械特性 由于串励电动机不允许空载起动，所以测功机转矩设定旋钮旋过一定位置即加轻载,使电动机在起动过程中带上负载。接通电源前，先打开S开关，调节R1 到最大值。接通电枢电压，起动电动机，并观察电动机的转向是否正确。起动后，调节R1 至零，同时调节测功机转矩设定旋钮和直流稳压电源，使电动机的电枢电压U1 =UN、I=1.2IN 。在保持U

27、1 =UN的条件下，逐次减小负载直至n1.5nN为止，每次测取I、n、T2 ，共取5-6组数据，记录于表1-9中。 表1-9 U1 =UN = V实验数据I（A）n（r/min）T2（Nm）计算数据P2（W）（%） 2. 测取电枢串电阻后的人为机械特性 电动机带负载起动后，同时调节串入电枢的电阻R1 、直流电源的调压旋钮和MEL-13测功机转矩设定旋钮，使电源电压等于串励电动机的额定电压、电枢电流I=IN 、转速n=0.8nN ，保持此时的R1 不变和U=UN 的条件下，逐次减小电动机的负载，直至n1.5nN 为止，每次测取U、I、n、T2 ，共取5-6组数据，记录于表1-10中。 表1-10

28、 U=UN = V R1 =常值实验数据U1（V）I（A）n（r/min）T2（Nm）计算数据P2（W）（%）3.调速特性(1)电枢回路串电阻调速 电动机带负载起动后，将R1 调至零。同时调节电源电压和测功机转矩设定旋钮，使U=UN，IIN，记下此时电动机的n、I、T2，在保持U=UN以及T2（即保持If）不变的条件下，逐次增加R1的阻值，每次测n、I、U1，共取5-6组数据，记录于表1-11中。 表1-11 U=UN = V T2= Nm （If = A）n（r/min）I（A）U1（V）(2) 磁场绕组并联电阻调速 接通电源前，打开开关S，将R1和R2调至最大值。电动机带负载起动后，调节R

29、1至零，合上开关S。然后，同时调节电源电压和负载，使 U=UN ，T2=0.8TN 。记录此时电动机的n、If 、T2。在保持U=UN 及T2 不变的条件下，逐次减小R2 的阻值，注意R2 不能短接，直止n1.5nN 为止，每次测取n、I、If ，共取5-6组数据，记录于表1-12中。 表 112 U=UN = V T2 = Nmn（r/min）I（A）If（A）五、实验报告 1.绘出直流串励电动机的工作特性曲线n、T2、=f(Ia)。 2.在同一张座标纸上绘出串励电动机的自然和人为机械特性。 3.绘出串励电动机恒转矩两种调速的特性曲线。试分析在U=UN 和T2不变条件下调速时的电枢电流变化规

30、律。比较两种调速方法的优缺点。 六、思考题 1.串励电动机为什么不允许空载和轻载起动？ 2.磁场绕组并联电阻调速时，为什么不允许并联电阻调至零？ 第二章 变压器实验实验一 单相变压器 一、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(IO)，PO=f(UO)。 2.短路实验 测取短路特性UK=f(I

31、K)，PK=f(I)。 3.负载实验 (1)纯电阻负载 保持U1=U1N，cos2=1的条件下，测取U2=f(I2)。 (2)阻感性负载 保持U1=U1N，cos2=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。 四、实验方法 1.空载实验实验线路如图2-1所示，被试变压器选用MEL-01三组组式变压器中的一只作为单相变压器，其额定容量PN=77W,U1N/U2N=220/55V, I1N/I2N=0.35/1.4A。变压器的低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈开路。选好所有电表量程，交流电源调节旋钮调到输出电压为零的位置，合上交流电源并调节调压旋钮，使变压器空载电压Uo=1.2UN，然后，逐次降低

32、电源电压，在1.20.5UN的范围内，测取变压器的Uo、Io、Po，共取6-7组数据，记录于表2-1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出副方电压，取三组数据记录于表2-1中。 表2-1序号实 验 数 据计算数据Uo（V）Io（A）Po（W） U1U1.2U2（V）cosjO2.短路实验 实验线路如图2-2所示，变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。选好所有电表量程，接通电源前，先将交流调压旋钮调到输出电压为零的位置。接通交流电源，逐次增加输入电压，直到短路电流等于1.1IN为止，在0.51.1IN范围内测取变压器的UK

33、、IK、PK，共取45组数据记录于表2-2中，其中I=IK=IN的点必测。 并记下实验时周围环境温度（0C）。 表2-2 室温 0C序号实 验 数 据计 算 数 据U(V)I(A)P(W)cosjK3.负载实验实验线路如图2-3所示。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。RL选用MEL-03，XL选用MEL-08，功率因数表选用主控屏左侧交流功率表W1、cosj1。(1)纯电阻负载接通电源前，将交流电源调到输出电压为零的位置，负载电阻调到最大，然后接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输出电压U1=UN，在保持U1=UN的条件下，逐渐增加负载电流，即

34、减小负载电阻RL的阻值，从空载到额定负载的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2，共取56组数据，记录于表2-3中，其中I2=0 和I2=I2N两点必测。图2-3 负载实验接线图 表2-3 cosj2 = 1 U1 = UN = V序 号U2(V)I2(A) 2)阻感性负载(cosj2=0.8) 用电抗器XL和RL并联作为变压器的负载，实验步骤同上，在保持U1=U1N及cos=0.8条件下，逐渐增加负载电流，从空载到额定负载的范围内，测取变压器U2和I2，共取56组数据记录于表 2-4中，其中I2=0，I2=I2N两点必测。 表2-4 cosj2=0.8 U1=UN = V序 号U2(V)

35、I2(A)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。2.由于所有交流表量程是自动切换，所以在实验过程中不必考虑量程问题。3.短路实验操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。 六、实验报告 1.计算变比 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=U1u1.1U2U2u1.2u2 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Uo=f(Io)，Po=f(Uo)，coso=f(Uo)。 式中： (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 3.绘出短路

36、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)、cosK=f(IK)。(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（OC）短路参数。 ,折算到低压方 ,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到基准工作温度75OC时的阻值。 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 IK = IN时的短路损耗PKN = IrK754.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。 5.变压器的电压变化率U (1)绘出cos2 =

37、1和cos2 = 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 (2)根据实验求出的参数，算出I2=I2N、cosj2=1和I2=I2N 、cosj2=0.8时的电压变化率U。 U = ( UKrcosj2 + UKx sinj2 ) 将两种计算结果进行比较，并分析不同性质的负载对输出电压的影响。 6.绘出被试变压器的效率特性曲线 (1)用间接法算出cosj2 = 0.8不同负载电流时的变压器效率,记录于表2-5中。 式中：IPNcosj2 = P2（W）； PKN为变压器IK=IN时的短路损耗（W）； Po为变压器Uo=UN时的空载损耗（W）。 (2)由

38、计算数据绘出变压器的效率曲线=f(I)。 (3)计算被试变压器=max时的负载系数m =。 表2-5 cosj2 = 0.8 Po = W PKN = WI2*(A)P2(W)h0.20.40.60.81.01.2 第三章 异步电机 实验一 三相笼型异步电动机的工作特性 一、实验目的1.用直接负载法测取三相笼型异步电动机的工作特性。2.测定三相笼型异步电动机的参数。 二、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？它们的物理意义是什么？ 3.工作特性和参数的测定方法。三、实验原理 1空载试验三相异步电动机参数测定线路原理图如下图，空载试验的目的是测出感应

39、电动机的励磁阻抗，铁耗及机械损耗。其方法是电动机轴上不带任何机械负载。定子施以额定频率的对称三相额定电压。让它空载运行一段时间，待机械损耗稳定后调节U1使之从(1.11.3)U1N开始逐次降低电压直到0.2 UN左右为止(或者发现转速明显下降或者发现定子电流开始回升为止)。每次记取定子相电压U1，空载相电流I0及空载输入功率P0，从而绘出电动机的空载特性及，如下图所示。二、短路试验短路试验的目的是测出短路阻抗及额定电流时的定转子铜耗。其方法是将转子堵住，定子外施对称三相低电压(约0.4 U1左右)，使定子电流(称之为短路电流，用Ik表示)从1.2IN开始逐渐减小直到0.3IN左右为止。每次记取

40、定子相电压Uk，相电流Ik及短路试验输入功率Pk，从而画出电动机的短路特性Ikf(Uk)及Pkf(Uk)如下图所示。三、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。 四、实验方法 三相笼型异步电机在本装置的编号是M04。 1.测量定子绕组的冷态直流电阻。 将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁心的温度。当所测温度与冷却介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕组的直流电阻，此阻值即为冷态直流电阻。(1) 伏安法 测量线路图为图3-1。量程的选择：测量时通过的测量电流约为电机额定电流的1

41、0，即约为50毫安，因而直流电流表的量程用200mA档。三相笼型异步电动机定子一相绕组的电阻约为50 欧姆， 因而当流过的电流为50毫安时二端电压约为2.5伏，所以直流电压表量程用20V档。按图3-1接线。将励磁电流源调至25mA。接通开关S1，调节励磁电流源使试验电流不超过电机额定电流的10(为了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。 每一电阻测量三次，取其平均值，测量定子三相绕组的电阻，记录于表3-1中。 表3-1绕 组 绕 组 绕 组 I(A)U(V)R() 注意事项 在测量时，电动机的转子须静止不动

42、。 测量通电时间不应超过1分钟。 (2)电桥法 用单臂电桥测量电阻时，应先将刻度盘旋到电桥能大致平衡的位置，然后按下电池按钮，接通电源，等电桥中的电源达到稳定后，方可按下检流计按钮接入检流计。测量完毕，应先断开检流计，再断开电源，以免检流计受到冲击。记录数据于表3-2中。 电桥法测定绕组直流电阻准确度及灵敏度高，并有直接读数的优点。 表3-2绕 组 绕 组 绕 组 R() 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，施以单相低电压U=80100V，注意电流不应超过额定值，如图3-2所示，测出第三相绕组的电压，如测得的电压有一定读数，表示两相绕组的末端与

43、首端相联。反之，如测得的电压近似为零，则表示两相绕组的末端与末端（或首端与首端）相联，用同样方法测出第三相绕组的首末端。 图3-2 三相交流绕组末端测定 3.空载试验 已知实验室提供电压为220V，根据前面所述的实验原理，请设计空载试验的电路图，并指明电机的接法。说明：1）试验之前，请在电路图设计好后，给指导教师检查是否可行，若指导教师认为可行的设计图，学生才可按自己设计的电路图接线。注意，接通电源之前，请首先把交流调压器退到零位，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。2） 需要改变电机转向时，必须先切断电源，再改变电源相序。3） 画一个数据表

44、格，将需要测出的参数填入表格中，记录各测量数据。 4） 空载试验读取数据时，在额定电压附近应多测几点。 4.短路试验根据异步电动机的短路试验原理，设计相应的参数测定电路图，测定异步电动机的短路阻抗，写出相应的试验步骤，设计合适的表格，读写相关的数据。 5.负载试验 将电机加上负载，写出异步电动机负载测量接线图，写出相应的实验步骤，选用合适的方法，设计相应的表格，读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速、转距T2等数据， 注意：在做负载试验时应保持定子输入电压为额定值，直流电机的励磁电流为规定值。 五、实验报告 1.计算基准工作温度时的相电阻 由实验直接测得每相电阻值，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定子绕组相电阻： 式中 rlef 换算到基准工作温度时定子绕组的相电阻，； r1c 定子绕组的实际冷态相电阻，； ref 基准工作温度，对于E级绝缘为75OC； c 实际冷态时定子绕组的温度，OC。2根据已做的实验，画出短路试验及负载试验的接线图，并写出相应的实验步骤。3作空载特性曲线：I0、P0、cosj0 = f(U0) 4. 作短路特性曲线：IK、P