电机学实验讲义

。，大学

电机学实验讲义

合用专业：电气工程及其自动化

主讲教师：

辽宁大学教务处制

九月

课程简介

《电机学》是电气工程及其自动化专业的重要技术基础课程，既带有

基础性又带有专业性。本课程实验使学生更好理解和巩固课堂上所讲

的理论知识，提高学生的动手能力，加强学生独立分析问题和解决问

题日勺能力，为进一步学习专业课作好准备，并为此后从事专业方面的

工作打下坚实基础。

【实验的基本规定】

电机实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验措施与操作技

能。培养学生能根据实验目的，实验内容及实验设备来拟定实验线路,

选择所需仪表，拟定实验环节，测取所需数据，进行分析研究，得出

必要结论，从而完毕实验报告。学生在整个实验过程中，必须集中精

力，及时认真做好实验。现按实验过程对学生提出下列基本规定0

一、实验前日勺准备

实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指引书，理解实验

目的、项目、措施与环节，明的确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，如熟悉组件日勺编号，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,经指引教师检查觉得H勺确作好了实验前

的J准备，方可开始做实验。

认真作好实验前的准备工作，对于培养学生独立工作能力，提高

实验质量和保护实验设备都是很重要日勺。

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人构成，实验进行中

时接线、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，以保证明验操作协调，记录数据精确可靠。

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，然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，线路力求简朴明

了，一般按接线原则是先接串联主回路，再接并联支路。为查找线路

以便，每路可用相似颜色H勺导线。

4.起动电机，观测仪表

在正式实验开始之前，先熟悉仪表刻度，并记下倍率，然后按一

定规范起动电机，观测所有仪表与否正常（如指针正、反向与否超满量

程等）。如果浮现异常，应立即切断电源，并排除故障；如果一切正常,

即可正式开始实验。

5.测取数据

预习时对电机的实验措施及所测数据H勺大小作到心中有数。正式

实验时，根据实验环节逐次测取数据。

6.认真负责，实验有始有终

实验完毕，须将数据交指引教师审视。经指引教师承认后，才容

许拆线并把实验所用的组件、导线及仪器等物品整顿好。

三、实验报告

实验报告是根据实测数据和在实验中观测和发现日勺问题，通过

自己分析研究或分析讨论后写出的心得体会。

实验报告要简要扼要、笔迹清晰、图表整洁、结论明确。

实验报告涉及如下内容：

1.实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温°C。

2、列出实验中所用组件日勺名称及编号，电机铭牌数据（PN、UN、

IN、nN）等。

3、列出实验项目并绘出实验时所用的线路图，并注明仪表量程,

电阻器阻值，电源端编号等。

4.数据的整顿和计算

5.按记录及计算日勺数据用坐标纸画出曲线，图纸尺寸不小于8cmX

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。

6、根据数据和曲线进行计算和分析，阐明实验成果与理论与否符合,

可对某些问题提出某些自己日勺见解并最后写出结论。实验报告应写在

一定规格的报告纸上，保持整洁。

7、每次实验每人独立完毕一份报告，准时送交指引教师批阅。

【实验安全操作规程】

为了准时完毕电机及电气技术实验，保证明验时人身安全与设

备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程：

1.实验时，人体不可接触带电线路。

2.接线或拆线都必须在切断电源的状况下进行。

3.学生独立完毕接线或改接线路后必须经指引教师检查和容许，并使

组内其他同窗引起注意后方可接通电源。实验中如发生事故，应立即

切断电源，经查清问题和妥善解决故障后，才干继续进行实验。

4、电机如直接起动则应先检查功率表及电流表的电流量程与否符合

规定，有否短路回路存在，以免损坏仪表或电源。

5、总电源或实验台控制屏上的电源接通应由实验指引人员来控制，

其别人只能由指引人员容许后方可操作，不得自行合闸。

DDSZ-1型电机及电气技术实验装置交流及直流操作阐明

一、实验中启动及关闭电源都在控制屏上操作。启动三相交流电

源的环节为：

1.启动电源前。要检查控制屏下面“直流电机电源”日勺“电枢电

源”开关（右下方）及“励磁电源”开关（左下方）都须在关断的位

置。控制屏左侧端面上安装的调压器旋钮必须在零位，即必须将它向

逆时针方向旋转究竟。

2.检查无误后启动“电源总开关”，“停止”按钮批示灯亮，表

达实验装置的进线接到电源，但还不能输出电压。此时在电源输出端

进行实验电路接线操作是安全出J。

3、按下“启动”按钮，“启动”按钮批示灯亮，表达三相交流调

压电源输出插孔U、V、W及N上已接电。实验电路所需日勺不同大小

日勺交流电压，都可合适旋转调压器旋钮用导线从三相四线制插孔中

获得。输出线电压为0〜450V（可调）并由控制屏上方的三只交流电压

表批示。当电压表下面左边的“批示切换”开关拨向“三相电网电压”

时，它批示三相电网进线的线电压；当“批示切换”开关拨向“三相

调压电压”时，它批示三相四线制插孔U、V、W和N时输出端的线

电压。

4、实验中如果需要改接线路，必须按下“停止”按钮以切断交

流电源，保证明验操作安全。实验完毕，还需关断“电源总开关”，并

将控制屏左侧端面上安装日勺调压器旋钮调回到零位。将“直流机电源”

的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关拨回到关断位置。

二、启动直流机电源的操作

1.直流电源是由交流电源变换而来，启动“直流电机电源”，必

须先完毕启动交流电源，即启动“电源总开关”并按下“启动”按钮。

2.在此之后，接通“励磁电源”开关，可获得约为220V、0.5A

不可调的直流电压输出。接通“电枢电源”开关,40~230V、3A可调

节日勺直流电压输出。励磁电源电压及电枢电源电压都可由控制屏下方

的1只直流电压表批示。当该电压表下方的“批示切换”开关拨向“电

枢电压”时，批示电枢电源电压，当将它拨向“励磁电压”时，批示

励磁电源电压。但在电路上“励磁电源”与“电枢电源”，“直流机

电源”与“交流三相调压电源”都是通过三相多绕组变压器隔离的j,可

独立使用。

3.“电枢电源”是采用脉宽调制型开关式稳压电源，输入端接有

滤波用的大电容，为了不使过大的充电电流损坏电源电路，采用了限

流延时的保护电路。因此本电源在开机时，从电枢电源开关合闸刀直

流电压输出约有3〜4秒钟的延时，这是正常的。

4、电枢电源设有过压和过流批示告警保护电路。当输出电压浮

现过电压时，会自动切断输出，并告警批示。此时需要恢复输出，必

须先将“电压调节”旋钮逆时针旋转调低电压到正常值（约240V如

下），再按“过压复位”按钮，即能输出电压。当负载电流过大（即

负载电阻过小）超过3A时，也会自动切断输出，并告警批示，此时需

要恢复输出，只要调小负载电流（即调大负载电阻）即可。有时候在

开机时浮现过流告警，阐明在开机时负载电流太大，需要减少负载电

流，可在电枢电源输出端增大负载电阻或甚至临时拔掉一根导线（空

载）开机，待直流输出电压正常后，再插回导线加正常负载（不可短

路）工作。若在空载时开机仍发生过流告警，这是气温或湿度明显变

化，导致光电耦合器TIL117漏电使过流保护起控点变化所致，一般

通过空载开机（即启动交流电源后，再启动“电枢电源”开关）预热

几十分钟，即可停止告警，恢复正常。所有这些操作到直流电压输出

均有3~4秒钟时延时。

5、在做直流电动机实验时，要注意开机时须先开“励磁电源”

后开“电枢电源”；在关机时，则要先关“电枢电源”而后关“励磁

电源”日勺顺序。同步要注旨在电枢电路中串联启动电阻以避免电源过

流保护。具体操作要严格遵循实验指引书中有关内容日勺阐明。

目录

实验一结识实验....................................................

实验二直流发电机................................................5

实验三单相变压器................................................6

实验四三相变压器................................................7

实验一三相鼠笼异步电动机口勺工作特性

实验一三相异步电动机的起动与调速

*实验一三相似步发电机的运营特性

实验一结识实验

一、实验目的）及原理

1.学习电机实验W、J基本规定与安全操作注意事项。

二、2.结识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及

使用措施。

三、3.熟悉他励电动机（即并励电动机按他励方式）日勺接线、起动、

变化电机转向与调速日勺措施。

四、实验用品及设备

序号型号名称数量

1DDC3导轨、测速发电机及转速表1台

2DJ23校正直流测功机1台

3DJ15直流并励电动机1台

4D31直流数字电压、亳安、安培表2件

5D42三相可调电阻器1件

6D44可调电阻器、电容器1件

7D51波形测试及开关板1件

控制屏上挂件排列顺序

五、D3LD42.D5LD3LD44

六、实验内容及环节

1.由实验指引人员简介DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面

板布置及使用措施，解说电机实验的基本规定，安全操作和注意事

项。

2.用伏安法测电枢向直流电阻

220V

电枢电源

图2-1测电枢绕组直流电阻接线图

(1)按图2-1接线，电阻R用D44上1800Q和180Q串联共1980

。阻值并调至最大。A表选用D31上的直流安培表。开关S选用D51

挂箱上的双刀双掷开关。

(2)经检查无误后接通电枢电源，并调至220V。调节R使电枢

电流达到0.2A(如果电流太大，也许由于剩磁的作用使电机旋转，测

量无法进行；如果此时电流太小，也许由于接触电阻产生较大日勺误

差)，迅速测取电机电枢两端电压U和电流I。将电机转子分别旋转

三分之一和三分之二周，同样测取U、I三组数据列于表27中。

(3)增大R使电流分别达到0.15A和0.1A,用同样措施测取六

组数据列于表2-1中。

取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值

表2-1室温℃

序号UIR(平均)(。)Ra(Q)Raref

Rall=

1Ra12=Ral=

Ra13=

Ra21=

2Ra22=Ra2=

Ra23=

Ra31=

3Ra32=Ra3=

Ra33=

表中：Rm=：(&”+七12+此13)

J

(2=¥(2|+422+(23)

(3=~(凡31+632+(33)

(4)计算基准工作温度时的电枢电阻

由实验直接测得电枢绕组电阻值，此道为实际冷态电阻值。冷态

温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值:

235+%

Rare,=凡

235+

式中Raref——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻。(Q)。

Ra——电枢绕组的实际冷态电阻。(Q)。

0ref——基准工作温度，对于E级绝缘为75°C。

0a一一实际冷态时电枢绕组的温度。(℃)

3.直流仪表、转速表和变阻器的选择

直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中也许达到日勺

最大值来选择，变阻器根据实验规定来选用，并按电流的大小选择

串联、并联或串并联的接法。

(1)电压量程的选择

如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为

1OOOV量程档。

(2)电流量程的选择

由于直流并励电动机的额定电流为1.2A,测量电枢电流的电表

A3可选用直流安培表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A,选用

直流毫安表的200mA量程档。

(3)电机额定转速为1600r/min,转速表选用1800r/min量程

档。

(4)变阻器的选择

变阻器选用日勺原则是根据实验中所需日勺阻值和流过变阻器最大

的电流来拟定，电枢回路R1可选用D44拦件日勺1.3A日勺90Q与90Q

串联电阻,磁场回路Rfl可选用D44挂件日勺0.41A的900。与900Q串

联电阻。

4.直流他励电动机的起动准备

按图2-2接线。图中直流他励电动机M用DJ15,其额定功率

PN=185W,额定电压UN=220V,额定电流IN=1.2A,额定转速

nN=1600r/min,额定励磁电流IfNVO.16A,校正直流测功机MG作为

测功机使用，TG为测速发电机。直流电流表选用D31。Rfl用D44的

1800。阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。Rf2选用D42

的1800Q阻值日勺变阻器作为MG励磁回路串接日勺电阻。R1选用D44时

180Q阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R2选用D42上口勺9000

串900Q加上900Q并900Q共2250Q阻值作为MG的负载电阻。接

好线后，检查M、MG及TG之间与否用联轴器直接联接好。

5.他励直流电动机起动环节

(1)检查按医2-2时接线与否对的，电表日勺极性、量程选择与

否对日勺，电动机励磁回路接线与否牢固。然后，将电动机电枢串联起

动电阻R1、测功机MG日勺负载电阻R2、及MG日勺磁场回路电阻Rf2调

到阻值最大位置，MH勺磁场调节电阻Rfl调到最小位置，断开开关S,

并确认断开控制屏下方右边口勺电枢电源开关，作好起动准备。

励磁电温

220V

图2—2直流他励电动机接线图

（2）启动控制屏上的钥匙开关，按下其上方W、J“启动”按钮，接

通其下方左边H勺励磁电源开关，观测M及MGW、J励磁电流值，调节Rf2

使If2等于校正值（100mA）并保持不变，再接通控制屏右下方的电

枢电源开关，使M起动。

（3）M起动后观测转速表指针偏转方向，应为正向偏转，若不

对的，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。调节控制屏上电枢电源

“电压调节”旋钮，使电动机电枢端电压为220伏。减小起动电阻R1

阻值，直至短接。

（4）合上校正直流测功机MGH勺负载开关S,调节R2阻值，使

MGH勺负载电流IF变化，即直流电动机MH勺输出转矩T2变化（调不

同日勺IF值，查相应于If2=100mA时的校正曲线T2=f（IF）,可得到M

不同日勺输出转矩T2值）。

（5）调节他励电动机的转速

分别变化串入电动机M电枢回路区I调节电阻R1和励磁回路的调

节电阻Rfl,观测转速变化状况。

（6）变化电动机H勺转向

将电枢串联起动变阻器R1的阻值调回到最大值，先切断控制屏上的

电枢电源开关，然后切断控制屏上的励磁电源开关，使他励电动机

停机。在断电状况不，将电枢（或励磁绕组）日勺两端接线对调后，再

按他励电动机的起动环节起动电动机，并观测电动机的转向及转速

表显示在I转向。

【注意事项】

1.直流他励出动机起动时，须将励磁回路串联的电阻Rfl调至

最小，先接通励磁电源，使励磁电流最大，同步必须将电枢串联起动

电阻R1调至最大,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R1调至零，使电机正常工作。

七、2.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。同步必须将电枢串联的起动电阻R1调回到最大值，励

磁回路串联的电阻Rfl调回到最小值。给下次起动作好准各。

八、3、测量前注意仪表日勺量程、极性及其接法，与否符合规定。

九、4、若要测量电动机的）转矩T2,必须将校正直流测功机MG日勺

励磁电流调节到校正值：100mA,以便从校正曲线中查出电动机

M的输出转矩。

十、实验思考题

1.画出直流他励电动机电枢串电阻起动的接线图。阐明电动机起

动时，起动电阻R1和磁场调节电阻Rfl应调到什么位置?为什么？

2.在电动机轻载及额定负载时，增大电枢回路口勺调节电阻，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？

3、用什么措施可以变化直流电动机的转向？

4.在他励直流电动机启动时，为什么要先加励磁电源后加电枢

电源？

5、为什么规定直流他励电动机磁场回路时接线要牢固？起动时

电枢回路必须串联起动变阻器？

实验二直流发电机

一、实验目日勺及原理

二、1.掌握用实验措施测定直流发电机日勺多种运营特性，并根据

所测得H勺运营特性评估该被测电机的有关性能。

三、2.通过实验观测并励发电机日勺自励过程和自励条件。

四、实验用品及设备

1.实

验设

型号名称数量

备

序号

1DD03导轨、测速发电机及转速表1台

2DJ23校正直流测功机1台

3DJ13直流复励发电机1台

4D31直流数字电压、毫安、安培表2件

5D44可调电阻器、电容器1件

6D51波形测试及开关板1件

7D42三相可调电阻器1件

2.屏上挂件排列顺序

五、D31.D44、D31.D42、D51

六、实验内容及环节

实验项目

1.他励发电机实验

(1)测空载特性保持n=nN使IL=O,测取U0=f(使)。

(2)测外特性保持n二nN使If=IfN,测取U=f(IL)。

(3)测调节特性保持n=nN使U=UN,测取If=f(IL)。

2.并励发电机实验

(1)观测自励过程

(2)测外特性保持n二nN使Rf2二常数，测取U=f(IL)。

3.复励发电机实验

积复励发电机外特性保持n=nN使Rf2=常数，测取U=f(IL)。

实验措施

1.他励直流发电机

按图2-3接线。图中直流发电机G选用DJ13,其额定值PN=100W,

UN=200V,IN=O.5A,nN=1600r/mirio校正直流测功机MG作为G时

原动机(按他励电动机接线)。MG、G及TG由联轴器直接连接。开关

S选用D51组件。Rf1选用D44口勺1800Q变阻器，Rf2选用D42的900

。变阻器，并采用分压器接法。R1选用D44的180。变阻器。R2为

发电机的负载电阻选用D42,采用串并联接法(900。与900。电阻串

联加上900Q与900。并联)，阻值为2250Q。当负载电流大于0.4A

时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。直流电流

表、电压表选用D31、并选择合适日勺量程。

(1)测空载特性

1)把发电机G的负载开关S打开，接通控制屏上的励磁电源开

关，将Rf2调至使G励磁电流最小的位置。

2)使MG电枢串联起动电阻R1阻值最大，Rfl阻值最小。仍先接通

控制屏下方左边口勺励磁电源开关，在观测到MG的励磁电流为最大的

条件下，再接通控制屏下方右边的电枢电源开关，起动直流电动机

MG,其旋转方向应符合正向旋转的规定。

3)电动机MG起动正常运转后，将MG电枢串联电阻R1调至最小值，

将MG的电枢电源电压调为220V,调节电动机磁场调节电阻Rfl,使

发电机转速达额定值，并在后来整个实验过程中始终保持此额定转

速不变。

励磁电遮_

+220V-

S■2

AS

f1AJ

图2—3直流他励发电机接线图

4）调节发电机励磁分压电阻Rf2,使发电机空载电压达U0=

L2UN为止。

5）在保持n=nN=1600r/min条件下，从UO=L2UN开始，单方

向调节分压器电阻Rf2使发电机励磁电流逐次减小，每次测取发电

机的J空载电压U0和励磁电流If,直至If=0（此时测得出J电压即为

电机H勺剩磁电压）。

6）测取数据时U0=UN和If=0两点必测，并在U0=UN附近测

点应较密。

7）共测取7〜8组数据，记录于表2-2中

表2-2n=nN=1600r/minIL=O

Uo(V)

k(mA)

（2）测外特性

1）把发电机负载电阻R2调到最大值，合上负载开关S。

2）同步调节电动机的磁场调节电阻Rfl,发电机H勺分压电阻Rf2和

负载电阻R2使发电机的IL=IN,U=UN,n=nN,该点为发电机的额

定运营点，其励磁电流称为额定励磁电流IfN,记录该组数据。

3）在保持n=nN和If=TfN不变的条件下，逐次增长负载电阻R2,即

减小发电机负载电流IL,从额定负载到空载运营点范畴内，每次测

取发电机的电压U和电流1L,直到空载（断开开关S,此时IL=0）,

共取6-7组数据，记录于表2-3中。

表2-3n=r)N=r/min卜=尿=mA

U(V)

IL(A)

（3）测调节特性

1）调节发电机的J分压电阻Rf2,保持n二nN,使发电机空载达额

定电压。

2）在保持发电机n=nN条件下，合上负载开关S,调节负载电阻R2,

逐次增长发电机输出电流IL,同步相应调节发电机励磁电流If,使

发电机端电压保持额定值U=UN。

3）从发电机的空载至额定负载范畴内每次测取发电机的输出电流IL

和励磁电流If,共取5-G组数据记录丁•表2-4中。

表2-4n=nN=r/minU=UN=V

IL(A)

If(mA)

2.并励发电机实验

（1）观测自励过程

1）先切断电枢电源，然后断开励磁电源使电机MG停机，同步将

启动电阻调回最大值，磁场调节电阻调到最小值为下次启动做好准

备。在断电口勺条件下将发电机G区I励磁方式从他励改为并励，接线如

图2-4所示。Rf2选用D42日勺900Q电阻两只相串联并调至最大阻值,

打开开关S。

2）先接通励磁电源，然后启动电枢电源，使电动机起动。调节

电动机日勺转速，使发电机日勺转速n=nN,用直流电压表测量发电机与

否有剩磁电压，若无剩磁电压，可将并励绕组改接成他励方式进行

充磁。

3）合上开关S逐渐减小Rf2,观测发电机电枢两端的电压，若

电压逐渐上升，阐明满足自励条件。如果不能自励建立电压，将励磁

回路日勺两个插头对调即可。

4）相应着一定KJ励磁电阻，逐渐减少发电机转速，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。

（2）测外特性

励碗源

+220V-

IfiAi黑

瀚并励绕组

FR1毒IfA3

■

…―

R）'f

V二

A?ILAi

・Vi

图2—4直流并励发电机接线图

1）按图2-4接线。调节负载电阻R2到最大，合上负载开关S。

2）调节电动机的磁场调节电阻Rfl.发电机的磁场调节电阻Rf2

和负载电阻R2,使发电机口勺转速、输出电压和电流三者均达额定值,

即n=nN,U=UN,IL=INO记录此时日勺励磁电流If值，即为额定励磁

电流IfNo

3）保持额定值时的Rf2限值及n二nN不变，逐次减小负载，直至

IL=0,从额定到空载运营范畴内每次测取发电机日勺电压U和电流1L

4）共取6-7组数据,记录于表2-5中。

表2-5n=nN=r/minRf2=常值

U(V)

IL(A)

3.复励发电机实验

（1）积复励和差复励的鉴别

1）接线如图2-5所示，RF2选用1）42的1800Q阻值°CLC2为

串励绕组。

2）合上开关S1将串励绕组短接，使发电机处在并励状态运营,

按上述并励发电机外特性实验措施，调节发电机输出电流IL=0.5IN

3）打开短路开关S1,在保持发电机n,Rf2和R2不变日勺条件下,

观测发电机端电压H勺变化，若此时电压升高即为积复励，若电压减少

则为差复励。

4）如果想变化励磁方式（积复励、差复励）只要对调串励绕组

接线插头C1,C2即可。

（2）积复励发电机的外特性

+220V—

R1及KA

Rf1

L

，

二

R.J

A2

ILAI

Vi

图2—5直流复励发电机接线图

1）实验措施与测取并励发电机W、J外特性相似。先将发电机调到

额定运营点，n二nN,URN,IL二IN。记录此时的励磁电流If值，即为

额定励磁电流IfNo

2）保持此时的Rf2和n二nN不变，逐次减小发电机负载电流，直

至IL=0o

3）从额定负载到空载范畴内，每次测取发电机的电压U和电流

IL,共取6-7组数据，记录于表2-6中。

表2-6n—nN—r/minRf2-常数

U

(V)

IL

(A)

注意事项

七、1.直流电动机MG起动时，要注意须将R1调到最大，Rfl调到

最小，先接通励磁电源，观测到励磁电流Ifl为最大后,

再接通电枢电源，使MG起动运转。起动完毕，应将R1

调到最小。

八、2、做外特性时，当电流超过0.4A时,R2中串联日勺电阻调至零

并用导线短接,以免电流过大引起变阻器损坏。

九、实验思考题

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日勺百分数。

2、在同一坐标纸上绘出他励、并励和复励发电机W、J三条外特性

曲线。分别算出三种励磁方式的电压变化率：

并分析差别因素。

3.绘出他励发电机调节特性曲线，分析在发电机转速不变

的条件下，为什么负载增长时，要保持端电压不变，必须增长励磁

电流日勺因素。

4、并励发电机不能建立电压有哪些因素？

5、在发电机一电动机构成H勺机组中，当发电机负载增长时，为

什么机组日勺转速会变低？为了保持发电机的转速n二nN,应如何

调节？

实验三单相变压器

一、实验目日勺及原理

二、1.通过空载和短路实验测定变压器H勺变比和参数。

三、2.通过负载实验测取变压器的运营特性。

四、实验用3品及设备

型号名称数量

备

序号

1D33数/模交流电压表1件

2D32数/模交流电流表1件

3D34-3智能型功率、功率因数表1件

4DJ11三相组式变压器1件

5D42三相可调电阻器1件

6D43三相可调电抗器1件

7D51波形测试及开关板1件

2.屏上排列顺序

五、D33、DJll.D32xD34-3、D51.D42、D43

六、实验内容及环节

实验项目：

1、空载实验：测取空载特性UO=f(IO),P0=f(UO),cos4)

0=f(U0)o

2.短路实验：测取短路特性UK=f(IK),PK=f(IK),cos*

K=f(TK)

3.负载实验：

(1)纯电阻负载，保持U1=UN,cos(I)2=1日勺条件下，测取

U2=f(I2)e

(2)阻感性负载

保持U1=UN,cos62-0.8的条件下，测取U2=f(I2)。

实验环节：

A

A■"

Io

图3-1空载实验接线图

1.空载实验

（1）在三相谎压交流电源断电日勺条件下，按图3-1接线。被测

变压器选用三相组式变压器DJ11中日勺一只作为单相变压器，其额定

容量PN=77V•A,U1N/U2N=22O/55V,I1N/I2N=O.35/1.4AO变压器的

低压线圈a、x接电源，高压线圈A.X开路。

（2）选好所有测量仪表量程。将控制屏左侧调压器旋钮向逆时

针方向旋转究竟，即将其调到输出电压为零W、J位置。

（3）合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相

交流电源。调节三相调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2UN,然

后逐次减少电源电压，在1.2〜0.3UN的范畴内，测取变压器的U0、

10、POo

（4）测取数据时，U=UN点必须测，并在该点附近测的点较密，共测

取数据7-8组。记录于表3-1中。

（5）为了计算变压器的变比，在UN如下测取原方电压的同步测出副

方电压数据也记录于表3T中。

表3-1

序实验数据计算数据

号Uo(V)lo(A)Po(W)UAX(V)cos4>o

4.短路实验

(1)按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图

3-2接线(后来每次改接线路，都要关断电源)。将变压器的高压线

圈接电源，低压线圈直接短路。

D

D

0

1

三

相

调

压

交

流

电Xx

源

图3-2短路实验接线图

(2)选好所有测量仪表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压

为零日勺位置。

(3)接通交流电源，逐次缓慢增长输入电压，直到短路电流等于

1.1IN为止，在@2〜L1)IN范畴内测取变压器的|UK、IK、PK

(4)测取数据时，IK=IN点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2

中。实验时记下周边环境温度(°C)。

3-2℃

序实验数据计算数据

号

UK"）IK（A）PK（W）cos6K

5.负载实验

实验线路如图3-3所示。变压器低压线圈接

电源，高压线圈通过开关S1和S2,接到负载电阻RL和电抗XL上。

RL选用D42上4只9000变阻器相串联共3600Q阻值，XL选用D43,

功率因数表选用D34-3,开关S1和S2选用D51挂箱

*

(1)纯电阻负载

1)将调压器旋钮调到输出电压为零日勺位置，S1.S2打开，负载

电阻值调到最大。

2)接通交流电源，逐渐升高电源电压，使变压器输入电压U1RN

3)保持U1=UN,合上S1,逐渐增长负载电流，即减小负载电阻

RL的值，从空载到额定负载的范畴内，测取变压器的输出电压U2和

电流T2o

4)测取数据时，12=0和I2=I2N=0.35A必测,共取数据6-7组,

记录于表3-3中。

表3-3cos4>2=1U1=UN=V

序号

U2（V）

l2（A）

(2)阻感性负载(cos<1)2=0.8)

1)用电抗器XL和RL并联作为变压器日勺负载，SI.S2打开，电

阻及电抗值调至最大。

2)接通交流电源，升高电源电压至U1=U1N,且保持不变。

3)合上S1.S2,在保持U1=UN及cos62=0.8条件下，逐渐增长

负载电流，从空载到额定负载日勺范畴内，测取变压器U2和:12。

4)测取数据时，其12二0,12二I2N两点必测，共测取数据6-7组

记录于表3-4中。

表3-4cos62=0.8UI=UN=V

序号

U2（V）

l2（A）

【注意事项】

七、1.在变压器实验中，应注意电压表、电流表、功率表日勺合理布

置及量程选择。

短路实验操作要快，否则线圈发热引起电阻变化。

九、实验思考题

1,计算变比

由空载实验测变压器的原副方电压口勺数据，分别计算出变比,

然后取其平均值作为变压器的变比Ko

K=UAX/Uax

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U0=f(I0),P0=f(U0),cosd)0=f(U0)o

式中：cos①°二a

U。/。

(2)计算激磁参数

从空载特性曲线上查出相应于U0二UN时的10和P0值，并由

下式算出激磁参数

70

Z=力

X*z

3.绘出短路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).cos<l>K=f(IK)o

(2)计算短路参数

从短路特性曲线上查出相应于短路电流TK=IN时於JUK和PK值由

下式算出实验环境温度为0(℃)时W、J短路参数。

..PK

r

“一71K

折算到低压方：

由于短路电阻rK随温度变化，因此，算出的短路电阻应按国标

换算到基准工作温度75c时的阻值。

234.5+75

"234.5+0

ZKWC~J日75。0?+X.

式中：234.5为铜导线日勺常数,若用铝导线常数应改为228。

计算短路电压(阻抗电压)白分数

必但xlOO%

U.N

底以75J100%

MO=^^X100%

IK=IN时短路损耗%KN=IN2rK75℃

4.运用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低

压方日勺“T”型等效电路。

要分离一次侧和二次侧电阻，可用万用表测出每侧的直流电阻,

设R/1为一次绕组H勺直流电阻折算到二次侧日勺数值，R2为二次绕组

的直流电阻。rk已折算到二次侧应有

rk=1+「2

联立方程组求解可得r/1及r2o一次侧和二次侧出J漏阻抗无法

XK

用实验措施分离一般取X/1=X2=2

5.变压器的电压变化率

(1)绘出cose2=1和cos62=0.8两条外特性曲线U2=f(12),

由特性曲线计算出T2=I2N时W、J电压变化率

(2)根据实验求出的参数,算出I2=(2N、cos*2=1和I2=I2N>

cos*2=0.8时日勺电压变化率△Uo

11

Aw=uKrcos外+KXshi外

将两种计算成果进行比较,并分析不同性质的负载对变压器输出

电压U2日勺影响。

6.绘出被试变压器日勺效率特性曲线

(1)用间接法算出cos@2=0.8不同负载电流时的变压器效率,

记录于表3-5中。

//=(1-------兄.，—)x100%

cosez+E+C%

/；Z\COS02=8(W)

式中：

PKN为变压器IK=IN时的短路损耗(W)；

P0为变压器U0二UN时日勺空载损耗(W)。

/*///

=2/2”为副边电流标么值

表3-5cos<b2=0.8Po=_____WPKN=______W

「2P2(W)n

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

(2)由计算数据绘出变压器的效率曲线n=f(1*2)。

(3)计算被试变压器n二nmax时的负载系数Bm。

实验四三相变压器

实验目日勺及原理

1.通过空载和短路实验，测定三相变压器的变比和参数。

2、通过负载实验，测取三相变压器R勺运营特性。

实验用品及设备

L实

设

验

备

备型号名称数量

号

序

1D33数/模交流电压表1件

2D32数/模交流电流表1件

3D34-3智能型功率、功率因数表1件

4DJ12三相心式变压器1件

5D42三相可调电阻器1件

6D51波形测试及开关板1件

2.屏上排列顺序

D33、D32、DJ12、D34—3、D51.D42

三、实验内容及环节

实验项目

1.测定变比

2.空载实验

测取空载特性UOL=f(IOL),P0=f(UOL),cos60=f(U0L)。

3.短路实验

测取短路特性UKL二f(IKL),PK=f(IKL),cos<i>K=f(IKL)o

4.纯电阻负载实验

保持U1=UN,cos"2=l的条件下，测取U2=f(T2)。

实验环节

L测定变比

建

出

与

黑

出

里

其

llll

o

a

a

5KD

图3-4三相变压器变比实验接线图

实验线路如图3-4所示，被测变压器选用DJ12三相三线圈心式变压

器，额定容量PN=152/152/152V•A,UN=220/63.6/55V,

IN=0.4/1.38/1.6A,Y/ZVY接法。实验时只用高、低压两组线圈,

低压线圈接电源，高压线圈开路。将三相交流电源调到输出电压为零

日勺位置。启动控制屏上钥匙开关，按下“启动”按钮，电源接通后，调

节外施电压U=0.5UN=27.5V测取高、低线圈日勺线电压

UAB.UBC.UCA.Uab、Ube、Uca,记录于表3-6中。

表3-6

高压绕组线电压(V)低压绕组线电压(Vj变比(K)

UABUabKAB

UBCUbeKBC

UCAUcaKCA

计算变比K:

平均变比：

2.空载实验

图3-5三相变压器空载实验接线图

(1)将控制屏左侧二相交流电源的调压旋钮逆时针旋转究竟使

输出电压为零，按下“停止”按钮，在断电日勺条件下，按图3-5接线。

变压器低压线圈接电源，高压线圈开路。

(2)按下“启动”按钮接通三相交流电源，调节电压，使变压器

时空载电压U0L=1.2UNo

(3)逐次减少电源电压，在(1.2〜0.2)UN范畴内，测取变压器三相

线电压、线电流和功率。

(4)测取数据时，其中UORN时点必测，且在其附近多测几组。共取

数据8-9组记录于表3-7中。

表3-7

实验数据计算数据

序

UOL(V)IOL(A)Po(W)UOLl0LPo

号COS①0

UabUbeUcalaOIbOIcOPoiP02(V)(A)(W)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

3.短路实验

(1)将控制屏左侧W、J调压旋钮逆时针方向旋转究竟使三相交流电源

的输出电压为零值。按下“停止”按钮，在断电的条件下，按图3-6

接线。变压器高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

(2)按下“启动”按钮，接通三相交流电源，缓慢增大电源电压，使

变压器的短路电流IKL=1.HNo

图3-6三相变压器短路实验接线图

(3)逐次减少电源电压，在1.1〜0.3IN日勺范畴内，测取变压器

的三相输入电压、电流及功率。

(4)测取数据忖，其中IKLIN点必测，共取数据5-6组。记录

于表38中。实验时记下周边环境温度(℃),作为线圈日勺实际温度。

4.纯电阻负载实验

(1)将控制屏左侧W、J调压旋钮逆时针方向旋转究竟使三相交流

电源日勺输出电压为零，按下“停止”按钮，按图3-7接线。变压器低

压线圈接电源，高压线圈经开关S接负载电阻RL,RL选用D42日勺1800

Q变阻器共三只，开关S选用D51挂件。将负载电阻RL阻值调至最

大，打开开关S。

(2)按下“启动”按钮接通电源，调节交流电压，使变压器的输

入电压U1=UN。

(3)在保持U1=U1N不变H勺条件下，合上开关S,逐次增长负载

电流，从空载到额定负载范畴内，测取三相变压器输出线电压和相

电流。

(4)测取数据时,其中12=0和I2=IN两点必测。共取数据7-8组

记录于表3-9中。

表3-8室温℃

实验数据计算数据

序

UKL(V)IKL(A)PK(W)UKLIKLPK

号COS①K

UABUBCUGAIAKIBKICKPKIPK2(V)(A)(W)

爱

县

娓

想

图

这

五

「

l

o

a

d

表3-9U1=U1N=V；cos62=1

序U2(V)l2(A)

号

UABUBCUcAu2IAIBlch

【注意事项】

在三相变压器实验中，应注意电压表、电流表和功率表的合

理布置。做短路实验时操作要快，否则线圈发热会引起电阻变化。

四、实验思考题

1.计算变压器的变比

根据实验数据，计算各线电压之比，然后取其平均值作为

变压器的变比。

2.根据空载实验数据作空载特性曲线并计算激磁参数

(1)绘出空载特性曲线UOL二f(IOL),PO=f(UOL),cos4)

0=f(UOL)

表3-7中UjU桃+U”

3

/〃+4+

。“一3

痣=%+&

p

cos°()=°

耳UoJOL

⑵计算激磁参数

从空载特性曲线查出相应于UOL二UN时代JIOL和P0值，并由下式

求取激磁参数。

式中，P0——变压器空载相电压，相电流，三相空载功率

(注：Y接法，后来计算变压器和电机参数时都要换算成相电压，相

电流)。

3.绘出短路特性曲线和计算短路参数

(1)绘出短路特性曲线UKL=f(IKL),PK=f(IKL),cos4>K=f(IKL)

PK=PK\+PK2

2)计算短路参数

从短路特性曲线查出相应于TKL=IN时的UKL和PK值，并由下式

算出实验环境温度。℃时的短路参数.P

式中力0=半，IK.=IKL=lN,PK——短路时的相电

压、相电流、三相短路功率。

折算到低压方

换算到基准工作温度下的短路参数rK75c和ZK75℃,（换算措

施见3-1内容）计算短路电压百分数

/7

x100%

L9

义工x100%

14Kx="^8x100%

U

UN(p

计算IK=IN时内融襦森％5。°

4.根据空载和短路实验测定口勺参数，画出被试变压器的“