电机学实验指导

PAGEPAGE11PAGEPAGE10电机学实验指导书目 录电机学实验的基本要求 3电机学实验的安全操作规程 5实验一三相双绕组变压器的空载实验和短路实错未定义书签实验二直流电动机的机械特性 10实验三同步发电机并网实验 14实验四三相异步电动机的空载短路试验 20电机学实验的基本要求一、实验前的准备实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习，如熟悉组件的编号，使用及其规定值等)，并按照实验项目准备记录抄表等。实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，方可开始作实验。量和保护实验设备都是很重要的。二、实验的进行1、建立小组，合理分工每次实验都以小组为单位进行,每组由2～3人组成，实验进行中的接保证实验操作协调，记录数据准确可靠。2、选择组件和仪表后依次排列组件和仪表便于测取数据。3、按图接线根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线，线路力求简单明了，按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路方便，每路可用相同颜色的导线或插头。4、起动电机，观察仪表5、测取数据根据实验步骤逐次测取数据。6、认真负责，实验有始有终并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。三、实验报告研究或分析讨论后写出的心得体会。实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。实验报告包括以下内容：实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。等。

UIn ）N N N N器阻值，电源端编号等。数据的整理和计算按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cm×8cm标出。格的报告纸上，保持整洁。每次实验每人独立完成一份报告，按时送交指导教师批阅。电机学实验的安全操作规程守如下规定的安全操作规程：实验时人体不可接触带电线路。接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。他人员只能在指导教师允许后方可操作，不得自行合闸。实验一三相双绕组变压器的空载实验和短路实验一、实验目的率与效率。二、实验内容空载实验：测量空载电流I0线，测变比。

P0

随外电压U0

变化的特性曲Ik三、实验说明

P。k都应确保三相感应调压器的输出电压为在进行空载与短路实验之前，都应确保三相感应调压器的输出电压为零，为此，三相感应调压器单独接到电源，找出它的输出电压为零的位置。然后再进行空载和短路实验。空载实验：按图1-1接线，三相变压器采用Y,y联接。低压侧接电压源，高压侧开路。调节三相感应调压器BT从零逐步增加外施电压至1.2UN

，开始读数，然后逐渐降低电压至0.3UN

，记录空载电压、电流与功率于表1-1。共读取7～8组数据，其中额定电压的一点必须记录，并记录该点的副边电压于序号测量数据计算数据伏伏伏安安安瓦瓦伏序号测量数据计算数据伏伏伏安安安瓦瓦伏安瓦UUUIIIP' PUIPabbcca0a0b0c0 0000表中U 、I0 0

,分别为三个电压表读数与三个电流表读数的平均值。P0书有关章节。图1-1三相变压器空载实验接线图表1-2三相绕组连接三相绕组连接UUUUABUUY,yab伏bc伏ca伏CA伏BC伏伏短路实验1.1-0.3I 1-3，5-6N电压要比额定电压低得多。1.1-0.3I 1-3，5-6N电压要比额定电压低得多。试验应尽快进行，以免绕组发热使电阻值发生变化。图1-2三相变压器短路实验接线图测U测U量I数据计算数据UUIIP'P'UIPabbcca0a0b0c00kkk伏伏伏安安安瓦瓦伏安瓦表中Uk

、I 分别为三个电压表与三个电流表读数得平均值，Pk

为二瓦计法测得的三相功率。四、实验报告要求高压侧相电压（平均）计算被试变压器的变比K ，其中相电压平低压侧相电压（平均）均值由表1-2计算得到。P0

f(U0

)I0

f(U0

)特性曲线。（折合到高压侧（欧姆值与标么值）与功率因数cos075C（欧姆值与标么值。计算I=IN效率。

负载功率因数等于0.8（落后）时变压器的电压变化率与五、思考题空载实验中的电流表与短路实验中的电压表应接在何处？为什么？为什么变压器空载实验中要用低功率因数瓦特表？为什么变压器的激磁参数必须在额定电压下求取？么？实验二直流电动机的机械特性一、实验目的1、测定他励直流电动机的工作特性。2、掌握他励直流电动机的调速方法。3（）二、预习要点1、直流电动机的启动方法。2、改变直流电动机的机械特性有哪些方法？3、直流电动机的调速方法，弱磁调速的注意事项。4、直流电动机在能耗制动时，能量传递关系、电动势平衡方程式以及机械特性。（扩展实验）三、实验项目1、工作特性和机械特性保持U=U和I=I 不变，测取n、T、η=f（I、n=f（T。N f fN 2 a 22、改变励磁电流调速保持U=U，TN

=n=f（I。f四、实验步骤1、测定他励直流电动机的工作特性与机械特性2-1接线，检查电表的极性（+，-）是否正确，量程是否正确，电动机励磁回路接线是否按牢靠。然后，将电动机电枢所串联的电阻R和1发电机G的磁场回路电阻R 调到最大位置电动机M的磁场调节电阻Rf2 f1调到最小位置，断开开关S，并断开电枢电源开关，做好启动准备。开启励磁电源开关，观察M及G的励磁电流值，调节R 使f2I 0.45AM启动。f2220VM启动后，逐渐减小电动机电阻R1

值，即R1

R1

短接。Rf1If10.414A。+ 励磁电源220V+ 组 阻If2 A2

绕励Rf2 并

If

绕磁并Rf1V2IF A4S

R1I +

V1220V－电枢电源－图2-1 直流他励电动机接线图合上开关R2

，使得电动机转速为1500r/min，电流I＝12.5A，至此成功找到电机的稳定运行点:U＝UN，I＝IN，n＝nN，其励磁电流均为额定励磁电流。保持电动机电压为额定电压220V，励磁电流为额定励磁电流I 0.414A，发电机的励磁电流为I 0.45A不变。调节发电机的负载电f1 f2RI2

，转速n和发电机的负载电流I2

，并从校正曲线查出电动机的对应输出转矩T2 2

0.181.025I2

)，记录数据7组于表2-1。表2-1 工作特性和机械特性实实验所测数据I （A）a电动机电枢电流计算值转速（r/min）I(A)2发电机负载电流T(Nm)2P0.105nT2 2PUI1P/P2 1nn(%)2、他励直流电动机的弱磁调速1）直流电动机正常启动后，将磁场调节电阻R调至零（或调到励磁f1电流表满偏为止MGf2MGR2MU=UN，I＝0.5IN值。2）MGI2

值（T2

值）MN

不变，逐次增加磁场电阻阻值R

，直至n＝1.3nf1

n、If

和I。共取7－8组a记录于表2-2中。表表2-2n（r/min）U＝U＝NVT＝2N·mI（mA）fI（A）a3、能耗制动（扩展实验）

+ 励磁电源220V+ If2A2

组 阻励绕绕 IfA1 磁励绕f2Rf1f2Rf1V2IFA4R1SIA3V1RLS1220V+ 电枢电源－2-2能耗制动接线图1）按图接线,RL=180Ω。2）按照上述实验步骤，启动电机。3）S1RLRL转速、电压表、电流表的数值。五、注意事项1、直流他励电动机起动时，须将励磁回路串联的电阻R 调至最小，f1R调至1最大，然后方可接通电枢电源。使电动机正常起动。起动后，将起动电阻R调至零，使电机正常工作。12、直流他励电动机停机时，必须先切断电枢电源，然后断开励磁电源。RR1 f1调回到最小值。给下次起动作好准备。3、测量前注意仪表的量程、极性及其接法，是否符合要求。4TMG的励磁电2流调整到校正值（额定值M的输出转矩。六、实验报告12-1

和η，n

、η＝f（I）及n＝f（T）2的特性曲线。

2 a 2电动机输出功率： P＝nT/302 2TN.m（

IT）2查得nr/min。电动机输入功率： P1输入电流： I=I+I

f2 2 2 2电动机效率：

a fNP 2100%P n%

nn0

N100%N由工作特性求出转速变化率：1 nN2、绘出他励电动机调速特性曲线n=f（调速的电枢电流变化规律以及两种调速方法的优缺点。3、在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路的调节电阻，电机的转速如何变化？增大励磁回路的调节电阻，转速又如何变化？4、用什么方法可以改变直流电动机的转向？5必须串联起动变阻器？6RL法有什么缺点？实验三 三相同步发电机的并网运行一、实验目的加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件；掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法；熟悉同步发电机准同期并列过程；观察、分析有关波形。二、原理与说明恒命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。手动准同期并列，应在正弦整步电压的最闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。合闸时间整定。准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。三、实验项目和方法（一）机组启动与建压“”00位置；合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常”灯亮；“手动“灯亮；励磁调节器选择它励、恒UF运行方式，合上励磁开关；“”位置；合上系统电压开关和线路开QF，检查系统电压接近额定1 3合上原动机开关，按“停机/开机”按钮使“开机”灯亮，调速器将自动启动电动机到额定转速；当机组转速升到95%（二）观察与分析操作调速器上的增速或减速按钮调整机组转速，记录微机准同期控制器显示应关系；操作励磁调节器上的增磁或减磁按钮调节发电机端电压，观察并记录不同电的对应关系；差闭锁灯亮熄规律；（即脉动电压）录电压幅值差大小与正弦整步电压最小幅值间的关系””（即三角波）的波形，观察并记录整步表旋转速度与线性整步电压的周期的关系；观察并（三）手动准同期按准同期并列条件合闸将“同期方式”转换开关置“手动”位置。在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，手动操作合闸按钮进行合闸。灯熄灭。”灯熄灭。此时表示压差、频差均满足条件，观察整步表上旋转灯位置，当旋转至0º位置前某一合适时刻时，即可合闸。观察并记录合闸时的冲击电流。具体实验步骤如下：00位置；合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常灯亮；灯亮；电位器指针，使原动机转速达到起额定；励磁调节器在选择“手动励磁”开关之前需要检查手动励磁调压器是否在0位置，如不在应调在0位置，再合上励磁开关；缓慢调节手动励磁调压器，使发电机电压达到380V，并维持原动机转速为其额定；合上系统电压开关和线路开关380V；为“”档；测同期表，其频差，压差和相差指针在中间平衡位置时合上“发电机开关按钮。偏离准同期并列条件合闸本实验项目仅限于实验室进行，不得在电厂机组上使用实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸，记录功率表冲击情况：具体实验步骤如下：00位置；合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率，调速器上“并网”灯和“微机故障”为熄灭状态；灯亮；电位器指针，使原动机转速达到起额定；励磁调节器在选择“手动励磁”开关之前需要检查手动励磁调压器是否在0位置，如不在应调在0位置，再合上励磁开关；缓慢调节手动励磁调压器，使发电机电压达到380V其额定；合上系统电压开关和线路开QF，检查系统电压接近额定1 3为“”档；观测同期表，按下a，b，c1-1。fF>fX和fF<fX察并记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q填入表1-（注意：频率差不要大于0.5H。和VF<VX察并记录实验台上有功功率表P和无功功率表Q填入表1-（注意：电压差不要大于额定电压的10。cP和无功功率表Q小，分别填入表1-（注意：相角差不要大于30。表1-1ffF>fXfF<fXVF>VXVF<VX顺时针逆时针P（kW）Q（kVAR）注：有功功率P和无功功率Q也可以通过微机励磁调节器的显示观察。（四）半自动准同期将“同期方式”转换开关置“半自动”位置，按下准同期控制器上的“同期”按钮即向准同期控制器发出同期并列命令，此时，同期命令指示灯亮，微机正常灯闪烁加快。准同期控制器将给出相应操作指示信息，运行人员可以按这个指示进行相应操作。调速调压方法同手动准同期。当压差、频差条件满足时，整步表上旋转灯光旋转至接近0º位置时，整步表圆盘中心灯亮，表示全部条件满足，准同期控制器会自动发出合闸命令，“合闸出口”灯亮，随后DL灯亮，表示已经合闸。同期命令指示灯熄，微机正常灯恢复正常闪烁，进入待命状态。具体实验步骤如下：00位置；合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态。各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常灯亮；按调速器上的“微机方式自动/手动”灯亮；增速按钮，使原动机转速达到起额定（增速或“按钮5钟内微机会自动增，减速；励磁调节器在选择“手动励磁”开关之前需要检查手动励磁调压器是否在0位置，如不在应调在0位置，再合上励磁开关；缓慢调节手动励磁调压器，使发电机电压达到380V其额定；合上系统电压开关和线路开QF，检查系统电压接近额定1 3为“”档；“按钮。（五）全自动准同期将“同期方式”转换开关置“全自动”位置；按下准同期控制器的“同期”按钮，同期命令指示灯亮，微机正常灯闪烁加快，此时，微机准同期控制器将自动进行均压、均频控制并检测合闸条件，一旦合闸条件满足即发出合闸命令。升速或“”当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节器上有什么反应。当一次合闸过程完毕，控制器会自动解除合闸命令，避免二次合闸；此时同期命令指示灯熄，微机正常灯恢复正常闪烁。具体实验步骤如下：00位置；合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常灯亮；把调速器上的“模拟方式”和“微机方式自动/手动”按钮松开，使“微机自动”灯亮；按下“停机/开机”按钮，此时控制量开始缓慢增加，直至原动机转速达到额定；”方式，励磁调节器选择恒Uf方式，再合上励磁开关；”/“”Ug380”按钮，380V；合上系统电压开关和线路开QF，检查系统电压接近额定1 3为“档；“与微机同期装置中参数一的时间整定相同“”按钮，等待微机自动并网。（六）准同期条件的整定按“参数设置”按钮使“参数设置”再按一下“参数设置”“”灯熄退出参数设置状态）共显示8有7个，即开关时间、频差允许值、压差允许值、均压脉冲周期、均压脉冲宽度、均频脉冲周期、均频脉冲宽度。另第8个参数是实测上一次开关合闸时间，单位为毫秒。7”（电力系统综合自动。△f=0.3Hz△U=3V超前时间tyq=0.1s，通过改变“”观察在不同开关时间tyqI1-2。m表1-2整定同期开关时间（整定同期开关时间（s）实测开关时间（s）0.10.20.30.4冲击电流I（A）m据此，估算出开关操作回路固有时间的大致范围，根据上一次开关的实测合闸时间，整定同期装置的越前时间。在此状态下，观察并列过程时的冲击电流的大小。△f，重复进行全自动同期实验，观察在不同频差允许值下并列过程有何差异，并记录三相冲击电流中最大的一相的电流值I，填入表1-3。m注：此实验微机调速器工作在微机手动方式。表1-3频差允许值频差允许值△f（Hz）0.40.30.20.1冲击电流I（A）m△过程有何差异，并记录三相冲击电流中最大的一相的电流值I，填入表1-4。m表1-4压差允许值压差允许值△V（V）5432冲击电流冲击电流I（A）m（七）停机当同步发电机与系统解列之后，按调速器的“停机/开机”按钮使“停机”灯亮，即可自动停机，当机组转速降到85%以下时，微机励磁调节器自动逆变灭磁。待机组停稳后断开原动机开关，跳开励磁开关以及线路和无穷大电源开关。切断操作电源开关。四、实验报告要求比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程；分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关；分析正弦整步电压波形的变化规律；滑差频率fs，开关时间tyq 的整定原则？注意事项：手动合闸时，仔细观察整步表上的旋转灯，在旋转灯接近0º刻合闸。”“”按钮可使微机准同期控制器恢复正常。55还需调节则松开按钮，重新按下。转换开关。五、思考题相序不对（如系统侧相序为AB、为发电机侧相序为ACB并列？为什么？电压互感器的极性如果有一侧（系统侧或发电机侧）接反，会有何结果？期并列，应如何操作？步电压的变化规律如何？这是一种什么现象？应采取什么措施解决？>fX或者fF<fX，VF>VX或者VF<VX下并列，机端有功功率表及无功功率表的指示有何特点？为什么？实验四三相异步电动机的空载短路试验一、实验目的转向的方法；（

,x,

rrr。二、实验项目认识实验

1 2 m

m 1 24-1所示。图4-1三相异步电动机参数测定接线图利用调压器改变供给异步电动机的电压，异步电动机连接成Y形。额定电压。测量其空载转速，观察其方向，再降低电压，使电机停下来。电源相序变化对电机转向的影响。参数测定测量定子绕组的冷态直流电组，用数字万用表测量三个定子绕组r1

值，取其平均数，即得冷态电阻。至于异步电动机的参数x

,x,

,r,r,r，可用空载和短路实验来测定。下面主要作这两个实验。（1）空载实验

1 2

m 1 24-1Y接，负载与电机脱开，即不加负载。转，并注意电机的旋转方向。保持电机在额定电压下，空