电工实验讲义

1、实验一 功率因数的提高 一.实验目的(1) 了解提高功率因数的意义和方法(2) 学习如何使用功率表二.实验内容以日光灯电路为例,研究电感性电路功率因数的提高三.实验仪器和设备名 称 型号或规格 数量日光灯电路实验板 30w-40w 1交流电压表 0-1A 1交流电流表 0-300V 1功率表 D-34W 1电容箱 0-8 1单掷单刀开关 自制 1单掷双刀开关 1电流表插座板 1四. 实验方法说明用户中电感性负载较多,其功率因数较低,导致电能传输效率降低,发电设备容量得不到充分利用.为了提高经济效益,通常在负载断并联适当的电容器来提高功率因数.本实验以日光灯为例,研究并联于电感性负载上的电容器对

2、提高电路功率因数的作用,同时研究功率因数随并联电容量变化而变化的规律。日光灯电路主要由灯管和镇流器组成，见图5（a），是一个功率因数较低的电路，灯管工作时，可以认为是一个电阻负载R，镇流器是一个带铁心的线圈，可看作是由一个等效电阻r和一个电感L相串联的元件，如图5（b）所示。为了提高功率因数，可在日光灯电路两端并联适当的电容器。由于日光灯电路的电流波形不是正弦波，因而会给实验结果带来一定的误差。图5本实验线路图如图6（a）所示，图6（b）是实验电路的接线图。由图6（a）可见，电路消耗的功率为故电路功率因数为： 图6 因此，测出电路的电压，电流和功率的数值后，就可由上式求得电路的功率因数。实验的

3、主要操作步骤如下：（1）按图6（b）线路接线，闭合DK2后再合上电源开关DK1，测量电源电压U，灯管电压U1，流器电压U2，记于表4中。表4被测U（V）U1V）U2）数值（2）分开DK2，从电容C0开始依次递增电容量至8。将各次测得I、I1、IC、P数值记入表5内。顺序号电容量测量结果计算结果C（F）I（A）I1（A）I0（A）P（W）cos123456789五、注意事项（1）在实验过程中，要经常注意电路电流的数值，不要超过功率表和电流表的量程。（2）在改变功率因数时，尽量测取接近于1的一组数据。六、实验报告要求（1）根据表5的数据，在同一坐标上作出曲线，并作扼要分析。（2）根据曲线，找出功率

4、因数为1时应并联的电容量。（3）回答下述问题提高感性负载电路的功率因数能否改变负载本身的功率因数？为什么？在感性负载电路中能否用串联电容器的方法来提高功率因数？不论在感性负载两端并联多大的电容量，都可以提高电路的功率因数吗？试用相量图加以分析说明。试述如何测量交流负载的阻抗？实验二三相负载实验一、实验目的（1）实验三相负载在对称情况下线电压与相电压、线电流与电相流的关系。（2）了解不对称负载作星形连接时，中线的作用。（3）学习三相电路有功功率的测量方法。（4）提高分析、判断三相电路故障的能力。二、实验内容（1）三相负载星形接法时线电压与相电压关系的研究。（2）三相负载三角形接法时线电流与相电流

5、关系的研究。（3）用两表法测量三相三线制中负载的总功率。三、实验仪器设备名称型号或规格数量三相调压器三相负载箱交流电压表交流电流表交流电流表单相功率表电流表插座板单掷刀开关三相刀开关3kVA3×150W可调（用白炽灯兼作指示）0-15-45-450V0-2.5A-5A0-1AD-51型0-220-440V,2.5/5A自制5A5A111112231四、实验方法说明为了避免使包载灯泡过压烧坏，实验时应调整三相调压器使其输出相电压保持220V。实验的主要操作步骤如下：（1）研究三相负载星形接法时线电压和相电压的关系。实验接线图如7所示 图7有中线时的情形如图7接好电路，DK2、DK3、D

6、K4、合上后DK1接通电源，分别在负载对称和不对称的两种情形下，测量各相电压、线电压、中线电压、各相电流、中线电流，记录于表6中。并记录各相负载值。对称负载RARBRC ； 对称负载RARBRC表6负载情况线电压相电压中线电压相电流中线电流UABUBCUCAUAUBUCU0IAIBICI0对称不对称无中线时的情形在的基础上断开DK4，分别测量负载对称和不对称情形下测量各相电压、线电压，中线电压、相电流，记录于表7内。并记录各相负载值。断开DK2、DK3，测量上述对称和不对称负载三相总功率，记录于表7内。对称负载RARBRC不对称负载RARBRC表7负载情况线电压相电压中性点电压相电流三相功率U

7、ABUBCUCAUAUBUCU0IAIBICP1P2对称不对称测量完后，合上DK2、DK3，观察两功率表的读数有无变化。（2）研究三相负载三角形接法时线电流与相电流的关系。实验接线如图8所示。如图连接电路，合上DK2、DK3后，再合上DK1接通电源，分别在负载对称和不对称两种情形下，测量各线电流、相电流和相电压，记录于表8内。并记录各相负载值。断开DK2、DK3，测量上述对称和不对称负载时三相总功率并记录于表8内。图8对称负载RABRBCRCA不对称负载RABRBCRCA表8负载情况线电流相电流相电压三相功率IAIBICIABIBCICAUABUBCUCAP1P2P对称不对称六、注意事项本实验

8、用额定电压为200V的白炽灯作负载，实验前要注意三相调压器的正确接线，负载作三角形连接时输出线电压不要超过220V。七、实验报告要求（1）整理实验数据，说明各在什么条件下成立。（2）定性地画出三相不对称负载星形接法有中线和无中线时的电压位形图。（3）定性地画出三相对称负载三角形接法时的电流相量图。（4）回答下述问题：采用三相四线供电方式时，为什么中线不允许装保险丝？在三相四线制中，若负载不对称，能否用两表法测量三相总功率？为什么？实验三三相变压器绕组的极性差别与连接一、实验目的（1）学习三相变压器原、副绕组极性的判别方法。（2）学习三相变压器常用的连接方式。二、实验内容（1）判定变压器同侧绕组

9、的极性。（2）判定变压器同相绕组的极性。（3）练习三相变压器的连接。三、实验仪器设备名称型号或规格数量三相调压器三相变压器交流电压表三相刀开关尤用表或欧姆表3KVAJB3型教学变压器01545450V5A11111四、实验方法说明（1）同侧绕组极性的判别。找出三个原绕组和三个副绕组。用万用表将同一绕组的两个端头找出来，并根据直流电阻大小分成两组。如果是降压或变压器，则因原绕组匝数较多，线径较细而直流电阻较大。从三个原绕组中各取一端头连接在一起，如图9所示。在其余三个线端中图9的任意两端间加上不大于额定值的交流电压，用交流电压表测所余线端与公共连接点间的电压。如无示数，则所接电源的两线端同极性，

10、如有示数，则为异极性。更换其中一个绕组，重复上述方法，即可确定三相绕组的端头极性，并作出标记。同理可以判断副绕组的各端头极性。（2）同相绕组极性的判别。找出同相绕组。给某相绕组加上额定电压，用电压表分别测量三个副绕组的电压，示数最大的副绕组和该原绕组是同相绕组。这是由于同相原、副绕组是绕在同一铁心柱上，相互耦合较紧之故。在同相原、副绕组中各任选一个端头连接在一起，其余二个端头接一电压表，如图10所示，合上DK给原绕组加上额定电压U1，若电压表示数UU1，则连接电压表的两个端头是同极性端。若UU1，则为异极性端。并将判定后各相原副绕组首末端作出标记。（3）三相变压器绕组的连接。在原边加上额定电压

11、时，分别测量原、副绕组接成星形与三角形时的线电压及相电压，并记录于表9中。图10表9测量值U1LU1PU2LU2PU1L /U2LU1P /U2P连接方式Y/YY/YY/Y12连接组的校核。图11中，将三相变压器的原副绕组的末端X、Y、Z和x、y、z分别连接起来，合上DK，原边加上三相额定电压，测量UAB、Uab、UBb、UCc可确定连接组号。图12设原副绕组电压之比为，从电压位形图（图12）可知Y/Y12连接组的校核公式为： 测量有关电压，并将结果填表表10中。表10UABUab项目UBbUCcUBc测量值校核值五、注意事项（1）实验中注意电源电压不能超过变压器原边额定电压。（2）改接电路前

12、必须切断电源。 六、实验报告要求（1）据表9中数据作出分析（2）回答下述问题：图12试说明实验中判断同侧绕组极性和同相绕组极性的理论依据三相变压器副边分别作三角形连接和星形连接时，若有一相反接，会现出现什么结果？画出电压相量图予以说明。实验四三相异步电动机的使用一、实验目的（1）学习三相异步电动机的常规检查方法。（2）了解三相异步电动机定子绕组始、末端的判别法。（3）掌握三相异步电动机的使用方法。二、实验内容（1）检查一台三相异步电动机。（2）判别异步电动机定子绕组的始、末端。（3）练习三相异步电动机的直接起动和正、反操作。三、实验仪器设备名称型号或规格数量三相异步电动机万用表兆欧表三相调压器

13、转速表钳表三相刀开关倒顺开关（或三刀双掷开关）JO2型0.6-1KW380V/220VMF-64型500V35KVA办理出0-400VCZ45型450-1800转/分MG24型10AQX113N型11111111四、实验方法说明（1）三相异步电动机的检查。机械方面的检查：了解待检电动机的铭牌；观察电动机外观有无缺损、裂纹；各紧固用的螺栓、螺母有无松动现象；电动机转轴转动是否自如，有无松动现象，转动中有无异常声音。测定电机的绝缘电阻。用兆欧表测量定子绕组对机壳、定子绕组间的绝缘电阻，记于表11内。表11目项D1-D2D2-D3D3-D1D1-机壳D2-机壳D3-机壳R1(M)根据国家标准,电动机

14、的绝缘电阻应达到下述要求：式中Ue为绕组的额定电压（V），Pe为该电动机的额定功率，单位为kW。对100kW以下的中小型电动机，其绝缘电阻要求可近似用下式表示。（2）定子绕组始、末端的判别。找出三相组后，任意假设绕组的始、末端、标上端线字母D1、D4、D2、D5、D3、D6。按下述方法之一进行判别。将D1、D2、D3三个端头连在一起， D4、D5、D6三个端头连在一起，把万用表拨至交流0.5mA档后跨接于这两个连接端，见图13。用手匀速转动转子，由于转子有剩磁，转子转动时便会在定子绕组中感应三相对称电动势。若所标始末端正确，则两结点等电位，表中指针不动。若指针有偏转，则说明某相始末端标错，找出

15、该相并将其标号对调。若使用的万用表没有交流小量程档，也可使用指针式检流计。接法同前，当转动转子时，若所标始末端正确，则表针不动，但因绕组不可能完全对称，故指针略有摆动。若指针摆动幅度较大，则说明有某相始末端标错。将任意二相绕组各选一端连接在一起，例如图14所示，将D4、D5连接，它们的余下端D1、D2加上交流电压（电压约为电动机绕组额定电压40%左右）。余下一相绕组两端与一交流电压表（量程为电动机绕组额定电压20%左右）相接。如电压表指针不动或偏转极小，则该二相绕组所标始、末端是正确的，即D1、D2同为始端或末端。若电压表指针偏转较大，则有某相始、末端标错，应是D1、D5同为始端或末端，应将其

16、标对。其后，更换其中一相，用同样的方法进行判别，这样就可确定三相绕组的始、末端。（3）异步电动机的直接起动和正、反向运转。电动机按星形接法接到线电压为380V的三相电源上，观察电动机起动情况，待运行稳定后，用转速表测量电动机的转速，并用钳表读取起动电流及空载电流。调节三相调压器输出端线电压为220V，将电动机绕组作三角形接法，观察电动机起动情况，待运转稳定后，测量空载转速，并用钳表读取起动电流及空载电流。将有关数据填于表12内。表12连接方式线电压U起动电流IBt空载电流I0转速n转差率SY异步电动机的正、反向运转。如图15连接电路，DK2是倒顺开关，先置于“停”位置，合上DK1、DK2拨向“

17、顺”位置，电动机直接起动，把DK2拨向“倒”位置，电动机反转运行。五、注意事项（1）作电动机实验时要注意安全，防止发辫、衣袖等被旋转部分卷带，禁止用手、脚等去集中体现电动机起动或停转。（2）不论绕组作Y形还是形连接，均要注意使异步电机工作于额定电压。（3）不要将电动机频繁地作正、反转交替运行，以免损坏电动机。六、实验报告要求（1）抄录实验用电动机铭牌，列表整理有关数据。（2）写出实验的心得体会。（3）回答下列问题：试分析定子绕组始、末端差别方法的理论依据是什么？异步电动机起动时，若合上三相刀开关，电动机不转，并发出强烈的“嗡嗡”声，试分析其原因，并说明应如何进行检查和排除这一故障。实验五三相异

18、步电动机的继电接触控制。一、实验目的（1）了解常用低压电器的结构及其使用方法。（2）掌握三相异步电动机自锁和互锁控制原理及控制电路和连接。二、实验内容（1）观察热继电器、时间继电器，按钮、交流接触器等控制电器的结构。（2）练习异步电机的单向起动控制，正、反转控制的接线。三、仪器设备名称型号或规格数量复合按钮交流接触器热继电器时间继电器交流电流表单相调压器万用表秒表三相异步电动机双刀开关三刀开关CJ1010JR1620/3(2.23.5A)JS7-2B0-10A1kVA0.6-1kW5A5A31111111111(按钮、三刀开关、交流接触器，保险桥安装在一实验板上。)四、实验方法说明（1）观察几

19、种低压控制电器的结构，了解其用途及工作原理。观察热继电器的结构，找出发热元件，触点对应的接线端钮，按图16接线，欧姆表用万用表电阻档代替。调节热继电器整定电流旋钮于2.8A位置，调压器置输出为零位置。然后合上DK接通电流，调节调压器，逐渐增大输出电压，使安培读数为4A，观察继电器动作情况。观察时间继电器的结构，分清电磁线圈和各触点对应的接线端钮，按图17接线，合上DK接通电源，观察继电器动作情况，调整延时螺钉位置对动作延时时间的影响。（2）异步电动机的控制电路。异步电动机直接起动自锁控制电路的连接及试验。如图18连接电路，在控制回路串接熔断器FU，合上开关QS，按“SB1”、“SB2”按钮，观

20、察各电器的工作状态及电动机工作状态。异步电动机正、反转的互锁控制电路的连接及试验。如图19连接电路，在控制回路串接熔断器，检查无误后合上电源开关QS，先后分别按下“SB1”、“SB2”、“SB”按钮，观察各电器的工作状态和电动机的工作状态。五、注意事项图18（1）连接电路时，一定要先打开电源开关QS。（2）为防止短路事故出现而损坏设备，各试验中，保险丝应正确选择。（3）作为电动机正、反转试验时，不要频繁按动“SB1”及“SB2”按钮。六、实验报告（1）记录本实验所用电器元件的型号、规格。（2）记录热继电器的动作电流及动作时间。 图19 接触器常闭触头互锁（3）列表说明图19中交流接触器各触点的

21、静态位置和工作位置。（4）试设计满足下述要求的控制电路。控制二台小功率三相异步电动机M1、M2的直接起动与停止，要求M1起动后才延时起动M2，停车时M2先停后M1才能停止下来，且M2电路有过流热继电保护装置。（5）回答下述问题：热继电器的发热元件是串接在主回路中的，对三相异步电动机作过流保护时，是否三根电流线都要串接热继电器的发热元件？为什么？几个互锁电路 常闭按钮互锁 行程开关实现保护互锁电磁继电控制的四个环节1、点动2、自锁3、互锁4、保护短路保护：熔断器FU 过载保护：热继电器KH 欠压保护：带自锁的接触器KM 零压保护：停电后设备不能自行启动.三种基本控制电路1、 顺序控制 2、 时间

22、控制：3、多地点控制实验六同步发电机一、实验目的（1）了解同步发电机的结构，学习同步发电机端线接法。（2）了解同步发电机的空载特性和外特性。二、实验内容（1）操作起动直流电动机。（2）测定同步发电机的空载特性和外特性。三、实验仪器设备名 称型号或规格数量直流电动机一同步发电机组可控硅调速电源交流电压表交流电流表转速表频率表三相负载箱（可用白炽灯兼作负载指示）0.52kWKGT-2型0-500V0-5ALA4545018002020V45-55Hz与发电机助率配套1111111四、实验方法说明（1）直流电动机的起动。抄录可控硅调速装置及直流电动机铭牌。了解直流电动机接线端的接法。按图20连接电路，断开发电机负载。可控硅调速装置中同步发电机“励磁调节”旋钮左旋至零位。“粗调”旋钮应左旋至电位器上开关断开。合上电源开关“DK1”按“起动”按钮，调节“他励