《电机学》实验指导书

《电机学》实验指导书目录第一章、概述………………1第二章、实验要求及注意事项……………1第三章、实验项目…………6 实验一、单相变压器实验………6 实验二、直流电动机实验………10 实验三、感应电动机实验………14 实验四、感应电机额定转差率计算和Te-s曲线绘制………20 实验五、同步发电机实验………26第四章、实验项目涉及的主要仪器设备简介……………30第五章、参考文献…………30第一章概述《电机学》是电气工程及其自动化专业一门重要的专业基础课。通过对本课程的学习，使学生了解并掌握变压器、直流电机、异步电动机、同步电机等四类电机的基本结构、工作原理及其起动、调速、运行（特性）等方面的知识，培养学生分析问题与解决问题的能力，为后续专业课的学习打好必要的基础。电机学实验是《电机学》课程的一个重要教学环节，在专业培养计划中占有重要地位。电机学实验是学习、研究电机理论的重要实践环节，是电机学课程的必要组成部分。但电机实验应侧重于掌握实验方法和运用所学到的理论知识来分析研究实验中的各种问题，得出必要的结论，从而达到培养学生分析问题和解决问题的初步能力。该实验指导书是《电机学》配套教材，依据中原工学院《电机学》课程教学大纲及实验教学大纲要求编写，在编写中充分考虑了运用电机理论、掌握电机性能的要求，更重视实验方法、实验技能方面的培养。通过实验，使学生了解并掌握电机基本实验的原理和方法，初步掌握对电机进行一般操作的动手能力和对实验数据的分析能力。该实验指导书总共包括五个实验项目，变压器、直流电机、同步电机各一个，感应电机两个，通过这些实验，应掌握变压器等效电路参数测定；掌握直流电动机的起动、调速方法及运行特性的测定、交流电动机外特性的测定方法；掌握感应电动机的起动、调速方法及运行特性和等效电路参数的测定，以及利用计算机对感应电机Te-s特性和额定数据进行分析计算；掌握同步发电机的并联运行、功率调节等操作。通过上述实验，学生应能熟练地掌握电机的基本实验方法和操作技能，能对实验结果进行分析和评定，促进对《电机学》课程的学习，达到《电机学》课程教学大纲和实验教学大纲的基本要求。第二章实验要求及注意事项电机学实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的，实验内容及实验设备拟定实验线路，选择所需仪表，确定实验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，从而完成实验报告。在整个实验过程中，必须集中精力，安全、认真、及时做好实验。现按实验过程提出下列基本要求。一、安全注意事项、切记安全第一为了按时完成电机及电气技术实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：1)每次实验前,应仔细阅读“”。实验过程中，对控制台电源操作时，如有拿不准的地方应及时查阅上述说明或询问指导教师。2)实验时，人体不可接触带电线路。3)接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。4)完成接线或改接线路后必须使组内其他同学引起注意后方可接通电源。实验中如发生故障，应立即切断电源，查清问题和妥善处理故障后，重新合闸进行实验。5)电机起动时则应先检查功率表及电流表的电流量程是否符合要求，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。二、三、其他设备及仪表使用情况简介绍图0-1电阻器调节及内部接线原理图图0-2分压器电阻接法图0-31800Ω可调电阻图0-4450Ω可调电阻四、实验前的准备及预习报告认真作好实验前的准备工作，对于培养同学独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书,确定实验名称，了解实验目的、实验项目、电气接线图及操作步骤，明确实验过程中应注意的问题等，并按照实验项目制作记录表等。实验前按上述要求独立完成预习报告,预习报告内容包括:1.实验名称及专业班级、学号、姓名；2.实验目的；3.实验项目及每个实验项目的电气接线图、操作关键步骤、原始数据记录表4.实验指导书“实验要求”中对预习报告另外的要求试验时应提前3-5分钟进入试验室，把预习报告放在控制台上，经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备，并能正确回答指导教师提出的问题，然后方可开始做实验。否则重新进行该实验准备工作，并另约时间进行该实验。实验前认真预习实验内容，可在规定时间内顺利完成试验，如不能在规定实验内完成该试验，与实验室老师另约时间完成该实验内容。五、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，实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工，以保证实验操作协调，记录数据准确可靠。2、选择组件和仪表实验前先熟悉该次实验所用的组件，记录电机铭牌和选择仪表量程。注意对同一电机的测量仪表应尽量放置在一起，便于监控观察和读取数据。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，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，观察仪表在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下仪表刻度的倍率，然后按一定规范起动电机，观察所有仪表是否正常(如指针正、反向是否超满量程等)。如果出现异常，应立即切断电源，并排除故障。5、测取数据预习时对电机的试验方法及所测数据的大小作到心中有数。正式实验时,根据实验步骤逐次测取数据，数据记录在预习报告中对应的数据记录表中。 一些实验在测取数据前，可先进行一个完整过程的调节，观察测量值的变化情况，以确定合适的测量区段。6、认真负责，实验有始有终实验完毕，须将数据交指导教师审阅。经指导教师认可在实验记录（预习报告）上签字后，才允许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整理好。五、实验报告实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题，经过自己分析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：1、实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期。2、列出实验中所用仪表及组件，电机（变压器）铭牌数据(PN、UN、IN、nN)等。3、列出实验项目，简述操作步骤及关键，并绘出实验时所用的线路图，还应在线路图上注明仪表量程，电阻器阻值。简述实验原理。4、按实验要求对原始数据进行整理（重新列表，并标注表名称，单位）和计算。5、完成实验指导书“实验要求”中对实验报告的另外的要求。6、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，曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线,不在曲线上的点仍按实际数据标出。曲线应标注曲线图名称、坐标轴名称、单位及刻度。7、根据数据和曲线进行计算和分析，说明实验结果与理论是否符合。8．结论：对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论，也可结合思考题来总结。9、每次实验每人独立完成一份实验报告，按时送交指导教师批阅。实验报告和预习报告都应写在实验报告专用纸上（预习报告可作为实验报告的一部分，也即实验报告可在预习报告基础上来完成），并保持整洁。因为学号较乱，因此请在实验报告及作业上注明个人在班级的排列序号。六、特别注意：实验或实验报告缺少一次，即取消该课程成绩，按下学年重修处理。

第三章实验项目实验一单相变压器实验一、实验目的1、了解掌握变压器的额定值。2、通过空载和短路实验测定变压器的变比和等效电路参数。3、通过负载实验测取变压器的外特性和效率特性。二、实验属性本实验属验证性实验三、实验仪器设备及器材三相组式变压器，交流电压表，交流电流表，瓦特表，可调电阻，实验台。四、实验原理1）变压器等效电路参数的测定单相变压器近似等效电路参数（图1-1）,可以通过空载实验和短路实验来测定。图1-1单相变压器近似等效电路 实验时，分别测出空载实验数据：空载电压UN（额定），空载电流I0，空载损耗P0，和短路实验数据：短路电流Ik（额定），短路电压Uk，短路损耗Pk。即可求出等效电路参数。，如果实验是在低压侧测量的，则按上式求出的参数即为归算到低压侧的等效电路的参数，否则为归算到高压侧的参数。2）变压器外特性和效率特性变压器一次侧接额定电压，负载运行时，二次侧电压U2与电流I2之间的函数关系U2=f(I2)，称为变压器的外特性。当一次侧电压为额定、负载功率因数cosφ为常值，从空载到额定负载时二次侧电压的变化率称为变压器的额定电压调整率。变压器一次侧接额定电压，负载运行时，变压器的效率η随二次侧电流I2变化的关系曲线，称为变压器效率特性。变压器的外特性，额定电压调整率和效率特性都可以通过实验的方法测定。五、实验步骤1、查看单相变压器额定值本实验选用三相组式变压器中的一只作为单相变压器，额定数据SN≈77VA，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。实际查看并记录单相变压器额定容量、一次侧额定电压、额定电流、二次侧额定电压、额定电流，填入表1-1。表1-1单相变压器额定值SN(VA)U1N(V)I1N(A)U2N(V)I2N(A)2、空载实验1）按图1-2接线。变压器的低压侧接电源，高压侧开路。交流调压器旋钮调到电压为零的位置。图1-2空载实验接线图2）合上交流电源，电源电压调节到55V，测取变压器的U0、I0、P0及副方电压V2。记录于表1-2中。表1-2：空载实验数据记录表U0(V)I0(A)P0(W)UAX(V)低压侧接电源3、短路实验1）按图1-3接线。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。交流调压器旋钮调到电压为零的位置。 图1-3短路实验接线图2）接通交流电源，逐渐缓慢增加输入电压，观察电流表，直到短路电流等于0.35A停止，测取变压器的Uk、Ik、Pk及环境温度。记录于表1-3中。表1-3:短路实验数据记录表室温℃Uk（V）Ik（A）Pk（W）高压侧接电源4、负载实验1接到负载电阻RL（两只900Ω并联）上。2）将调压器旋钮调到输出电压为零的位置，S1打开，RL阻值调到最大。3）接通交流电源，并调节电压U1=220V。图1-4负载实验接线图4）保持U1=220V，合上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（I2=0-1.4A）的范围内，测取变压器的输出电压U2和电流I2，输入功率P1和输出功率P2，共取数据6-7组，记录于表1-4中。5）测取数据时，I2=0（S1打开）和I2=I2N=1.4A必测。表1-4:负载实验记录表U1=UN=V序号1234567U2（V）I2（A）P1（W）P2（W）六、实验要求下列问题：a.变压器一次及二次侧的额定电压和额定电流是否相同，有什么规律？b.画出变压器近似等效电路。变压器的空载和短路实验分别有什么目的？c.什么是变压器的外特性和效率特性？c.短路实验时，应注意变压器测量侧的额定电流，实际电流不能大于额定电流。测量时操作要快，否则线圈发热引起电阻变化较大。d.负载实验时，应注意变压器接电源侧的额定电压值和测量侧的额定电流值。e.电流表尽量使用数字表。3）实验报告数据处理要求a.根据实验数据，计算该变压器归算到变压器高压侧的近似等效电路激磁参数（要求计算过程）。b.画出变压器近似等效电路，并在该电路上标出对应参数值。c.绘制变压器电阻性负载时的外特性、效率特性，并从外特性上计算变压器电阻性负载时的额定电压调整率。d.根据实验目的及内容得出结论。

实验二直流电动机实验一、实验目的1、熟悉他励直流电动机的接线、起动、改变转向与调速的方法。2、掌握用实验方法测取直流他励电动机的固有及人为机械特性。二、实验属性本实验属验证性实验三、实验仪器设备及器材校正直流测功机，直流电动机，直流电压、毫安、电流表，可调电阻器，实验台。四、实验原理1）他励直流电动机：励磁回路由单独电源供电，和电枢回路互不相联。2）直流电动机起动的基本要求：起动转矩要大，起动电流要小，起动设备要简单经济可靠。起动的基本方法有：直接起动（这里不用），电枢回路串电阻起动和降压起动三种方式。3）当改变他励直流电动机励磁回路电源极性或改变电枢回路电源极性时，可以改变直流电动机转向。4）直流电动机调速方法有：电枢控制，即调节电枢电压或在电枢回路中接入调速电阻；磁场控制，即调节励磁回路中的电组，改变励磁电流的大小，可改变磁场大小。5）直流电动机机械特性：U=UN，励磁回路电阻等于常值时，电动机的转速与电磁转矩的关系n=f(Te)成为电动机的转矩-转速特性，也称为机械特性。机械机械特性可用实验的方法来测取。a.直接测量直流电动机电枢电阻R。b.电动机正常接线，启动电动机后，起动电阻调到最小，调节电枢电压等于UN，调节电动机负载、并配合调节励磁电阻Rf和励磁电流，使电动机达到额定运行状态（n=nN,Ia=IN）,记录电动机电枢电压UN，转速nN,电枢电流IN等数据。根据他励电动机电压方程：U=Ea+Is*R+2△Us，2△Us为正负一对电刷上的接触压降，2△Us=2V。计算电动势：Ea=UN-IN*R-2即可计算出电动机对应该励磁电流下的c.保持励磁电源电压和励磁回路电阻Rf不变，忽略电枢反应的去磁作用时，则不变，调节电动机负载大小，并测量电枢电枢电流Ia及电动机转速n，然后可计算出电磁转矩大小：d.U=UN，Rc=0，If=IfN时测得的机械特性一般称为电动机固有机械特性，不满足上述三个条件情况下测得的机械特性一般称为电动机人为机械特性。五、实验步骤1.用欧姆表直接测直流电动机电枢的直流电阻R，并记录。2.他励直流电动机的起动（步骤）图2－1直流他励电动机接线图1）按图2-1接线。图中M为直流电动机，MG为测功机，M与MG之间虚线表示同轴相联。起动电阻Rc调到阻值最大，励磁电阻Rf调到最小，第一次起动时将电枢电源旋扭调至较小位置。2）开启总电源。然后顺序合上励磁电源和电枢电源。3）调节控制屏上电枢电源电压为220伏。电机转动后，然后减小起动电阻Rc阻值，直至最小，电机稳定运行。3.调节他励电动机的转速Ncf4.改变电动机的转向关断电源，分别将电枢或励磁绕组两端的接线对调，再按他励电动机的起动步骤起动电动机，观察并记录电动机的转向及转速表指针偏转的方向。5.直流电动机的固有机械特性图2－2：直流他励电动机机械特性接线图1）按图2-2接线。直流电动机额定数据为：PN=80W，UN=220V，IN=0.5A,nN=1500r/min。直流测功机MG按他励发电机连接，在此作为直RL电阻值调到最大。2）按起动步骤起动电动机M。调节电枢电源的电压（V1）为220V，Rc调至零。3）合上开关S，同时配合调节（减小）负载电阻RL和调节电动机的励磁电阻Rf，使电动机达到额定运行状态：U（V1）＝UN，I（A1）＝IN，n＝nN。此时M的励磁电流If即为电动机额定励磁电流IfN。在以后的实验过程中，保持Rf不变，即保持励磁电流IfN不变(则CeΦ近似不变)。4）保持V1＝UN，Rf不变的条件下，逐次减小电动机负载（增大电阻RL）。测取电动机电枢输入电流Ia（A1），转速n。共取数据7-10组，记录于表2-1中。注意：最后一定测量一组S断开（即电动机空载时）的数据。表2-1:固有机械特性V1＝UN＝VRc=0A2=IfN=m实验数据12345678910Ia（A）n（r/min）计算数据Te（N·m）6.直流电动机的人为机械特性：1）在固有机械特性接线不动情况下，保持电枢电源电压（220V）不变，保持励磁回路串电阻Rf不变，把电枢回路电阻调到最大，重新起动电动机（先合励磁后合电枢），电动机起动后，调节电枢回路所串电阻Rc到1/2位置（目测），并保持在此位置，进行下面项目。2）调节负载电阻RL，使电动机电枢电流Ia（A1）=IN。3）逐次增大负载电阻RL，减小电动机负载，测取电动机电枢输入电流Ia（A1），转速n，电枢电压Ua（V2）。共取数据9-10组，记录于表2-2中。注意：最后一定测量一组S断开（即电动机空载时）的数据。表2-2:人为机械特性V1＝UN＝VRc=A2=IfN=mA实验数据12345678910Ia（A）n（r/min）计算数据Te（N·m）六、实验要求fccfLaN，N3）实验报告数据处理要求a.把电枢电阻按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值：式中Raref——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。（Ω）。Ra——电枢绕组的实际冷态电阻。（Ω）。θref——基准工作温度，对于E级绝缘为75℃θa——实际冷态时电枢绕组的温度。（℃）b.根据表2-1额定运行状态下的数据，求CeΦ,并根据表2-1和表2-2实验数据，计算对应各个转速下的电磁转矩。列出计算CeΦ的过程。c．在同一张图上绘制该直流电动机的固有机械特性和人为机械特性。说明当电动机电磁转矩变化时，转速的变化规律。d.结合本次实验说明，负载一定时，当他励直流电动机电枢电压U、电枢回路串电阻Rc和励磁回路串电阻Rf发生变化时，电动机的转速分别如何变化。e.根据实验目的及内容得出结论

实验三感应电动机实验一、实验目的通过实验掌握异步电动机的起动方法。掌握三相异步电动机的空载、堵转方法测定三相绕线式异步电动机的参数。3、通过实验熟悉三相绕线式电动机的调速方法。4、通过实验掌握三相异步电动机的机械特性和工作特性的测量方法。二、实验属性本实验属验证性实验三、实验仪器设备及器材三相绕线式异步电动机，交流电压、电流表，功率表，三相可调电阻器，直流测功机，直流电压、电流、毫安表，可调电阻，实验台。四、实验原理1、绕线式感应电动机一般使用在在转子中接入起动电阻的方法来起动，不仅使起动电流减小，起动转矩也可增大。此外还可以使用降低定子电压的方法来起动。2、异步电动机等效电路参数的测定三相异步电动机T型等效电路参数（图3-1）,可以通过空载实验和短路（堵转）实验来测定。图3-1异步电动机T型等效电路a.实验时直接测得每相电阻值R1c，此值为实际冷态电阻值。冷态温度为室温。换算到基准工作温度时的定子绕组相电阻：式中R1——换算到基准工作温度75℃时定子绕组的相电阻，ΩR1c——定子绕组的实际冷态相电阻，Ω；θref——基准工作温度，对于E级绝缘为75℃θc——实际冷态时定子绕组的温度，℃；b.由短路实验数据求短路参数(三相感应电动机定子侧为Y接时) 短路实验时，使电动机不转，调节电压，测取当I=IN时的线电压UkL,线电流IkL，和短路损耗Pk（这里使用单功率表测量损耗方法，三相功率等于三倍功率表读数）。短路阻抗：短路电阻：短路电抗：式中Ukφ,Ikφ——电动机堵转时的相电压，相电流。转子电阻的折合值：，式中R1是折合到75℃时的值。定、转子漏抗：c．由空载试验数据求激磁回路参数实验时，使电动机不接任何负载，调节电动机电压，从1.1UN～0.3UN范围内测量计算三相空载损耗P0和相电流I0。绘制关系，近似为一直线，延伸此直线与纵轴相交，则交点纵坐标即是电动机机械损耗Pmec。图3-2电机中铁耗和机械耗取U=UN时空载线电压U0L、空载线电流I0L和空载损耗P0数据进行计算。额定电压时的铁耗:PFe=Po-Pmec激磁电阻: 空载电阻：空载阻抗：空载电抗：式中U0φ，I0φ为电动机空载时的相电压、相电流。则激磁电抗：3、绕线式感应电动机转子回路中串入三相对称电阻，运行时改变电阻可以改变转速。4、感应电动机的机械特性：电源为额定电压和额定频率情况下，转速n与电磁转矩Te之间的关系n=f(Te)。5、工作特性：在额定电压和额定频率下，电动机的转速n，电磁转矩Te，定子电流I1，功率因数cosφ1及效率η与输出功率P2的关系曲线n,Te,I1,cosφ1,η=f(P2)。6、感应电动机的机械特性和工作特性可以用空载和负载实验的方法确定。空载实验测出电动机额定电压时的铁耗pFe，机械损耗pmec和定子电阻R1。7、负载实验是在在电源电压U1=UN，频率为额定条件下，改变电动机的负载，分别记录下不同负载下定子的输入功率P1，定子电流I1和转速n,由此计算出电动机的输出功率，功率因数，电磁功率和效率等值，得到电动机的机械特性和工作特性。这里假设定子按Y接法，使用单功率表测量损耗方法（三相功率为单只功率表读数3倍），测量计算三相输入功率P1；根据线电压U1和线电流I1，可分别求出对应相值，。则：转差率：定子铜损耗：电磁功率：电磁转矩：转子铜损耗：杂散损耗：p△=电动机输出三相功率:P2=Pe-Pcu2-pmec-p△效率：功率因数：(也可按功率表的cosφ1读数)数据处理时可使用表格方法,如表3-1：表3-1：数据处理表格1234567I1P1nsPcu1PePcu2P△P2ηcosφ1五、实验步骤1.使用欧姆表直接测量一相定子绕组的冷态直流电阻，并记录。2.绕线式感应电动机的起动及调速图3-3感应电动机接线按图3-3接线，电动机采用三相感应电动机，Y联结。图中仪表为交流，分别按下述两种方法起动感应电动机。a.把可调电阻调到最小位置，把交流调压器调至电压最小位置，接通电源，逐渐升高电压，使电动机旋转，观察电机旋转方向。并使电机旋转方向符合要求(如转向不符合要求需调整相序时，必须切断电源)。继续升高电压到UN，保持电动机在额定电压下空载运行1-2分钟。b.切断电源，保持交流调压器手柄位置不动，调节三相可调电阻到最大位置，合上电源，起动电机，并调节可调电阻到最小位置，使电机稳定运行1-2分钟。电机起动后，分别改变电源电压及改变转子串电阻，观察并记录电机转速变化情况。3.空载实验1)按图3-3接线不变。重新起动电动机，调节可调电阻到最小位置，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。2)调节电压到1.1UN。3）由1.1UN开始逐渐降低电压，在(1.1～0.3)UN范围内，读取空载电压、空载电流、空载功率。4)在测取空载实验数据时，在额定电压附近多测几点，共取数据6～8组记录于表3-2中。如果电压降低时，转速显著降低，则该数据舍弃。表3-2:感应电动机空载实验数据123456789U0L(V)I0L(A)W1(W)4.短路实验1)断开交流电源，按图3-3接线不变。调节可调电阻到最小位置。2)调压器手柄退至零，合上交流电源，缓慢调节调压器使之逐渐升压，观察电流表，当短路电流等于额定电流IN时停止。读取短路电压、短路电流、短路功率。期间电动机应一直保持不转，如果发现旋转，可采取措施固定电动机转轴，如用手捏住电动机轴（此方法仅限于小型号感应电机短路实验）或其他方法，使电动机不动。5．绕线式感应电动机负载试验1）按图3-4接线，三相感应电动机接线不变，测功机MG这里为发电机运行方式，作为感应电动机负载，M与MG同轴相联。电阻Rf采用D42上1800Ω电阻（串联），RL采用D42上1800Ω阻值加上900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。图3-4:感应电动机接线2)S断开情况下，起动感应电动机起动后使感应电动机电源电压为额定，三相可调电阻到最小位置。3）励磁电阻Rf调到1800Ω，RL调到最大位置，合上开关S。4)调节负载电阻RL（注：先调节1800Ω电阻，调至零值后用导线短接该1800电阻Ω,再调节450Ω电阻。目的：电阻额定电流较小，避免烧毁），使异步电动机的定子电流逐渐上升，直至电流上升到1.2IN。5)从这负载开始，逐渐减小负载（电阻RL增大方向。增大电阻时，先增加并联电阻，然后断开1800Ω电阻短接线，继续增大串联电阻。）直至空载（S断开点必测量），在这范围内读取异步电动机的定子电流、输入功率、转速等数据。共取数据6～8组记录于表3-3中。表3-3：负载实验数据U1=V12345678I1(A)W(W)n(r/min)六、实验要求e.实验测量电动机的机械特性和工作特性时，都需要哪些数据？如何取得？N3）实验报告数据处理要求a.根据空载实验数据，并进行整理，绘制曲线，并从区线上查出电动机机械损耗和额定时的铁损PFe。c.根据空载和短路实验数据，计算感应电动机的T型等效电路参数（列出计算过程），并绘制T型等效电路，在电路上标出对应参数值。d.根据实验数据，计算相关参数，把计算结果填入表3-1中。并列出对应额定电流数据的计算过程。e.绘制机械特性和工作特性曲线。（机械特性绘制一个图，转速特性和定子电流特性绘制在一个图上，效率特性、功率因数特性和转矩特性绘制在一个图上）e.根据实验目的及内容得出结论。

实验四、感应电机额定转差率计算和Te-s曲线绘制一、实验目的已知感应电动机参数和额定功率，计算额定转差率。改变转子电阻，绘制Te-s曲线。二、实验属性验证性实验三、实验仪器设备及器材个人计算机及matlab软件。四、matlab程序基础1.matlab启动2.matlab界面命令窗口命令窗口图4-1：matlab主界面3．命令窗口中可输入matlab指令（输入一行，执行一行），并显示运算结果。matlab基本数学运算方法与C语言基本相同。直接输入某变量，则可显示该变量的值。结果显示输入指令结果显示输入指令图4-2：基本数学运算图4-3：复数运算4．matlab中可直接进行复数运算，复数的表示方式a=2+3ib=2+(3/2)*ic=a/b5．matlab程序编制窗口在命令窗口中输入EDIT并回车，即可打开程序编制窗口。图4-4：程序编制窗口在程序编制窗口中编制程序，然后赋名存盘。在命令窗口中输入存盘文件名，即可执行该程序。6．数组基本使用方法与C语言相似。7．if分支：有两种基本形式if(关系运算表达式) matlab语句endif(关系运算表达式) matlab语句elsematlab语句end8.循环：有两种基本形式while(表达式)matlab语句endforindex=start:increment:end%循环变量起始值:步进值:终止值matlab语句end当increment(步进值)为+1时可省略。例：求sum=1+2+……100sum=0fori=1:100sum=sum+iend9.Matlab绘图plot(x数组，y数组，图形颜色)例如：绘制正弦线，在matlab中,pi代表π。fori=1:1:100 x(i)=i*pi/100 y(i)=sin(x(i)) %sin函数endplot(x,y,'red')图4-5：图形显示窗口如果想把两次绘制图形显示在一个窗口中，可使用holdon固定图形窗口命令。五、实验原理1.一台三相感应电动机的T型等效电路如图4-6：图4-6感应电机等效电路图图4-7Te与S关系曲线图 电流电流 电磁功率输出功率P2=（1-s）Pe-∑p 上述为复数运算。s称为转差率，电磁功率Pe与转差率之间函数曲线关系如图4-7，电机正常运行时的转差率sm≥s≥0。 已知额定电压U=400V 2.电机额定运行时的电磁功率P2=10000W，求额定状态下的转差率sN，sm≥sN≥0。该问题无法直接求出s值，可使用试探法：假定一个s数值，然后按步骤计算P2,如果计算值P2≈10000W，则说明假定s为正确，否则重新假定s，重复上述步骤。3.[提高]假定s时，也可用中间插值法（优化方法）。根据题意，sm≥sN≥0，可先定义解的区间下限s1=0，上限s2=sm，s取中值进行试探计算： 代入上式求出和P2,把P2与PN比较，然后缩小解的区间。 IfP2>PNThens2=s’S1不变Else’P2<PNs1=s’S1不变图4-3缩小解区间原理EndIf即当P2>PN时，说明s>sN，sN应在s与s1之间，上界应设为s，下界不变。否则，sN应在s2与s之间，上界不变，下界应设为s。然后给定一个精度ε=0.0001，再判断，|P2-PN|<ε是否成立，若成立，则s就是额定状态下的转差率s，如果不成立，返回重新跌代进行计算及进行上述步骤计算并判断，直到满足要求为止。迭代程序程序使用While循环语句。五、编制程序1.启动matlab，熟悉matlab的基本用法。2.打开程序编制窗口，编制试探程序。%后为程序注释部分，该部分不执行。;的作用:语句后不带;,语句计算结果显示在命令窗口,带;,则计算结果不显示.u1=380;

r1=1.33;rm=7;r2=1.12; %电阻

x1=2.43;xm=90;x2=4.4; %电抗

ep=200; %Σps=?假设的s值在命令窗口中变化输入

z1=r1+x1*i; %阻抗(复数)计算

z2=r2/s+x2*i;

zm=rm+xm*i;

zz=z1+(zm*z2)/(zm+z2);

%总阻抗

i1=u1/zz; %I1

i2=abs(i1*zm/(zm+z2)); %求I2的模

pe=3*i2^2*r2/s; %电磁功率

p2=(1-s)*pe-ep %输出功率,不带;,显示计算结果

3.编制绘图程序。u1=380; %基本参数r1=1.33;rm=7; %r2=?1.12;R2值在命令窗口中变化输入x1=2.43;xm=90;x2=4.4;ep=200;om=2*pi*1500/60; %机械角速度forkkk=1:1000s(kkk)=kkk*.001;z1=r1+x1*i;z2=r2/s(kkk)+x2*i;zm=rm+xm*i;zz=z1+(zm*z2)/(zm+z2);i1=u1/zz;i2=abs(i1*zm/(zm+z2)); %有效值pe=3*i2^2*r2/s(kkk); %电磁功率te(kkk)=pe/om; %电磁转矩endplot(s,te,'red'); %红色绘图holdon %固定图形4.赋名保存上述程序，文件名即可执行程序名。五、实验内容1．调试试探程序（例5-3）：在命令窗口输入s=试探值，然后输入试探程序名，执行试探程序，在命令窗口中观察P2数值，看与实际的P2是否相等（误差可控制在0-100W），如不相等，可继续试探，直到相等为止。把过程中的s值和P2值记录下来。2．调试绘图程序（例5-3）：在命令窗口输入R2=值，然后执行绘图程序，在弹出的图形窗口观察并记录电机的Te-s曲线。改变R2值，重复绘图程序。3.根据电机学习题中参数对程序中数据进行相应改变（具体参数如表1），然后按上述步骤调试运行程序。表1：电机参数U线联结R1X1R2’X2’RmXm∑pP2例5-3380△1.332.431.124.4790100+10010000题5-14380△0.7151.740.4163.036.275139+32017000题5-20380Y0.2280.550.2240.75018.5350+250+5%PN17000六、实验预习要求1．复习C语言基本运算指令，数组和循环结构的使用方法。熟悉指导书中matlab基本用法。2．复习感应电动机Te-s曲线，及额定转差率的计算方法。3．阅读指导书中程序编制部分，独立写出程序代码，熟悉各部分功能。 4.在预习报告中列出电机学例5-3，习题5-14和5-20中感应电机的有关参数。 七、实验报告1．列出额定转差率的计算步骤（公式）及程序代码。2．整理有关原始数据及计算结果（s和P2及计算误差），Te-s曲线。3．简单介绍程序执行情况，说明在上机实验时，实际遇到的问题及你是如何解决的。4．根据实验目的及内容得出结论。

实验五同步发电机实验一、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、实验属性本实验属综合性实验三、实验仪器设备及器材三相同步电机，直流测功机，交流电压、电流表，功率表，直流电流表，可调电阻器，实验台。四、实验原理1、现代电力系统（电网）由许多发电厂并联组成，每个发电厂又有多台同步发电机在一起并联运行。同步电动机与电网并联运行时，其频率和端电压将受到电网的约束而与电网相一致。2、同步发电机投入并联时，为了避免发电机和电网产生冲击电流，及冲击转矩，待投入并联的发电机应当满足下列要求：发电机的相序应与电网一致；发电机的[频率应与电网一致；发电机的激磁电动势应与电网电压大小相等，相位相同。上面三个条件中，第一个条件必须满足，其它两个条件允许稍有出入。3、为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为整步过程。实用的整步方法有两种，一种叫准整步法，一种叫自整步法。准确整步：把发电机调整到完全合乎投入并联的条件，然后投入电网，叫做准确整步法，为了判断是否满足投入并联条件，常采用同步指示器，最简单的同步指示器由三个同步指示灯组成，在实验时可以接成直接接法和交叉接法两种。这里采用交叉接法，电网三相A0、B0、C0端子与发电机端子A、B、C之间连接特点为：①A0—A、②B0—C、③C0—B实验时，调节发电机励磁电流，使发电机端电压与电网电压相等，调节拖动电动机励磁电流改变电动机转速，影响同步发电机频率和激磁电动势相位，当不满足条件时，三盏同步指示灯“灯光旋转”，继续调节，灯光旋转变慢，当①灯灭，②③同亮度时，果断合闸，发电机并入电网。实验时，如果灯光同时明灭，说明发电机相序与电网不一致，应进行调整。4.同步发电机并网发电时，当拖动机输入功率发生变化时，可以改变同步发电机输出的有功功率；当调节同步发电机励磁电流时，可以改变同步发电机输出的无功功率。5.利用直流电动机调速原理，当改变直流电动机励磁电流时，可以改变电动机转速，当同步发电机单机运行时，可以改变同步发电机电压频率；当同步发电机并网发电时，可以改变其输出的有功功率。6.本实验用到直流电动机（拖动作用）起动和转速调节，同步发电机整步，同步发电机有功和无功功率的调节等知识，属于综合性质实验。五、实验步骤1.用准确整步法将三相同步发电机投入电网并联运行1)按图5-1接线。同步发电机额定数据为：PN=170W，UN=220V，IN=0.45A，Y连接，nN=1500r/min，测功机MG为电动机运行方式，作为同步发电机负载，与同步发电机同轴相联。直流电动机Rf选用1800