《电机拖动基础与仿真应用》-第10章

１０.１单相变压器实验

一、实验目的(１)了解变压器绝缘电阻的检测方法.(２)掌握变压器的空载实验和短路实验方法,求出有关参数.(３)掌握负载实验方法,测取变压器的运行特性.二、实验内容(１)熟悉实验仪器设备,将变压器的铭牌数据和仪器设备的名称、型号和主要技术数据等填入表１０-１.(２)变压器绕组的检测.①利用万用表检查变压器的高压绕组和低压绕组的电阻值是否正常,判断该绕组有无断路或接触不良等现象.下一页返回

１０.１单相变压器实验

②利用５００V以上兆欧表检测变压器的绝缘电阻值,将结果填入表１０-２中.测得结果应大于０.５MΩ,否则该变压器不宜进行实验.(３)变压器的空载实验.①实验在低压侧进行,按图１０-１接好实验电路,图中T１是被测变压器,T２是单相调压器.②调压器T２调到起始位置(输出电压为零的位置)后,合上断路器QF.③调节调压器将变压器电压升至１.２UN,然后再将电压降至额定值,记录下电压、电流和功率值,填入表１０-３.由于变压器空载运行时的功率因数很低,为减少测量误差,测量功率应选用低功率因数功率表.将调压器恢复到起始位置,断开断路器QF.上一页下一页返回１０.１单相变压器实验(４)变压器的短路实验.实验在高压侧进行,按图１０-２接好实验电路.检查调压器确实在起始位置后,合上断路器QF.缓慢调节调压器输出电压,注意观察电流表读数,直到电流达到额定值为止.将数据记录在表１０-３中.实验要尽快进行,以免绕组发热,电阻增加,影响实验的准确度.用温度计测量周围环境温度θ,记入表１０-３.将调压器恢复到起始位置,断开断路器QF.(５)变压器的负载实验.按图１０-３接好电路,图中RL是可变电阻负载.将开关Q断开,RL置于电阻最大位置.检查调压器确实在起始位置后,合上断路器QF,调节调压器使一次绕组的电压U１＝U１N.上一页下一页返回

１０.１单相变压器实验

合上负载开关Q,逐渐减小RL的阻值,增大负载电流.测量变压器的输出电流I２和输出电压U２.在输出电流从零到１.２I２N的范围内,测取６组左右数据,记录在表１０-4中.注意在每次读取数据前,先要检查并调节U１使其保持为U１＝U１N,在所读取的数据中,必须包括I２＝０和I２＝I２N两组数据.实验完毕后,将RL重新调至最大电阻位置,将调压器恢复到起始位置断开断路器QF.三、实验报告的撰写实验报告中应包含以下内容:(１)实验名称;(２)实验目的和实验设备;上一页下一页返回

１０.１单相变压器实验

(３)实验内容;(４)实验操作步骤;(５)实验数据处理.将每项实验数据后面进行下述数据处理:由空载实验数据计算变压器的电压比k,铁损耗PFe、励磁阻抗模、励磁电阻Rm、励磁电抗Xm,进一步求出Rm、Xm和折算至高压侧数值.由短路实验数据计算变压器的铜损耗PCu、短路阻抗模、短路电阻RS、短路电抗XS和阻抗电压标幺值,并求出、RS和折算至７５℃时的数值.上一页下一页返回

１０.１单相变压器实验

根据空载实验和短路实验结果计算出变压器的满载效率η.由负载实验用坐标纸画出变压器负载在cosφ＝１时的外特性U２＝f(I２)曲线,求出在I２＝I２N时的电压调整率VR.(６)在实验报告最后讨论如下问题:在实验中各种仪表的量程是如何选择的?为什么每次实验时都要强调将调压器恢复到起始位置后才可合上断路器QF?上一页返回10.2三相变压器实验一、实验目的(１)熟悉三相变压器绕组极性的鉴别方法.(２)熟悉三相变压器的连接方法.(３)掌握用实验方法确定变压器的连接组.二、实验内容(１)熟悉实验仪器设备,将仪器设备的名称、型号和主要技术数据等填入表１０-１自拟表格中.下一页返回10.2三相变压器实验(２)变压器绕组的极性判断.利用万用表找出变压器的三个高压绕组和三个低压绕组的接线端,假定各绕组以U１、U２,V１、V２,W１、W２和u１、u２,v１、v２,w１、w２标记.根据假定的标记,按图１０-４所示电路接好电路.图１０-４中T１为被测三相变压器、T２为三相调压器的一相.将调压器调到起始位置后,合上断路器QF.调节调压器输出电压,使U１U２两端电压UU升至其额定值的一半左右,测出高压绕组的三个相电压UU、UV、UW以及任意两个线电压.上一页下一页返回10.2三相变压器实验(３)Y,y０连接组校核实验.按图１０-５接好电路,图中T２为三相调压器.T１为被测三相变压器,高、低压绕组都为星形连接.U１与u１两端用导线相连,合上断路器QF,调节调压器输出电压,使三相变压器一次绕组电压为其额定值的一半左右,用电压表测出线电压UUV和Uuv以及v１与V１两点的电压UvV.由于Y,y０连接组中的与相位相同,因此可知UvV＝UUV－Uuv,如果测量结果符合该式说明该连接组为Y,y０.若不相符,请断电后改接线路,直到正确为止.上一页下一页返回10.2三相变压器实验(４)Y,d１１连接组校核实验.按图１０-６所示电路接好电路.将调压器调至起始位置后,合上断路器QF.调节调压器输出电压使三相变压器一次绕组的电压为其额定值的一半左右,注意若电路连接正确,电流表读数应等于或近似为零.用电压表测出线电压UUV和Uuv以及v１与V１间的电压UvV.由于Y,d１１连接组的滞后于３３０°,即超前３０°,所以.如果测量结果符合该式,说明该连接组为Y,d１１.(５)Y,y６连接组设计实验.自己设计出Y,y６的实验接线电路,并通过实验证明自己设计的实验接线电路正确性.上一页下一页返回10.2三相变压器实验三、实验报告的撰写实验报告包含以下内容:(１)实验名称.(２)实验目的和实验设备.(３)实验内容.(４)实验数据.将连接组校核实验的测量数据及校核公式的计算结果列表比较.画出Y,y６连接组的实验电路,推导出校核公式,并将计算结果与实验结果做比较.(５)在实验报告最后讨论如下问题:为什么在Y,d１１连接组的实验中,若电路连接正确电流表的读数应等于或近似等于零?若接线错误将某一低压绕组短路将会出现什么结果?上一页返回10.3笼型三相异步电动机实验一、实验目的(１)熟悉电机绝缘电阻的检测方法.(２)熟悉三相异步电动机绕组极性的鉴别方法.(３)熟悉三相异步电动机的直接启动方法.(４)熟悉三相异步电动机的反转方法.(５)熟悉三相异步电动机的星形—三角形减压启动方法和三相异步电动机的自耦变压器减压启动方法.二、实验内容(１)熟悉实验仪器设备,将它们的主要技术数据按照表10-1记录下来.(２)利用万用表鉴别出每相绕组的两个接线端.下一页返回10.3笼型三相异步电动机实验(３)鉴别三相绕组的极性.将三相绕组串联后与一只毫安表接成闭合回路.用手转动转子,转子铁芯剩磁将分别在定子三相绕组中产生三个大小相等,相位互差１２０°的感应电动势.如果三相绕组都是首尾相连,则三相感应电动势的相量和为零或接近零,毫安表指针不动或摆动很小,否则说明其中有一相绕组的首尾端假设有误,应将某相绕组反接再试,直到毫安表不动或微动为止.(４)电动机的直接启动.根据电动机铭牌上给出的额定电压和连接方式以及实验室的电源电压确认电动机定子绕组采用三角形连接的正确性.按图１０-７所示电路接好线,合上断路器QF,电动机启动.注意观察启动瞬间电流表指针摆动的幅度,将读数记录在表１０-５中,断开断路器QF,观察电动机的转向.上一页下一页返回10.3笼型三相异步电动机实验(５)电动机的反转.根据４.１节所介绍的方法,重新改接电路并启动电动机,观察电动机的转向是否改变,然后断开断路器QF.(６)电动机的星形—三角形减压启动.按图１０-８连接电路,合上断路器QF,按下启动按钮SBST,接触器KMST的主触点闭合,电动机在星形连接下启动.注意观察启动瞬间电流表的读数,并记录在表１０-５中.待电动机启动起来,转速已基本稳定后,按下运行按钮SBOP,接触器KMST主触点断开,KMOP主触点闭合,电动机改成三角形连接运行.上一页下一页返回10.3笼型三相异步电动机实验三、实验报告撰写实验报告内容包括:(１)实验名称.(２)实验目的和实验设备.(３)实验内容.按各项实验内容将测量所得数据记录在实验报告的表格中.(４)在实验报告最后讨论如下问题:直接启动、星形—三角形减压启动和自耦减压启动的使用范围及优缺点是什么?上一页返回10.4绕线型三相异步电动机实验一、实验目的(１)掌握绕线型异步电动机转子串电阻启动的方法.(２)掌握绕线型异步电动机转子串频敏变阻器启动的方法.(３)测取电动机的固有机械特性.(４)测取电动机在转子串电阻后的人为机械特性.二、实验内容(１)观察绕线型异步电动机的结构.下一页返回10.4绕线型三相异步电动机实验(２)转子电路串电阻启动.根据铭牌上给出的额定电压和定子绕组连接方式以及实验室的电源电压,确认电动机定子绕组的连接方式.按图10-10所示连接电路,图中RST是接在转子电路中的三相启动变阻器.将RST置于电阻值最大位置,将转子电刷短接手柄置于断开位置,接入启动电阻,做好启动准备.合上断路器,电动机启动,记下其瞬间的电流表读数.逐渐减小启动电阻RST,直到RST＝０.将电动机电刷短接手柄置于短接位置,切除启动电阻RST,启动过程结束.断开断路器,待电机停机后,将启动变阻器电阻置于中间位置,将电刷短接手柄重新置于断开位置,重复上述实验过程,记下启动瞬间的电流表读数.(３)转子电路串频敏变阻器启动.按图１０-１１所示接好电路,将电动机电刷短接手柄置于断开位置,接入频敏变阻器,做好启动准备.上一页下一页返回10.4绕线型三相异步电动机实验转矩仪电源开关置于断开位置.调节电阻置于最大电阻位置.合上断路器QF,电动机启动,记下启动瞬间电流表的读数.待转速升高至稳定后,将电刷短接手柄置于短接位置,切除频敏变阻器,启动结束.此时不要停机,继续下面的实验.(４)固有特性测定实验.根据上面的实验,测出电动机空载运行的电压、电流和转速并记录于表１０-６中.在确定RT处在最大电阻位置后,合上转矩仪开关Q,逐渐减小RT,增加转矩,从空载到电流等于1.2IN的范围内取６组数据记录在表１０-６中.测定所需要数据后,将RT逐渐增大至最大,断开Q,最后断开QF,使电动机停机.(５)人为特性测定实验.将图１０-１１中的频敏变阻器拆除,改将调速电阻接入转子电路,电路其他部分不变,上一页下一页返回10.4绕线型三相异步电动机实验将电动机的电刷短接手柄置于断开位置,接入调速电阻,合上断路器QF,电动机启动.重复固有特性的实验步骤,将数据记入表１０-６中.测试完毕后,将RT逐渐置于最大位置,断开Q,最后断开QF.三、实验报告撰写实验报告内容包括:(１)实验名称.(２)实验目的和实验设备.(３)实验内容.将各项实验内容所测量数据记录在实验报告的表格中.(４)在实验报告最后讨论如下问题:启动电阻大小对启动性能有何影响?调速电阻大小对人为特性有何影响?上一页返回10.5三相同步电动机实验

一一、实验目的(１)熟悉三相同步电动机的异步启动法.(２)测取三相同步电动机的V形曲线.(３)观察功角.二、实验内容(１)异步启动法.按图１０-１２连接电路,合上开关Q１,接通直流电源,调节可变电阻Re,将输出直流电压调至合适值.将开关Q２合向电阻Rf端,使电动机的励磁绕组与Rf接通,合上断路器QF,电动机异步启动.当转速已接近同步转速时,将开关Q２合向直流电源端,使励磁绕组接通电流电源,电动机即被拉入同步运行,启动结束.下一页返回10.5三相同步电动机实验

(２)测取空载运行时的V形曲线.增大励磁电流使电动机的电枢电流达到额定值,然后逐渐减小励磁电流,直到电枢电流达到额定值为止.将７组励磁电流If和电枢电流I１的数据记入实验表格中,注意在所记录的７组数据中,中间一组应为电枢电流为最小时的数据.(３)测取负载运行时的V形曲线.调节励磁电流至空载运行时电枢电流接近最小.将RP调节到电阻最大位置,合上开关Q３使转矩仪的励磁绕组与直流电源接通.调节RP使转矩仪的转矩约等于电动机额定转矩一半,此时记下该转矩值和转速值.重复上述实验步骤,测取负载运行时的V形曲线.上一页下一页返回10.5三相同步电动机实验

(４)观察功角的变化.在电动机的端盖上沿转轴外圈贴上适当的刻度.用日光灯观察同步电动机空载和负载运行时的阴影移动位置,即功角θ的变化.保持T２不变,调节If,观察不同If时功角的变化.三、实验报告撰写实验报告内容包括:(１)实验名称.(２)实验目的和实验设备.(３)实验内容.上一页下一页返回10.5三相同步电动机实验

①列出记录数据,用坐标纸画出同步电动机的V形曲线.②列出观察到的功角变化情况.(４)在实验报告最后讨论如下问题:①如何调节同步电动机的功率因数?②讨论同步电动机功角与负载大小的关系.上一页返回１０.６直流发电机实验一、实验目的(１)掌握用实验方法测取直流发电机的空载特性.(２)掌握自励发电机的自励过程.(３)掌握用实验方法测取直流发电机的外特性.二、实验内容(１)观察直流发电机的结构,抄录发电机的铭牌数据、主要仪器设备的名称和主要技术数据,将其记录于表１０-１中.(２)直流发电机绕组的鉴别.以复励直流发电机为实验对象,它共有三对绕组,即电枢绕组、串励绕组和并励绕组.将万用表的转换开关置于电阻挡位置,检查三个绕组与换向器是否连接,相连的绕组为电枢绕组,下一页返回１０.６直流发电机实验

另外两个与换向器不相连的绕组为励磁绕组,或者将万用表的转换开关置于电压(毫伏)挡位置,用手转动电枢,测量三个绕组有无输出电压,有微小输出电压的为电枢绕组,没有输出电压的两个绕组为励磁绕组.将万用表转换开关置于电阻挡位置,测量两个励磁绕组的电阻,电阻大的为并励绕组,电阻小的为串励绕组.(３)直流发电机的空载特性实验.按图１０-１３所示接好电路,图中直流发电机G由三相异步电动机M拖动.实验前QF、Q１、Q２均应置于断开位置,合上交流电源断路器QF,启动异步电动机,测出直流发电机的剩磁电动势(剩磁电压).将直流发电机的励磁电路中的电阻Rf调至最大值位置,然后合上直流电源开关Q１,调节Rf增大励磁电流If,发电机的空载电压(电动势)随之增大.从If＝０增加到发电机电枢的输出电压Ua＝１.２UaN为止,上一页下一页返回１０.６直流发电机实验

这是空载特性的上升段,记录６组If和U０(包括剩磁电压和额定电压数据).再减小励磁电流If,从Ua＝1.2UaN直到If＝０为止,这是空载特性的下降段,读取６组If和U０(包括额定电压和剩磁电压数据),与上升段数据一起记入实验表格中.(４)他励直流发电机的外特性实验.完成上述实验后,将发电机的负载电阻RL调至最大电阻位置,合上负载开关Q２.调节励磁电流If使之等于其额定值.调节负载电阻RL逐渐增加发电机的输出电流Ia,直到Ia＝1.2IaN为止,记下６组Ia和Ua.上一页下一页返回１０.６直流发电机实验

(６)并励直流发电机的外特性实验.完成上述实验后,将负载电阻RL置于电阻最大位置,合上负载开关Q２,调节If至额定值,减小RL至I＝1.2IN为止,逐渐增大RL和减小I,从I＝１.２IN到I＝０为止,记录６组U和I,记入实验表格中.(７)复励直流发电机的外特性实验.按图１０-１５连接电路,所有开关都应处在断开位置.合上QF启动异步电动机,合上开关Q１将串励绕组短路.调节Rf,观察发电机输出电压是否建立起来.若调节Rf输出电压U很小,电压无法建立,需断开QF,停机后将并励绕组的两个接线端对调位置,然后重新启动电动机.将负载电阻RL调至最大电阻位置,合上负载开关Q２,调节Rf使输出电压约为UN,断开串励绕组短路开关Q１,观察此时的输出电压是增大了还是减小了.上一页下一页返回１０.６直流发电机实验

若U增加,说明该发电机是积复励发电机,若U减小说明该发电机为差复励发电机,这时断开QF,停机后将串励绕组两个接线端对调位置,将发电机改为积复励发电机.重新合上QF,启动电动机,断开开关Q１,调节Rf使If等于额定值,调节RL使I增加至１.２IN.三、实验报告撰写实验报告内容包括:(１)实验名称.(２)实验目的和实验设备.上一页下一页返回１０.６直流发电机实验

(３)实验内容.①列出空载实验数据,画出空载特性曲线;②列出他励、并励和复励发电机的外特性实验数据,在同一坐标纸上画出它们的外特性曲线并且求出它们的电压调整率.(４)在实验报告最后讨论如下问题:①自励发电机的自励条件有哪些?②他励、并励和复励发电机的外特性有何不同,比较它们电压调整率的大小.上一页返回10.7直流电动机实验一、实验目的(１)掌握直流电动机电枢电路串电阻启动的方法.(２)掌握直流电动机改变电枢电阻和改变励磁电流调速的方法.(３)掌握直流电动机的制动方法,测取制动时的机械特性.二、实验内容(1)抄录电动机的铭牌数据和主要仪器设备的技术数据,记入实验表格.(２)直流电动机的启动.按图１０-１６连接电路,图中１M是被测电动机,２M是作为１M负载的负载电动机,实验前所有开关都应处在断开位置.将电动机１M的启动电阻RST１置于电阻最大位置,励磁电路电阻Rr１调到Rr１＝０的位置,合上Q２和Q１,电动机启动,随着转速的上升,逐渐减小启动电阻,直到RST１＝０,启动结束.下一页返回10.7直流电动机实验

(３)直流电动机的调速.增加RST１,观察转速的变化.增加Rr１,观察转速的变化.将RST１和Rr１恢复到电阻为零的位置,让电动机继续运转.(４)能耗制动迅速停机.迅速将开关Q１合向下方位置,即与Rb接通,能耗制动过程开始,观察电动机的迅速停机过程.(５)能耗制动时的机械特性.将被测电动机的开关Q１仍合向Rb位置,Q２仍然闭合,将负载电动机２M的电阻RST２置于电阻最大位置,Rr２置于电阻等于零的位置,将Q４和Q３合向下方电源位置,启动负载电动机２M,注意其转向.调节RST２改变转速,记下４组左右不同转速时被测电动机１M的转速n、电枢电流Ia和电枢电压Ua.上一页下一页返回10.7直流电动机实验

(６)反接制动时的机械特性.将被测电动机的RST１置于电阻最大位置,合上开关Q２和Q１,电动机１M启动,保持RST１为最大值不变,这时２M与１M的电磁转矩方向相反,在负载电动机２M的拖动下机组反向旋转.调节RST２改变机组转速,记下４组左右不同转速时１M的n、Ia